JP2003143890A - 直流ブラシレスモータ駆動装置およびその方法 - Google Patents
直流ブラシレスモータ駆動装置およびその方法Info
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- JP2003143890A JP2003143890A JP2001336175A JP2001336175A JP2003143890A JP 2003143890 A JP2003143890 A JP 2003143890A JP 2001336175 A JP2001336175 A JP 2001336175A JP 2001336175 A JP2001336175 A JP 2001336175A JP 2003143890 A JP2003143890 A JP 2003143890A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高効率かつ高調波電流を抑え、また入力する商
用電源電圧を100V/200V共用できる直流ブラシ
レスモータの回転速度制御が可能な直流ブラシレスモー
タ駆動装置およびその制御方法を提供する。 【解決手段】直流ブラシレスモータ駆動装置において、
昇降圧が可能なアクティブフィルタ形コンバータ回路を
備えることで、高効率でモータを可変速駆動できるとと
もに、高調波電流も抑えることができ、また、商用電源
電圧が100V/200Vで共用できる直流ブラシレス
モータ駆動装置を得る。
用電源電圧を100V/200V共用できる直流ブラシ
レスモータの回転速度制御が可能な直流ブラシレスモー
タ駆動装置およびその制御方法を提供する。 【解決手段】直流ブラシレスモータ駆動装置において、
昇降圧が可能なアクティブフィルタ形コンバータ回路を
備えることで、高効率でモータを可変速駆動できるとと
もに、高調波電流も抑えることができ、また、商用電源
電圧が100V/200Vで共用できる直流ブラシレス
モータ駆動装置を得る。
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、交流を整流し所望
の直流電圧を出力するコンバータ回路と、直流ブラシレ
スモータを回転制御するインバータ回路から構成される
直流ブラシレスモータの駆動装置に関する。
の直流電圧を出力するコンバータ回路と、直流ブラシレ
スモータを回転制御するインバータ回路から構成される
直流ブラシレスモータの駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、交流を整流して直流に変換する整
流回路であって、電源電流の高調波の抑制や直流電圧の
制御を行う電源回路と直流ブラシレスモータの駆動回路
とを組み合わせ、直流ブラシレスモータの回転速度制御
を行う制御装置として、特開2000-146392(文献1)記載の
ものがある。
流回路であって、電源電流の高調波の抑制や直流電圧の
制御を行う電源回路と直流ブラシレスモータの駆動回路
とを組み合わせ、直流ブラシレスモータの回転速度制御
を行う制御装置として、特開2000-146392(文献1)記載の
ものがある。
【0003】この文献1には、交流電源を直流に変換す
る整流回路及び平滑回路と、スイッチング動作とリアク
タ(インダクタンス)によるエネルギー蓄積効果を利用し
て直流電圧の制御を行うチョッパ回路を有するコンバー
タ回路と、コンバータ回路の直流側に接続されたインバ
ータ回路および直流ブラシレスモータを備えた電動機駆
動装置と、前記チョッパ回路のスイッチング動作を制御
するコンバータ制御回路と、インバータ回路のスイッチ
ング動作を制御することで、電動機の回転数制御を行う
インバータ制御回路と、電動機のロータの位置を検出す
る位置検出器と、この位置検出器の出力から電動機の回
転速度を演算する速度演算器と、演算速度値と速度指令
値を入力しインバータ制御回路を介して電動機の回転速
度制御を行う速度制御回路と、速度指令値を入力しコン
バータの運転モードを選択する選択回路を介して直流電
圧を制御するコンバータ動作判定器と、前記コンバータ
回路の出力の直流電圧値を検出する直流電圧検出回路の
出力と前記速度演算器の出力と前記選択回路の出力を入
力して、前記コンバータの出力電圧指令値を生成するコ
ンバータPAM電圧指令発生器と、前記コンバータ動作
判定器の出力と前記コンバータPAM電圧指令発生器の
出力を入力して、前記コンバータが出力する直流電圧を
所定の電圧に調整するコンバータ制御回路とを備えた冷
蔵庫用電動機制御回路が記載されている。
る整流回路及び平滑回路と、スイッチング動作とリアク
タ(インダクタンス)によるエネルギー蓄積効果を利用し
て直流電圧の制御を行うチョッパ回路を有するコンバー
タ回路と、コンバータ回路の直流側に接続されたインバ
ータ回路および直流ブラシレスモータを備えた電動機駆
動装置と、前記チョッパ回路のスイッチング動作を制御
するコンバータ制御回路と、インバータ回路のスイッチ
ング動作を制御することで、電動機の回転数制御を行う
インバータ制御回路と、電動機のロータの位置を検出す
る位置検出器と、この位置検出器の出力から電動機の回
転速度を演算する速度演算器と、演算速度値と速度指令
値を入力しインバータ制御回路を介して電動機の回転速
度制御を行う速度制御回路と、速度指令値を入力しコン
バータの運転モードを選択する選択回路を介して直流電
圧を制御するコンバータ動作判定器と、前記コンバータ
回路の出力の直流電圧値を検出する直流電圧検出回路の
出力と前記速度演算器の出力と前記選択回路の出力を入
力して、前記コンバータの出力電圧指令値を生成するコ
ンバータPAM電圧指令発生器と、前記コンバータ動作
判定器の出力と前記コンバータPAM電圧指令発生器の
出力を入力して、前記コンバータが出力する直流電圧を
所定の電圧に調整するコンバータ制御回路とを備えた冷
蔵庫用電動機制御回路が記載されている。
【0004】インバータ制御回路は、位置検出器からの
位置信号および速度演算器からの通流率信号に基づい
て、インバータ回路のスイッチング素子を順次駆動し、
圧縮機用電動機を駆動する。電動機の誘起電圧を位置検
出器に入力し、この誘起電圧から磁石位置を演算して、
この位置信号に基づいて速度演算器によって電動機の回
転速度が出力される。この検出された速度は、外部で算
出された速度指令と比較器で比較され速度偏差がインバ
ータPWMデューティー指令発生器に入力され、この速
度偏差に基づいて比例積分演算されて速度偏差が零とな
るようにパルス幅が決められパルス列が出力される。ま
た、位置検出器の出力信号は転流出力器にも入力され、
各相のスイッチング素子の120度通流の転流タイミン
グであるパルス列が各スイッチング素子毎に出力され
る。各相の下アームを構成するスイッチング素子はこの
転流タイミングの期間中オンとなり上アームを構成する
スイッチング素子には転流タイミングを表すパルス列と
先のPWM信号を表すパルス列とのアンドがアンド回路
にてとられ、ドライバを介してオンオフ制御される。コ
ンバータ制御回路は、コンバータPAM電圧指令発生器
と直流電圧検出回路からの信号に従ってチョッパ回路の
スイッチング素子を駆動する。本従来例の直流ステージ
電圧は、高電圧、中電圧、低電圧の3段階に制御され、
高電圧および中電圧では昇圧チョッパをオンオフ制御す
ることでその電圧を実現している。低電圧では昇圧チョ
ッパをオフしてインバータの出力パルス幅を広くするこ
とによって省エネルギー化を図っている。
位置信号および速度演算器からの通流率信号に基づい
て、インバータ回路のスイッチング素子を順次駆動し、
圧縮機用電動機を駆動する。電動機の誘起電圧を位置検
出器に入力し、この誘起電圧から磁石位置を演算して、
この位置信号に基づいて速度演算器によって電動機の回
転速度が出力される。この検出された速度は、外部で算
出された速度指令と比較器で比較され速度偏差がインバ
ータPWMデューティー指令発生器に入力され、この速
度偏差に基づいて比例積分演算されて速度偏差が零とな
るようにパルス幅が決められパルス列が出力される。ま
た、位置検出器の出力信号は転流出力器にも入力され、
各相のスイッチング素子の120度通流の転流タイミン
グであるパルス列が各スイッチング素子毎に出力され
る。各相の下アームを構成するスイッチング素子はこの
転流タイミングの期間中オンとなり上アームを構成する
スイッチング素子には転流タイミングを表すパルス列と
先のPWM信号を表すパルス列とのアンドがアンド回路
にてとられ、ドライバを介してオンオフ制御される。コ
ンバータ制御回路は、コンバータPAM電圧指令発生器
と直流電圧検出回路からの信号に従ってチョッパ回路の
スイッチング素子を駆動する。本従来例の直流ステージ
