JP2002354877A - インバータ装置 - Google Patents
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Abstract
を提供する。 【解決手段】 スイッチング素子を含み、該スイッチン
グ素子の開閉により直流電圧を疑似交流電圧に変換し
て、該疑似交流電圧を3相ブラシレスDCモータに出力
する直流交流変換手段と、前記疑似交流電圧を降下させ
て前記3相ブラシレスDCモータの電機子電流がゼロと
なる期間における誘起電圧を検出する電圧検出手段と、
前記直流交流変換手段が出力する前記疑似交流電圧をパ
ルス幅変調(PWM)制御するPWM制御手段とを備え
るインバータ装置において、前記電圧検出手段の誘起電
圧検出情報に応じて前記3相ブラシレスDCモータに供
給する電機子電流波形を所定の条件に基づいて波形整形
し、該波形整形の情報を前記PWM制御手段に出力する
電流波形補償手段を設けた。
Description
ータを周波数制御するインバータ装置に関するものであ
る。
するインバータ装置には、従来より、120°通電制御
方式と正弦波180°通電制御方式が用いられている。
120°通電制御方式は、例えば、特許第264236
7号明細書に開示される一方、180°通電制御方式
は、例えば、特開平7−245982号公報と特開平7
−337079号公報に開示されている。
ンバータ相電圧と基準電圧を比較することにより、誘起
電圧のゼロ点を直接検出し、電気角60°毎に発生する
このゼロ点に基づいて、転流信号を変化させている。
では、モータ巻線の中性点電位と、3相のインバータ出
力電圧に対して3相Y結線した抵抗の中性点電位との電
位差を増幅して、積分回路に入力し、更に、その積分回
路の出力信号と、その出力信号をフィルタ回路により処
理して直流成分を除去したローパス信号とを比較するこ
とにより、誘起電圧に対応する回転位置検知信号を得て
いる。この回転位置検知信号は、電気角60°毎に発生
する。
御方式では、モータ負荷や電源電圧が急激に変動する
と、誘起電圧のゼロ点が、インバータ出力電圧領域内に
隠れてしまい検出できなくことがある。このような状態
になると、先ず脱調現象が発生し、インバータシステム
が停止してしまう。又、従来の120°通電制御方式で
は、1相当たり誘起電圧が電気角60°連続して確認で
きるのであるが、モータ運転時の騒音及び振動を低減す
るために、通電角を150°程度に設定して運転しよう
とすると、1相当たり電気角30°分しか連続確認でき
ず、通常運転時においても脱調する危険性が増加すると
共に、乱調等の不安定現象も発生し易くなる。更に、従
来の120°通電制御方式は、通電角を180°程度に
設定することは殆ど不可能であるという課題があった。
信号を積分回路に通すので、誘起電圧のゼロ点の絶対値
を的確に検出することができず、又、運転状態によって
はゼロ点と回転位置検知信号の位相差が大きく変化する
ため、位相補正等の複雑な制御が必要となり、その位相
補正調整が困難であると共に、その制御演算が複雑にな
る。又、従来の180°通電制御方式は、モータに中性
点出力端子が必要であることと、誘起電圧波形の3次高
調波成分を利用していることとから、正弦波着磁マグネ
ットを使用したモータに適用できないという課題を有し
ていた。
れたもので、簡単なシステム構成で機械的又は光学的電
磁ピックアップやDC・AC電流センサを必要としない
通電角180°に極めて近い疑似正弦波駆動運転を可能
とすると共に、電流補償制御による波形整形効果によ
り、機械系の騒音及び振動を一層低減して機械系の防音
及び振動対策を簡略化でき、更に、安価で高能率、高信
頼性及び広範囲の運転領域を実現することができるイン
バータ装置を提供することを目的とする。
め、本発明のインバータ装置は、スイッチング素子を含
