JP2004064903A - Controller for synchronous motor, and apparatus using it - Google Patents

Controller for synchronous motor, and apparatus using it Download PDF

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JP2004064903A JP2002220589A JP2002220589A JP2004064903A JP 2004064903 A JP2004064903 A JP 2004064903A JP 2002220589 A JP2002220589 A JP 2002220589A JP 2002220589 A JP2002220589 A JP 2002220589A JP 2004064903 A JP2004064903 A JP 2004064903A
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Yukio Kawabata
川端 幸雄
Yuhachi Takakura
高倉 雄八
Tsunehiro Endo
遠藤 常博
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Hitachi Appliances Inc
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Hitachi Ltd
Hitachi Home and Life Solutions Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a synchronous motor controller which detects the information about a motor without using a motor current sensor. <P>SOLUTION: This controller performs first AD conversion and second AD conversion at a fixed time interval by means of an AD converter synchronized with a PWM signal, and reproduces the output current of an inverter circuit, based on the AD-converted first DC current information and the second DC current information, thereby controlling a synchronous motor. At that time, it lowers PWM carrier frequency when the difference of phase voltage is small and the pulse interval is short. Furthermore, in case of pulse interval impossible of detection, it reproduces the output current of the inverter circuit using the motor current detected in the past, too. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、永久磁石同期モータの回転速度を所望の回転速度に制御する制御装置と、この制御装置を用いた空調機,冷蔵庫,電気掃除機に関する。
【0002】
【従来の技術】
永久磁石回転子と固定子巻線とを備えた永久磁石同期モータが、高効率であることから空調機,冷蔵庫,洗濯機等に広く用いられている。この永久磁石同期モータの駆動制御は、回転子の磁極位置とモータ電流の位相とを密接に関係付けて行うことが必要である。空調機等のコンプレッサ用モータの回転子の磁極位置検出には、ホール素子等の回転子位置検出センサを用いることなく該回転子の磁極位置を推定してモータ駆動する位置センサレス駆動方法が採用されている。
【0003】
また、永久磁石同期モータを高い効率で運転するためには、位置情報に基づいてモータ誘起電圧とモータ電流の位相関係を最適にするためにベクトル制御理論を適用して、所望の電流位相となるように電圧位相を制御している。
【0004】
特許第2712470号には、インバータ装置の順変換器部と逆変換器部との間に電流検出手段を設けて、モータに印加する各相の端子電圧の組み合わせ信号を発生する論理回路の信号でサンプルホールドし、モータ電流を検出する制御装置が開示されている。
【0005】
特開2001−145398号公報には、1つの相のモータ電流を検出して他の相を推定値を用いてトルク分電流と励磁分電流の瞬時値を求め、これらの平均値から前記の他の相の推定値を求める方法が開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来技術の位置センサレス駆動方法やベクトル制御では、モータ電流情報が必要であり、そのためにモータ電流センサを用いている。しかし、モータ電流センサは、ホール素子を用いたカレントトランス(CT)等、比較的高価であるために、モータ制御システムも高価になる。
【0007】
前記特許第2712470号の方法では、論理回路の信号が発生してからでないと、サンプルホールド信号が作成されない欠点があった。また、この方法では、3つの相のうち2つの相の電流が時間差をおいて検出できるが、この2つの相の検出時間差を極力最小にする配慮に欠けていた。さらに、前記論理回路の信号幅が短くなってサンプルホールドできない場合の解決方法が示されていない。
【0008】
前記特開2001−145398号公報の方法では、インバータ装置の順変換器部と逆変換器部の間に電流検出手段を用いてモータ電流を検出する場合に、検出の可否と推定値との関連、および推定値と電圧位相との関連が示されていない。
【0009】
さらに前記従来技術では、PWMインバータのPWM周波数を低くすると、その周波数に起因した成分の騒音がモータから発生するため、耳に聞こえない周波数として16kHz以上を選ぶ場合がある。しかし、このように可聴帯域以上の高い周波数で駆動するとインバータのスイッチング損失が増加して効率が悪化する。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の同期モータ制御装置は、直流電圧を電力半導体スイッチング素子で交流電圧に変換して同期モータを駆動するインバータ回路と、指令速度に従って制御処理を行う制御回路と、前記インバータ回路を駆動するドライバと、前記インバータ回路に流れる直流電流を検出する直流電流検出器とを具備し、前記制御回路が電力半導体素子をスイッチングする信号を作成するタイマ回路と、該スイッチング信号に同期して前記検出した直流電流をアナログデジタル変換(以下AD変換と略記する。)するAD変換部とを備え、前記スイッチング信号に同期して、一定の時間間隔で複数回アナログデジタル変換を行い、アナログデジタル変換した複数の直流電流情報を基に前記インバータの出力電流を再現して同期モータを制御する。
【0011】
本発明の同期モータ制御装置は、直流電流が流れていない位相もAD変換し、その結果と直流が流れている位相でのAD変換結果とを組み合わせて、直流電流検出回路の出力に含まれるオフセット電圧を除去している。
【0012】
本発明の同期モータ制御装置は、PWM信号のパルス幅を検出できるパルス幅に広げるためにキャリア周波数を変化させたり、また検出,過去に得た直流電流情報から再現したモータ電流とを組み合わせて、現時点のインバータの出力電流を推定する。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の永久磁石同期モータを使用したモータ制御装置の実施例を、図1〜図15を用いて説明する。
【0014】
(実施例1)
図1は、本実施例の同期モータ制御装置のブロック図である。図1の同期モータ制御装置では、直流電源1の電圧を、パルス幅変調(PWM)された交流電圧に変換して同期モータ3のU相,V相,W相の固定子巻線に供給して同期モータ3を回転させるインバータ回路2と、速度指令信号に応じて前記同期モータ3の制御処理を行う制御回路4と、この制御回路4からの信号に従ってインバータ回路2を駆動するドライバ5と、直流電源1からインバータ回路2に流れる直流電流IDCを検出する抵抗器6とを備えている。前記制御回路4は、ワンチップマイクロコンピュータまたはこれを利用したハイブリットICである。また、前記インバータ回路2は、図1に示す通り、直列接続された2つの半導体スイッチング素子対の3組が、それぞれ直流電源の正端子と負端子間に接続されたインバータであって、正端子側の上アーム側がU ,V ,W 、また負端子側の下アーム側がU ,V ,W である。インバータ回路の半導体スイッチング素子にはパワーMOSFETやIGBTを用いる。
【0015】
制御回路4には、前記抵抗器6と一緒に直流電流検出回路を構成して、抵抗器6に発生する直流電流検出電圧6aを増幅する増幅器7と、増幅器7の出力電圧7aを、AD起動時間決定部11から出力されるAD変換起動時間11aに従い、サンプリングしてアナログ値をディジタル値に変換するAD変換ユニットを備えたAD変換部8と、AD変換値8aを通電モード情報19aを基に、ゼロ電流情報9aとモータ電流情報9bとに分けて出力する選択器9と、通電モード情報19aと、AD起動間隔設定器12から出力されるAD起動の時間間隔Twと、AD変換サンプリング時間設定器13にて設定されるADサンプリング時間13aとからAD変換起動時間11aを決定するAD起動時間決定部11と、通電モード情報19aとゼロ電流情報9aとモータ電流情報9bと3相モータ電流推定値15aとを基に、モータ電流を再現してモータ電流再現値14aを出力するモータ電流再現部14と、モータ電流再現値14aを入力してd軸q軸電流16aに変換する3φ/dq座標変換部16と、d軸q軸電流16aを入力して平均値
21aを出力するフィルタ21と、d軸電流とq軸電流の平均値21aを入力して3相モータ電流推定値15aを出力するdq/3φ逆変換部15と、d軸q軸電流16aとモータ定数20aと指令速度とd軸電流指令とq軸電流指令とから、d軸q軸電流16aがそれぞれの指令と一致するようにモータへ印加するd軸q軸モータ印加電圧情報17aを生成するモータ印加電圧生成部17と、d軸q軸モータ印加電圧情報17aから座標逆変換して3相モータ印加電圧情報18aとキャリア周期データ18bとを出力する座標逆変換/キャリア周期決定部18と、3相モータ印加電圧情報18aとキャリア周期データ18bとからPWM信号を生成するためのタイマ情報19bとAD変換起動時間11aの決定とモータ電流再現に必要な通電モード情報19aとを出力するPWM信号生成タイマ情報部19と、PWM信号生成タイマ情報19bをドライバ5へのPWM信号22aに変換するPWM信号生成部22とを備えている。
【0016】
図2は、増幅器7の増幅特性図であって、直流電流IDCと増幅器7の出力電圧7aとの関係を示す。直流電流IDCがIDCmax ,0,IDCmin の場合に、増幅器の出力がそれぞれVIDCmax ,VIDC0,VIDCmin を出力する。直流電流IDCが正負の範囲の値であるのに対して、AD変換部8が正電源でしか動作しないため、増幅器7は図2のようなオフセット電圧付きの増幅器としている。図2で、VIDC0がオフセット電圧であり、直流電流IDCが0の時の増幅器7の出力であるが、このオフセット電圧は、温度や部品バラツキにより変動するため、図2に示すようにVIDCmaxとVIDCminも変動する。
【0017】
例えば、AD変換部8が例えば5V電源で動作するAD変換ユニットを備えている場合には、増幅器7に、直流電流が0Aで、電源電圧の半分の電圧である
2.5V をオフセット電圧にする。そして、後述の方法で、直流電流が流れないタイミングでもAD変換部を動作させてオフセット電圧を第3の直流電流情報として確保する。
【0018】
図3に、モータ印加電圧情報18aとキャリア信号とを模式的に表す。同期モータ3に正弦波状の電流を流す場合、インバータの出力電圧は正弦波電圧とする必要がある。このために、図3に示すように、三角波で示すキャリア信号と、モータ印加電圧情報18aである正弦波で示す信号波V,V,V の交差する点で、スイッチングのオン・オフ信号いわゆるPWM信号22aをPWM信号生成部22で生成し、この信号に応じてインバータ回路を構成する6個の半導体スイッチング素子をスイッチングさせて同期モータ3に正弦波電圧を印加する。その結果、同期モータ3に印加される相電圧は、正弦波で示す信号波V,V,V の大きさに従って、交互に最大となる相および交互に最小になる相が120°毎に切り替わる。
【0019】
図4は、図3の正弦波信号とキャリア信号を、キャリア信号の1周期に対して拡大した図であり、PWM信号22aと直流電流IDCとの関係を示す。キャリア信号と各相の印加電圧情報18aの大きさとによって各電圧相毎にPWM信号22aの波形が決定される。PWM信号22aがHiの時はインバータ回路2の上アームが導通し、Lowの時は下アームが導通する。
【0020】
PWM信号生成タイマ情報部19では、図3に示すモータ印加電圧情報18aである信号波V ,V ,V を実現するように、各相の電圧を表す時間データと、キャリア信号周期を表す時間データとの4種類のタイマ情報19bを決定する。PWM信号生成部22では、タイマ情報19bに従って、アップダウン型のタイマを動作させて、各相の電圧を表す時間データとタイマ値とが一致した時点でオン・オフする信号を作成して、PWM信号22aとする。
【0021】
図5は、インバータ回路2の各オンモードにおける通電状態を示す。抵抗器6に流れる直流電流IDCに現れる情報は、インバータ回路2の通電状態によって時分割に変化する。これを図4に示す通電モード▲1▼から▲4▼の関係と合わせて説明する。
【0022】
図5(a)および図4▲4▼に示すように、上アームが全てオンで下アームが全てオフの時、もしくは図5(b)および図4▲3▼に示すように、上アームが全てオフで下アームが全てオンの時は、直流電流IDCは流れない。また、図5(c)および図4▲1▼に示すように、上アームが2つオンで下アームが1つオンの時は、直流電流IDCには電圧最小相(k相と呼ぶ。)のモータ電流情報が現れる。さらに、図5(d)および図4▲2▼に示すように、上アームが1つオンで下アームが2つオンの時は、直流電流IDCには電圧最大相(i相と呼ぶ。)のモータ電流情報が現れる。そして、これら電圧最大相と電圧最小相の電流は、キャリア信号の立上り側と立下り側の2箇所で観測でき、図3に示すように、インバータ出力周波数の60°毎に相が切り替わる。