電圧は、高電圧、中電圧、低電圧の3段階に制御され、
高電圧および中電圧では昇圧チョッパをオンオフ制御す
ることでその電圧を実現している。低電圧では昇圧チョ
ッパをオフしてインバータの出力パルス幅を広くするこ
とによって省エネルギー化を図っている。
【0005】速度演算器にて演算された圧縮機用電動機
の実回転速度および速度指令発生器にて演算された速度
指令は、コンバータPAM電圧指令発生器およびコンバ
ータ動作判定器に入力される。コンバータPAM電圧指
令発生器では、入力された実回転数速度および速度指令
に基づいて高電圧もしくは中電圧の指令を発生する。こ
の電圧指令値と直流電圧検出回路によって検出されたコ
ンデンサ両端の電圧である直流電圧とを比較し比例積分
回路を介して、コンデンサの両端の電圧が選択された高
電圧もしくは中電圧になるような電流波高値の指令が出
力される。また、コンバータ動作判定器では、入力され
た実回転速度および速度指令に基づいて直流ステージ電
圧を低電圧にしなければならないと判断した場合、昇圧
チョッパをオフする信号であるチョッパオフ信号を出力
する。
の実回転速度および速度指令発生器にて演算された速度
指令は、コンバータPAM電圧指令発生器およびコンバ
ータ動作判定器に入力される。コンバータPAM電圧指
令発生器では、入力された実回転数速度および速度指令
に基づいて高電圧もしくは中電圧の指令を発生する。こ
の電圧指令値と直流電圧検出回路によって検出されたコ
ンデンサ両端の電圧である直流電圧とを比較し比例積分
回路を介して、コンデンサの両端の電圧が選択された高
電圧もしくは中電圧になるような電流波高値の指令が出
力される。また、コンバータ動作判定器では、入力され
た実回転速度および速度指令に基づいて直流ステージ電
圧を低電圧にしなければならないと判断した場合、昇圧
チョッパをオフする信号であるチョッパオフ信号を出力
する。
【0006】コンバータPAM電圧指令器からの電流波
高値指令は、電圧検出器にて検出されたダイオードによ
って全波整流された電圧(脈流)と、乗算器によって乗算
されて瞬時電流指令となる。この瞬時電流指令と電流検
出抵抗によって検出された実瞬時電流とが比較器1にて
比較されその偏差が比較器2に入力され、発振器にて生
成された鋸波状波(三角波)と比較されてパルス幅変調信
号を得る。この信号がドライブ回路に入力され増幅され
て昇圧チョッパのゲート信号となる。このように瞬時電
流指令と瞬時電流とを比較して偏差がなくなる方向に制
御することで、入力電圧と入力電流との位相がほぼ等し
くなり力率が1に近くなる。このように電流を正弦波状
にすることで高調波電流を抑制することができる。尚、
低電圧が要求されている場合、前述のコンバータ動作判
定器の出力であるチョッパオフ信号はドライブ回路に入
力され、ゲート信号をブロックして昇圧チョッパのスイ
ッチング動作を停止させる。
高値指令は、電圧検出器にて検出されたダイオードによ
って全波整流された電圧(脈流)と、乗算器によって乗算
されて瞬時電流指令となる。この瞬時電流指令と電流検
出抵抗によって検出された実瞬時電流とが比較器1にて
比較されその偏差が比較器2に入力され、発振器にて生
成された鋸波状波(三角波)と比較されてパルス幅変調信
号を得る。この信号がドライブ回路に入力され増幅され
て昇圧チョッパのゲート信号となる。このように瞬時電
流指令と瞬時電流とを比較して偏差がなくなる方向に制
御することで、入力電圧と入力電流との位相がほぼ等し
くなり力率が1に近くなる。このように電流を正弦波状
にすることで高調波電流を抑制することができる。尚、
低電圧が要求されている場合、前述のコンバータ動作判
定器の出力であるチョッパオフ信号はドライブ回路に入
力され、ゲート信号をブロックして昇圧チョッパのスイ
ッチング動作を停止させる。
【0007】また、文献1記載のものと同一な回路構成
にて、コンバータ回路の出力する直流電圧を、高、中、
低のステップ状にせず、かつ、低位の直流電圧を出力す
る際も昇圧率を最小とした昇圧チョッパを行い、コンバ
ータ回路の出力する直流電圧が最小の場合にのみインバ
ータ回路のPWM制御を併用し、最小の出力電圧時にお
いて、インバータのPWMが最大になった場合にコンバ
ータの出力電圧を直流ブラシレスモータが所定の回転速
度を得られるように調整する手法もある。
にて、コンバータ回路の出力する直流電圧を、高、中、
低のステップ状にせず、かつ、低位の直流電圧を出力す
る際も昇圧率を最小とした昇圧チョッパを行い、コンバ
ータ回路の出力する直流電圧が最小の場合にのみインバ
ータ回路のPWM制御を併用し、最小の出力電圧時にお
いて、インバータのPWMが最大になった場合にコンバ
ータの出力電圧を直流ブラシレスモータが所定の回転速
度を得られるように調整する手法もある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】コンバータ回路出力の
直流電圧を制御する手段として、リアクタのエネルギー
蓄積効果を利用した昇圧チョッパ制御を用いているた
め、電動機を効率良く駆動する制御であるがコンバータ
回路において損失を発生する。また、この従来技術は、
直流ステージ電圧を高電圧、中電圧、低電圧の3段階と
しているため、高電圧および中電圧を選択している場合
は、高周波スイッチングが必要な直流電圧制御を行うコ
ンバータの昇圧チョッパ制御と、電動機の回転速度制御
を行うインバータのPWM制御を同時に行っているた
め、高周波ノイズを発生しやすい構成であり、この高周
波ノイズを抑制するための追加部品も多数必要になると
考えられる。さらに、コンバータ回路に使用しているリ
アクタは、低電圧を選択時は昇圧チョッパ制御を行わず
にインダクタンス成分のみで力率を改善するため、大き
なインダクタンスが必要になり、また、高電圧、中電圧
選択時は高周波のスイッチングによるエネルギー蓄積効
果も利用するため周波数特性や飽和特性の優れた材質が
必要となり、これらを両立するために高価なものとなっ
てしまう。
直流電圧を制御する手段として、リアクタのエネルギー
蓄積効果を利用した昇圧チョッパ制御を用いているた
め、電動機を効率良く駆動する制御であるがコンバータ
回路において損失を発生する。また、この従来技術は、
直流ステージ電圧を高電圧、中電圧、低電圧の3段階と
しているため、高電圧および中電圧を選択している場合
は、高周波スイッチングが必要な直流電圧制御を行うコ
ンバータの昇圧チョッパ制御と、電動機の回転速度制御
を行うインバータのPWM制御を同時に行っているた
め、高周波ノイズを発生しやすい構成であり、この高周
波ノイズを抑制するための追加部品も多数必要になると
考えられる。さらに、コンバータ回路に使用しているリ
アクタは、低電圧を選択時は昇圧チョッパ制御を行わず
にインダクタンス成分のみで力率を改善するため、大き
なインダクタンスが必要になり、また、高電圧、中電圧
選択時は高周波のスイッチングによるエネルギー蓄積効
果も利用するため周波数特性や飽和特性の優れた材質が
必要となり、これらを両立するために高価なものとなっ
てしまう。
【0009】また、直流ブラシレスモータの運転中は常
時昇圧チョッパ制御を行う制御手法については、コンバ
ータ回路が出力可能な最小の直流電圧に限界があり、直
流ブラシレスモータを所望の回転速度で運転する際、イ
ンバータ回路のPWM制御も併用するため、昇圧チョッ
パ制御とPWM制御の両方の損失を発生することにな
る。また直流ブラシレスモータは、所定の回転速度で運
転する場合、印加される直流電圧がより低位であるほう
が直流ブラシレスモータのモータ効率には有利であるた
め、コンバータ回路が出力可能な最小の直流電圧に限界
がある本方式はモータ効率に不利となる。
時昇圧チョッパ制御を行う制御手法については、コンバ
ータ回路が出力可能な最小の直流電圧に限界があり、直
流ブラシレスモータを所望の回転速度で運転する際、イ
ンバータ回路のPWM制御も併用するため、昇圧チョッ
パ制御とPWM制御の両方の損失を発生することにな
る。また直流ブラシレスモータは、所定の回転速度で運
転する場合、印加される直流電圧がより低位であるほう
が直流ブラシレスモータのモータ効率には有利であるた
め、コンバータ回路が出力可能な最小の直流電圧に限界
がある本方式はモータ効率に不利となる。
【0010】また、国内においても商用電源を交流20
0V化する動きのあるなか、上記二つの手法は、基本的
に昇圧チョッパ制御で交流を全波整流した直流電圧を上
昇する方式であるため、例えば入力電圧が交流100V
であれば100V専用となり、交流200Vには対応出
来ないか、対応した場合にも効率の悪い省エネルギー化
に不利なシステムとなってしまう。
0V化する動きのあるなか、上記二つの手法は、基本的