み、該スイッチング素子の開閉により直流電圧を疑似交
流電圧に変換して、該疑似交流電圧を3相ブラシレスD
Cモータに出力する直流交流変換手段と、前記疑似交流
電圧を降下させて前記3相ブラシレスDCモータの電機
子電流がゼロとなる期間における誘起電圧を検出する電
圧検出手段と、前記直流交流変換手段が出力する前記疑
似交流電圧をパルス幅変調(PWM)制御するPWM制
御手段とを備えるインバータ装置において、前記電圧検
出手段の誘起電圧検出情報に応じて前記3相ブラシレス
DCモータに供給する電機子電流波形を所定の条件に基
づいて波形整形し、該波形整形の情報を前記PWM制御
手段に出力する電流波形補償手段を設けたものである。
償又は位相進み補償を行うものである。
の電気角θ又は位相角ψを所定の演算式に基づいて変化
させるものである。
ものである。
ものである。
対値に基づいて変化させるものである。
スDCモータの回転速度に基づいて変化させるものであ
る。
スDCモータの回転トルクに基づいて変化させるもので
ある。
波形補償手段の位相進み補償を大きくするように、前記
多項式の係数を変化させるものである。
づいて変化させるものである。
スDCモータの回転速度と、前記直流電圧と、前記PW
M制御のPWMパルス幅とにより推定演算するものであ
る。
いて、正弦波関数の電気角θと位相角ψを、夫々、所定
値に設定するものである。
前記所定値に設定する時点は、前記3相ブラシレスDC
モータの誘起電圧がゼロ点に最も近接した時点であるも
のである。
記誘起電圧検出情報に基づく変数であるものである。
る。
器に適用したものである。
の振動を抑制するトルク制御器とを備える空調機器に適
用したものである。
面を参照して説明する。図1は、本実施形態のインバー
タ装置の制御ブロック図である。本実施形態のインバー
タ装置は、3相ブラシレスDCモータ(BDM)5を回
転数制御する。図1において、インバータ装置は、3相
ブラシレスDCモータ5の誘起電圧を検出する電圧検出
手段1と、電流波形補償手段2と、パルス幅変調(PW
M)制御手段3と、高速に開閉する6個のスイッチング
素子で構成された直流交流変換手段4とを備える。
流電力に変換して3相ブラシレスDCモータ5に出力す
る一方、電圧検出手段1は誘起電圧のゼロ点を検出する
機能を有する。又、PWM制御手段3は、3相ブラシレ
スDCモータ5を回転数制御するための印加電圧、周波
数と位相を制御するPWMデューティを出力する。
ラシレスDCモータ5の誘起電圧を降下させて電圧サン
プリングし、そのサンプリング電圧から誘起電圧のゼロ
点位置を演算する。電圧検出手段1は、そのゼロ点位置
情報を電流波形補償手段2に出力し、電流波形補償手段
2は、そのゼロ点位置情報に基づいて正弦波関数を演算
する。正弦波関数は、インバータ駆動周波数の電気角θ
と位相角ψの線形関数より成り、3相ブラシレスDCモ
ータ5の回転位相情報を含む。電流波形補償手段2は、
3相ブラシレスDCモータ5の回転位相情報を含むこの
正弦波関数を電気角60度毎にPWM制御手段3に出力
し、PWM制御手段3は、PWM制御を行い、PWMベ
ースパターン信号(以下、「ベースPTN」と略す)を
直流交流変換手段4に出力する。
れ、直流交流変換手段4は、ベースPTNに基づいて周
波数と位相が可変の疑似交流電圧に変換して、この疑似
交流電圧を3相ブラシレスDCモータ5に出力する。3
相ブラシレスDCモータ5の回転数は、直流交流変換手
段4から出力される疑似交流電圧の周波数と位相角(以
下、「インバータ周波数」と呼ぶ)を変化させることに
より制御される。このインバータ周波数は電流波形補償
手段2によって制御される。
3は、直流交流変換手段4のスイッチング素子を開閉す
る6通りのベースPTNを出力し、その6通りのベース