【0023】
以下、図4▲1▼の通電モードの直流電流IDC1(1)またはIDC1(2)を第1の直流電流情報、図4▲2▼の通電モードの直流電流IDC2(1)またはIDC2(2)を第2の直流電流情報、図4▲3▼および▲4▼の通電モードの直流電流IDC0(実際には0A)を第3の直流電流情報として説明する。
【0024】
また、増幅器7の出力電圧7aの符号を、図4に示す対応する各直流電流の符号の頭にVの符号を付けて、それぞれ、VIDC1(1)とVIDC2(1)、およびVIDC1(2)とVIDC2(2),VIDC0とする。このVIDC0は、図2で説明したオフセット電圧である。
【0025】
また、同様に、各直流電流の符号に対して頭にADの符号をつけて、AD変換値8aを、ADIDC1(1),ADIDC1(2),ADIDC2(1),ADIDC2(2),ADIDC0で表す。この場合、ADIDC0が図1のゼロ電流情報9aに相当し、モータ電流情報9bがADIDC1(1),ADIDC1(2),ADIDC2(1),ADIDC2(2)に対応して、それぞれが通電モード情報19aに従って選択器9で分離される。これらのAD変換値8aの検出タイミングは、AD起動時間決定部11で通電モード情報19aに従って決定される。
【0026】
本実施例では、ゼロ電流情報9aに相当するADIDC0は、キャリア信号の三角波の山側と谷側のタイミングにてAD起動する。他の実施方法として、キャリア信号の谷側もしくは山側のタイミングで1周期に1回AD変換するか、またはインバータ回路2の停止中、すなわち6個のスイッチング素子が全てオフである時にAD変換してもよい。
【0027】
本実施例のAD変換値、ADIDC1(1),ADIDC1(2),ADIDC2(1),ADIDC2(2)は、図4に示すように、キャリア信号の立上り側では、時間間隔Twで、電圧中間相が上アームオンから下アームオンにスイッチングする前後で、それぞれADIDC1(1)とADIDC2(1)を第1のシーケンスとして連続してAD変換する。
【0028】
また同様に、キャリア信号の立下がり側では、時間間隔Twで、電圧中間相が下アームオンから上アームオンにスイッチングする前後で、それぞれADIDC1(2)とADIDC2(2)を第2のシーケンスとして連続してAD変換する。なお、どちらか1つのシーケンスとしてもよい。
【0029】
本実施例では、このように、時間間隔Twで、できるだけ近いタイミングで2相分の電流検出を行い、下記(数1)式に示すモータ電流の総和がゼロとなる関係を用いて、3相分の電流情報を得る。
【0030】
0=Iu+Iv+Iw                   …(数1)
ここで、Iu,Iv,IwはそれぞれU相,V相,W相のモータ電流である。これによって、3φ/dq座標変換部16で回転座標系のd軸q軸電流を座標変換する際に、モータ電流の検出位相ズレによって生じる誤差を低減できる。
【0031】
次に、前記のタイミングで得たAD変換値から、直流電流IDC1(1)とIDC2(1)、およびIDC1(2)とIDC2(2)に対応したデジタル値を(数2)式から(数5)式で求める。ここで、各電流に対応したデジタル値を、各電流の符号の末尾に_digの符号をつけて表す。
【0032】
IDC1(1)_dig=ADIDC1(1)−ADIDC0  …(数2)
IDC2(1)_dig=ADIDC2(1)−ADIDC0  …(数3)
IDC1(2)_dig=ADIDC1(2)−ADIDC0  …(数4)
IDC2(2)_dig=ADIDC2(2)−ADIDC0  …(数5)
これらの(数2)式から(数5)式の演算は、図1のモータ電流再現部14で実行される処理の1つである。
【0033】
実際のインバータ回路2を駆動する場合には、上アームと下アームが同時にオンしないようにPWM信号にはデットタイムが設定しており、さらに、インバータ回路2の半導体スイッチング素子がスイッチングすると、インバータ回路2からモータ巻線までの配線インダクタンスと浮遊容量とによって、モータ電流が高周波で振動するリンギング現象が発生する。このリンギング電流は、直流電流IDCにも流れる。従って、これらデットタイムとリンギング時間を考慮して前記のAD起動の時間間隔TwとAD起動のタイミングとを決定する。さらに、
AD変換を起動しても、起動までの遅れ時間や変換に有限の時間が必要であり、これらの遅れや変換の時間も考慮することが重要である。
【0034】
図6は、これらを配慮して表したキャリア信号,3相上アーム側と下アーム側PWM信号,2種類の直流電流IDC,AD起動タイミングを表す。図6ではデットタイムの生成のために、キャリア信号を、ダブルキャリア信号としている。この2つのキャリア信号と各電圧レベル(最大相,中間相,最小相)とが一致した時点で、それぞれの相の上アーム側と下アーム側のPWM信号の状態を変化させている。
【0035】
これらのPWM信号に対して、インバータ回路2の上下各アームがスイッチングするタイミングは、モータ電流の極性に依存する。図6に示す直流電流IDCでは、モータ側に流れ出る方向を正としており、最大相電流が正、かつ最小相電流が負であって、中間相電流が正の場合と負の場合との2つの場合を表す。図6に示すように、インバータの出力スイッチングのタイミングは、モータ電流が正極性では、上アーム側のPWM信号に従い、負極性では下アーム側のPWM信号に従う。
【0036】
しかし、モータ電流の極性はモータ電流を検出するまでは不明である。従って、AD起動タイミングの決定には、モータ電流の極性が正負どちらであっても確実に検出できる必要がある。このために、本実施例では、具体的に以下に示すようにする。
【0037】
キャリア信号の立上り側では、時間間隔Twを置いて、電圧中間相の上アームPWM信号の遷移時点を基準とし、その前後で、それぞれADIDC1(1)とADIDC2(1)を第1のシーケンスとして連続してAD変換する。
【0038】
キャリア信号の立下がり側では、時間間隔Twを置いて、電圧中間相が下アームオンPWM信号の遷移時点を基準として、その前後で、それぞれADIDC1(2)とADIDC2(2)とを第2のシーケンスとして連続してAD変換する。
【0039】
すなわち、上記いずれのシーケンスも、中間相の上下PWM信号に対して早い時点で遷移する側を選択する。しかし、実際にはインバータの出力がモータ電流極性に従って、遅いタイミングでスイッチングすることがあって、スイッチング後に直流電流がリンギングすることもあるので、本実施例では時間間隔Twを、次の(数6)式に示す時間以上に設定した。なお、(数6)式でTdはデットタイム時間、Trig は電流の振動が減衰するまでの時間である。ここで、電流の振動が減衰するまでの時間Trig は、電流の振動の山から谷までの電圧が最初の値の50%以下になった時点までの時間である。
【0040】
Tw=Td+Trig                     …(数6)
電流の振動が減衰するまでの時間Trig の時間は、同期モータ3とインバータ回路2とを結ぶケーブルが長くなるほど、長い時間に設定する必要がある。本実施例では、デットタイム時間Tdと合わせて、AD起動の時間間隔TwとしてAD起動間隔設定器12で、用途毎の設定ができるようにした。
【0041】
次に本実施例のAD変換部8の詳細と時間間隔Twの作成方法を、図7と図8とを用いて説明する。図7は、AD変換部8の構成のブロック図である。AD変換部8は、それぞれ独立にAD変換できる第1AD変換ユニット81と第2AD変換ユニット82と、AD変換結果を格納する第1AD変換結果レジスタ83と、第2AD変換結果レジスタ84と、それぞれのAD変換ユニットをタイミング起動するAD変換タイマ85と、第1タイマレジスタ86と、第2タイマレジスタ86と、第1タイマレジスタ86と第2タイマレジスタ86とにそれぞれ設定されたタイマレジスタ値TDC1とTDC2とをAD起動タイマ85のタイマデータと比較して、AD起動信号を出力する第1比較器88と第2比較器89とを備えている。
【0042】
タイマレジスタ値TDC1とTDC2とは、AD起動時間決定部11でAD変換起動時間11aとして設定したデータである。また、第1AD変換結果レジスタ83と、第2AD変換結果レジスタ84とに格納されたAD変換値8aは、選択部9に伝えられる。
【0043】
図8は、図7のAD変換部8の動作説明図である。AD起動タイマ85は、
PWM信号作成のためのキャリア信号に同期して、キャリア信号の半周期を1周期としてアップカウントしている。このカウント値とタイマレジスタ値TDC1とTDC2とがそれぞれ一致すると、それぞれ異なるタイミングでAD起動信号を発生する。
【0044】
本実施例では、タイマレジスタ値TDC1とTDC2との差をAD起動の時間間隔Twに設定する。タイマレジスタ値TDC1は、キャリア信号の立上り側では、電圧中間相の上アームPWM信号の遷移時点から、AD変換ユニットのサンプリング時間遅れTsmplだけ早いタイミングとし、キャリア信号の立下がり側では、電圧中間相の下アームPWM信号の遷移時点から、AD変換ユニットのサンプリング時間遅れTsmplだけ早いタイミングとする。このTsmplは、ADサンプリング時間13aとして、図1に示すAD変換サンプリング時間設定器13で設定する。
【0045】
(実施例2)
本実施例では実施例1の図7の2つのAD変換ユニットに代えて、AD変換時間が短い高速AD変換ユニットを1つ用いた。
【0046】
図9に1つの高速AD変換ユニットを用いた場合のAD変換部8を示す。第3AD変換ユニット8A2は、複数のアナログ入力を入力信号先タック手段であるマルチプレクサ8A1を介して入力する。第3AD変換ユニット8A2のAD変換結果は、分配器8A3によってAD変換の順番に従ってAD変換結果レジスタA1からAD変換結果レジスタA4まで格納される。
【0047】
AD起動スケジューラ8A9は、起動されると、予め決められた手順で所定回数だけAD変換を繰り返し、マルチプレクサ8A1を操作して、どのチャネルのアナログ入力を第3AD変換ユニットに接続するかを決定すると共に、分配器を操作して、AD変換の順番に従ってレジスタを選択してAD変換結果を格納する。
【0048】
図9のAD起動スケジューラ8A9は、最大6回までAD変換し、1回目の
AD変換と4回目から6回目のAD変換とを増幅器7の出力を接続したアナログ入力チャネルch0をAD変換し、2回目と3回目のAD変換では、図示していない、例えば直流電圧とインバータ回路の温度情報を、それぞれアナログ入力チャネルch1,ch2からAD変換する。
【0049】
AD起動スケジューラ8A9は、図7と同様に第1比較器88と、第1タイマレジスタ86と、AD起動タイマ85とを用いて起動する。
【0050】
図10は、図9のAD変換部8の動作原理説明図である。AD起動タイマ85と第1タイマレジスタ値TDC1とが一致すると、AD起動スケジューラ8A9が起動されて、アナログ入力チャネルをch0→ch1→ch2→ch0→ch0→ch0の順に選んで、順次AD変換を繰り返し、その順番に従ってAD変換結果レジスタA1からAD変換結果レジスタA6までにAD変換結果を格納して、1回目と4回目のAD変換結果を、それぞれADIDC1(1)とADIDC2(1)、またはADIDC1(2)とADIDC2(2)として選択器9に伝える。
【0051】
このように、AD変換時間を利用してAD変換を繰り返して時間間隔Twを実現する。例えばAD変換時間が2μsの場合、4回目のAD変換が起動されるまでに、3回分のAD変換時間6μsを要し、これが時間間隔Twになる。また、5回目のAD変換結果をADIDC2(1)、またはADIDC2(2)とする場合は、時間間隔Twが8μsになる。もし、時間間隔Twに6μsが必要で、AD変換時間も6μsなら、AD起動スケジューラ8A9の設定を変更して、
ch0のAD変換を1回目と2回目にすればよい。
【0052】
一方、ADIDC1(1)、またはADIDC1(2)を得るための1回目のAD起動時点、すなわち第1タイマレジスタの値TDC1は、キャリア信号の立上り側では、電圧中間相の上アームPWM信号の遷移時点から、AD変換ユニットのサンプリング時間遅れTsmplにAD起動スケジューラ8A9のサンプリング遅れを加えたTsmpl2だけ早いタイミングとし、キャリア信号の立下がり側では、電圧中間相の下アームPWM信号の遷移時点から、AD変換ユニットのサンプリング時間遅れTsmplにAD起動スケジューラ8A9のサンプリング遅れを加えたTsmpl2だけ早いタイミングとする。このTsmpl2はAD変換サンプリング時間設定器13を用いて設定する。
【0053】
以上では、2種類のAD変換間隔TwおよびAD変換起動タイミングの作成法を説明したが、相電圧の差に比例するパルス幅内でAD変換しているので、パルス幅が狭いとAD変換できず、直流電流が検出できない場合が発生する。
【0054】
図11の実線は、電圧中間相と電圧最小相の電圧が近い場合の各信号と直流電流IDCの変化を示す。信号をサンプリングする時間はAD変換部時間をゼロにできないので有限の値をとるために、図11の実線で示すように、直流電流IDCに現れるモータ電流の情報が、信号サンプリング時間以下になった場合にはモータ電流情報を検出できない。
【0055】
相電圧によって決まるPWM信号の各相間パルス間隔差が、検出が不可能となる場合は、各相間パルス間隔差がPWM信号に対してパワー素子がオン・オフするまでの遅れ時間を考慮した(数7)式で示す時間Tpwm_min 以下の場合である。
【0056】
pwm_min=Trig+Tsmpl+(Tpower_off−Tpower_on)    …(数7)
ここで、各符号は、電流の振動が減衰するまでのリンギング時間Trig ,AD変換器のサンプリング時間遅れTsmpl,パワー素子のオン遅れ時間Tpower_on ,パワー素子のオフ遅れ時間Tpower_off を表す。ただし、AD変換部8が図8,図9に示す構成の場合は、AD変換器のサンプリング時間遅れTsmplの代わりにAD起動スケジューラの遅れを含めたTsmpl2を用いる。
【0057】
そこで、各相間パルス間隔差が(数7)式で示すTpwm_min 以下となる場合には、本実施例では、キャリア周波数を下げて、各相間パルス間隔差を広げた。図11の破線は、各相の電圧レベルを等しくして、キャリア周期を2倍にしたものである。図11に示すように、キャリア周期を2倍にすると、電圧中間相と電圧最小相の電圧が近い場合でも、パルス幅が拡大して直流電流を容易に検出できる。
【0058】
(実施例3)
本実施例では3相モータ電流推定値15aを用いてモータ電流を再現すること以外は実施例1や実施例2と同様である。図12に、インバータ周波数(もしくはモータの回転数)とキャリア周波数との関係を示す。図12に示すように、インバータ周波数が低いと、インバータ出力電圧も低く、相電圧によって決まるPWM信号のパルス間隔差も短くなり、(数7)式で示すTpwm_min 以下となる電圧位相が増加する。このため、直流電流が検出可能な位相領域を増加するために、インバータ周波数が低い運転域では、キャリア周波数を下げ、インバータ周波数の増加と共にキャリア周波数を増加させる。キャリア周波数は連続して増加させても良いし、図12のようにステップ上に切換えてもよい。