に昇圧チョッパ制御で交流を全波整流した直流電圧を上
昇する方式であるため、例えば入力電圧が交流100V
であれば100V専用となり、交流200Vには対応出
来ないか、対応した場合にも効率の悪い省エネルギー化
に不利なシステムとなってしまう。
【0011】本発明は、上記問題を解決し、省エネルギ
ーかつ低コストで入力電圧100V/200V共用化が
可能な直流ブラシレスモータ駆動装置及びその方法を提
供することを目的とする。
ーかつ低コストで入力電圧100V/200V共用化が
可能な直流ブラシレスモータ駆動装置及びその方法を提
供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、インバータ回路に直流電圧を出力するコン
バータ回路に昇圧チョッパ回路およびもしくは降圧チョ
ッパ回路とを備え、入力する商用電源電圧に関わらず、
直流ブラシレスモータが所望の回転速度となるように、
PWM制御のパルス幅が最大の状態を含む設定状態で前
記コンバータ回路の出力電圧を増加減する。また、前記
コンバータ回路は、全波整流の電流波形が全波清流の電
圧波形の相似形になるように直流電圧の昇降圧用半導体
スイッチを制御する。
に本発明は、インバータ回路に直流電圧を出力するコン
バータ回路に昇圧チョッパ回路およびもしくは降圧チョ
ッパ回路とを備え、入力する商用電源電圧に関わらず、
直流ブラシレスモータが所望の回転速度となるように、
PWM制御のパルス幅が最大の状態を含む設定状態で前
記コンバータ回路の出力電圧を増加減する。また、前記
コンバータ回路は、全波整流の電流波形が全波清流の電
圧波形の相似形になるように直流電圧の昇降圧用半導体
スイッチを制御する。
【0013】本発明はこれら手段を用いて、入力する商
用電源電圧が100V/200Vで共用化できる省エネ
ルギーかつ高力率な直流ブラシレスモータ駆動装置を得
る。
用電源電圧が100V/200Vで共用化できる省エネ
ルギーかつ高力率な直流ブラシレスモータ駆動装置を得
る。
【0014】本発明は、具体的には直流ブラシレスモー
タを回転制御するインバータ回路と、交流を入力しこの
インバータに可変の直流を供給する、リアクタと降圧制
御用の第一の半導体スイッチ素子と第一のダイオードと
昇圧制御用の第二の半導体スイッチ素子と第二のダイオ
ードとを備えたコンバータ回路と、この直流電圧が任意
に可変電圧を出力するように制御すると共に前記直流ブ
ラシレスモータを回転制御する制御手段を備えた直流ブ
ラシレスモータ駆動装置において、前記制御手段は、検
出された前記直流ブラシレスモータの回転速度と任意の
指令回転速度との偏差を演算し、この偏差に応じて前記
コンバータ回路が出力する直流電圧を前記第一の半導体
スイッチ素子およびもしくは第二の半導体スイッチ素子
を制御して、前記直流ブラシレスモータを所望の回転速
度で運転制御する直流ブラシレスモータ駆動装置を提供
する。
タを回転制御するインバータ回路と、交流を入力しこの
インバータに可変の直流を供給する、リアクタと降圧制
御用の第一の半導体スイッチ素子と第一のダイオードと
昇圧制御用の第二の半導体スイッチ素子と第二のダイオ
ードとを備えたコンバータ回路と、この直流電圧が任意
に可変電圧を出力するように制御すると共に前記直流ブ
ラシレスモータを回転制御する制御手段を備えた直流ブ
ラシレスモータ駆動装置において、前記制御手段は、検
出された前記直流ブラシレスモータの回転速度と任意の
指令回転速度との偏差を演算し、この偏差に応じて前記
コンバータ回路が出力する直流電圧を前記第一の半導体
スイッチ素子およびもしくは第二の半導体スイッチ素子
を制御して、前記直流ブラシレスモータを所望の回転速
度で運転制御する直流ブラシレスモータ駆動装置を提供
する。
【0015】本発明は、更に直流ブラシレスモータを回
転制御するインバータ回路と、交流を入力しこのインバ
ータに可変の直流を供給する、リアクタと降圧制御用の
第一の半導体スイッチ素子と第一のダイオードと昇圧制
御用の第二の半導体スイッチ素子と第二のダイオードと
を備えたコンバータ回路と、この直流電圧が任意に可変
電圧を出力するように制御すると共に前記直流ブラシレ
スモータを回転制御する制御手段を備えた直流ブラシレ
スモータ駆動装置において、前記制御手段は、検出され
た前記直流ブラシレスモータの回転速度と任意の指令回
転速度との偏差を演算し、偏差に応じて前記コンバータ
回路が出力する直流電圧を前記第一の半導体スイッチ素
子および第二の半導体スイッチ素子を制御し、インバー
タのPWM制御のパルス幅が最大幅を含む設定幅になっ
たときに、偏差に応じた回転速度制御を前記コンバータ
回路が出力する直流電圧で行って前記直流ブラシレスモ
ータを所望の回転速度で運転制御する直流ブラシレスモ
ータ駆動装置を提供する。
転制御するインバータ回路と、交流を入力しこのインバ
ータに可変の直流を供給する、リアクタと降圧制御用の
第一の半導体スイッチ素子と第一のダイオードと昇圧制
御用の第二の半導体スイッチ素子と第二のダイオードと
を備えたコンバータ回路と、この直流電圧が任意に可変
電圧を出力するように制御すると共に前記直流ブラシレ
スモータを回転制御する制御手段を備えた直流ブラシレ
スモータ駆動装置において、前記制御手段は、検出され
た前記直流ブラシレスモータの回転速度と任意の指令回
転速度との偏差を演算し、偏差に応じて前記コンバータ
回路が出力する直流電圧を前記第一の半導体スイッチ素
子および第二の半導体スイッチ素子を制御し、インバー
タのPWM制御のパルス幅が最大幅を含む設定幅になっ
たときに、偏差に応じた回転速度制御を前記コンバータ
回路が出力する直流電圧で行って前記直流ブラシレスモ
ータを所望の回転速度で運転制御する直流ブラシレスモ
ータ駆動装置を提供する。
【0016】本発明は、更に直流ブラシレスモータを回
転制御するインバータ回路と、交流を入力しこのインバ
ータに可変の直流を供給する、リアクタと降圧制御用の
第一の半導体スイッチ素子と第一のダイオードと昇圧制
御用の第二の半導体スイッチ素子と第二のダイオードと
を備えたコンバータ回路と、この直流電圧が任意に可変
電圧を出力するように制御すると共に前記直流ブラシレ
スモータを回転制御する制御手段を備えた直流ブラシレ
スモータ駆動装置において、前記制御手段は、検出され
た前記直流ブラシレスモータの回転速度と任意の指令回
転速度との偏差を演算し、前記コンバータ回路が出力す
る直流電圧を前記第一の半導体スイッチ素子および第二
の半導体スイッチ素子を200Vに制御し、前記直流ブ
ラシレスモータを所望の回転速度で運転制御する直流ブ
ラシレスモータ駆動装置を提供する。
転制御するインバータ回路と、交流を入力しこのインバ
ータに可変の直流を供給する、リアクタと降圧制御用の
第一の半導体スイッチ素子と第一のダイオードと昇圧制
御用の第二の半導体スイッチ素子と第二のダイオードと
を備えたコンバータ回路と、この直流電圧が任意に可変
電圧を出力するように制御すると共に前記直流ブラシレ
スモータを回転制御する制御手段を備えた直流ブラシレ
スモータ駆動装置において、前記制御手段は、検出され
た前記直流ブラシレスモータの回転速度と任意の指令回
転速度との偏差を演算し、前記コンバータ回路が出力す
る直流電圧を前記第一の半導体スイッチ素子および第二
の半導体スイッチ素子を200Vに制御し、前記直流ブ
ラシレスモータを所望の回転速度で運転制御する直流ブ
ラシレスモータ駆動装置を提供する。
【0017】本発明は、更に直流ブラシレスモータを回
転制御するインバータ回路と、交流を入力しこのインバ
ータに可変の直流を供給する、リアクタと降圧制御用の
第一の半導体スイッチ素子と第一のダイオードと昇圧制
御用の第二の半導体スイッチ素子と第二のダイオードと
を備えたコンバータ回路と、この直流電圧が任意に可変
電圧を出力するように制御すると共に前記直流ブラシレ
スモータを回転制御する制御手段を備えた直流ブラシレ
スモータ駆動装置の制御方法において、検出された前記
直流ブラシレスモータの回転速度と任意の指令回転速度
との偏差を演算し、商用電源に100Vの交流を使用
し、前記コンバータ回路が出力する直流電圧を前記第一
の半導体スイッチ素子および第二の半導体スイッチ素子
を200Vに制御し、前記直流ブラシレスモータを所望
の回転速度で運転制御する直流ブラシレスモータ駆動方
法を提供する。
転制御するインバータ回路と、交流を入力しこのインバ
ータに可変の直流を供給する、リアクタと降圧制御用の
第一の半導体スイッチ素子と第一のダイオードと昇圧制
御用の第二の半導体スイッチ素子と第二のダイオードと
を備えたコンバータ回路と、この直流電圧が任意に可変
電圧を出力するように制御すると共に前記直流ブラシレ
スモータを回転制御する制御手段を備えた直流ブラシレ
