JP2003070281A - ブラシレスモータの駆動制御方法及びその装置 - Google Patents
ブラシレスモータの駆動制御方法及びその装置Info
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Abstract
生ずる過度電圧の悪影響を低コストで低減できるブラシ
レスモータの駆動制御方法及びその装置を提供する。 【解決手段】 相切り換えのために上相側スイッチング
素子21U,21V,21Wのオン・オフ状態を切り換えたときに
オフ状態のスイッチング素子21U,21V,21W,21X,21Y,21Z
のコレクタ−エミッタ間に発生する第1の過度電圧と、
PWM制御によって下相側のスイッチング素子21X,21Y,
21Zのオン・オフ状態を切り換えたときにオフ状態のス
イッチング素子21U,21V,21W,21X,21Y,21Zのコレクタ−
エミッタ間に発生する第2の過度電圧との合成電圧が、
スイッチング素子21U,21V,21W,21X,21Y,21Zのコレクタ
−エミッタ間の最大許容電圧よりも低くなるようにPW
M制御によるスイッチング素子21U,21V,21W,21X,21Y,21
Zのオン・オフ切り換えを行う。
Description
ブリッドカー、燃料電池車などの電気を動力源とする電
気自動車に搭載される空調装置のコンプレッサ等に使用
されているブラシレスモータの駆動制御方法及びその装
置に関するものである。
ンエンジンを用いた自動車に代わる乗り物として電気自
動車やハイブリッドカー及び燃料電池車などの電気を動
力源とする電気自動車の開発が進められている。この種
の電気自動車には、圧縮機(コンプレッサ)を駆動する
ためのブラシレスモータを使用した空調装置が一般的に
使用され、このブラシレスモータにはインバータ装置か
ら出力される3相交流によって駆動電力が供給されてい
る。
としては、例えば、特開2001−103785号公報
や、特開2001−119984号公報、特開2001
−78485号公報などに開示されている駆動制御装置
が知られている。
直流電源から直流電流の供給を受け、複数の半導体スイ
ッチング素子のオン・オフ状態を相切り換えに対応して
切り換え制御することにより、3相交流と同様の出力を
生成してモーターに供給する。このとき、オン状態に設
定する半導体スイッチング素子のオン・オフ状態の切り
換え時間を周知のPWM(Pulse Width Modulation)制
御によって操作することにより、モータへの供給電力を
変化させてモータの回転数を調節することができ、これ
により温度調整を行うことができる。
制御装置の一例を図8に示す。この駆動制御装置では、
トランジスタからなる6個のスイッチング素子92U,92V,
92W,92X,92Y,92Zからなる半導体スイッチング素子群9
2と、フィルタ回路94、制御部95、記憶部96、電
圧検出部97とから構成されるインバータ装置からな
り、フィルタ回路94を介してモータ93の回転位置を
検出し、この検出結果に基づいてスイッチング素子92U,
92V,92W,92X,92Y,92Zをスイッチング駆動し、直流電源
91から出力される直流を3相交流に変換してモータ9
3に供給している。
うに、下相側のスイッチング素子92X,92Y,92Zのオン・
オフ切り換えをPWM制御することによりモータ93へ
の供給電力を変化させてモータ93の回転数を調節して
いる。
のスイッチング素子92U,92V,92W,92X,92Y,92Zをオン・
オフ切り換えするときに、図8に示す浮遊インダクタン
スL1,L2の影響により、オン・オフ切り換えの後に
オフ状態であるスイッチング素子92U,92V,92W,92X,92Y,
92Zのエミッタ−コレクタ間に、過度現象による跳ね上
がりの電圧(以下、過度電圧と称する)が発生する。こ
の過度電圧の極大値は、モータ93に流れる電流が大き
いとき、スイッチング素子92U,92V,92W,92X,92Y,92Zの
切り換えスピードが速い場合に大きくなる。このため、
過度電圧はスイッチング素子92U,92V,92W,92X,92Y,92Z
を選定する際の耐圧に影響を与える。
チング素子92U,92V,92Wの相切り換え時にオフ状態のス
イッチング素子のコレクタ−エミッタ間に発生する第1
の過度電圧V1と、下相側のスイッチング素子92X,92Y,
92ZのPWM制御によるオン・オフ切り換え時にオフ状
態のスイッチング素子のコレクタ−エミッタ間に発生す
る第2の過度電圧V2とが存在する。また、周知のよう
にこれらの過度電圧V1,V2は定常時よりも高い電圧
となる。
ると、図11に示すように、第1の過度電圧V1と第2
の過度電圧V2の発生タイミングがずれて、これらの電
圧波形が重なり、これらの過度電圧V1,V2が合成さ
れてさらに大きな極大値を有する過度電圧V3を生ずる