【0059】
このキャリア周波数の切換えは、図1に示す座標逆変換/キャリア周期決定部18で、キャリア周期を切換えてキャリア周期データ18bとしてPWM信号生成タイマ情報部19に伝える。
【0060】
図12では、電圧位相に係わらず、キャリア周波数を下げ、キャリア周期毎に、図4で示す時間間隔Twが確保できるようにキャリア周期を変更する。その様子を図13に示す。図13には、キャリア信号と、モータ印加電圧情報18aである信号波V ,V ,V と、横軸の電圧位相に対するキャリア周波数の変化とを示す。図13に示すように、何れか2つの相電圧が等しくなる位相でキャリア周波数が最小値fcmin になり、何れか1つの相電圧が0になる位相では、キャリア周波数は最大値fcmax となり固定し、それ以外の位相では、相電圧パルス間隔差が(数7)式で示す検出可能な最小幅となるように、キャリア周波数を自動調整する。
【0061】
キャリア周波数の自動調整は、図1の座標逆変換/キャリア周期決定部18で、次の手順で行う。
1)キャリア周波数が最大値fcmax の条件で、最大相と中間相の電圧パルス間隔、および中間相と最小相のパルス間隔を求める。
2)2つのパルス間隔の内、短い方を選択して、(数7)式で求めた検出可能なパルス幅と比較する。
3)比較した結果、もし検出可能なパルス幅なら、キャリア周波数としてfcmax を与える。逆に、検出不可能なパルス幅なら、そのパルス幅が(数7)式で求めた検出可能なパルス幅となるようにキャリア周波数を下げる。
【0062】
4)その結果得たキャリア周波数が、fcmin より低い時は、fcmin にリミットする。ここで、fcmin に制限理由は、キャリア周波数を下げすぎると、モータ電流の電流リプルが増加する不具合を避けるためである。
【0063】
本実施例では、PWM信号の周期を、インバータの出力交流電圧の任意の2つの相電圧の差が小さい位相では長く、また大きい位相では短くなるようにインバータの出力周波数の1/6周期内で変化させる。図13に示す方法では、キャリア周波数が60°周期で変化する。このために、PWM周波数成分に起因してモータから発生する騒音の周波数スペクトラムが特定な周波数に集中することがなく、聴感的に耳障りな音にならず静かな音に聞こえる。
【0064】
そして、この60°毎のキャリア周波数を変化する方法は、低騒音化の面でも効果があることから、特に直流電流からモータ電流を検出する用途に限らず利用できる。
【0065】
なお、本実施例では3相インバータについて説明したが、n(n>2の整数)相PWM制御型インバータでも同様に、PWM信号の周期を、インバータの出力交流電圧の任意の2つの相電圧の差が小さい位相では長く、また大きい位相では短くなるようにインバータの出力周波数の1/(2n)周期内で変化させると本実施例の3相インバータと同様な効果がある。
【0066】
(実施例4)
本実施例では、各相間パルス間隔差が(数7)式で示すTpwm_min 以下となる位相の場合には、検出できる位相で既に検出した過去のモータ電流情報を利用することが、実施例1〜実施例3と相違する。各相間パルス間隔差が(数7)式に示すTpwm_min 以下となる場合に、キャリア周波数を変化できない用途や、キャリア周波数を変化しても、図13で示す例でキャリア周波数がfcmin にリミットされる場合などでは、やはり各相間パルス間隔差が(数7)式で示すTpwm_min以下となる位相が存在する。
【0067】
このような場合には、検出できる位相で既に検出した過去のモータ電流情報を利用する。過去のモータ電流情報から3相モータ電流推定値15aを求めるために、図1に示す3φ/dq座標変換部16,フィルタ21、およびdq/3φ逆変換部15で演算する。すなわち、モータ電流再現値14aを基に座標変換したd軸q軸電流16aをデジタルフィルタ処理後の出力21aを座標逆変換してモータ電流の推定値15aを得る。
【0068】
モータ電流再現部14では、あるサンプリング時点で得たモータ電流情報IDC1(1)_digとIDC2(1)_digの一方または両方、もしくはIDC1(2)_digとIDC2(2)_digの一方または両方が、PWM信号の各相間パルス間隔差が(数7)式で示す時間Tpwm_min 以下であれば、その値は使用せずに、3相モータ電流推定値15aの中から、その時点のモードに対応した相の値を使用する。
【0069】
この結果として、あるキャリア信号の半周期で得られる2つの相のモータ電流検出値は、次の3種類がある。
1)2相共3相モータ電流推定値15aを利用する位相。
2)1相のみ3相モータ電流推定値15aを利用し、他の相はその時点で検出してモータ電流情報9bを利用する位相。
3)2相共、その時点で検出してモータ電流情報9bを利用する位相。
【0070】
そして、任意の2つの相電圧が等しくなる位相を中心に、相電圧の差が大きくなる位相方向に前記の1)→2)→3)の検出形態が切り替わって行く。
【0071】
図14および図15は、本実施例における動作波形を示す。図14は、起動および負荷急変時の動作波形を示し、図15は、定常状態における実際の相電流波形と直流電流IDCから再現した相電流波形とを示し、この再現した相電流波形は制御部内で使われるモータ電流再現値14aの1相分である。図15で、パルス信号波形のLowレベルの期間が、dq/3φ逆変換部15の出力である3相モータ電流推定値15aの値を利用している期間である。図15の本動作波形から、モータ制御が良好に行われていることがわかる。
【0072】
(実施例5)
本実施例では、実施例1〜実施例4の制御回路4にマイクロコンピュータの代わりに、PWM信号の出力機能とPWM信号に同期してAD起動が可能なAD変換器を備えたデジタルシグナルプロセッサ(DSP)を用い、シンクロナスリラクタンスモータで知られるようなリラクタンスモータ等のような同期モータや、誘導モータを用いた他は、実施例1〜実施例4と同様である。
【0073】
(実施例6)
図16は、実施例1〜実施例5に示した同期モータ制御装置のインバータ回路2と制御回路4とドライバ5(図示せず)とを1つのパッケージ内に内蔵したモジュール90の模式図であり、図16では上面の蓋を省略してある。本実施例のモジュール90では、インバータ回路2と制御回路4とドライバ5とが、2組の対向辺がある略長方形の樹脂モールドパッケージに収められている。制御回路4は別の基板に搭載されていて、インバータ回路2やドライバ5を載せた基板に、リード線で接続してある。
【0074】
樹脂モールドパッケージの底面には、樹脂あるいはセラミックス板などの電気絶縁層を介してアルミニウム合金や、銅合金などの熱伝導性が良い金属放熱板を配置してある。モジュールの一辺にはインバータ回路2の出力を同期モータ3に接続する3本のケーブルを接続する出力端子部51が樹脂モールドパッケージに一体成型されている。
【0075】
出力端子部を配置した辺に対向する辺には、直流電源1の電圧を入力する端子や、速度指令を入力する端子、制御回路4やドライバ5の電源端子などが一列に一体成型で配置してあって、直流電源の入力端子52と、速度指令を入力する端子、制御回路4やドライバ5の電源端子などの制御端子等53との間に、図16に示すように切り欠きを設けてモジュール内部に設けたコネクタに接続する電線の通路にしてある。なお、直流電流を検出する抵抗器6は、図16ではモジュール90に外付けしているが、これをモジュール90に内蔵しても良い。
【0076】
(実施例7)
図17は、本発明の制御回路4を含む同期モータ制御装置100aを圧縮機の駆動源として備えた空調機の室外機100の模式図である。本実施例の空調機は、冷媒を圧縮する圧縮機を備えた室外機と、圧縮した冷媒を断熱膨張させて吸熱させる、あるいは圧縮して発熱した冷媒を放熱させる室内機とを備えている。本実施例では、同期モータ制御装置100aが実施例6のモジュールになっている。
【0077】
本発明の同期モータ制御装置を、圧縮機の駆動源である永久磁石同期モータに適用すると、モータ電流センサと回転子位置センサとを用いずに制御できるので、安価でかつ良好な空調機が実現できる。本実施例では圧縮機のモータの運転制御に実施例1〜実施例5を適用したが、室外機のファンモータや室内機のファンモータに実施例1〜実施例5を適用してもよいことは言うまでもない。また、実施例6のモジュールに代えて、個別部品を搭載したプリント配線基板としてもよい。
【0078】
(実施例8)
図18は、本発明の制御回路4を含む同期モータ制御装置110aを冷蔵庫用の圧縮機の駆動源として備えた冷蔵庫110の模式図である。図18には示していないが、本実施例の冷蔵庫は、冷蔵室と冷凍室とを備え、さらに、圧縮機と凝縮器と冷凍室用蒸発器と冷蔵室用蒸発器とを具備している。本実施例では、圧縮機と永久磁石同期モータとが同じケースに内蔵されていて、モータに回転子位置センサが無い。本実施例の冷蔵庫では、同期モータ制御装置110aが実施例6に示したモジュールになっている。
【0079】
本発明の同期モータ制御装置を冷蔵庫用の圧縮機の駆動源として使用すると、モータ電流センサが不要であるので、安価でかつ良好な冷蔵庫が実現できる。なお、実施例6のモジュールに代えて、個別部品を搭載したプリント配線基板としてもよい。
【0080】
(実施例9)
本発明のモータ制御装置を洗濯機のモータの制御装置に適用した洗濯機120の模式図を図19に示す。本実施例の洗濯機は、略円筒形の洗濯槽兼脱水槽と、この洗濯槽兼脱水槽の底部に配置した撹拌翼と、洗濯槽兼脱水槽を内蔵する外槽と、撹拌翼あるいは洗濯槽兼脱水槽を回転させる永久磁石同期モータとを備えている。本実施例の洗濯機では、同期モータ制御装置120aが実施例6に示したモジュールになっていて、モジュールを水に濡れにくいモータより上部に離して配置してある。
【0081】
本発明の同期モータ制御装置を洗濯機の駆動源として使用すると、モータ電流センサが不要であるので、安価でかつ良好な洗濯機を実現できる。なお、実施例6のモジュールに代えて、個別部品を搭載したプリント配線基板としてもよい。
【0082】
(実施例10)
図20は、本発明の同期モータ制御装置130aを掃除機の駆動源として備えた掃除機130の模式図である。本実施例の掃除機は塵埃を吸い込むための送風機を備えた掃除機本体と、塵埃を吸い込む吸口と、吸口と本体を連通させるホースあるいはパイプ部とを備えていて、送風機を永久磁石同期モータで駆動する。本実施例の掃除機では同期モータ制御装置130aとして、実施例6に示したモジュールを用いた。
【0083】
本発明の同期モータの制御装置を掃除機の駆動源として使用すると、モータ電流センサレス駆動の安価でかつ良好な掃除機が実現できる。なお、実施例6のモジュールに代えて、個別部品を搭載したプリント配線基板としてもよい。
【0084】
【発明の効果】
本発明によれば、高価なモータ電流センサを用いることなくモータ電流情報を得て、安価に高品質なモータ制御装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の同期モータ制御装置のブロック図。
【図2】実施例1の増幅器の特性図。
【図3】実施例1のモータ印加電圧情報とキャリア信号との関係の説明図。
【図4】実施例1のPWM信号と直流電流との関係の説明図。
【図5】実施例1のインバータ回路の各通電モードと直流電流の関係図。
【図6】実施例1でデッドタイムを生成する場合の直流電流検出タイミング説明図。
【図7】実施例1のAD変換部の構成図。
【図8】図7の動作説明図。
【図9】実施例2のAD変換部の構成図。
【図10】図9の動作説明図。
【図11】実施例2のキャリア周波数変更する場合の説明図。
【図12】実施例3のキャリア周波数とインバータ周波数の関係の説明図。
【図13】実施例3のキャリア周波数の変更の説明図。
【図14】実施例4でモータ駆動時のモータ電流波形を示す図。
【図15】実施例4で実モータ電流と再現モータ電流波形との説明図。
【図16】実施例6の同期モータ制御装置モジュールの模式図。
【図17】実施例7の同期モータ制御装置を備えた空調機の模式図。
【図18】実施例8の同期モータ制御装置を備えた冷蔵庫の模式図。
【図19】実施例9の同期モータ制御装置を備えた洗濯機の模式図。
【図20】実施例10の同期モータ制御装置を備えた掃除機の模式図。
【符号の説明】
1…直流電源、2…インバータ回路、3…同期モータ、4…制御回路、5…ドライバ、6…抵抗器、6a…直流電流検出電圧、7…増幅器、7a…出力電圧、8…AD変換部、8a…AD変換値、9…選択器、9a…ゼロ電流情報、9b…モータ電流情報、11…AD起動時間決定部、11a…AD変換起動時間、12…AD起動間隔設定器、13…AD変換サンプリング時間設定器、13a…ADサンプリング時間、14…モータ電流再現部、14a…モータ電流再現値、15…dq/3φ逆変換部、16…3φ/dq座標変換部、16a…d軸q軸電流、17…モータ印加電圧生成部、17a…d軸q軸モータ印加電圧情報、18…座標逆変換/キャリア周期決定部、18a…3相モータ印加電圧情報、18b…キャリア周期データ、19…PWM信号生成タイマ情報部、19a…通電モード情報、19b…PWM信号生成タイマ情報、22…PWM信号生成部、22a…PWM信号、IDC,IDC1(1),IDC2(1),IDC1(2),IDC2(2)…直流電流、fcmax …キャリア周波数最大値、fcmin …キャリア周波数最小値、U ,V ,W …正端子側スイッチング素子、U,V,W …負端子側スイッチング素子、Tw…時間間隔、VIDC0…オフセット電圧。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device that controls the rotation speed of a permanent magnet synchronous motor to a desired rotation speed, and an air conditioner, a refrigerator, and a vacuum cleaner using the control device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A permanent magnet synchronous motor having a permanent magnet rotor and a stator winding is widely used in air conditioners, refrigerators, washing machines, and the like because of its high efficiency. The drive control of the permanent magnet synchronous motor needs to be performed by closely relating the magnetic pole position of the rotor and the phase of the motor current. For the detection of the magnetic pole position of the rotor of a compressor motor such as an air conditioner, a position sensorless drive method of estimating the magnetic pole position of the rotor without using a rotor position detection sensor such as a Hall element and driving the motor is adopted. ing.