PTNにより直流交流変換手段4のスイッチング素子が
開閉されることにより、直流交流変換手段4から出力さ
れるインバータ周波数が制御される。
6通りのベースPTNとは、直流交流変換手段4のスイ
ッチング素子を駆動するためのパルス信号である。ベー
スPTNは、インバータ電気角1周期おいて6個の基本
的なパターンPTN1〜PTN6を有し、ベースPTN
の1周期の逆数がインバータ周波数となる。
数を変更させる手法として、PWM制御手段4が、電流
波形補償手段2の回転位相情報に基づいて直流交流変換
手段4のインバータ周波数を変化させることにより、3
相ブラシレスDCモータ5の回転数を制御する。3相ブ
ラシレスDCモータ5の磁極位置は、誘起電圧のゼロ点
からは、電機子反作用の影響により直接確定することは
できず、両者間には位相差が生じる。この位相差は、運
転負荷に依存するため、真の磁極位置を誘起電圧のゼロ
点からマイクロコンピュータの演算により特定するのは
困難である。しかしながら、真の磁極位置を特定するこ
とができなくても、誘起電圧のゼロ点のみにより3相ブ
ラシレスDCモータ5の回転数を制御することは十分可
能であり、むしろ誘起電圧に依存する方が制御面から見
て望ましいと考えられる。
等価回路図である。R1は巻線一次抵抗、Lu、Lvと
Lwは各相のインダクタンス、Eu、EvとEwは各相
の界磁誘起電圧、又、Iu、IvとIwは各相の相電流
を指す。ここで、界磁誘起電圧とは、3相ブラシレスD
Cモータ5が回転した時に、マグネット(界磁)のみに
より発生する誘起電圧を意味する。図11において、W
−V相間に直流電圧VDCが印加されている場合を考え
る。この時、W相の電位はVDC、V相の電位は0、U
相は開放端子となり誘起電圧Vuを観測することができ
る。W−V相間の電位差は、VDCと0Vを交互に繰り
返すことでPWM制御を行う。又、W−V相間の電位差
が常にVDCである場合は、パルス振幅変調(PAM)
制御となる。
誘起電圧15に対応している。図9の相電流OFF開始
角23と相電流OFF終了角24の区間は、W−V相に
直流電圧VDCが印加されてPWM制御が行われてい
る。
2の出力である回転位相情報に基づいて、6通りのベー
スPTNであるPTN1〜PTN6を出力する。直流交
流変換手段4は、6個のスイッチング素子を有し、U
相、V相とW相に対して、夫々、上アームに1個のスイ
ッチング素子、下アームに1個のスイッチング素子を備
える。
素子と、V相下アームスイッチング素子が通電される。
PTN2では、U相上アームスイッチング素子と、V相
下アームスイッチング素子が通電される。PTN3で
は、U相上アームスイッチング素子と、W相下アームス
イッチング素子が通電される。PTN4では、V相上ア
ームスイッチング素子と、W相下アームスイッチング素
子が通電される。PTN5では、V相上アームスイッチ
ング素子と、U相下アームスイッチング素子が通電され
る。PTN6では、W相上アームスイッチング素子と、
U相下アームスイッチング素子が通電される。
手段2の回転位相情報に基づいて行われる。電流波形補
償手段2は、3相ブラシレスDCモータ5の3相誘起電
圧のゼロ点を演算する。3相ブラシレスDCモータ5が
等速回転をおこなっていれば、ゼロ点は、ほぼ電気角6
0°毎に発生する。PWM制御手段3は、電流波形補償
手段2の回転位相情報に基づいてベースPTNをPTN
1→PTN2→…→PTN6→PTN1のように順次切
換える。
DCモータ5を駆動した時の1相当たりの電流波形であ
る相電流8を図3に示す。図3は、電気角θに対する相
電流を示すもので、120°通電制御の場合、電流の全
く流れない(「相電流OFF」と定義)60°区間が電
気角1周期当たり2回存在する。3相合計では6回であ
り、この区間では、電流OFFとなっている相(U相、