ことがある。このような過度電圧V3が生ずることによ
り、以下の(1)〜(4)の問題点があった。
容電圧Vmaxを越えるとスイッチング素子が破壊される
ことがある。
めに最大許容電圧Vmaxの高いスイッチング素子を選定
するとコストの増大を招く。
発生するノイズが大きくなり、インバータ装置の制御回
路を誤動作させたり、他の電子制御装置に悪影響を及ぼ
すことがある。
な過度電圧吸収回路が必要になり、コストの増大と装置
の大型化を招く。
ッチング素子のオン・オフ切り換え時に生ずる過度電圧
の悪影響を低コストで低減できるブラシレスモータの駆
動制御方法及びその装置を提供することである。
成するために請求項1では、直流電源の一方の極とブラ
シレスモータの複数相の巻線の各相端子との間に接続さ
れた複数の上相側スイッチング素子と、前記直流電源の
他方の極と前記ブラシレスモータの各相端子との間に接
続された複数の下相側スイッチング素子と、前記上相側
及び下相側スイッチング素子のオン・オフ状態の切り換
え制御を行う駆動制御部とを有するインバータ装置を用
いて前記ブラシレスモータに電力を供給し、前記上相側
及び下相側スイッチング素子の少なくとも一方の側のス
イッチング素子のオン・オフ状態をPWM制御により切
り換えて前記ブラシレスモータの回転数制御を行いなが
ら前記ブラシレスモータを駆動するブラシレスモータの
駆動制御方法において、相切り換えのために前記上相側
及び下相側スイッチング素子のうちの他方の側のスイッ
チング素子のオン・オフ状態を切り換えたときにオフ状
態のスイッチング素子の入出力端子間に発生する第1の
過度電圧と、前記PWM制御によって前記一方の側のス
イッチング素子のオン・オフ状態を切り換えたときに前
記オフ状態のスイッチング素子の入出力端子間に発生す
る第2の過度電圧との合成電圧が前記スイッチング素子
の入出力端子間の最大許容電圧よりも低くなるように前
記PWM制御における前記一方の側のスイッチング素子
のオン・オフ切り換えタイミングをずらすブラシレスモ
ータの駆動制御方法を提案する。
ば、前記第1の過度電圧と第2の過度電圧との合成電圧
がスイッチング素子の最大許容電圧よりも低くなるよう
にPWM制御によるスイッチング素子のオン・オフ切り
換えタイミングをずらすので、前記スイッチング素子の
入出力端子間には前記第1の過度電圧と第2の過度電圧
のうちの最大電圧よりも高い電圧を生ずることがない。
ラシレスモータの駆動制御方法において、前記第2の過
度電圧の第1番目の極大値の発生時点が前記第1の過度
電圧の第1番目の極大値の発生時点から所定時間以上離
れるようにPWM制御によるスイッチング素子のオン・
オフ切り換えタイミングをずらすブラシレスモータの駆
動制御方法を提案する。
ば、前記第1の過度電圧の最大電圧を示す第1番目の極
大値の発生時点と前記第2の過度電圧の最大電圧を示す
第1番目の極大値の発生時点とが所定時間離れるように
PWM制御によるスイッチング素子のオン・オフ切り換
えタイミングがずらされて、前記第1の過度電圧と第2
の過度電圧との合成電圧がスイッチング素子の最大許容
電圧よりも低く維持される。
ラシレスモータの駆動制御方法において、前記第1の過
度電圧の第1番目の極大値の発生時点よりも所定時間前
の所定時間幅の時間帯内には前記一方の側のスイッチン
グ素子のオン・オフ切り換えを行わないようにPWM制
御を行うブラシレスモータの駆動制御方法を提案する。
ば、前記第1の過度電圧の最大電圧となる第1番目の極
大値の発生時点よりも前の前記時間帯内には前記一方の
側のスイッチング素子のオン・オフ切り換えを行わない
ようにPWM制御が行われ、前記第1の過度電圧と第2
の過度電圧との合成電圧がスイッチング素子の最大許容
電圧よりも低く維持される。
とブラシレスモータの複数相の巻線の各相端子との間に
接続された複数の上相側スイッチング素子と、前記直流
電源の他方の極と前記ブラシレスモータの各相端子との
間に接続された複数の下相側スイッチング素子と、前記
上相側及び下相側スイッチング素子のオン・オフ状態の
切り換え制御を行う駆動制御部とを有するインバータ装
置とを備え、該インバータ装置から前記ブラシレスモー
タに電力を供給し、前記上相側及び下相側スイッチング
素子の少なくとも一方の側のスイッチング素子のオン・
オフ状態をPWM制御により切り換えて前記ブラシレス
モータの回転数制御を行いながら前記ブラシレスモータ
を駆動するブラシレスモータの駆動制御装置において、
相切り換えのために前記上相側及び下相側スイッチング
素子のうちの他方の側のスイッチング素子のオン・オフ
状態を切り換えたときにオフ状態のスイッチング素子の
入出力端子間に発生する第1の過度電圧と、前記PWM
制御によって前記一方の側のスイッチング素子のオン・
オフ状態を切り換えたときに前記オフ状態のスイッチン
グ素子の入出力端子間に発生する第2の過度電圧との合