[0003]
Also, in order to operate the permanent magnet synchronous motor with high efficiency, a vector control theory is applied to optimize the phase relationship between the motor induced voltage and the motor current based on the position information, and a desired current phase is obtained. The voltage phase is controlled as described above.
[0004]
In Japanese Patent No. 271470, a current detection unit is provided between a forward converter unit and an inverse converter unit of an inverter device, and a signal of a logic circuit that generates a combined signal of terminal voltages of respective phases applied to a motor is provided. A control device that samples and holds and detects a motor current is disclosed.
[0005]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-145398 discloses that an instantaneous value of a torque component current and an excitation component current is obtained by detecting a motor current of one phase and using an estimated value of another phase, A method for determining an estimate of the phase of
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described prior art position sensorless driving method and vector control, motor current information is required, and a motor current sensor is used for that. However, since the motor current sensor is relatively expensive such as a current transformer (CT) using a Hall element, the motor control system also becomes expensive.
[0007]
The method of Japanese Patent No. 272470 has a disadvantage that a sample-and-hold signal is not generated until a signal of a logic circuit is generated. Further, in this method, although the currents of two phases among the three phases can be detected with a time difference, there is no consideration to minimize the detection time difference between the two phases as much as possible. Further, there is no description of a solution for a case where the signal width of the logic circuit becomes short and the sample and hold cannot be performed.
[0008]
In the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-145398, when a motor current is detected between a forward converter and an inverse converter of an inverter device by using a current detection unit, the relationship between the detection possibility and an estimated value is determined. , And the relationship between the estimated value and the voltage phase is not shown.
[0009]
Further, in the above-described conventional technology, when the PWM frequency of the PWM inverter is lowered, noise of a component caused by the frequency is generated from the motor, so that a frequency of 16 kHz or more may be selected as an inaudible frequency. However, driving at a frequency higher than the audible band in this way increases the switching loss of the inverter and deteriorates the efficiency.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
A synchronous motor control device according to the present invention includes an inverter circuit that converts a DC voltage into an AC voltage by a power semiconductor switching element to drive a synchronous motor, a control circuit that performs control processing according to a command speed, and a driver that drives the inverter circuit. And a DC current detector for detecting a DC current flowing through the inverter circuit, wherein the control circuit generates a signal for switching a power semiconductor element, and the detected DC in synchronization with the switching signal. An analog-to-digital conversion (hereinafter, abbreviated as “AD conversion”) analog-to-digital conversion (hereinafter referred to as “AD conversion”). The analog-to-digital conversion is performed a plurality of times at fixed time intervals in synchronization with the switching signal. The synchronous motor is controlled by reproducing the output current of the inverter based on the current information.
[0011]
The synchronous motor control device according to the present invention performs AD conversion on a phase in which no DC current flows, combines the result with an AD conversion result in a phase in which DC flows, and adjusts the offset included in the output of the DC current detection circuit. The voltage has been removed.
[0012]
The synchronous motor control device of the present invention changes the carrier frequency in order to widen the pulse width of the PWM signal to a detectable pulse width, or combines the detected carrier current with the motor current reproduced from the DC current information obtained in the past. Estimate the current output current of the inverter.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a motor control device using a permanent magnet synchronous motor according to the present invention will be described with reference to FIGS.
[0014]
(Example 1)
FIG. 1 is a block diagram of the synchronous motor control device of the present embodiment. In the synchronous motor control device shown in FIG. 1, the voltage of the DC power supply 1 is converted into an AC voltage subjected to pulse width modulation (PWM) and supplied to the U-phase, V-phase, and W-phase stator windings of the synchronous motor 3. An inverter circuit 2 for rotating the synchronous motor 3 in accordance with a speed command signal, a control circuit 4 for controlling the synchronous motor 3 according to a speed command signal, a driver 5 for driving the inverter circuit 2 in accordance with a signal from the control circuit 4, And a resistor 6 for detecting a DC current IDC flowing from the DC power supply 1 to the inverter circuit 2. The control circuit 4 is a one-chip microcomputer or a hybrid IC using the same. As shown in FIG. 1, the inverter circuit 2 is an inverter in which three sets of two series-connected semiconductor switching elements are connected between a positive terminal and a negative terminal of a DC power supply, respectively. Upper arm side is U + , V + , W + And the lower arm side of the negative terminal is U , V , W It is. A power MOSFET or IGBT is used as a semiconductor switching element of the inverter circuit.