V相とW相の内の1相)の3相ブラシレスDCモータ5
の誘起電圧を確認することができ、又、そのゼロ点を見
つけることができる。
を図4に示す。図4では、通電角をWxとしている。W
x=120°とすれば、図4は図3と等しくなる。図4
において、 Wx<180° が満たされると、3相ブラシレスDCモータ5の誘起電
圧を確認できるため、3相ブラシレスDCモータ5に位
置センサを設置する必要のない運転が可能である。
ベースPTNに加えて、3相正弦波駆動用ベースPTN
を追加する。基本的には、3相の内のどれか1相でも電
流OFFとなる区間(60°毎に発生)では、120°
通電制御用のベースPTNを使用する。その他の区間で
は3相正弦波駆動用ベースPTNを使用する。3相正弦
波駆動用ベースPTNについては、通常の3相正弦波P
WM制御として公知技術であるので、ここでは詳細な説
明を省略する。
9は、図4に対応しており、3相ブラシレスDCモータ
5の誘起電圧を模式的に示す。図9には、誘起電圧1
5、ゼロ点16、サンプリング電圧17、基準電圧18
等を図示しており、図4の相電流がU相であれば、誘起
電圧15もU相に対応する。
流OFF終了角24(=X)は、3相ブラシレスDCモ
ータ5の誘起電圧15を確認できる区間である。このよ
うな誘起電圧15を確認できるのは、3相分で考えると
電気角60°の領域毎に一回である。なお、リカバリ電
流回復角22(=Rx)(≧0)の区間では、回生電流
が流れているため、誘起電圧15をサンプリングするこ
とができないので、 −X+Rx<サンプリング可能角<X である。ここで、X=(180°−Wx)/2である。
電圧検出手段1は、素子6aと素子6bを含む抵抗素子
6とコンデンサ素子7で構成される。コンデンサ素子7
は通常無くてもよいが、ノイズ除去用として誘起電圧1
5の波形がなまらない小さな時定数であればコンデンサ
素子7を用いてもよい。直流交流変換手段4に入力され
ている直流電圧は、電圧値VDCを持つとすると、抵抗
素子6で決まる分圧比kにより、誘起電圧15の振幅値
は(k*VDC)となる。なお、図9及び図10の説明
の中では、簡単のため以降、k=1とする。
出手段1は、誘起電圧15をサンプリングして、デジタ
ル値V0に変換する。ウエイト角TS0を用いると、電
気角−X+TS0のポイントにおいて、サンプリング電
圧17を得る。ここで、TS0は、PWMのON区間2
0(=TON)の部分でサンプリングするような数値を
与える。図9では、サンプリング電圧17の位置もPW
MのON区間20に相当している。従って、PWMのO
FF区間19(=TOFF)の区間では、電圧サンプリ
ングを実施しない。
ので、サンプリング電圧17の電圧V0は次の関係を満
たす。 V0=VDC/2 電圧検出手段1は、サンプリング電圧17のゼロ点時間
情報Tnを電流波形補償手段2に出力する。ここで、n
は、1〜6の整数であり、各々ベースPTN1〜PTN
6に対応しており、ベースPTNnの更新と共にゼロ点
時間情報Tnも順次更新される。
誘起電圧を模式的に示す。図9との相違点は、誘起電圧
検出領域において、ゼロ点16が存在しないことであ
る。この場合、電圧検出手段1は、サンプリング電圧2
5の点において、サンプリング電圧26(=V0)か
ら、以下の演算式により誤差電圧27(=ΔV0)を得
る。 ΔV0=V0−VDC/2
と、3相ブラシレスDCモータ5のマグネット誘起電圧
定数E0とを用いて、位置誤差角28(=Δθ0)が |Δθ0|≒0 であれば、 と演算する。この式は、E0が分かれば、ω1とΔV0
を用いてゼロ点との位置誤差角Δθ0を特定できること
を意味している。Δθ0が分かれば、電圧検出手段1
は、サンプリング電圧25の位置角と位置誤差角28
(=Δθ0)とにより、ゼロ点16の時間情報Tnを算
出し、Tnを電流波形補償手段2に出力する。なお、図