成電圧が前記スイッチング素子の入出力端子間の最大許
容電圧よりも低くなるようにPWM制御によるスイッチ
ング素子のオン・オフ切り換えを行う手段を設けたブラ
シレスモータの駆動制御装置を提案する。
ば、前記第1の過度電圧と第2の過度電圧との合成電圧
がスイッチング素子の最大許容電圧よりも低くなるよう
にPWM制御によるスイッチング素子のオン・オフ切り
換えが行われるので、前記スイッチング素子の入出力端
子間には前記第1の過度電圧と第2の過度電圧のうちの
最大電圧よりも高い電圧を生ずることがない。
ラシレスモータの駆動制御装置において、前記駆動制御
部は、所定周期(T)の検出タイミングで前記ブラシレ
スモータの回転位置を検出するモータ位置検出手段と、
前記モータの回転位置検出結果に基づいて相切り換えタ
イミングを判定して、相切り換え時には前記検出タイミ
ングから一定時間(Tcst)経過したときに、前記相切
り換えのために前記上相側及び下相側スイッチング素子
のそれぞれにおいて通電対象相のスイッチング素子を選
択する相切り換え手段と、前記上相側及び下相側のうち
の他方の側の複数のスイッチング素子のなかの前記相切
り換え手段によって選択された通電対象相となるスイッ
チング素子のみをオン状態に設定するオン設定手段と、
前記相切り換えのために前記他方の側のスイッチング素
子のオン・オフ状態を切り換えたときから該切り換えに
よってオフ状態のスイッチング素子の入出力端子間に発
生する第1の過度電圧における第1番目の極大値が発生
するまでの時間(T3)と、前記PWM制御によって前
記一方の側のスイッチング素子のオン・オフ状態を切り
換えたときからオフ状態のスイッチング素子の入出力端
子間に発生する第2の過度電圧における第1番目の極大
値が発生するまでの時間(T2)とに基づいて、前記一
方の側の複数のスイッチング素子のなかの前記相切り換
え手段によって選択された通電対象相となるスイッチン
グ素子のみに対して、前記検出タイミングから時間{T
cst−(T2−T3)−T4}を経過した時点から所定時間
(T5)の時間帯をオン・オフ状態の非切り換え期間と
して、前記検出タイミングに同期して前記検出タイミン
グの周期(T)で前記スイッチング素子へPWM制御パ
ルス信号を出力するPWM制御手段とを備え、前記時間
帯(T5)の時間幅は、前記第1の過度電圧と前記第2
の過度電圧との合成電圧が前記スイッチング素子の入出
力端子間の最大許容電圧よりも低くなるように設定され
ているブラシレスモータの駆動制御装置を提案する。
ば、前記相切り換えのために前記他方の側のスイッチン
グ素子のオン・オフ状態を切り換えたときにオフ状態の
スイッチング素子の入出力端子間に発生する第1の過度
電圧における最大電圧となる第1番目の極大値と、前記
PWM制御によって前記一方の側のスイッチング素子の
オン・オフ状態を切り換えたときにオフ状態のスイッチ
ング素子の入出力端子間に発生する第2の過度電圧にお
ける最大電圧となる第1番目の極大値とが一致するタイ
ミングを含む時間帯(T5)の間は、前記PWM制御に
よるスイッチング素子のオン・オフ切り換えが行われな
いので、前記オフ状態のスイッチング素子の入出力端子
間に発生する前記第1の過度電圧と前記第2の過度電圧
との合成電圧は、常に前記スイッチング素子の最大許容
電圧よりも低い値に維持される。
ラシレスモータの駆動制御装置において、前記ブラシレ
スモータは3相の巻線を有する3相モータであるブラシ
レスモータの駆動制御装置を提案する。
ば、3相のブラシレスモータの駆動制御が行われる。
一実施形態を説明する。
シレスモータの駆動制御装置の電気系回路を示す構成図
である。図において、1は電動圧縮機、2はインバータ
装置、3は直流電源である。
巻線を有する3相ブラシレスモータ(以下、単にモータ
と称する)12から構成されている。
21と、平滑用のコンデンサ22、駆動制御部23、電
圧検出部24とから構成され、スイッチング素子群21
はNPNトランジスタからなる6個の半導体スイッチン
グ素子(以下、スイッチング素子と称する)21U,21V,21
W,21X,21Y,21Zによって構成され、このスイッチング素
子群21によって直流電源3から出力される直流電力が
3相交流電力に変換されてモータ12に供給される。
は、コレクタが直流電源3の正極に接続され、それぞれ
のエミッタがモータ12の3つの相端子(U相、V相、
W相)に1対1に対応して接続されている。さらに、上
相側スイッチング素子21U,21V,21Wのベースは後述する
第1制御部233に接続され、第1制御部233からベースに
入力される駆動信号によってスイッチング素子21U,21V,
21Wのそれぞれがオン・オフ切り換え駆動される。
は、それぞれのコレクタがモータ12の3つの相端子
(U相、V相、W相)に1対1に対応して接続され、エ
ミッタが直流電源3の負極に接続されている。さらに、