[0015]
In the control circuit 4, a DC current detection circuit is formed together with the resistor 6, and an amplifier 7 for amplifying a DC current detection voltage 6a generated in the resistor 6 and an output voltage 7a of the amplifier 7 are AD-activated. An A / D conversion unit 8 having an A / D conversion unit that samples and converts an analog value to a digital value according to the A / D conversion activation time 11a output from the time determination unit 11, and converts the A / D converted value 8a based on the conduction mode information 19a. , A selector 9 for separately outputting zero current information 9a and motor current information 9b, energization mode information 19a, an AD activation time interval Tw output from the AD activation interval setting device 12, and an AD conversion sampling time setting. A starting time determining unit 11 for determining an A / D conversion starting time 11a from an A / D sampling time 13a set by the unit 13; Based on the flow information 9a, the motor current information 9b, and the three-phase motor current estimation value 15a, the motor current reproduction unit 14 that reproduces the motor current and outputs the motor current reproduction value 14a, and the motor current reproduction value 14a are input. And a 3φ / dq coordinate conversion unit 16 for converting the current into a d-axis q-axis current 16a, and an average value by inputting the d-axis q-axis current 16a
A filter 21 for outputting the average 21a of the d-axis current and the q-axis current, a dq / 3φ inverse converter 15 for outputting a three-phase motor current estimated value 15a, a d-axis q-axis current 16a and a motor A motor that generates d-axis q-axis motor applied voltage information 17a to be applied to the motor based on the constant 20a, the command speed, the d-axis current command, and the q-axis current command so that the d-axis q-axis current 16a matches each command. An applied voltage generation unit 17, a coordinate inverse transformation / carrier period determination unit 18 that performs coordinate inverse conversion from the d-axis q-axis motor applied voltage information 17 a and outputs three-phase motor applied voltage information 18 a and carrier cycle data 18 b, Timer information 19b for generating a PWM signal from the phase motor applied voltage information 18a and the carrier cycle data 18b, the AD conversion start time 11a, and the necessary information for reproducing the motor current. A PWM signal generating timer information unit 19 for outputting the mode information 19a, and a PWM signal generator 22 for converting the PWM signal generating timer information 19b to the PWM signal 22a to the driver 5.
[0016]
FIG. 2 is an amplification characteristic diagram of the amplifier 7, and shows a relationship between the DC current IDC and the output voltage 7a of the amplifier 7. DC current IDC is IDC max , 0, IDC min , The output of each amplifier is VIDC max , VIDC0, VIDC min Is output. While the DC current IDC has a value in a positive / negative range, the AD converter 8 operates only with a positive power supply. Therefore, the amplifier 7 is an amplifier with an offset voltage as shown in FIG. In FIG. 2, VIDC0 is an offset voltage, and is an output of the amplifier 7 when the DC current IDC is 0. Since this offset voltage fluctuates due to temperature and component variations, as shown in FIG. max And VIDC min Also fluctuate.
[0017]
For example, when the AD conversion unit 8 includes an AD conversion unit that operates with, for example, a 5V power supply, the amplifier 7 has a DC current of 0 A and a voltage that is half the power supply voltage.
Let 2.5V be the offset voltage. Then, by the method described later, the AD converter is operated even at the timing when the DC current does not flow, and the offset voltage is secured as the third DC current information.
[0018]
FIG. 3 schematically shows the motor applied voltage information 18a and the carrier signal. When a sinusoidal current is supplied to the synchronous motor 3, the output voltage of the inverter needs to be a sinusoidal voltage. For this purpose, as shown in FIG. 3, a carrier signal represented by a triangular wave and a signal wave V represented by a sine wave which is the motor applied voltage information 18a. u , V v , V w At the crossing point, a switching ON / OFF signal, a so-called PWM signal 22a, is generated by the PWM signal generation unit 22, and the six semiconductor switching elements constituting the inverter circuit are switched according to this signal to the synchronous motor 3. Apply a sinusoidal voltage. As a result, the phase voltage applied to the synchronous motor 3 becomes a signal wave V indicated by a sine wave. u , V v , V w Alternately, the phase which becomes maximum and the phase which becomes minimum alternately change every 120 °.
[0019]
FIG. 4 is an enlarged view of the sine wave signal and the carrier signal of FIG. 3 with respect to one cycle of the carrier signal, and shows a relationship between the PWM signal 22a and the DC current IDC. The waveform of the PWM signal 22a is determined for each voltage phase based on the carrier signal and the magnitude of the applied voltage information 18a for each phase. When the PWM signal 22a is Hi, the upper arm of the inverter circuit 2 conducts, and when it is Low, the lower arm conducts.
[0020]
In the PWM signal generation timer information section 19, the signal wave V which is the motor applied voltage information 18a shown in FIG. u , V v , V w Are determined, four types of timer information 19b of time data representing the voltage of each phase and time data representing the carrier signal period are determined. The PWM signal generation unit 22 operates an up / down type timer in accordance with the timer information 19b to generate a signal that is turned on / off when the time data representing the voltage of each phase matches the timer value, and generates a PWM signal. Let it be signal 22a.
[0021]
FIG. 5 shows an energized state in each ON mode of the inverter circuit 2. Information appearing in the DC current IDC flowing through the resistor 6 changes in a time-sharing manner depending on the energization state of the inverter circuit 2. This will be described together with the relationship between the energization modes (1) to (4) shown in FIG.
[0022]
As shown in FIGS. 5 (a) and 4 (4), when the upper arms are all on and the lower arms are all off, or as shown in FIGS. 5 (b) and 4 (3), the upper arm is When all the lower arms are on and all the lower arms are on, no DC current IDC flows. Further, as shown in FIG. 5C and FIG. 4A, when two upper arms are on and one lower arm is on, the DC current IDC has the minimum voltage phase (referred to as k-phase). Motor current information appears. Further, as shown in FIG. 5D and FIG. 4B, when one upper arm is on and two lower arms are on, the DC current IDC has the maximum voltage phase (referred to as i-phase). Motor current information appears. Then, the currents of the maximum voltage phase and the minimum voltage phase can be observed at two points on the rising side and the falling side of the carrier signal. As shown in FIG. 3, the phases are switched every 60 ° of the inverter output frequency.
[0023]
Hereinafter, the DC current IDC1 (1) or IDC1 (2) in the conduction mode of FIG. 4 (1) is referred to as first DC current information, and the DC current IDC2 (1) or IDC2 (2) in the conduction mode of FIG. Will be described as the second DC current information, and the DC current IDC0 (actually, 0 A) in the conduction mode shown in FIGS. 4 (3) and (4) will be described as the third DC current information.
[0024]
In addition, the sign of the output voltage 7a of the amplifier 7 is prefixed with the sign of V to the corresponding DC current shown in FIG. 4, and VIDC1 (1), VIDC2 (1), and VIDC1 (2), respectively. And VIDC2 (2) and VIDC0. This VIDC0 is the offset voltage described with reference to FIG.
[0025]
Similarly, the code of each DC current is prefixed with AD, and the AD conversion value 8a is calculated by ADIDC1 (1), ADIDC1 (2), ADIDC2 (1), ADIDC2 (2), ADIDC0. Represent. In this case, ADIDC0 corresponds to the zero current information 9a in FIG. 1, and the motor current information 9b corresponds to the ADIDC1 (1), ADIDC1 (2), ADIDC2 (1), and ADIDC2 (2), and each of them corresponds to the energization mode information. 19a, separated by the selector 9. The detection timing of these AD conversion values 8a is determined by the AD activation time determination unit 11 according to the energization mode information 19a.
[0026]
In this embodiment, ADIDC0 corresponding to the zero current information 9a is AD-activated at the timing of the peak and valley sides of the triangular wave of the carrier signal. As another implementation method, AD conversion is performed once per cycle at the timing of the valley side or peak side of the carrier signal, or AD conversion is performed while the inverter circuit 2 is stopped, that is, when all six switching elements are off. Is also good.
[0027]
The AD conversion values of this embodiment, ADIDC1 (1), ADIDC1 (2), ADIDC2 (1), and ADIDC2 (2) are, as shown in FIG. Before and after the phase switches from the upper arm on to the lower arm on, ADID1 (1) and ADIDC2 (1) are continuously AD-converted as a first sequence.
[0028]
Similarly, on the falling side of the carrier signal, at time intervals Tw, before and after the voltage intermediate phase switches from lower arm on to upper arm on, ADIDC1 (2) and ADIDC2 (2) are respectively continued as a second sequence. AD conversion. Note that one of the sequences may be used.
[0029]
In this embodiment, as described above, the currents of two phases are detected at the time interval Tw at timings as close as possible, and the three-phase current is calculated using the relationship in which the sum of the motor currents shown in the following equation (1) is zero. Obtain current information for minutes.
[0030]
0 = Iu + Iv + Iw (Equation 1)
Here, Iu, Iv, and Iw are U-phase, V-phase, and W-phase motor currents, respectively. Thus, when the 3φ / dq coordinate conversion unit 16 performs coordinate conversion of the d-axis and q-axis currents of the rotating coordinate system, it is possible to reduce an error caused by a detection phase shift of the motor current.
[0031]
Next, the digital values corresponding to the DC currents IDC1 (1) and IDC2 (1) and the IDC1 (2) and IDC2 (2) are obtained from the AD conversion values obtained at the above timings according to the formula (2). 5) Calculate by equation. Here, the digital value corresponding to each current is represented by adding the sign of _dig to the end of the code of each current.
[0032]
IDC1 (1) _dig = ADIDC1 (1) -ADIDC0 (Expression 2)
IDC2 (1) _dig = ADIDC2 (1) -ADIDC0 (Expression 3)
IDC1 (2) _dig = ADIDC1 (2) -ADIDC0 (Expression 4)
IDC2 (2) _dig = ADIDC2 (2) −ADIDC0 (Expression 5)
The calculation of Expression (5) to Expression (5) is one of the processes executed by the motor current reproduction unit 14 in FIG.
[0033]
When the actual inverter circuit 2 is driven, a dead time is set in the PWM signal so that the upper arm and the lower arm are not turned on at the same time. The ringing phenomenon in which the motor current oscillates at a high frequency occurs due to the wiring inductance and the stray capacitance from 2 to the motor winding. This ringing current also flows through the DC current IDC. Therefore, the time interval Tw of the AD activation and the timing of the AD activation are determined in consideration of the dead time and the ringing time. further,
Even if the A / D conversion is started, a delay time until the start and a finite time are required for the conversion, and it is important to consider the delay and the conversion time.
[0034]
FIG. 6 shows a carrier signal, a three-phase upper-arm side and lower-arm side PWM signal, two types of DC current IDC, and an AD start timing in consideration of the above. In FIG. 6, the carrier signal is a double carrier signal for generating the dead time. When the two carrier signals coincide with the respective voltage levels (maximum phase, intermediate phase, minimum phase), the states of the PWM signals on the upper arm side and the lower arm side of each phase are changed.
[0035]
The timing at which each of the upper and lower arms of the inverter circuit 2 switches with respect to these PWM signals depends on the polarity of the motor current. In the DC current IDC shown in FIG. 6, the direction flowing out to the motor side is defined as positive, the maximum phase current is positive, the minimum phase current is negative, and the intermediate phase current is positive and negative. Represents the case. As shown in FIG. 6, the output switching timing of the inverter follows the PWM signal of the upper arm when the motor current is positive, and follows the PWM signal of the lower arm when the motor current is negative.