10のように制御する時には進角制御を強化することが
できるので、3相ブラシレスDCモータ5の高速限界を
向上でき、弱めの界磁により端子電圧を低下すると共に
鉄損を減少する働きを有する。
ロ点位置情報を電流波形補償手段2に出力後、電流波形
補償手段2は、ゼロ点位置情報に基づいて正弦波関数を
演算する。この正弦波関数は、3相ブラシレスDCモー
タ5の回転位置情報を有しており、3相ブラシレスDC
モータ5を脱調無く運転する上で極めて重要な働きをす
る。
に説明する。電流波形補償手段2は、基本的な要素とし
て電気角θと位相角ψjで構成される1次以上の次数を
もつ多項線形関数を有し、その線形関数より正弦波関数
を演算する。数式で表せば、 Im=Σ(Aj・sin(Kj・(θ+ψj))) である。ここで、jは1以上の整数、Imは、PWM制
御手段3に出力される3相ブラシレスDCモータ5の回
転位相情報であり、Ajはその振幅、Kjは係数を表
す。
基づいてPWMベースPTNを算出し、直流交流変換手
段4に出力する。直流交流変換手段4は、そのPWMベ
ースPTNに基づいて直流電圧をPWMして、3相疑似
交流電圧を3相ブラシレスDCモータ5に供給する。こ
れにより、3相ブラシレスDCモータ5を、その電機子
電流がほぼImと等しくなるように作動させることがで
きる。
交流変換手段4の出力する疑似交流電圧の角周波数ω
1、疑似交流電圧の周期T、円周率πと運転経過時間t
を用いて、 θ=ω1・t ω1=2π/T と表すことができる。又、周期Tは、電圧検出手段1か
ら出力されるゼロ点時間情報Tnを用いて、 T=(Tn+1−Tn)・6 により計算することができる。上式で、n=6の時は、
n+1=7となるが、 T7=T1である。又、周期Tは、 T=(Tn+2−Tn)・3 T=(Tn+3−Tn)・2 T=(Tn+6−Tn) 等でも計算することができる。
運転条件又は3相ブラシレスDCモータ5の電気的特性
仕様、機械的特性仕様、定格容量、負荷容量、使用温度
範囲、用途等に応じて、運転中常時一定値もしくは可変
値に設定してもよい。特に、直流交流変換手段4の直流
電圧、3相ブラシレスDCモータ5の回転速度、回転ト
ルクと電気角θに応じて、夫々最適な振幅Aj、係数K
jと位相角ψjを選択すればよい。
設定値により、電流波形補償手段2は、PWM制御手段
3と直流交流変換手段4の処理を通じて、3相ブラシレ
スDCモータ5のロータ位置に対して、位相遅れ電流及
び位相進み電流を自由に供給することができる。
0度毎に正弦波関数の電気角θと位相角ψjを所定値に
設定することもできる。図9の相電流OFF開始角23
〜相電流OFF終了角24の期間内又は図10の相電流
OFF開始角23〜相電流OFF終了角24の期間内の
任意の点において、n=1〜6の整数に対して、 θ(度)=60°・(n−1) ψj=ψ0n 上記nはベースPTNnに対応するものである。ここ
で、ψ0nは、初期位相角であり、PTNnに応じてそ
の値を変更してもよいし、変化させてもよい。
が可能な限り図9及び図10中のゼロ点16に最も近い
時点で行うのが望ましく、そうすることにより制御安定
度を更に向上することができる。
Cモータ5を駆動させた時の電機子電流波形の一例を図
5乃至図8に示す。図5の相電流11は位相進み補償を
適用した時の波形であり、図6の相電流12は位相遅れ
補償を適用した場合である。
変値、(2)K1=1、K2〜Kj=可変値、(3)ψ
j=可変値と(4)θ=所定値の4条件がある。この
時、図5中の通電角Wx1は、図4の通電角Wxより小
さめになり、位相進み補償をより効果的に行うことがで
き、図6の場合には、位相遅れ補償をより大きくでき
る。なお、図4の相電流10の波形は、(1)Aj=可
変値、(2)K1=1、K2〜Kj=0、(3)ψj=
0と(4)θ=所定値としている。