下相側スイッチング素子21X,21Y,21Zのベースは後述す
る第2制御部234に接続され、第2制御部234からベース
に入力される駆動信号によってスイッチング素子21X,21
Y,21Zのそれぞれがオン・オフ切り換え駆動される。
21X,21Y,21Zにおいて、前記入出力端子間とはコレクタ
−エミッタ間を意味し、コレクタとエミッタが入出力端
子となる。また、これらのスイッチング素子としてFE
Tを用いることも可能であり、この場合ドレインとソー
スが入出力端子となる。
32、第1制御部233、第2制御部234、モータ位置検出部
235とを含んでいる。尚、駆動制御部23は周知のCP
Uを含むと共にソフトウエアとハードウエアとが混在し
た集積回路であるため、前述した演算部231、記憶部23
2、第1制御部233、第2制御部234、モータ位置検出部2
35のそれぞれは機能的に表現したブロックである。ここ
で、演算部231は前記相切り換え手段とPWM制御手段
の一部に対応し、第1制御部233は前記オン設定手段に
対応し、第2制御部234は前記PWM制御手段の一部に
対応し、モータ位置検出部235は前記モータ位置検出手
段に対応している。
る回転数設定信号31と電圧検出部24から入力する検
出結果、及びモータ位置検出部235の検出結果に基づい
て、第1制御部233と第2制御部234に相切り換え指示信
号32を出力すると共に第2制御部234に対してPWM
デューティ指示信号33を出力する。本実施形態では、
演算部231は、周期Tのクロック信号に同期してモータ
位置検出部235から入力する位置信号34を入力して演
算処理を行い、位置信号34を入力してから時間Tcst
経過したときに前記相切り換え指示信号32とPWMデ
ューティ指示信号33を出力する。
るプログラムを記憶すると共に演算処理等に必要なRA
Mを備えている。
相切り換え指示信号32に基づいて上相側スイッチング
素子21U,21V,21Wのそれぞれをオン・オフ切り換え駆動
する駆動信号を出力する。本実施形態では、3相モータ
12の駆動制御を行うため、相切り換えに対応して順番
にスイッチング素子21U,21V,21Wのうちの1つがオン状
態に設定される。相切り換えは、上下相を合わせれば電
気角で60度毎に行われる。上相だけに限れば電気角で
120度となる。
相切り換え指示信号32とPWMデューティ指示信号3
3に基づいて下相側スイッチング素子21X,21Y,21Zのそ
れぞれをオン・オフ切り換え駆動する駆動信号を出力す
る。本実施形態では、3相モータ12の駆動制御を行う
ため、相切り換えに対応して順番にスイッチング素子21
X,21Y,21Zのうちの1つがオン状態に設定されると共
に、オン状態に設定されたスイッチング素子に対してP
WMデューティ指示信号33に対応するデューティー比
のパルス信号を周期Tのクロック信号に同期して出力す
る。上記と同様に、相切り換えは、上下相を合わせれば
電気角で60度毎に行われ、上相だけに限れば電気角で
120度となる。
ロック信号に同期して、モータ12への3相入力端子か
ら逆起電圧を検出し、モータ12の回転位置を表す位置
信号34を演算部231に対して出力する。
を電圧値として検出し、この検出結果を演算部231に対
して出力する。
号のタイミングチャートである。駆動制御部23によっ
て行われるPWM制御によってモータ12の回転速度が
変化される。
イッチング素子21X,21Y,21ZをPWMチョッピングする
場合の一例である。これらのスイッチング素子21X,21Y,
21Zをオン・オフ切り換えするときに、従来例と同様の
浮遊インダクタンスL1,L2の影響によりスイッチン
グ素子21U,21V,21W,21X,21Y,21Zのエミッタ−コレクタ
間に、過度現象による跳ね上がりの電圧(過度電圧)が
発生する。この過度電圧はモータ12に流れる電流が大
きいとき、スイッチング素子21U,21V,21W,21X,21Y,21Z
の切り換えスピードが速い場合に大きくなる。このた
め、過度電圧はスイッチング素子21U,21V,21W,21X,21Y,
21Zを選定する際の耐圧に影響を与える。
装置2から発生するノイズが大きくなる。通常は、直流
電源3の両極間に接続されたコンデンサ22等の過度電
圧吸収回路を付加することで、この過度電圧をある程度
抑えることができる。
タ駆動用のスイッチング素子21U,21V,21W,21X,21Y,21Z
を流れる電流が最大定格電流を越えると、スイッチング
素子21U,21V,21W,21X,21Y,21Zの多量の発熱や破壊等が
生じてしまう。このため、安全性を考慮して、スイッチ
ング素子21U,21V,21W,21X,21Y,21Zを流れる電流、即ち
モータ12の相電流が、半導体スイッチング素子21U,21
V,21W,21X,21Y,21Zの最大定格電流を越えた状態でモー