スモータ駆動装置の制御方法において、検出された前記
直流ブラシレスモータの回転速度と任意の指令回転速度
との偏差を演算し、商用電源に100Vの交流を使用
し、前記コンバータ回路が出力する直流電圧を前記第一
の半導体スイッチ素子および第二の半導体スイッチ素子
を200Vに制御し、前記直流ブラシレスモータを所望
の回転速度で運転制御する直流ブラシレスモータ駆動方
法を提供する。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
冷蔵庫に本ブラシレスモータ駆動装置を用いた場合の一
実施例を図面を用いて説明する。
冷蔵庫に本ブラシレスモータ駆動装置を用いた場合の一
実施例を図面を用いて説明する。
【0019】まず、図1に示した記号を説明する。図1
は本発明における直流ブラシレスモータ駆動装置の一実
施例であり、インバータ冷蔵庫に応用した例を示す。1
は商用電源、2はコモンモードフィルタ回路、3はノー
マルモードフィルタ回路、4は整流用ダイオードブリッ
ジ、5はコンバータ回路、6,7は全波整流電圧検出用
分圧抵抗、8は降圧チョッパ用半導体スイッチ素子、9
は第一のダイオード、10は全波整流電流検出用抵抗、
11はリアクタ、12は昇圧チョッパ用半導体スイッチ
素子、13は第二のダイオード、14は平滑コンデン
サ、15,16は直流電圧検出用分圧抵抗、17は直流
電流検出用抵抗、18はインバータ回路、19,20,
21はインバータ回路の上アーム半導体スイッチ素子、
22,23,24はインバータ回路の下アーム半導体ス
イッチ素子、25〜30はインバータブリッジを構成す
る還流ダイオード、31は圧縮機を駆動する直流ブラシ
レスモータ、32は直流ブラシレスモータ31を内蔵す
る圧縮機、33〜38は直流ブラシレスモータのモータ
端子電圧検出用抵抗、39は直流ブラシレスモータのロ
ータの磁極位置検出信号作成用の比較器、40はインバ
ータ回路の半導体スイッチ素子をスイッチングするドラ
イバ、41はコンバータ回路5の降圧チョッパ用半導体
スイッチ素子8をスイッチングするドライバ、42はコ
ンバータ回路5の昇圧チョッパ用半導体スイッチ素子1
2をスイッチングするドライバ、43はインバータ回路
およびコンバータ回路を制御する制御回路(第一のマイ
クロコンピュータ)、44は基板、45は絶縁素子、4
6は外部半導体記憶素子、47〜49は冷蔵庫内に冷気
を循環するファンモータおよび圧縮機や放熱器を冷却す
るファンモータ、50はファンモータを駆動するドライ
バ、51〜54は図示しない冷蔵庫の各部の温度を検出
するセンサ、55は冷蔵庫通風路の開度を調節するダン
パを駆動するドライバ、57は図示しない冷蔵庫内の通
風路に設置されるダンパ、56は自動製氷機の製氷皿を
回転するモータ及び製氷皿に水を供給するポンプのモー
タを駆動するドライバ、58は自動製氷器、60は図示
しない冷蔵庫各部に設置されるヒータに通電するドライ
バ、61〜64は図示しない冷蔵庫各部に設置されるヒ
ータ、59は冷蔵庫特有の制御を行う第二のマイクロコ
ンピュータ、65は制御用直流電源回路を示している。
は本発明における直流ブラシレスモータ駆動装置の一実
施例であり、インバータ冷蔵庫に応用した例を示す。1
は商用電源、2はコモンモードフィルタ回路、3はノー
マルモードフィルタ回路、4は整流用ダイオードブリッ
ジ、5はコンバータ回路、6,7は全波整流電圧検出用
分圧抵抗、8は降圧チョッパ用半導体スイッチ素子、9
は第一のダイオード、10は全波整流電流検出用抵抗、
11はリアクタ、12は昇圧チョッパ用半導体スイッチ
素子、13は第二のダイオード、14は平滑コンデン
サ、15,16は直流電圧検出用分圧抵抗、17は直流
電流検出用抵抗、18はインバータ回路、19,20,
21はインバータ回路の上アーム半導体スイッチ素子、
22,23,24はインバータ回路の下アーム半導体ス
イッチ素子、25〜30はインバータブリッジを構成す
る還流ダイオード、31は圧縮機を駆動する直流ブラシ
レスモータ、32は直流ブラシレスモータ31を内蔵す
る圧縮機、33〜38は直流ブラシレスモータのモータ
端子電圧検出用抵抗、39は直流ブラシレスモータのロ
ータの磁極位置検出信号作成用の比較器、40はインバ
ータ回路の半導体スイッチ素子をスイッチングするドラ
イバ、41はコンバータ回路5の降圧チョッパ用半導体
スイッチ素子8をスイッチングするドライバ、42はコ
ンバータ回路5の昇圧チョッパ用半導体スイッチ素子1
2をスイッチングするドライバ、43はインバータ回路
およびコンバータ回路を制御する制御回路(第一のマイ
クロコンピュータ)、44は基板、45は絶縁素子、4
6は外部半導体記憶素子、47〜49は冷蔵庫内に冷気
を循環するファンモータおよび圧縮機や放熱器を冷却す
るファンモータ、50はファンモータを駆動するドライ
バ、51〜54は図示しない冷蔵庫の各部の温度を検出
するセンサ、55は冷蔵庫通風路の開度を調節するダン
パを駆動するドライバ、57は図示しない冷蔵庫内の通
風路に設置されるダンパ、56は自動製氷機の製氷皿を
回転するモータ及び製氷皿に水を供給するポンプのモー
タを駆動するドライバ、58は自動製氷器、60は図示
しない冷蔵庫各部に設置されるヒータに通電するドライ
バ、61〜64は図示しない冷蔵庫各部に設置されるヒ
ータ、59は冷蔵庫特有の制御を行う第二のマイクロコ
ンピュータ、65は制御用直流電源回路を示している。
【0020】次に回路の具体的な動作について説明す
る。第二のマイクロコンピュータは、各センサ51〜5
4より検出した温度情報に基づき、ファンモータ47〜
49の各々の駆動仕様、ダンパ57の開度仕様、自動製
氷器58の動作仕様、各ヒータ61〜64の通電仕様,
および圧縮機32に内蔵された直流ブラシレスモータの
回転速度を演算する。この演算結果に基づいて第二のマ
イクロコンピュータ59は、ファンモータ47〜49を
所定の仕様で駆動するための信号をファンモータドライ
バ50に出力してファンモータ47〜49を駆動、ダン
パ57を所定の開度に駆動するための信号をダンパ開度
調節用ドライバ55に出力してダンパ57を調節、また
自動製氷機58の製氷皿や製氷皿に給水するためのポン
プを駆動するドライバ56に先に決定した自動製氷機の
動作仕様を行う制御指令信号を出力し自動製氷機を動作
させ、またヒータ61〜64を所定の通電仕様で運転す
る信号をヒータ用のドライバ60に出力してヒータ61
〜64を運転する。また、第二のマイクロコンピュータ
59は、先の演算で決定した圧縮機用直流ブラシレスモ
ータ31の回転速度を回転速度指令信号に変換し、絶縁
素子45を介して第一のマイクロコンピュータ43に出
力する。圧縮機用直流ブラシレスモータ31の回転速度
指令信号を入力した第一のマイクロコンピュータ43
は、直流ブラシレスモータ31のモータ端子電圧検出抵
抗33〜38を介して入力した信号から直流ブラシレス
モータ31のロータ位置検出信号作成用比較器39で作
成されたロータ位置信号を入力し、このロータ位置情報
を基に直流ブラシレスモータ31の実回転速度を演算し
て、ここで得た直流ブラシレスモータ31の実回転速度
と回転速度指令の偏差が零になるように、ロータ位置情
報に見合ったインバータ用半導体スイッチング素子を駆
動する信号をインバータ回路18用ドライバ40に出力
して半導体スイッチング素子19〜24を順次駆動する
とともに、直流ブラシレスモータ31が回転速度指令の
速度になるように(実回転速度と回転速度指令の偏差が
零になるように)もしくは回転速度指令に応じた直流電
圧をコンバータ5がインバータ回路18に出力するよう
に、コンバータ回路5の降圧チョッパ用半導体スイッチ
素子8もしくは昇圧用半導体スイッチ素子12をスイッ
チング制御する。
る。第二のマイクロコンピュータは、各センサ51〜5
4より検出した温度情報に基づき、ファンモータ47〜
49の各々の駆動仕様、ダンパ57の開度仕様、自動製
氷器58の動作仕様、各ヒータ61〜64の通電仕様,
および圧縮機32に内蔵された直流ブラシレスモータの
回転速度を演算する。この演算結果に基づいて第二のマ
イクロコンピュータ59は、ファンモータ47〜49を
所定の仕様で駆動するための信号をファンモータドライ
バ50に出力してファンモータ47〜49を駆動、ダン
パ57を所定の開度に駆動するための信号をダンパ開度
調節用ドライバ55に出力してダンパ57を調節、また
自動製氷機58の製氷皿や製氷皿に給水するためのポン
プを駆動するドライバ56に先に決定した自動製氷機の
動作仕様を行う制御指令信号を出力し自動製氷機を動作
させ、またヒータ61〜64を所定の通電仕様で運転す
る信号をヒータ用のドライバ60に出力してヒータ61
〜64を運転する。また、第二のマイクロコンピュータ
59は、先の演算で決定した圧縮機用直流ブラシレスモ