において、(1)Aj=可変値、(2)K1=1、K2
=2、K3〜Kj=0、(3)ψj=0と(4)θ=所
定値としたものである。又、図8の相電流14の場合に
は、図6の条件において、(1)Aj=可変値、(2)
K1=1、K2=−2、K3〜Kj=0、(3)ψj=
0と(4)θ=所定値としたものである。このように、
振幅Aj、係数Kjと位相角ψjを設定することによ
り、任意の回転位相情報Imを極めて簡単に作製するこ
とができる。
中において周期的なトルク変動が予め判明している時に
は、初期位相角ψ0nを変更するとよい。特にトルクの
増加に伴い位相角ψjを大きくするように設定すれば、
高トルク領域における電流遅れを未然に防止することが
できる。
負荷トルクTLを簡単に推定する演算方法について述べ
る。回転負荷トルクを推定演算するには、直流電圧VD
C、角周波数ω1(回転速度でもよい)、回転位相情報
Imを含む正弦波関数の振幅A1により可能である。振
幅A1は、PWM制御手段3のPWMパルス幅に比例し
ているので、どちらでも回転負荷トルクの演算に用いる
ことができる。ここでは、振幅A1を用いる場合を説明
する。ここで、振幅A1は、振幅Ajにおいてj=1と
したものである。
相ブラシレスDCモータ5の出力電力をPOとすれば、 PI=VDC・IDC≒VDC・KDC・A1 PO=ω1・TL が成立する。ここで、IDCは平均直流電流であり、K
DCは定数である。一方、 PI≒PO であるから、上式を代入してTLについて整理すると、 TL≒KDC・A1・VDC/ω1 である。
測定して、その時の測定条件を基準として用いると、基
準振幅A10、基準直流電圧VDC0、基準角周波数ω
10として上式を整理すると、 TL≒TL0・A1/A10・VDC/VDC0・ω1
0/ω1 となり、回転負荷トルクTLを簡単に推定することがで
きる。更に高精度のトルク推定が必要な場合には、直流
電流又は3相ブラシレスDCモータ5の電機子電流を検
出すればよい。
に適用した場合には、3相ブラシレスDCモータ5の電
機子電流の通電角=180°付近の運転に適用できるの
で、低騒音、低振動及び高能率に加えて、低価格、長期
信頼性と耐久信頼性という極めて顕著な長所を得ること
ができる。
運転するための一手段としてトルク制御器が用いられる
が、1ピストンロータリ圧縮機とトルク制御器を備える
空調機器に本発明のインバータ装置を設置すれば、特に
回転負荷トルク変動時の3相ブラシレスDCモータ5の
電流位相乱調を効率よく容易に補正できるため、高精度
の電流位相制御が可能となり,又、ほぼ正弦波に限りな
く近い電流波形を3相ブラシレスDCモータ5に適用で
きるので,飛躍的な低騒音化と低振動化を図ることがで
きる。
グ素子を含み、該スイッチング素子の開閉により直流電
圧を疑似交流電圧に変換して、該疑似交流電圧を3相ブ
ラシレスDCモータに出力する直流交流変換手段と、前
記疑似交流電圧を降下させて前記3相ブラシレスDCモ
ータの電機子電流がゼロとなる期間における誘起電圧を
検出する電圧検出手段と、前記直流交流変換手段が出力
する前記疑似交流電圧をパルス幅変調(PWM)制御す
るPWM制御手段とを備えるインバータ装置において、
前記電圧検出手段の誘起電圧検出情報に応じて前記3相
ブラシレスDCモータに供給する電機子電流波形を所定
の条件に基づいて波形整形し、該波形整形の情報を前記
PWM制御手段に出力する電流波形補償手段を設けたも
のであるので、モータより発生する騒音と振動を低減し
て、機械系の防音、振動対策を簡略化できると共に、回
路コストが低いインバータ装置を得ることができる。
償又は位相進み補償を行うので、モータ電流の位相制御
範囲を一層拡大できるから、モータの性能を引出すこと
ができる。
の電気角θ又は位相角ψを所定の演算式に基づいて変化