タ12を駆動しないように、モータ12の相電流値が予
め設定した閾値以上になるとモータ12の駆動を停止さ
せている。
と第2過度電圧V2が重なって、スイッチング素子21U,2
1V,21W,21X,21Y,21Zの最大許容電圧Vmaxを超える電圧
がスイッチング素子21U,21V,21W,21X,21Y,21Zのコレク
タ−エミッタ間に発生しないようにするために、本実施
形態では以下に説明する制御を行っている。
周期Tのクロック信号に同期して位置信号34を入力す
ると共にPWMパルス信号を出力している。図3に示す
ように上記クロック信号に同期して下相側スイッチング
素子21X,21Y,21Zがオン(ON)状態からオフ(OFF)状態にな
り、周期Tの途中から周期Tの終わりまでの間の時間T
1の間にスイッチング素子21X,21Y,21Zはオン状態にな
る。PWMデューティ比が増加されると、スイッチング
素子21X,21Y,21Zがオン状態になる時間T1が増加され
る。図3において(a)はPWMデューティ比が小さいと
きの状態を表し、(b)はPWMデューティ比が大きいと
きの状態を表している。
に、PWM制御によって下相側スイッチング素子21X,21
Y,21Zをオン状態からオフ状態に切り換えたときから時
間Tcst経過したときに、上相側スイッチング素子21U,2
1V,21Wの相切り換えを行っている。この時間Tcstは演
算処理に要する時間である。
測して、これらに基づいて駆動制御部23の制御プログ
ラムが作成されている。ここで、時間T2はPWM制御
によって下相側スイッチング素子21X,21Y,21Zがオフ状
態からオン状態に切り換えられたときにオフ状態のスイ
ッチング素子21U,21V,21W,21X,21Y,21Zのコレクタ−エ
ミッタ間に発生する第2過度電圧V2における第1番目
の極大値Pbが生ずるまでの時間である。また、時間T3
は上相側スイッチング素子21U,21V,21Wが相切り換えさ
れたときにオフ状態のスイッチング素子21U,21V,21W,21
X,21Y,21Zのコレクタ−エミッタ間に発生する第1過度
電圧V1における第1番目の極大値Paが生ずるまでの時
間である。
って、図5に示すように、第1過度電圧V1の第1極大
値Paと第2過度電圧V2の第1極大値Pbが重なりあっ
て更に高い電圧となる極大値Pcが発生するときのタイ
ミングが明確になる。即ち、上相側スイッチング素子21
U,21V,21Wの相切り換えを行うタイミングよりも時間T6
(=T2−T3)前に下相側スイッチング素子21X,21Y,21Z
のオン・オフ切り換えを行ったときに極大値Pcが発生
することがわかる。このタイミングはPWM周期Tの始
まりA0から時間(Tcst−T6)経過したときである。
始まりA0から時間(Tcst−T6)経過した時点(一致
点A3)を中心として前後T4の時間帯(時間幅T5(=2×
T4))すなわちPWM周期Tの始まりA0から時間(Tcs
t−T6−T4)が経過した時点を開始点A1とすると共に
PWM周期Tの始まりA0から時間(Tcst−T6+T4)
が経過した時点を終了点A2とする時間帯をPWM制御
における非切り換え期間Tncに設定し、この非切り換え
期間Tnc内には下相側スイッチング素子21X,21Y,21Zの
オン・オフ状態の切り換えを行わないようにPWM制御
を行っている。
期の始まり即ちPWM制御によって下相側スイッチング
素子21X,21Y,21Zをオン状態からオフ状態に切り換える
タイミングと、演算部231が位置信号34を入力するタ
イミングとが同じなので、上記非切り換え期間Tncを考
慮してPWMデューティ比を設定するだけで、スイッチ
ング素子21U,21V,21W,21X,21Y,21Zの最大許容電圧Vmax
を超える電圧の発生を防止することができる。
図4に示す第1過度電圧V1の電圧波形Wphと第2過度
電圧V2の電圧波形Wchをずらす或いは極大値の発生位
置(発生時点)をずらすことによって、これらの電圧波
形が合成されたときの極大値が、スイッチング素子21U,
21V,21W,21X,21Y,21Zの最大許容電圧Vmaxよりも低くな
るように設定すればよいのであり、必ずしも前記一致点
A3の前後の時間を同じに設定しなくてもよい。
の要部詳細を図6及び図7に示すフローチャートを参照
して説明する。
処理を開始すると前記クロック信号に同期して回転数設
定信号31を入力して主装置からの指示回転数N1を取
得する(S1)と共に、位置信号34を入力して(S
2)、この位置信号34からモータ12の実際の回転数
N2を算出する(S3)。
1と実際の回転数N2が等しいか否かを判定する(S
4)。本実施形態ではある程度の幅を持たせて判定を行
っている。
回転数N2が等しいときはPWMデューティT1の変更は
必要ないので後述するS11の処理に移行し、等しくな
いときは新たに設定する目標PWMデューティを算出す
る(S5)。