ータ31の回転速度を回転速度指令信号に変換し、絶縁
素子45を介して第一のマイクロコンピュータ43に出
力する。圧縮機用直流ブラシレスモータ31の回転速度
指令信号を入力した第一のマイクロコンピュータ43
は、直流ブラシレスモータ31のモータ端子電圧検出抵
抗33〜38を介して入力した信号から直流ブラシレス
モータ31のロータ位置検出信号作成用比較器39で作
成されたロータ位置信号を入力し、このロータ位置情報
を基に直流ブラシレスモータ31の実回転速度を演算し
て、ここで得た直流ブラシレスモータ31の実回転速度
と回転速度指令の偏差が零になるように、ロータ位置情
報に見合ったインバータ用半導体スイッチング素子を駆
動する信号をインバータ回路18用ドライバ40に出力
して半導体スイッチング素子19〜24を順次駆動する
とともに、直流ブラシレスモータ31が回転速度指令の
速度になるように(実回転速度と回転速度指令の偏差が
零になるように)もしくは回転速度指令に応じた直流電
圧をコンバータ5がインバータ回路18に出力するよう
に、コンバータ回路5の降圧チョッパ用半導体スイッチ
素子8もしくは昇圧用半導体スイッチ素子12をスイッ
チング制御する。
【0021】次に直流ブラシレスモータ31の駆動方法
について詳細に説明する。まず直流ブラシレスモータ3
1の起動時は、第一のマイクロコンピュータ43におい
てコンバータ回路5の出力する直流電圧が所定の電圧値
になるようにコンバータ回路5の降圧チョッパ用半導体
スイッチ素子8もしくは昇圧チョッパ用半導体スイッチ
素子12を高周波スイッチング制御をおこない、リアク
タの電流蓄積効果とダイオード9,13及び平滑コンデ
ンサ14の整流効果で所定の直流電圧を得る。この際、
例えば200Vにする場合は、降圧用半導体スイッチ素
子8をまず連続的に導通し、直流電圧検出用抵抗15,
16より検出した信号が200V以上に相当する信号で
あれば、降圧チョッパ用半導体スイッチ素子8を連続オ
ンの状態から高周波スイッチング制御に切り替え、徐々
にオン時間を短くして直流電圧検出信号値が200V相
当になるように制御する。
について詳細に説明する。まず直流ブラシレスモータ3
1の起動時は、第一のマイクロコンピュータ43におい
てコンバータ回路5の出力する直流電圧が所定の電圧値
になるようにコンバータ回路5の降圧チョッパ用半導体
スイッチ素子8もしくは昇圧チョッパ用半導体スイッチ
素子12を高周波スイッチング制御をおこない、リアク
タの電流蓄積効果とダイオード9,13及び平滑コンデ
ンサ14の整流効果で所定の直流電圧を得る。この際、
例えば200Vにする場合は、降圧用半導体スイッチ素
子8をまず連続的に導通し、直流電圧検出用抵抗15,
16より検出した信号が200V以上に相当する信号で
あれば、降圧チョッパ用半導体スイッチ素子8を連続オ
ンの状態から高周波スイッチング制御に切り替え、徐々
にオン時間を短くして直流電圧検出信号値が200V相
当になるように制御する。
【0022】また、直流電圧検出信号が200V以下に
相当する信号であれば、降圧チョッパ用半導体スイッチ
素子8は連続オンの状態のまま、昇圧チョッパ用半導体
スイッチ12を高周波スイッチング制御し、このオン時
間を徐々に長くして直流電圧検出信号値が200V相当
になるように制御する。
相当する信号であれば、降圧チョッパ用半導体スイッチ
素子8は連続オンの状態のまま、昇圧チョッパ用半導体
スイッチ12を高周波スイッチング制御し、このオン時
間を徐々に長くして直流電圧検出信号値が200V相当
になるように制御する。
【0023】ここで、初めに降圧チョッパ用半導体スイ
ッチ素子8を連続的にオンする場合、オン時間を徐々に
長くするソフトスタートを行うことで、平滑コンデンサ
14への突入電流を抑えることができる。
ッチ素子8を連続的にオンする場合、オン時間を徐々に
長くするソフトスタートを行うことで、平滑コンデンサ
14への突入電流を抑えることができる。
【0024】コンバータ回路5の出力電圧が所定の電圧
値になった後、第一のマイクロコンピュータ43は直流
ブラシレスモータ31を駆動するための転流信号をドラ
イバ40に出力し、インバータ回路18の半導体スイッ
チ素子19〜24を順次スイッチング制御を行う。この
時には、第一のマイクロコンピュータ43はモータの転
流信号にPWM信号を重畳し、所望の回転速度となるよ
うにPWM制御のパルス幅を調整する。
値になった後、第一のマイクロコンピュータ43は直流
ブラシレスモータ31を駆動するための転流信号をドラ
イバ40に出力し、インバータ回路18の半導体スイッ
チ素子19〜24を順次スイッチング制御を行う。この
時には、第一のマイクロコンピュータ43はモータの転
流信号にPWM信号を重畳し、所望の回転速度となるよ
うにPWM制御のパルス幅を調整する。
【0025】ここで、直流ブラシレスモータ31の回転
速度が所望の回転速度に達する前にPWM信号のパルス
幅が最大となった場合は、その時点で回転速度制御をコ
ンバータ回路5の出力電圧で行うように、コンバータ回
路の出力電圧を増加し、直流ブラシレスモータ31が所
望の回転速度になるように制御する。この時、コンバー
タ回路5が起動時の所定の電圧を得るために、降圧チョ
ッパ制御を行っている場合は降圧チョッパ用半導体スイ
ッチ素子8のオン時間を、昇圧チョッパ制御を行ってい
る場合は昇圧チョッパ用半導体スイッチ素子12のオン
時間を増加する。
速度が所望の回転速度に達する前にPWM信号のパルス
幅が最大となった場合は、その時点で回転速度制御をコ
ンバータ回路5の出力電圧で行うように、コンバータ回
路の出力電圧を増加し、直流ブラシレスモータ31が所
望の回転速度になるように制御する。この時、コンバー
タ回路5が起動時の所定の電圧を得るために、降圧チョ
ッパ制御を行っている場合は降圧チョッパ用半導体スイ
ッチ素子8のオン時間を、昇圧チョッパ制御を行ってい
る場合は昇圧チョッパ用半導体スイッチ素子12のオン
時間を増加する。
【0026】また、起動時のPWM制御中で直流ブラシ
レスモータ31が所望の回転速度に達した場合は、降圧
チョッパ制御中であれば降圧チョッパ用半導体スイッチ
素子8のオン時間を徐々に小さくしてコンバータ回路5
の出力電圧を低下させ、PWM制御のパルス幅が最大で
直流ブラシレスモータ31の回転速度が所望の回転速度
となるようにし、その後の回転速度制御はコンバータ回
路5の出力電圧によって行う。一方、起動時のPWM制
御中で直流ブラシレスモータ31が所望の回転速度に達
した場合に昇圧チョッパ制御中であれば、昇圧チョッパ
用半導体スイッチ素子12のオン時間を徐々に小さくし
上記降圧制御時の場合と同様に直流ブラシレスモータ3
1の回転速度制御を行う。ただし、昇圧チョッパ用半導
体スイッチ12のオン時間を最小にしても所望の回転速
度に達しない場合は降圧チョッパモードに切り替え、所
望の回転速度を得る。
レスモータ31が所望の回転速度に達した場合は、降圧
チョッパ制御中であれば降圧チョッパ用半導体スイッチ
素子8のオン時間を徐々に小さくしてコンバータ回路5
の出力電圧を低下させ、PWM制御のパルス幅が最大で
直流ブラシレスモータ31の回転速度が所望の回転速度
となるようにし、その後の回転速度制御はコンバータ回
路5の出力電圧によって行う。一方、起動時のPWM制
御中で直流ブラシレスモータ31が所望の回転速度に達
した場合に昇圧チョッパ制御中であれば、昇圧チョッパ
用半導体スイッチ素子12のオン時間を徐々に小さくし
上記降圧制御時の場合と同様に直流ブラシレスモータ3
1の回転速度制御を行う。ただし、昇圧チョッパ用半導
体スイッチ12のオン時間を最小にしても所望の回転速
度に達しない場合は降圧チョッパモードに切り替え、所
望の回転速度を得る。
【0027】上記起動時の制御は、例えば直流電圧を2
00Vととして、入力の商用電源電圧が100V時には
昇圧チョッパモード、200V時には降圧チョッパモー
ドの例として説明したが、起動時の直流電圧を例えば1
00Vにすれば入力の商用電源電圧にかかわらず降圧チ
ョッパモードからの起動になり、起動時の直流電圧を2
00Vにすれば昇圧チョッパモードからの起動になっ
て、よりシンプルな起動手段を得ることができることは
いうまでもない。これは対象とする直流ブラシレスモー
タのモータ定数によって設定すればよい。
00Vととして、入力の商用電源電圧が100V時には
昇圧チョッパモード、200V時には降圧チョッパモー
ドの例として説明したが、起動時の直流電圧を例えば1
00Vにすれば入力の商用電源電圧にかかわらず降圧チ
ョッパモードからの起動になり、起動時の直流電圧を2
00Vにすれば昇圧チョッパモードからの起動になっ
て、よりシンプルな起動手段を得ることができることは