[0036]
However, the polarity of the motor current is unknown until the motor current is detected. Therefore, in order to determine the AD start timing, it is necessary to reliably detect whether the polarity of the motor current is positive or negative. For this purpose, in the present embodiment, the following is specifically described.
[0037]
On the rising side of the carrier signal, ADDC1 (1) and ADIDC2 (1) are successively set as a first sequence before and after the transition point of the upper arm PWM signal of the voltage intermediate phase at a time interval Tw, respectively. And perform A / D conversion.
[0038]
On the falling side of the carrier signal, the voltage intermediate phase is subjected to a second sequence of ADIDC1 (2) and ADIDC2 (2) before and after the transition time of the lower arm-on PWM signal with a time interval Tw as a reference. AD conversion is performed continuously.
[0039]
That is, in any of the above sequences, the side that transitions at an earlier point in time for the upper and lower PWM signals of the intermediate phase is selected. However, in practice, the output of the inverter may switch at a late timing according to the motor current polarity, and the DC current may ring after the switching. Therefore, in this embodiment, the time interval Tw is set to the following (Equation 6). ) Was set to be longer than the time shown in the equation. In equation (6), Td is the dead time, T rig Is the time until the oscillation of the current attenuates. Here, the time T until the current oscillation attenuates rig Is the time until the voltage from the peak to the valley of the current oscillation becomes 50% or less of the initial value.
[0040]
Tw = Td + T rig … (Equation 6)
Time T until current oscillation attenuates rig Is required to be set longer as the cable connecting the synchronous motor 3 and the inverter circuit 2 becomes longer. In the present embodiment, the AD activation time interval Tw can be set together with the dead time time Td by the AD activation interval setting device 12 for each application.
[0041]
Next, details of the AD converter 8 and a method of creating the time interval Tw of the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a block diagram of the configuration of the AD converter 8. The AD conversion unit 8 includes a first AD conversion unit 81 and a second AD conversion unit 82 that can independently perform AD conversion, a first AD conversion result register 83 that stores an AD conversion result, a second AD conversion result register 84, and each AD conversion unit. An AD conversion timer 85 for timing-starting the conversion unit, a first timer register 86, a second timer register 86, and timer register values TDC1 and TDC2 set in the first timer register 86 and the second timer register 86, respectively. Is compared with timer data of an AD start timer 85, and a first comparator 88 and a second comparator 89 for outputting an AD start signal are provided.
[0042]
The timer register values TDC1 and TDC2 are data set as the AD conversion activation time 11a by the AD activation time determination unit 11. The AD conversion value 8a stored in the first AD conversion result register 83 and the second AD conversion result register 84 is transmitted to the selection unit 9.
[0043]
FIG. 8 is a diagram illustrating the operation of the AD converter 8 in FIG. AD start timer 85
In synchronization with the carrier signal for generating the PWM signal, the half cycle of the carrier signal is counted up as one cycle. When the count value matches the timer register values TDC1 and TDC2, an AD start signal is generated at different timings.
[0044]
In the present embodiment, the difference between the timer register values TDC1 and TDC2 is set to the time interval Tw for starting AD. On the rising side of the carrier signal, the timer register value TDC1 is the sampling time delay T of the AD conversion unit from the transition of the upper arm PWM signal of the voltage intermediate phase. Smpl On the falling side of the carrier signal, the sampling time delay T of the AD conversion unit from the transition point of the lower arm PWM signal of the voltage intermediate phase. Smpl Only the earlier timing. This T Smpl Is set by the AD conversion sampling time setting unit 13 shown in FIG. 1 as the AD sampling time 13a.
[0045]
(Example 2)
In this embodiment, one high-speed AD conversion unit having a short AD conversion time is used instead of the two AD conversion units in FIG. 7 of the first embodiment.
[0046]
FIG. 9 shows the AD converter 8 when one high-speed AD conversion unit is used. The third AD conversion unit 8A2 inputs a plurality of analog inputs via a multiplexer 8A1, which is an input signal destination tacking unit. The AD conversion result of the third AD conversion unit 8A2 is stored by the distributor 8A3 from the AD conversion result register A1 to the AD conversion result register A4 according to the order of the AD conversion.
[0047]
When activated, the AD activation scheduler 8A9 repeats AD conversion a predetermined number of times according to a predetermined procedure, and operates the multiplexer 8A1 to determine which channel's analog input is to be connected to the third AD conversion unit, and , And operates the distributor to select a register according to the order of the AD conversion and store the AD conversion result.
[0048]
The AD start scheduler 8A9 in FIG. 9 performs AD conversion up to six times and performs the first
The A / D conversion and the fourth to sixth A / D conversion are performed on the analog input channel ch0 to which the output of the amplifier 7 is connected. In the second and third A / D conversion, not shown, for example, a DC voltage and an inverter circuit Is AD converted from the analog input channels ch1 and ch2, respectively.
[0049]
The AD activation scheduler 8A9 is activated using the first comparator 88, the first timer register 86, and the AD activation timer 85 as in FIG.
[0050]
FIG. 10 is an explanatory diagram of the operation principle of the AD converter 8 in FIG. When the AD start timer 85 matches the first timer register value TDC1, the AD start scheduler 8A9 is started, and the analog input channel is selected in the order of ch0 → ch1 → ch2 → ch0 → ch0 → ch0, and the AD conversion is sequentially repeated. The A / D conversion results are stored in the A / D conversion result registers A1 to A6 in accordance with the order, and the first and fourth A / D conversion results are stored in the ADID1 (1) and ADIDC2 (1) or ADIDC1 ( 2) and ADIDC2 (2) to the selector 9.
[0051]
In this way, the time interval Tw is realized by repeating the AD conversion using the AD conversion time. For example, if the A / D conversion time is 2 μs, three A / D conversion times of 6 μs are required until the fourth A / D conversion is started, which is the time interval Tw. When the fifth AD conversion result is ADIDC2 (1) or ADIDC2 (2), the time interval Tw is 8 μs. If 6 μs is required for the time interval Tw and the AD conversion time is also 6 μs, the setting of the AD activation scheduler 8A9 is changed, and
The AD conversion of ch0 may be performed for the first time and the second time.
[0052]
On the other hand, the first AD activation time point for obtaining ADIDC1 (1) or ADIDC1 (2), that is, the value TDC1 of the first timer register is determined by the transition of the upper arm PWM signal of the voltage intermediate phase on the rising side of the carrier signal. From the time point, the sampling time delay T of the AD conversion unit Smpl To which the sampling delay of the AD activation scheduler 8A9 is added to T Smpl 2 and the sampling signal delay T of the AD conversion unit from the transition point of the lower arm PWM signal on the falling side of the carrier signal on the falling side of the carrier signal. Smpl To which the sampling delay of the AD activation scheduler 8A9 is added to T Smpl Assume that the timing is earlier by two. This T Smpl 2 is set using the AD conversion sampling time setting unit 13.
[0053]
In the above, the method of creating the two types of AD conversion intervals Tw and the AD conversion activation timing has been described. However, since the AD conversion is performed within the pulse width proportional to the phase voltage difference, the AD conversion cannot be performed if the pulse width is narrow. In some cases, a direct current cannot be detected.
[0054]
The solid line in FIG. 11 shows the change of each signal and the DC current IDC when the voltage of the voltage intermediate phase and the voltage of the minimum voltage phase are close. Since the signal sampling time cannot take the AD conversion unit time to be zero, it takes a finite value. As shown by the solid line in FIG. 11, the information of the motor current appearing in the DC current IDC has become shorter than the signal sampling time. In this case, the motor current information cannot be detected.
[0055]
If the pulse interval difference between the phases of the PWM signal determined by the phase voltage cannot be detected, the delay time until the power element is turned on and off with respect to the PWM signal is considered for each PWM signal (number 7) Time T expressed by equation pwm_min The following is the case.
[0056]
T pwm_min = T rig + T Smpl + (T power_off -T power_on ) (Equation 7)
Here, each sign is a ringing time T until the oscillation of the current is attenuated. rig , AD converter sampling time delay T Smpl , Power element ON delay time T power_on , Power device off delay time T power_off Represents However, when the AD converter 8 has the configuration shown in FIGS. 8 and 9, the sampling time delay T Smpl T including delay of AD start scheduler instead of Smpl 2 is used.
[0057]
Therefore, the pulse interval difference between the phases is represented by the following equation (7). pwm_min In the following cases, the carrier frequency was lowered and the inter-phase pulse interval difference was widened in the following cases. The broken line in FIG. 11 indicates that the carrier cycle is doubled by equalizing the voltage level of each phase. As shown in FIG. 11, when the carrier period is doubled, the pulse width is increased and the DC current can be easily detected even when the voltage of the voltage intermediate phase and the voltage of the minimum voltage phase are close.
[0058]
(Example 3)
This embodiment is the same as the first and second embodiments except that the motor current is reproduced using the three-phase motor current estimated value 15a. FIG. 12 shows the relationship between the inverter frequency (or the number of rotations of the motor) and the carrier frequency. As shown in FIG. 12, when the inverter frequency is low, the inverter output voltage is also low, and the pulse interval difference of the PWM signal determined by the phase voltage is also short. pwm_min The following voltage phase increases. For this reason, in order to increase the phase region in which the DC current can be detected, the carrier frequency is reduced in the operating range where the inverter frequency is low, and the carrier frequency is increased with the increase in the inverter frequency. The carrier frequency may be continuously increased, or may be switched to steps as shown in FIG.
[0059]
This switching of the carrier frequency is performed by the coordinate inverse transformation / carrier period determination unit 18 shown in FIG. 1 and the carrier period is switched and transmitted to the PWM signal generation timer information unit 19 as carrier period data 18b.
[0060]
12, the carrier frequency is lowered regardless of the voltage phase, and the carrier cycle is changed for each carrier cycle so that the time interval Tw shown in FIG. 4 can be secured. This is shown in FIG. FIG. 13 shows a carrier signal and a signal wave V which is motor applied voltage information 18a. u , V v , V w And the change of the carrier frequency with respect to the voltage phase on the horizontal axis. As shown in FIG. 13, the carrier frequency has a minimum value fc at a phase where any two phase voltages are equal. min And the carrier frequency is the maximum value fc in the phase where any one phase voltage becomes 0 max In other phases, the carrier frequency is automatically adjusted so that the phase voltage pulse interval difference becomes the minimum detectable width shown in Expression (7).
[0061]
The automatic adjustment of the carrier frequency is performed by the following procedure in the coordinate inverse transformation / carrier period determination unit 18 in FIG.
1) The carrier frequency is the maximum value fc max The voltage pulse interval between the maximum phase and the intermediate phase and the pulse interval between the intermediate phase and the minimum phase are obtained under the conditions of
2) The shorter one of the two pulse intervals is selected and compared with the detectable pulse width obtained by Expression (7).
3) As a result of the comparison, if the pulse width is detectable, fc is set as the carrier frequency. max give. Conversely, if the pulse width is not detectable, the carrier frequency is reduced so that the pulse width becomes the detectable pulse width obtained by Expression (7).
[0062]
4) The resulting carrier frequency is fc min If lower, fc min Limit to Where fc min The reason for the limitation is to avoid a problem that the current ripple of the motor current increases when the carrier frequency is too low.