させるので、どのようなモータに対しても最適な電流位
相制御を実現することができるから、モータの性能を引
出すことができる。
ので、制御演算を簡単にしつつ高精度な電流位相制御を
実現することができ、一層の省エネルギー化とマイクロ
コンピュータのROM容量やRAM容量及び動作周波数
の低減を通して製造コストを削減することができる。
ので、制御演算を一層簡単にすることができ、マイクロ
コンピュータのROM容量やRAM容量及び動作周波数
の更なる低減を通して製造コストを大幅に削減すること
ができる。
対値に基づいて変化させるので、電気角θに関係する周
期的な負荷変動に対しても最適な電流位相制御が可能と
なるから、騒音と振動を一層低減することができる。
スDCモータの回転速度に基づいて変化させるので、周
波数特性の大きなモータを使用した場合においても、ど
の回転速度領域でもそのモータ特性を十分に発揮できる
から、製品の付加価値が向上する。
スDCモータの回転トルクに基づいて変化させるので、
各回転トルクに応じて電流位相制御を最適化できるか
ら、どのような負荷条件下でも低騒音化、低振動化と高
能率化を極めて簡単に実現することができる。
波形補償手段の位相進み補償を大きくするように、前記
多項式の係数を変化させるので、回転トルクの大きな領
域においても、3相ブラシレスDCモータに供給する電
流位相が大きく遅れることを未然に防止できるから、高
トルク領域における制御安定性が増大すると共に、乱調
や脱調の無い堅固な制御システムを構築することができ
る。
づいて変化させるので、モータ電流変化率の増減の影響
を小さくできるから、電源電圧状態が劣悪な環境におい
てもインバータ性能を悪化させることなく良好な制御特
性を引出すことができる。
スDCモータの回転速度と、前記直流電圧と、前記PW
M制御のPWMパルス幅とにより推定演算するので、特
別なトルク検出器を設ける必要が無いから、インバータ
装置をより低価格で製造することができる。
いて、正弦波関数の電気角θと位相角ψを、夫々、所定
値に設定するので、電流補償制御による位相制御の動作
安定度と波形整形効果を飛躍的に向上させることができ
るから、インバータ装置の信頼性と開発効率を向上させ
ることができる。
前記所定値に設定する時点は、前記3相ブラシレスDC
モータの誘起電圧がゼロ点に最も近接した時点であるの
で、電流補償制御による位相制御の動作安定度と波形整
形効果を極限まで高めることができるから、インバータ
装置の信頼性と開発効率を一層向上させることができ
る。
記誘起電圧検出情報に基づく変数であるので、各モータ
特性公差に合わせた最適電流補償制御を無理なく簡単に
実現することができるから、モータ特性公差を考慮する
必要の無いインバータ装置を構築できる結果、開発の合
理化と短縮化により製造コストを一層削減することがで
きる。
で、用途に応じて通電角を設定できるから、合理的なイ
ンバータ装置を製造できる。特に、通電角を180°近
傍に設定した場合には、モータ負荷等の機械系の騒音と
振動を低減して、機械系の防音、振動対策を簡略化で
き、長期信頼性の優れたインバータ装置を得ることがで
きる。
インバータ空調機器に適用した場合、空調機器の性能向
上と製造コスト削減を同時に図ることができるので、空
調機器の商品価値の顕著な上昇による拡販につながる。
リ圧縮機と、運転時の振動を抑制するトルク制御器とを
備える空調機器に適用した場合、1ピストンロータリ圧
縮機特有の運転音と運転振動を極めて簡単に低減できる
と共に、製造コストも無理無く削減できるから、1ピス
トンロータリ圧縮機の特長である省エネルギー性と低価
格性を最大限に活用することができる。
の制御ブロック図である。
手段の回路図である。
タを駆動した比較例の相電流波形を示す図である。
である。
補償手段の動作を説明する第1の図である。
2の図である。