いうまでもない。これは対象とする直流ブラシレスモー
タのモータ定数によって設定すればよい。
【0028】次に通常時の直流ブラシレスモータの回転
速度制御について説明する。まず、降圧チョッパモード
で回転速度を増加する場合、降圧チョッパ用半導体スイ
ッチ素子8のオン時間を大きくしコンバータ回路5が出
力する直流電圧を大きくし回転速度を上げる。(図2中
領域A) そこで、降圧チョッパ用半導体スイッチ素子8
のスイッチングオン時間が、全波整流電流検出抵抗10
で検出した電流波形を、全波整流電圧検出抵抗6,7で
検出した電圧波形の相似形に維持できる(力率改善制御
できる)最大のオン時間としても、直流ブラシレスモータ
31の回転速度が所望する回転速度に到達しない場合
は、降圧チョッパ用半導体スイッチ8のオンdutyを
更に大きくしつつ、昇圧チョッパ用半導体スイッチ12
の高周波スイッチング制御を開始し直流電圧を大きくし
て回転速度を所望の回転速度まであげる。(図2中領域
B) この時、降圧チョッパ用半導体スイッチ素子8は最
大オンduty高周波スイッチング動作から連続オンに
切り替え、力率改善制御は昇圧チョッパ制御で行う。(図
2中領域C)
速度制御について説明する。まず、降圧チョッパモード
で回転速度を増加する場合、降圧チョッパ用半導体スイ
ッチ素子8のオン時間を大きくしコンバータ回路5が出
力する直流電圧を大きくし回転速度を上げる。(図2中
領域A) そこで、降圧チョッパ用半導体スイッチ素子8
のスイッチングオン時間が、全波整流電流検出抵抗10
で検出した電流波形を、全波整流電圧検出抵抗6,7で
検出した電圧波形の相似形に維持できる(力率改善制御
できる)最大のオン時間としても、直流ブラシレスモータ
31の回転速度が所望する回転速度に到達しない場合
は、降圧チョッパ用半導体スイッチ8のオンdutyを
更に大きくしつつ、昇圧チョッパ用半導体スイッチ12
の高周波スイッチング制御を開始し直流電圧を大きくし
て回転速度を所望の回転速度まであげる。(図2中領域
B) この時、降圧チョッパ用半導体スイッチ素子8は最
大オンduty高周波スイッチング動作から連続オンに
切り替え、力率改善制御は昇圧チョッパ制御で行う。(図
2中領域C)
【0029】降圧チョッパモードで直流ブラシレスモー
タ31の回転速度を低下する場合は、降圧チョッパ用半
導体スイッチ素子8のオンdutyを、所望する回転速
度と実回転速度の偏差に応じた割合で小さくし、コンバ
ータ回路5の出力する直流電圧を低下し所望の回転速度
を得る。この際、昇圧チョッパ用半導体スイッチ素子1
2は連続的にオフ状態とする。(図2中領域A)
タ31の回転速度を低下する場合は、降圧チョッパ用半
導体スイッチ素子8のオンdutyを、所望する回転速
度と実回転速度の偏差に応じた割合で小さくし、コンバ
ータ回路5の出力する直流電圧を低下し所望の回転速度
を得る。この際、昇圧チョッパ用半導体スイッチ素子1
2は連続的にオフ状態とする。(図2中領域A)
【0030】昇圧チョッパモードで直流ブラシレスモー
タ31の回転速度を上昇する場合は、昇圧チョッパ用半
導体スイッチ素子12のオンdutyを、所望する回転
速度と実回転速度の偏差に応じた割合で大きくし、コン
バータ回路5の出力する直流電圧を増加し所望の回転速
度を得る。この際、降圧チョッパ用半導体スイッチ素子
8は連続的にオン状態とする。(図2中領域C)
タ31の回転速度を上昇する場合は、昇圧チョッパ用半
導体スイッチ素子12のオンdutyを、所望する回転
速度と実回転速度の偏差に応じた割合で大きくし、コン
バータ回路5の出力する直流電圧を増加し所望の回転速
度を得る。この際、降圧チョッパ用半導体スイッチ素子
8は連続的にオン状態とする。(図2中領域C)
【0031】昇圧チョッパモードで直流ブラシレスモー
タ31の回転速度を低下する場合は、昇圧チョッパ用半
導体スイッチ素子12のオンdutyを所望の回転速度
と実回転速度の偏差に応じて小さくし、コンバータ回路
5の出力電圧を低下し回転速度を下げる。(図2中領域
C) そこで、昇圧チョッパ用半導体スイッチ素子12の
スイッチングオン時間が、全波整流電流検出抵抗10で
検出した電流波形を、全波整流電圧検出抵抗6,7で検
出した電圧波形の相似形に維持できる(力率改善制御で
きる)最小のオン時間としても、直流ブラシレスモータ3
1の回転速度が所望する回転速度に到達しない場合は、
昇圧チョッパ用半導体スイッチ素子12を最小オンdu
tyで制御した状態で、降圧チョッパ用半導体スイッチ
8を連続オン状態から徐々にオンdutyを小さくする
方向でスイッチングを開始し直流電圧を小さくして回転
速度を所望の回転速度まで下げる。(図2中領域B) こ
の時、徐々に昇圧チョッパ用半導体スイッチ素子のオン
dutyも小さくし、最小オンduty高周波スイッチ
ング動作から連続オフに切り替え、力率改善制御は降圧
チョッパ制御で行う。(図2中領域B)
タ31の回転速度を低下する場合は、昇圧チョッパ用半
導体スイッチ素子12のオンdutyを所望の回転速度
と実回転速度の偏差に応じて小さくし、コンバータ回路
5の出力電圧を低下し回転速度を下げる。(図2中領域
C) そこで、昇圧チョッパ用半導体スイッチ素子12の
スイッチングオン時間が、全波整流電流検出抵抗10で
検出した電流波形を、全波整流電圧検出抵抗6,7で検
出した電圧波形の相似形に維持できる(力率改善制御で
きる)最小のオン時間としても、直流ブラシレスモータ3
1の回転速度が所望する回転速度に到達しない場合は、
昇圧チョッパ用半導体スイッチ素子12を最小オンdu
tyで制御した状態で、降圧チョッパ用半導体スイッチ
8を連続オン状態から徐々にオンdutyを小さくする
方向でスイッチングを開始し直流電圧を小さくして回転
速度を所望の回転速度まで下げる。(図2中領域B) こ
の時、徐々に昇圧チョッパ用半導体スイッチ素子のオン
dutyも小さくし、最小オンduty高周波スイッチ
ング動作から連続オフに切り替え、力率改善制御は降圧
チョッパ制御で行う。(図2中領域B)
【0032】従って、例えば3相直流ブラシレスモータ
駆動を120度通電で行う場合はPWMの通流率が10
0%、つまり直流ブラシレスモータ31に印加する電圧
を高速にスイッチング制御することなく、インバータ回
路18が入力する電圧を調整する事で所定の直流ブラシ
レスモータの回転速度を得ることができ、これにより、
インバータ回路18の各半導体スイッチング素子19〜
24は高速スイッチングを行わないのでスイッチング損
失を低減できるとともに、モータに流れる電流も脈流成
分を含まなくなることによりモータの鉄損を低減できる
効率の良いモータ駆動を得ることができる。また、直流
ブラシレスモータを180度通電形の正弦波駆動を行う
場合においても、インバータのPWMオンdutyを最
大の状態で、コンバータ回路の出力電圧を制御し直流ブ
ラシレスモータの回転速度を制御できるため、モータ電
流の脈流成分が小さい低鉄損の効率の良いモータ駆動を
得ることができる。
駆動を120度通電で行う場合はPWMの通流率が10
0%、つまり直流ブラシレスモータ31に印加する電圧
を高速にスイッチング制御することなく、インバータ回
路18が入力する電圧を調整する事で所定の直流ブラシ
レスモータの回転速度を得ることができ、これにより、
インバータ回路18の各半導体スイッチング素子19〜
24は高速スイッチングを行わないのでスイッチング損
失を低減できるとともに、モータに流れる電流も脈流成
分を含まなくなることによりモータの鉄損を低減できる
効率の良いモータ駆動を得ることができる。また、直流
ブラシレスモータを180度通電形の正弦波駆動を行う
場合においても、インバータのPWMオンdutyを最
大の状態で、コンバータ回路の出力電圧を制御し直流ブ
ラシレスモータの回転速度を制御できるため、モータ電
流の脈流成分が小さい低鉄損の効率の良いモータ駆動を
得ることができる。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように本発明の直流ブラシ
レスモータ駆動装置によれば、直流ブラシレスモータを
広範囲の回転速度域で駆動する際、インバータ回路の半
導体スイッチ素子のPWMオンdutyを100%もし
くは最大の状態で駆動できるため、モータの鉄損を低減
したモータ効率の良いモータ駆動を得ることができる。
また、PWMのオンdutyを100%で駆動する場合
は回路効率の向上も図れる。また同時に入力電流波形を
入力電圧波形の相似形にする力率改善制御を行うため、
高調波電流を抑制することができる。
レスモータ駆動装置によれば、直流ブラシレスモータを
広範囲の回転速度域で駆動する際、インバータ回路の半
導体スイッチ素子のPWMオンdutyを100%もし
くは最大の状態で駆動できるため、モータの鉄損を低減