目標PWMデューティが非切り換え期間Tnc内にあるか
否かを判定する(S6)。即ち、目標PWMデューティ
T1において下相側スイッチング素子21X,21Y,21Zがオフ
状態からオン状態に切り換わるタイミングが図5に示し
た非切り換え期間Tnc内にあるか否かを判定する。
21X,21Y,21Zがオフ状態からオン状態に切り換わるタイ
ミングが非切り換え期間Tnc内に無いときは上記算出し
た目標PWMデューティT1を設定して、下相側スイッ
チング素子21X,21Y,21ZのPWM制御駆動を行う(S
7)。この後、後述するS11の処理に移行する。
Zがオフ状態からオン状態に切り換わるタイミングが非
切り換え期間Tnc内にあるときは、目標PWMデューテ
ィが非切り換え期間Tnc内の中央値よりも上にあるか否
かを判定する(S8)。即ち、図5に示すように、目標
PWMデューティT1において下相側スイッチング素子2
1X,21Y,21Zがオフ状態からオン状態に切り換わるタイミ
ングが、非切り換え期間Tnc内の中央(上記の一致点A
3)よりもA1側にあるか否かを判定する。
21X,21Y,21Zがオフ状態からオン状態に切り換わるタイ
ミングが、非切り換え期間Tnc内の中央(上記の一致点
A3)よりもA1側にあるときは、PWMデューティT1
を第1閾値に設定して、下相側スイッチング素子21X,21
Y,21ZのPWM制御駆動を行う(S9)。即ち、下相側
スイッチング素子21X,21Y,21Zがオフ状態からオン状態
に切り換わるタイミングが、図5に示す非切り換え期間
Tncの開始点A1に一致するようにPWMデューティT1
を設定して、下相側スイッチング素子21X,21Y,21ZのP
WM制御駆動を行う。
Zがオフ状態からオン状態に切り換わるタイミングが、
非切り換え期間Tnc内の中央(上記の一致点A3)より
もA1側に無いときは、PWMデューティT1を第2閾値
に設定して、下相側スイッチング素子21X,21Y,21ZのP
WM制御駆動を行う(S10)。即ち、下相側スイッチ
ング素子21X,21Y,21Zがオフ状態からオン状態に切り換
わるタイミングが、図5に示す非切り換え期間Tncの終
了点A2に一致するようにPWMデューティT1を設定し
て、下相側スイッチング素子21X,21Y,21ZのPWM制御
駆動を行う。
で取得した位置信号34に基づいて、上相側スイッチン
グ素子21U,21V,21Wの相切り換えを行うタイミングであ
るか否かを判定する(S11)。
21U,21V,21Wの相切り換えを行うタイミングであるとき
は上相側スイッチング素子21U,21V,21Wの相切り換えを
行う(S12)。
34に基づいて、下相側スイッチング素子21X,21Y,21Z
の相切り換えを行うタイミングであるか否かを判定する
(S13)。
21X,21Y,21Zの相切り換えを行うタイミングであるとき
は下相側スイッチング素子21X,21Y,21Zの相切り換えを
行う(S14)。
理に移行して、前述したS1〜S14の各処理を繰り返
し行う。
切り換えのために上相側スイッチング素子21U,21V,21W
のオン・オフ状態を切り換えたときにオフ状態のスイッ
チング素子21U,21V,21W,21X,21Y,21Zのコレクタ−エミ
ッタ間に発生する第1過度電圧V1における最大電圧と
なる第1番目の極大値Paと、PWM制御によって下相
側のスイッチング素子21X,21Y,21Zのオン・オフ状態を
切り換えたときにオフ状態のスイッチング素子21U,21V,
21W,21X,21Y,21Zのコレクタ−エミッタ間に発生する第
2過度電圧V2における最大電圧となる第1番目の極大
値Pbとが一致するタイミングを含む非切り換え期間Tn
c(時間T5)の間は、PWM制御による下相側スイッチ
ング素子21X,21Y,21Zのオン・オフ切り換えが行われな
いので、オフ状態のスイッチング素子21U,21V,21W,21X,
21Y,21Zのコレクタ−エミッタ間に発生する第1過度電
圧V1と第2過度電圧V2との合成電圧がスイッチング素
子21U,21V,21W,21X,21Y,21Zの最大許容電圧Vmaxよりも
常に低い値に維持される。
21V,21W,21X,21Y,21Zの最大許容電圧Vmaxを越えないの
で、スイッチング素子21U,21V,21W,21X,21Y,21Zが破壊
されることが無い。また、スイッチング素子21U,21V,21
W,21X,21Y,21Zの破壊を回避するために最大許容電圧Vm
axの高いスイッチング素子を選定する必要がないので、
コストの増大を招くことがない。また、過度電圧によっ
てインバータ装置2から発生するノイズを抑制すること
ができるので、インバータ装置2の制御回路を誤動作さ
せたり、他の電子制御装置に悪影響を及ぼすことが無
い。さらに、過度電圧を抑えるために大掛かりな過度電
圧吸収回路を設ける必要が無いので、コストの増大と装