[0063]
In this embodiment, the period of the PWM signal is set to be longer in a 1/6 period of the output frequency of the inverter so that the difference between any two phase voltages of the output AC voltage of the inverter is longer in a small phase and shorter in a larger phase. Change. In the method shown in FIG. 13, the carrier frequency changes in a 60 ° cycle. For this reason, the frequency spectrum of the noise generated from the motor due to the PWM frequency component does not concentrate on a specific frequency, so that the sound does not become jarring and is quiet.
[0064]
The method of changing the carrier frequency every 60 ° is also effective in terms of noise reduction, so that it can be used not only for the purpose of detecting a motor current from a DC current, but also for other purposes.
[0065]
Although the three-phase inverter has been described in the present embodiment, the cycle of the PWM signal is similarly set to the n-phase (n> 2 integer) PWM control type inverter by changing the cycle of any two phase voltages of the output AC voltage of the inverter. If the difference is changed within 1 / (2n) cycle of the output frequency of the inverter so that the phase is longer in the phase where the difference is small and shorter in the phase where the difference is large, the same effect as the three-phase inverter of the present embodiment is obtained.
[0066]
(Example 4)
In the present embodiment, the pulse interval difference between the phases is represented by T pwm_min In the case of the following phases, it is different from the first to third embodiments in that the past motor current information already detected at the detectable phase is used. The pulse interval difference between the phases is T pwm_min In the following cases, the carrier frequency cannot be changed, or even if the carrier frequency is changed, the carrier frequency is changed to fc in the example shown in FIG. min In the case where the pulse interval difference between the phases is limited to T pwm_min The following phases exist.
[0067]
In such a case, past motor current information already detected at a detectable phase is used. In order to obtain the three-phase motor current estimated value 15a from the past motor current information, the three-phase / dq coordinate conversion unit 16, the filter 21, and the dq / 3φ inverse conversion unit 15 shown in FIG. That is, the d-axis q-axis current 16a coordinate-converted based on the motor current reproduction value 14a is subjected to digital filter processing and the output 21a is coordinate-inverted to obtain an estimated motor current value 15a.
[0068]
In the motor current reproduction unit 14, one or both of the motor current information IDC1 (1) _dig and IDC2 (1) _dig obtained at a certain sampling time, or one or both of the IDC1 (2) _dig and IDC2 (2) _dig are The pulse interval difference between the phases of the PWM signal is the time T expressed by equation (7). pwm_min If it is below, the value is not used and the value of the phase corresponding to the mode at that time is used from the three-phase motor current estimated value 15a.
[0069]
As a result, there are the following three types of two-phase motor current detection values obtained in a half cycle of a certain carrier signal.
1) A phase using the three-phase motor current estimated value 15a for both phases.
2) Only one phase uses the three-phase motor current estimated value 15a, and the other phases are detected at that time and use the motor current information 9b.
3) Both phases are detected at that time and use the motor current information 9b.
[0070]
Then, the detection modes (1) → 2) → 3) are switched in the phase direction in which the difference between the phase voltages becomes larger around the phase at which any two phase voltages become equal.
[0071]
14 and 15 show operation waveforms in the present embodiment. FIG. 14 shows operation waveforms at the time of start-up and sudden change in load. FIG. 15 shows an actual phase current waveform in a steady state and a phase current waveform reproduced from the DC current IDC. Is one phase of the motor current reproduction value 14a used in the above. In FIG. 15, the Low level period of the pulse signal waveform is a period in which the value of the three-phase motor current estimated value 15 a output from the dq / 3φ inverse converter 15 is used. It can be seen from the main operation waveform of FIG. 15 that the motor control is performed well.
[0072]
(Example 5)
In the present embodiment, instead of the microcomputer, the control circuit 4 of the first to fourth embodiments has a digital signal processor including an output function of a PWM signal and an AD converter capable of starting an AD in synchronization with the PWM signal ( Embodiment 4 is the same as Embodiments 1 to 4, except that a synchronous motor such as a reluctance motor known as a synchronous reluctance motor and an induction motor are used.
[0073]
(Example 6)
FIG. 16 is a schematic diagram of a module 90 in which the inverter circuit 2, the control circuit 4, and the driver 5 (not shown) of the synchronous motor control device shown in the first to fifth embodiments are incorporated in one package. In FIG. 16, the lid on the upper surface is omitted. In the module 90 of this embodiment, the inverter circuit 2, the control circuit 4, and the driver 5 are housed in a substantially rectangular resin mold package having two sets of opposing sides. The control circuit 4 is mounted on another substrate, and is connected to the substrate on which the inverter circuit 2 and the driver 5 are mounted by lead wires.
[0074]
On the bottom surface of the resin mold package, a metal heat radiating plate having good heat conductivity such as an aluminum alloy or a copper alloy is disposed via an electric insulating layer such as a resin or ceramic plate. On one side of the module, an output terminal portion 51 for connecting three cables for connecting the output of the inverter circuit 2 to the synchronous motor 3 is integrally molded with a resin mold package.
[0075]
On the side opposite to the side on which the output terminal portion is arranged, a terminal for inputting the voltage of the DC power supply 1, a terminal for inputting the speed command, and a power supply terminal for the control circuit 4 and the driver 5 are arranged in a line and integrally formed. A notch is provided between the input terminal 52 of the DC power supply, the terminal for inputting the speed command, and the control terminal 53 such as the power supply terminal of the control circuit 4 and the driver 5 as shown in FIG. It is a passage for electric wires connected to the connector provided inside the module. Although the resistor 6 for detecting the direct current is externally attached to the module 90 in FIG. 16, it may be built in the module 90.
[0076]
(Example 7)
FIG. 17 is a schematic diagram of an outdoor unit 100 of an air conditioner including a synchronous motor control device 100a including the control circuit 4 of the present invention as a drive source of a compressor. The air conditioner according to the present embodiment includes an outdoor unit including a compressor that compresses a refrigerant, and an indoor unit that adiabatically expands the compressed refrigerant to absorb heat, or that compresses the refrigerant to generate heat and radiates heat. In this embodiment, the synchronous motor control device 100a is a module of the sixth embodiment.
[0077]
When the synchronous motor control device of the present invention is applied to a permanent magnet synchronous motor that is a driving source of a compressor, control can be performed without using a motor current sensor and a rotor position sensor, thereby realizing an inexpensive and good air conditioner. it can. In this embodiment, the first to fifth embodiments are applied to the operation control of the motor of the compressor. However, the first to fifth embodiments may be applied to a fan motor of an outdoor unit and a fan motor of an indoor unit. Needless to say. Further, instead of the module of the sixth embodiment, a printed wiring board on which individual components are mounted may be used.
[0078]
(Example 8)
FIG. 18 is a schematic diagram of a refrigerator 110 provided with a synchronous motor control device 110a including the control circuit 4 of the present invention as a drive source of a refrigerator compressor. Although not shown in FIG. 18, the refrigerator of the present embodiment includes a refrigerator compartment and a freezer compartment, and further includes a compressor, a condenser, a freezer compartment evaporator, and a refrigerator compartment evaporator. . In this embodiment, the compressor and the permanent magnet synchronous motor are housed in the same case, and the motor has no rotor position sensor. In the refrigerator of the present embodiment, the synchronous motor control device 110a is the module shown in the sixth embodiment.
[0079]
When the synchronous motor control device of the present invention is used as a drive source of a compressor for a refrigerator, a motor current sensor is not required, so that an inexpensive and good refrigerator can be realized. Instead of the module of the sixth embodiment, a printed wiring board on which individual components are mounted may be used.
[0080]
(Example 9)
FIG. 19 is a schematic diagram of a washing machine 120 in which the motor control device of the present invention is applied to a motor control device of a washing machine. The washing machine of the present embodiment includes a substantially cylindrical washing tub and dewatering tub, a stirring blade disposed at the bottom of the washing tub and dewatering tub, an outer tub containing the washing tub and dewatering tub, a stirring blade or a washing tub. A permanent magnet synchronous motor for rotating the tub / dehydration tub. In the washing machine of this embodiment, the synchronous motor control device 120a is the module shown in the sixth embodiment, and the module is arranged above the motor which is hardly wetted by water.
[0081]
When the synchronous motor control device of the present invention is used as a drive source of a washing machine, a motor current sensor is not required, so that an inexpensive and good washing machine can be realized. Instead of the module of the sixth embodiment, a printed wiring board on which individual components are mounted may be used.
[0082]
(Example 10)
FIG. 20 is a schematic diagram of a cleaner 130 provided with the synchronous motor control device 130a of the present invention as a drive source of the cleaner. The vacuum cleaner of the present embodiment includes a vacuum cleaner main body including a blower for sucking dust, a suction port for sucking dust, and a hose or a pipe portion communicating the suction port with the main body, and the blower is driven by a permanent magnet synchronous motor. Drive. In the vacuum cleaner of this embodiment, the module shown in Embodiment 6 was used as the synchronous motor control device 130a.
[0083]
When the control device for a synchronous motor of the present invention is used as a drive source for a vacuum cleaner, an inexpensive and good vacuum cleaner with motor current sensorless drive can be realized. Instead of the module of the sixth embodiment, a printed wiring board on which individual components are mounted may be used.
[0084]
【The invention's effect】
According to the present invention, motor current information is obtained without using an expensive motor current sensor, and a high-quality motor control device can be realized at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a synchronous motor control device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a characteristic diagram of the amplifier according to the first embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a relationship between motor applied voltage information and a carrier signal according to the first embodiment.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a relationship between a PWM signal and a DC current according to the first embodiment.
FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between each energization mode and a DC current of the inverter circuit according to the first embodiment.
FIG. 6 is an explanatory diagram of DC current detection timing when a dead time is generated in the first embodiment.
FIG. 7 is a configuration diagram of an AD conversion unit according to the first embodiment.
FIG. 8 is an operation explanatory diagram of FIG. 7;
FIG. 9 is a configuration diagram of an AD conversion unit according to the second embodiment.
FIG. 10 is an operation explanatory diagram of FIG. 9;
FIG. 11 is an explanatory diagram when changing the carrier frequency according to the second embodiment.
FIG. 12 is an explanatory diagram of a relationship between a carrier frequency and an inverter frequency according to the third embodiment.
FIG. 13 is an explanatory diagram of a change in a carrier frequency according to the third embodiment.
FIG. 14 is a diagram showing a motor current waveform at the time of driving the motor in the fourth embodiment.
FIG. 15 is an explanatory diagram of an actual motor current and a reproduced motor current waveform in the fourth embodiment.
FIG. 16 is a schematic diagram of a synchronous motor control device module according to a sixth embodiment.
FIG. 17 is a schematic diagram of an air conditioner including a synchronous motor control device according to a seventh embodiment.
FIG. 18 is a schematic diagram of a refrigerator including a synchronous motor control device according to an eighth embodiment.
FIG. 19 is a schematic view of a washing machine including a synchronous motor control device according to a ninth embodiment.