したモータ効率の良いモータ駆動を得ることができる。
また、PWMのオンdutyを100%で駆動する場合
は回路効率の向上も図れる。また同時に入力電流波形を
入力電圧波形の相似形にする力率改善制御を行うため、
高調波電流を抑制することができる。
【0034】一方、本方式のモータ駆動装置では、コン
バータ回路の出力電圧を増加減するため、コンバータ回
路が入力する交流の商用電源電圧によらず同一の制御を
行うことができる。従って、交流100V/200Vの
商用電源に対して、同一回路で共用化を図ることができ
る。
バータ回路の出力電圧を増加減するため、コンバータ回
路が入力する交流の商用電源電圧によらず同一の制御を
行うことができる。従って、交流100V/200Vの
商用電源に対して、同一回路で共用化を図ることができ
る。
【図1】本発明の実施例による直流ブラシレスモータ駆
動装置を冷蔵庫に応用した一実施例を示す回路ブロック
図。
動装置を冷蔵庫に応用した一実施例を示す回路ブロック
図。
【図2】本発明の実施例による直流ブラシレスモータの
回転速度上昇時の降圧チョッパdutyおよび昇圧チョ
ッパdutyの変化を示した一例図。
回転速度上昇時の降圧チョッパdutyおよび昇圧チョ
ッパdutyの変化を示した一例図。
1…商用電源、
2…コモンモードフィルタ回路、
3…ノーマルモードフィルタ回路、
4…整流用ダイオードブリッジ、
5…コンバータ回路、
6,7…全波整流電圧検出用分圧抵抗、
8…降圧チョッパ用半導体スイッチ素子、
9…第一のダイオード、
10…全波整流電流検出用抵抗、
11…リアクタ、
12…昇圧チョッパ用半導体スイッチ素子、
13…第二のダイオード、
14…平滑コンデンサ、
15,16…直流電圧検出用分圧抵抗、
17…直流電流検出用抵抗、
18…インバータ回路、
19,20,21…インバータ回路の上アーム半導体ス
イッチ素子、 22,23,24…インバータ回路の下アーム半導体ス
イッチ素子、 25〜30…インバータブリッジを構成する還流ダイオ
ード、 31…圧縮機を駆動する直流ブラシレスモータ、 32…直流ブラシレスモータ31を内蔵する圧縮機、 33〜38…直流ブラシレスモータのモータ端子電圧検
出用抵抗、 39…直流ブラシレスモータのロータの磁極位置検出信
号作成用の比較器、 40…インバータ回路の半導体スイッチ素子をスイッチ
ングするドライバ、 41…コンバータ回路5の降圧チョッパ用半導体スイッ
チ素子8をスイッチングするドライバ、 42…コンバータ回路5の昇圧チョッパ用半導体スイッ
チ素子12をスイッチングするドライバ、 43…インバータ回路およびコンバータ回路を制御する
制御回路(第一のマイクロコンピュータ)、 44…基板、 45…絶縁素子、 46…外部半導体記憶素子、 47〜49…冷蔵庫内に冷気を循環するファンモータお
よび圧縮機や放熱器を冷却するファンモータ、 50…ファンモータを駆動するドライバ、 51〜54…図示しない冷蔵庫の各部の温度を検出する
センサ、 55…冷蔵庫通風路の開度を調節するダンパを駆動する
ドライバ、 57…図示しない冷蔵庫内の通風路に設置されるダン
パ、 56…自動製氷機の製氷皿を回転するモータ及び製氷皿
に水を供給するポンプの モータを駆動するドライバ、 58…自動製氷器、 60…図示しない冷蔵庫各部に設置されるヒータに通電
するドライバ、 61〜64…図示しない冷蔵庫各部に設置されるヒー
タ、 59…冷蔵庫特有の制御を行う第二のマイクロコンピュ
ータ、 65…制御用直流電源回路。
イッチ素子、 22,23,24…インバータ回路の下アーム半導体ス
イッチ素子、 25〜30…インバータブリッジを構成する還流ダイオ
ード、 31…圧縮機を駆動する直流ブラシレスモータ、 32…直流ブラシレスモータ31を内蔵する圧縮機、 33〜38…直流ブラシレスモータのモータ端子電圧検
出用抵抗、 39…直流ブラシレスモータのロータの磁極位置検出信
号作成用の比較器、 40…インバータ回路の半導体スイッチ素子をスイッチ
ングするドライバ、 41…コンバータ回路5の降圧チョッパ用半導体スイッ
チ素子8をスイッチングするドライバ、 42…コンバータ回路5の昇圧チョッパ用半導体スイッ
チ素子12をスイッチングするドライバ、 43…インバータ回路およびコンバータ回路を制御する
制御回路(第一のマイクロコンピュータ)、 44…基板、 45…絶縁素子、 46…外部半導体記憶素子、 47〜49…冷蔵庫内に冷気を循環するファンモータお
よび圧縮機や放熱器を冷却するファンモータ、 50…ファンモータを駆動するドライバ、 51〜54…図示しない冷蔵庫の各部の温度を検出する
センサ、 55…冷蔵庫通風路の開度を調節するダンパを駆動する
ドライバ、 57…図示しない冷蔵庫内の通風路に設置されるダン
パ、 56…自動製氷機の製氷皿を回転するモータ及び製氷皿
に水を供給するポンプの モータを駆動するドライバ、 58…自動製氷器、 60…図示しない冷蔵庫各部に設置されるヒータに通電
するドライバ、 61〜64…図示しない冷蔵庫各部に設置されるヒー
タ、 59…冷蔵庫特有の制御を行う第二のマイクロコンピュ
ータ、 65…制御用直流電源回路。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 村山 孝治
栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地
株式会社日立製作所冷熱事業部内
(72)発明者 矢島 幸一
栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地
株式会社日立製作所冷熱事業部内
Fターム(参考) 5H006 AA02 BB05 CA01 CA07 CA12
CA13 CC02 DA02 DA04 DB02
DB05 DC02 DC04 DC05 DC07
5H560 BB04 DA13 DA19 DB20 DC12
EB01 GG04 SS04 UA02 XA04
XA12
Claims (8)
- 【請求項1】直流ブラシレスモータを回転制御するイン
バータ回路と、交流を入力しこのインバータに可変の直
流を供給する、リアクタと降圧制御用の第一の半導体ス
イッチ素子と第一のダイオードと昇圧制御用の第二の半
導体スイッチ素子と第二のダイオードとを備えたコンバ
ータ回路と、この直流電圧が任意に可変電圧を出力する
ように制御すると共に前記直流ブラシレスモータを回転
制御する制御手段を備えた直流ブラシレスモータ駆動装
置において、前記制御手段は、検出された前記直流ブラ
シレスモータの回転速度と任意の指令回転速度との偏差
を演算し、この偏差に応じて前記コンバータ回路が出力
する直流電圧を前記第一の半導体スイッチ素子およびも
しくは第二の半導体スイッチ素子を制御して、前記直流
ブラシレスモータを所望の回転速度で運転制御すること
を特徴とする直流ブラシレスモータ駆動装置。 - 【請求項2】請求項1に記載の直流ブラシレスモータ駆
動装置において、前記コンバータ回路は、入力の交流電
圧を全波整流した電圧波形を検出する全波整流電圧検出
手段と、入力の交流電流を全波整流した電流波形を検出
する全波整流電流検出手段を備え、前記制御手段は、前
記直流ブラシレスモータの回転速度制御を行うための前
記コンバータ回路の出力の直流電圧を任意に制御すると
共に、前記全波整流電流検出手段より検出した電流波形
を前記全波整流電圧検出手段で検出した電圧波形の相似
形になるように、前記コンバータ回路が備える第一の半
導体スイッチ素子およびもしくは第二の半導体スイッチ
素子を制御することを特徴とする直流ブラシレスモータ
駆動装置。 - 【請求項3】請求項1に記載の直流ブラシレスモータ駆
動装置において、前記直流ブラシレスモータの起動時
は、前記コンバータ回路が入力する交流電圧に関わらず
前記制御手段によって前記コンバータ回路の出力電圧を
任意の直流電圧とし、前記制御手段はPWM制御を併用
して前記直流ブラシレスモータを起動することを特徴と
する直流ブラシレスモータ駆動装置。 - 【請求項4】請求項3に記載の直流ブラシレスモータ駆
動装置において、制御手段が前記直流ブラシレスモータ
の起動時に前記コンバータ回路の出力電圧を任意の電圧
とする際、前記制御手段は前記コンバータの出力電圧
が、第一の半導体スイッチ素子オフの状態からオンの状
態にする時、徐々に任意の直流電圧になるように前記第
一の半導体スイッチ素子を制御することを特徴とする直
流ブラシレスモータ駆動装置。 - 【請求項5】直流ブラシレスモータを回転制御するイン
バータ回路と、交流を入力しこのインバータに可変の直
流を供給する、リアクタと降圧制御用の第一の半導体ス
イッチ素子と第一のダイオードと昇圧制御用の第二の半
導体スイッチ素子と第二のダイオードとを備えたコンバ