置の大型化を招くことが無い。
ラシレスモータ12の回転数をPWM制御する場合を例
として説明したが、120度通電で上下相に分けて60
度毎に上相側と下相側のスイッチング素子21U,21V,21W,
21X,21Y,21Zを交互にPWM制御する場合においても本
発明を適用可能であり、同様の効果を得ることができ
る。
グ素子21X,21Y,21ZをPWM制御駆動したが、下相側に
代えて上相側スイッチング素子21U,21V,21WをPWM制
御駆動しても同様の効果を得ることができることは言う
までもない。
て下相側スイッチング素子21X,21Y,21Zがオン状態から
オフ状態に切り換わるタイミングが上相側スイッチング
素子21U,21V,21Wの相切り換えタイミングに一致するこ
とがない構成であるため、下相側スイッチング素子21X,
21Y,21Zがオフ状態からオン状態に切り換わるタイミン
グに関してのみ非切り換え期間Tncを設定したPWM制
御を行ったが、PWM制御によって下相側スイッチング
素子21X,21Y,21Zがオン状態からオフ状態に切り換わる
タイミングが上相側スイッチング素子21U,21V,21Wの相
切り換えタイミングに一致する構成とした場合には、こ
れに対して上記と同様の処理を行うことにより同じ効果
を得ることができる。
タ12の駆動制御を行う例に関して説明したが、本発明
は4相以上のモータに関しても適応可能であり、同様の
効果を得ることができる。
21U,21V,21W,21X,21Y,21Zとしてトランジスタを用いた
が、トランジスタ以外のスイッチング素子を用いた場合
も本発明を適用可能であり、上記と同様の効果を得るこ
とができることは言うまでもないことである。
至請求項3に記載のブラシレスモータの駆動制御方法に
よれば、第1の過度電圧と第2の過度電圧との合成電圧
がスイッチング素子の最大許容電圧よりも低くなるよう
にPWM制御によるスイッチング素子のオン・オフ切り
換えを行っているので、スイッチング素子が破壊される
ことが無い。また、スイッチング素子の破壊を回避する
ために最大許容電圧の高いスイッチング素子を選定する
必要がないので、コストの増大を招くことがない。ま
た、過度電圧によってインバータ装置から発生するノイ
ズを抑制することができるので、インバータ装置の制御
回路を誤動作させたり、他の電子制御装置に悪影響を及
ぼすことが無い。さらに、過度電圧を抑えるために大掛
かりな過度電圧吸収回路を設ける必要が無いので、コス
トの増大と装置の大型化を招くことが無いという非常に
優れた効果を奏するものである。
シレスモータの駆動制御装置によれば、オフ状態のスイ
ッチング素子の入出力端子間に発生する第1の過度電圧
と第2の過度電圧との合成電圧がスイッチング素子の最
大許容電圧よりも常に低い値に維持されるので、スイッ
チング素子が破壊されることが無い。また、スイッチン
グ素子の破壊を回避するために最大許容電圧の高いスイ
ッチング素子を選定する必要がないので、コストの増大
を招くことがない。また、過度電圧によってインバータ
装置から発生するノイズを抑制することができるので、
インバータ装置の制御回路を誤動作させたり、他の電子
制御装置に悪影響を及ぼすことが無い。さらに、過度電
圧を抑えるために大掛かりな過度電圧吸収回路を設ける
必要が無いので、コストの増大と装置の大型化を招くこ
とが無いという非常に優れた効果を奏するものである。
の駆動制御装置の電気系回路を示す構成図
を示すタイミングチャート
ンを示すのタイミングチャート
るタイミングチャート
を説明するタイミングチャート
説明するフローチャート
説明するフローチャート
気系回路を示す構成図
ングチャート
タイミングチャート
タイミングチャート
11…圧縮機、12…ブラシレスモータ、21…スイッ
チング素子群、21U,21V,21W,21X,21Y,21Z…スイッチン
グ素子、22…コンデンサ、23…駆動制御部、231…
演算部、232…記憶部、233…第1制御部、234…第2制
御部、235…モータ位置検出部、24…電圧検出部。
Claims (6)
- 【請求項1】 直流電源の一方の極とブラシレスモータ
の複数相の巻線の各相端子との間に接続された複数の上
相側スイッチング素子と、前記直流電源の他方の極と前
記ブラシレスモータの各相端子との間に接続された複数
の下相側スイッチング素子と、前記上相側及び下相側ス
イッチング素子のオン・オフ状態の切り換え制御を行う
駆動制御部とを有するインバータ装置を用いて前記ブラ
シレスモータに電力を供給し、前記上相側及び下相側ス
イッチング素子の少なくとも一方の側のスイッチング素
子のオン・オフ状態をPWM制御により切り換えて前記
ブラシレスモータの回転数制御を行いながら前記ブラシ
レスモータを駆動するブラシレスモータの駆動制御方法
において、 相切り換えのために前記上相側及び下相側スイッチング