3の図である。
4の図である。
手段の動作を説明する第1の図である。
図である。
ある。
Claims (17)
- 【請求項1】 スイッチング素子を含み、該スイッチン
グ素子の開閉により直流電圧を疑似交流電圧に変換し
て、該疑似交流電圧を3相ブラシレスDCモータに出力
する直流交流変換手段と、前記疑似交流電圧を降下させ
て前記3相ブラシレスDCモータの電機子電流がゼロと
なる期間における誘起電圧を検出する電圧検出手段と、
前記直流交流変換手段が出力する前記疑似交流電圧をパ
ルス幅変調(PWM)制御するPWM制御手段とを備え
るインバータ装置において、 前記電圧検出手段の誘起電圧検出情報に応じて前記3相
ブラシレスDCモータに供給する電機子電流波形を所定
の条件に基づいて波形整形し、該波形整形の情報を前記
PWM制御手段に出力する電流波形補償手段を設けたこ
とを特徴とするインバータ装置。 - 【請求項2】 前記電流波形補償手段は、位相遅れ補償
又は位相進み補償を行うことを特徴とする請求項1に記
載のインバータ装置。 - 【請求項3】 前記電流波形補償手段は、正弦波関数の
電気角θ又は位相角ψを所定の演算式に基づいて変化さ
せることを特徴とする請求項1又は2に記載のインバー
タ装置。 - 【請求項4】 前記演算式は1次以上の多項式であるこ
とを特徴とする請求項3に記載のインバータ装置。 - 【請求項5】 前記多項式の係数を常時一定値とするこ
とを特徴とする請求項4に記載のインバータ装置。 - 【請求項6】 前記多項式の係数を前記電気角θの絶対
値に基づいて変化させることを特徴とする請求項4に記
載のインバータ装置。 - 【請求項7】 前記多項式の係数を前記3相ブラシレス
DCモータの回転速度に基づいて変化させることを特徴
とする請求項4に記載のインバータ装置。 - 【請求項8】 前記多項式の係数を前記3相ブラシレス
DCモータの回転トルクに基づいて変化させることを特
徴とする請求項4に記載のインバータ装置。 - 【請求項9】 前記回転トルクの増加に伴い前記電流波
形補償手段の位相進み補償を大きくするように、前記多
項式の係数を変化させることを特徴とする請求項8に記
載のインバータ装置。 - 【請求項10】 前記多項式の係数を前記直流電圧に基
づいて変化させることを特徴とする請求項4に記載のイ
ンバータ装置。 - 【請求項11】 前記回転トルクを、前記3相ブラシレ
スDCモータの回転速度と、前記直流電圧と、前記PW
M制御のPWMパルス幅とにより推定演算することを特
徴とする請求項8又は9に記載のインバータ装置。 - 【請求項12】 前記電機子電流がゼロとなる期間にお
いて、正弦波関数の電気角θと位相角ψを、夫々、所定
値に設定することを特徴とする請求項1乃至11のいず
れかに記載のインバータ装置。 - 【請求項13】 前記電気角θと前記位相角ψを夫々の
前記所定値に設定する時点は、前記3相ブラシレスDC
モータの誘起電圧がゼロ点に最も近接した時点であるこ
とを特徴とする請求項12に記載のインバータ装置。 - 【請求項14】 前記所定値が、前記電圧検出手段の前
記誘起電圧検出情報に基づく変数であることを特徴とす
る請求項12又は13に記載のインバータ装置。 - 【請求項15】 通電角を180°未満としたことを特
徴とする請求項1乃至14のいずれかに記載のインバー
タ装置。 - 【請求項16】 民生用又は業務用のインバータ空調機
器に適用したことを特徴とする請求項1乃至15のいず
れかに記載のインバータ装置。 - 【請求項17】 1ピストンロータリ圧縮機と、運転時
の振動を抑制するトルク制御器とを備える空調機器に適
用したことを特徴とする請求項1乃至16のいずれかに
記載のインバータ装置。
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