ータ回路と、この直流電圧が任意に可変電圧を出力する
ように制御すると共に前記直流ブラシレスモータを回転
制御する制御手段を備えた直流ブラシレスモータ駆動装
置において、前記制御手段は、検出された前記直流ブラ
シレスモータの回転速度と任意の指令回転速度との偏差
を演算し、偏差に応じて前記コンバータ回路が出力する
直流電圧を前記第一の半導体スイッチ素子および第二の
半導体スイッチ素子を制御し、インバータのPWM制御
のパルス幅が最大幅を含む設定幅になったときに、偏差
に応じた回転速度制御を前記コンバータ回路が出力する
直流電圧で行って前記直流ブラシレスモータを所望の回
転速度で運転制御することを特徴とする直流ブラシレス
モータ駆動装置。 - 【請求項6】直流ブラシレスモータを回転制御するイン
バータ回路と、交流を入力しこのインバータに可変の直
流を供給する、リアクタと降圧制御用の第一の半導体ス
イッチ素子と第一のダイオードと昇圧制御用の第二の半
導体スイッチ素子と第二のダイオードとを備えたコンバ
ータ回路と、この直流電圧が任意に可変電圧を出力する
ように制御すると共に前記直流ブラシレスモータを回転
制御する制御手段を備えた直流ブラシレスモータ駆動装
置において、前記制御手段は、検出された前記直流ブラ
シレスモータの回転速度と任意の指令回転速度との偏差
を演算し、前記コンバータ回路が出力する直流電圧を前
記第一の半導体スイッチ素子および第二の半導体スイッ
チ素子を200Vに制御し、前記直流ブラシレスモータ
を所望の回転速度で運転制御することを特徴とする直流
ブラシレスモータ駆動装置。 - 【請求項7】請求項1に記載の直流ブラシレスモータ駆
動装置において、回転速度が所望の回転速度に達したと
きに、一方の半導体素子スイッチを最大オンduty高
周波スイッチング動作から連続ONにし、他方の半導体
素子スイッチでチョッパ制御を行うことを特徴とする直
流ブラシレスモータ駆動装置。 - 【請求項8】直流ブラシレスモータを回転制御するイン
バータ回路と、交流を入力しこのインバータに可変の直
流を供給する、リアクタと降圧制御用の第一の半導体ス
イッチ素子と第一のダイオードと昇圧制御用の第二の半
導体スイッチ素子と第二のダイオードとを備えたコンバ
ータ回路と、この直流電圧が任意に可変電圧を出力する
ように制御すると共に前記直流ブラシレスモータを回転
制御する制御手段を備えた直流ブラシレスモータ駆動装
置の制御方法において、検出された前記直流ブラシレス
モータの回転速度と任意の指令回転速度との偏差を演算
し、商用電源に100Vの交流を使用し、前記コンバー
タ回路が出力する直流電圧を前記第一の半導体スイッチ
素子および第二の半導体スイッチ素子を200Vに制御
し、前記直流ブラシレスモータを所望の回転速度で運転
制御することを特徴とする直流ブラシレスモータ駆動方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001336175A JP2003143890A (ja) | 2001-11-01 | 2001-11-01 | 直流ブラシレスモータ駆動装置およびその方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001336175A JP2003143890A (ja) | 2001-11-01 | 2001-11-01 | 直流ブラシレスモータ駆動装置およびその方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003143890A true JP2003143890A (ja) | 2003-05-16 |
Family
ID=19151041
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001336175A Pending JP2003143890A (ja) | 2001-11-01 | 2001-11-01 | 直流ブラシレスモータ駆動装置およびその方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003143890A (ja) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100623997B1 (ko) | 2004-10-07 | 2006-09-15 | 삼성전자주식회사 | 전동기 구동장치 |
CN1306694C (zh) * | 2003-12-11 | 2007-03-21 | 松下电器产业株式会社 | 餐具清洗机的电机驱动装置 |
JP2011250598A (ja) * | 2010-05-27 | 2011-12-08 | Diamond Electric Mfg Co Ltd | 電源装置とこれを利用する充電器 |
JP2012090401A (ja) * | 2010-10-19 | 2012-05-10 | Mitsubishi Electric Corp | 車両用電流制限装置 |
WO2012150646A1 (ja) * | 2011-05-02 | 2012-11-08 | ダイキン工業株式会社 | 電力変換回路及び空気調和装置 |
WO2012176403A1 (ja) | 2011-06-21 | 2012-12-27 | パナソニック株式会社 | 昇降圧型ac/dcコンバータ |
CN108282129A (zh) * | 2018-03-06 | 2018-07-13 | 珠海格力电器股份有限公司 | 压缩机驱动控制电路、方法及包含所述电路的变频空调器 |
CN110601530A (zh) * | 2019-09-06 | 2019-12-20 | 佛山市至和智能科技有限公司 | 一种升压电路电机系统及其控制方法 |
CN113364305A (zh) * | 2021-05-08 | 2021-09-07 | 黄石东贝压缩机有限公司 | 一种用于控制变频压缩机转速的变频器及其控制方法 |
-
2001
- 2001-11-01 JP JP2001336175A patent/JP2003143890A/ja active Pending
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1306694C (zh) * | 2003-12-11 | 2007-03-21 | 松下电器产业株式会社 | 餐具清洗机的电机驱动装置 |
KR100623997B1 (ko) | 2004-10-07 | 2006-09-15 | 삼성전자주식회사 | 전동기 구동장치 |
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EP2693623A4 (en) * | 2011-05-02 | 2014-06-25 | Daikin Ind Ltd | POWER CONVERTER CIRCUIT AND AIR CONDITIONING THEREWITH |
WO2012150646A1 (ja) * | 2011-05-02 | 2012-11-08 | ダイキン工業株式会社 | 電力変換回路及び空気調和装置 |
JP2012235633A (ja) * | 2011-05-02 | 2012-11-29 | Daikin Ind Ltd | 電力変換回路及び空気調和装置 |
EP2693623A1 (en) * | 2011-05-02 | 2014-02-05 | Daikin Industries, Ltd. | Power converter circuit, and air conditioner |
WO2012176403A1 (ja) | 2011-06-21 | 2012-12-27 | パナソニック株式会社 | 昇降圧型ac/dcコンバータ |
CN108282129A (zh) * | 2018-03-06 | 2018-07-13 | 珠海格力电器股份有限公司 | 压缩机驱动控制电路、方法及包含所述电路的变频空调器 |
CN108282129B (zh) * | 2018-03-06 | 2024-04-26 | 珠海格力电器股份有限公司 | 压缩机驱动控制电路、方法及包含所述电路的变频空调器 |
CN110601530A (zh) * | 2019-09-06 | 2019-12-20 | 佛山市至和智能科技有限公司 | 一种升压电路电机系统及其控制方法 |
CN113364305A (zh) * | 2021-05-08 | 2021-09-07 | 黄石东贝压缩机有限公司 | 一种用于控制变频压缩机转速的变频器及其控制方法 |
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