素子のうちの他方の側のスイッチング素子のオン・オフ
状態を切り換えたときにオフ状態のスイッチング素子の
入出力端子間に発生する第1の過度電圧と、前記PWM
制御によって前記一方の側のスイッチング素子のオン・
オフ状態を切り換えたときに前記オフ状態のスイッチン
グ素子の入出力端子間に発生する第2の過度電圧との合
成電圧が前記スイッチング素子の入出力端子間の最大許
容電圧よりも低くなるように前記PWM制御における前
記一方の側のスイッチング素子のオン・オフ切り換えタ
イミングをずらすことを特徴とするブラシレスモータの
駆動制御方法。 - 【請求項2】 前記第2の過度電圧の第1番目の極大値
の発生時点が前記第1の過度電圧の第1番目の極大値の
発生時点から所定時間以上離れるようにPWM制御によ
るスイッチング素子のオン・オフ切り換えタイミングを
ずらすことを特徴とする請求項1に記載のブラシレスモ
ータの駆動制御方法。 - 【請求項3】 前記第1の過度電圧の第1番目の極大値
の発生時点よりも所定時間前の所定時間幅の時間帯内に
は前記一方の側のスイッチング素子のオン・オフ切り換
えを行わないようにPWM制御を行うことを特徴とする
請求項1に記載のブラシレスモータの駆動制御方法。 - 【請求項4】 直流電源の一方の極とブラシレスモータ
の複数相の巻線の各相端子との間に接続された複数の上
相側スイッチング素子と、前記直流電源の他方の極と前
記ブラシレスモータの各相端子との間に接続された複数
の下相側スイッチング素子と、前記上相側及び下相側ス
イッチング素子のオン・オフ状態の切り換え制御を行う
駆動制御部とを有するインバータ装置とを備え、該イン
バータ装置から前記ブラシレスモータに電力を供給し、
前記上相側及び下相側スイッチング素子の少なくとも一
方の側のスイッチング素子のオン・オフ状態をPWM制
御により切り換えて前記ブラシレスモータの回転数制御
を行いながら前記ブラシレスモータを駆動するブラシレ
スモータの駆動制御装置において、 相切り換えのために前記上相側及び下相側スイッチング
素子のうちの他方の側のスイッチング素子のオン・オフ
状態を切り換えたときにオフ状態のスイッチング素子の
入出力端子間に発生する第1の過度電圧と、前記PWM
制御によって前記一方の側のスイッチング素子のオン・
オフ状態を切り換えたときに前記オフ状態のスイッチン
グ素子の入出力端子間に発生する第2の過度電圧との合
成電圧が前記スイッチング素子の入出力端子間の最大許
容電圧よりも低くなるようにPWM制御によるスイッチ
ング素子のオン・オフ切り換えを行う手段を設けたこと
を特徴とするブラシレスモータの駆動制御装置。 - 【請求項5】 前記駆動制御部は、所定周期(T)の検
出タイミングで前記ブラシレスモータの回転位置を検出
するモータ位置検出手段と、 前記モータの回転位置検出結果に基づいて、相切り換え
タイミングを判定して、相切り換え時には前記検出タイ
ミングから一定時間(Tcst)経過したときに、前記相
切り換えのために前記上相側及び下相側スイッチング素
子のそれぞれにおいて通電対象相のスイッチング素子を
選択する相切り換え手段と、 前記上相側及び下相側のうちの他方の側の複数のスイッ
チング素子のなかの前記相切り換え手段によって選択さ
れた通電対象相となるスイッチング素子のみをオン状態
に設定するオン設定手段と、 前記相切り換えのために前記他方の側のスイッチング素
子のオン・オフ状態を切り換えたときから該切り換えに
よってオフ状態のスイッチング素子の入出力端子間に発
生する第1の過度電圧における第1番目の極大値が発生
するまでの時間(T3)と、前記PWM制御によって前
記一方の側のスイッチング素子のオン・オフ状態を切り
換えたときからオフ状態のスイッチング素子の入出力端
子間に発生する第2の過度電圧における第1番目の極大
値が発生するまでの時間(T2)とに基づいて、前記一
方の側の複数のスイッチング素子のなかの前記相切り換
え手段によって選択された通電対象相となるスイッチン
グ素子のみに対して、前記検出タイミングから時間{T
cst−(T2−T3)−T4}を経過した時点から所定時間
(T5)の時間帯をオン・オフ状態の非切り換え期間と
して、前記検出タイミングに同期して前記検出タイミン
グの周期(T)で前記スイッチング素子へPWM制御パ
ルス信号を出力するPWM制御手段とを備え、 前記時間帯(T5)の時間幅は、前記第1の過度電圧と
前記第2の過度電圧との合成電圧が前記スイッチング素
子の入出力端子間の最大許容電圧よりも低くなるように
設定されていることを特徴とする請求項4に記載のブラ
シレスモータの駆動制御装置。 - 【請求項6】 前記ブラシレスモータは3相の巻線を有
する3相モータであることを特徴とする請求項4に記載
のブラシレスモータの駆動制御装置。
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