FIG. 20 is a schematic view of a vacuum cleaner provided with the synchronous motor control device according to the tenth embodiment.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 DC power supply 2 inverter circuit 3 synchronous motor 4 control circuit 5 driver 6 resistor 6 a DC current detection voltage 7 amplifier 7 a output voltage 8 AD converter , 8a: AD conversion value, 9: selector, 9a: zero current information, 9b: motor current information, 11: AD activation time determination unit, 11a: AD conversion activation time, 12: AD activation interval setting device, 13: AD Conversion sampling time setting unit, 13a: AD sampling time, 14: motor current reproduction unit, 14a: motor current reproduction value, 15: dq / 3φ inverse conversion unit, 16: 3φ / dq coordinate conversion unit, 16a: d axis q axis Current, 17: Motor applied voltage generator, 17a: d-axis and q-axis motor applied voltage information, 18: Coordinate inverse transformation / carrier cycle determining section, 18a: 3-phase motor applied voltage information, 18b: Carrier cycle data, 19 ... PWM signal generation timer information section, 19a ... energization mode information, 19b ... PWM signal generation timer information, 22 ... PWM signal generation section, 22a ... PWM signal, IDC, IDC1 (1), IDC2 (1), IDC1 (2) , IDC2 (2) ... DC current, fc max ... Maximum carrier frequency, fc min ... minimum carrier frequency, U + , V + , W + ... Positive terminal side switching element, U , V , W ... Negative terminal side switching element, Tw ... Time interval, VIDC0 ... Offset voltage.

Claims (16)

直流電圧を複数の電力半導体スイッチング素子によって3相交流電圧に変換して同期モータを駆動するPWM制御型インバータ回路と、指令速度に従って制御処理を行う制御回路と、前記インバータ回路を駆動するドライバと、前記インバータ回路に流れる直流電流を検出する直流電流検出器とを具備した同期モータの制御装置において、
前記制御回路がPWM信号を作成するタイマ回路と、該PWM信号に同期して前記検出した直流電流をアナログデジタル変換するAD変換部とを備えていて、前記PWM信号に同期して、一定の時間間隔で第1のアナログデジタル変換と第2のアナログデジタル変換とを行い、該アナログデジタル変換した第1の直流電流情報と、第2の直流電流情報とを基に前記インバータの出力電流を再現して同期モータを制御することを特徴とする同期モータの制御装置。
A PWM control type inverter circuit for driving a synchronous motor by converting a DC voltage into a three-phase AC voltage by a plurality of power semiconductor switching elements, a control circuit for performing control processing according to a command speed, and a driver for driving the inverter circuit; A synchronous motor control device including a DC current detector that detects a DC current flowing through the inverter circuit,
The control circuit includes a timer circuit that creates a PWM signal, and an AD converter that converts the detected DC current from analog to digital in synchronization with the PWM signal. A first analog-to-digital conversion and a second analog-to-digital conversion are performed at intervals, and the output current of the inverter is reproduced based on the analog-to-digital converted first DC current information and second DC current information. A synchronous motor control device for controlling a synchronous motor by means of a controller.
請求項1に記載の同期モータの制御装置において、前記一定の時間間隔内に、前記インバータが出力する3相交流電圧で中間の大きさの電圧である相の電力半導体スイッチング素子がスイッチングすることを特徴とする同期モータの制御装置。2. The control device for a synchronous motor according to claim 1, wherein the power semiconductor switching element of a phase having an intermediate voltage in the three-phase AC voltage output by the inverter is switched within the predetermined time interval. 3. Characteristic synchronous motor control device. 請求項1に記載の同期モータの制御装置において、
前記一定の時間間隔が、前記インバータ回路の直列接続された2つの電力半導体スイッチング素子対が同時に導通することを避けるために設けたデットタイム期間と、前記電力半導体スイッチング素子がスイッチングした時に発生する直流電流の高周波振動が減衰するまでの期間との和の時間より長いことを特徴とする同期モータの制御装置。
The control device for a synchronous motor according to claim 1,
The fixed time interval is a dead time period provided for avoiding simultaneous conduction of the two power semiconductor switching element pairs connected in series of the inverter circuit, and a direct current generated when the power semiconductor switching element switches. A control device for a synchronous motor, wherein the time is longer than a sum of a period until a high-frequency vibration of a current is attenuated.
請求項1に記載の同期モータの制御装置において、
前記AD変換部が、複数の独立したアナログデジタル変換ユニットを備え、前記直流電流検出器の出力が該複数のアナログデジタル変換ユニットにそれぞれ接続され、前記一定の時間間隔で、前記複数のアナログデジタル変換ユニットを起動して、前記第1のアナログデジタル変換と第2のアナログデジタル変換とを行うことを特徴とする同期モータの制御装置。
The control device for a synchronous motor according to claim 1,
The AD conversion unit includes a plurality of independent analog-to-digital conversion units, and outputs of the DC current detector are respectively connected to the plurality of analog-to-digital conversion units. A control device for a synchronous motor, wherein a unit is activated to perform the first analog-to-digital conversion and the second analog-to-digital conversion.
請求項1に記載の同期モータの制御装置において、
前記AD変換部は、1つのアナログデジタル変換ユニットと、前記直流電流検出信号を含む、複数のアナログ信号を該アナログデジタル変換ユニットに接続する入力信号選択手段とを備えていて、前記複数のアナログ信号を予め設定した順番で前記アナログデジタル変換ユニットに入力し、直流電流検出信号を、前記一定の時間間隔で少なくとも2回アナログデジタル変換することを特徴とする同期モータの制御装置。
The control device for a synchronous motor according to claim 1,
The AD converter includes one analog-to-digital conversion unit and input signal selection means for connecting a plurality of analog signals including the DC current detection signal to the analog-to-digital conversion unit. Are input to the analog-to-digital conversion unit in a predetermined order, and the DC current detection signal is analog-to-digital converted at least twice at the predetermined time interval.
請求項1に記載の同期モータの制御装置において、
前記一定の時間間隔以外の時点で、直流電源の正端子側に接続したインバータ回路の電力半導体スイッチング素子がいずれも導通する時点、もしくは負端子間に接続した電力半導体スイッチング素子がいずれも導通する時点、あるいは6個のスイッチング素子がいずれもオフとなる時点でアナログデジタル変換を行って第3の直流電流情報を得て、前記第1の直流電流情報と前記第3の直流電流情報の差と、前記第2の直流電流情報と第3の直流電流情報との差と、前記PWM信号情報とを基に前記インバータ回路の出力電流を再現して同期モータを制御することを特徴とする同期モータの制御装置。
The control device for a synchronous motor according to claim 1,
At a time other than the predetermined time interval, a time when all the power semiconductor switching elements of the inverter circuit connected to the positive terminal side of the DC power supply turn on, or a time when all the power semiconductor switching elements connected between the negative terminals turn on Alternatively, at the time when all of the six switching elements are turned off, analog-digital conversion is performed to obtain third DC current information, and a difference between the first DC current information and the third DC current information is obtained. The synchronous motor is controlled by reproducing an output current of the inverter circuit based on a difference between the second DC current information and the third DC current information and the PWM signal information. Control device.
請求項1に記載の同期モータの制御装置において、
前記インバータ回路の出力周波数が低い時に前記PWM信号の周期を長くし、前記インバータ回路の出力周波数が高い時には前記PWM信号の周期を短くすることを特徴とする同期モータの制御装置。
The control device for a synchronous motor according to claim 1,
A control device for a synchronous motor, wherein the cycle of the PWM signal is lengthened when the output frequency of the inverter circuit is low, and the cycle of the PWM signal is shortened when the output frequency of the inverter circuit is high.
請求項1に記載の同期モータの制御装置において、
前記PWM信号の周期を、前記インバータ回路が出力する3相交流電圧の任意の2つの相電圧の差が小さい位相では長くし、前記インバータ回路が出力する3相交流電圧の任意の2つの相電圧の差が大きい位相では短くし、かつ前記インバータ回路の出力周波数の1/6周期内で前記長短の変化をさせることを特徴とする同期モータの制御装置。
The control device for a synchronous motor according to claim 1,
The period of the PWM signal is increased in a phase where the difference between any two phase voltages of the three-phase AC voltages output by the inverter circuit is small, and any two phase voltages of the three-phase AC voltages output by the inverter circuit are increased. A synchronous motor control device which shortens the phase in a phase where the difference is large, and changes the length within 1/6 cycle of the output frequency of the inverter circuit.
請求項1に記載の同期モータの制御装置において、
前記インバータ回路が出力する3相交流電圧の任意の2つの相電圧の差が相対的に大きい位相では、前記第1の直流電流情報と前記第2の直流電流情報とから、現時点のインバータ回路の出力電流を再現し、
前記インバータ回路が出力する3相交流電圧の任意の2つの相電圧の差が相対的に小さい位相では、前記第1もしくは前記第2の直流電流情報と、現時点以前に得た再現インバータ回路電流とに基づいて現時点のインバータ回路の出力電流を推定して再現して同期モータを制御することを特徴とする同期モータの制御装置。
The control device for a synchronous motor according to claim 1,
In a phase in which the difference between any two phase voltages of the three-phase AC voltages output by the inverter circuit is relatively large, the first DC current information and the second DC current information Reproduce the output current,
In a phase in which the difference between any two phase voltages of the three-phase AC voltages output by the inverter circuit is relatively small, the first or second DC current information and the reproduced inverter circuit current obtained before the present time are A synchronous motor control device for controlling the synchronous motor by estimating and reproducing the current output current of the inverter circuit based on the control signal.
請求項1に記載の同期モータの制御装置において、
前記インバータ回路が出力する3相交流電圧の任意の2つの相電圧の差が相対的に大きい位相では、前記第1直流電流情報あるいは前記第2の直流電流情報と、過去に得た再現インバータ回路電流とから現時点の前記インバータの出力電流を再現し、
前記インバータ回路が出力する3相交流電圧の任意の2つの相電圧の差が相対的に小さい位相では、過去に得た再現インバータ回路電流から現時点の前記インバータ回路の出力電流を推定して同期モータを制御することを特徴とする同期モータの制御装置。
The control device for a synchronous motor according to claim 1,
In a phase where the difference between any two phase voltages of the three-phase AC voltages output by the inverter circuit is relatively large, the first DC current information or the second DC current information is compared with a reproduced inverter circuit obtained in the past. Reproduce the current output current of the inverter from the current,
In a phase in which the difference between any two phase voltages of the three-phase AC voltages output by the inverter circuit is relatively small, the current output current of the inverter circuit is estimated from the reproduced inverter circuit current obtained in the past to obtain a synchronous motor. Control device for controlling a synchronous motor.
パッケージに、直流電圧を3相交流電圧に変換して同期モータを駆動するインバータ回路と、指令速度に従って制御処理を行う制御回路と、前記インバータ回路を駆動するドライバとを含む同期モータの制御モジュールにおいて、
前記制御回路がPWM信号を作成するタイマ回路と、該PWM信号に同期して前記検出した直流電流をアナログデジタル変換するAD変換部とを備えていて、前記PWM信号に同期して、一定の時間間隔で第1のアナログデジタル変換と第2のアナログデジタル変換とを行い、該アナログデジタル変換した第1の直流電流情報と、第2の直流電流情報とを基に前記インバータの出力電流を再現して同期モータを制御することを特徴とする同期モータの制御モジュール。
A synchronous motor control module including a package, an inverter circuit that converts a DC voltage into a three-phase AC voltage and drives a synchronous motor, a control circuit that performs control processing according to a command speed, and a driver that drives the inverter circuit. ,
The control circuit includes a timer circuit that creates a PWM signal, and an AD converter that converts the detected DC current from analog to digital in synchronization with the PWM signal. A first analog-to-digital conversion and a second analog-to-digital conversion are performed at intervals, and the output current of the inverter is reproduced based on the analog-to-digital converted first DC current information and second DC current information. A synchronous motor control module, characterized in that the synchronous motor is controlled by the control module.
冷媒を圧縮する圧縮機を備えた室外機と、圧縮した冷媒を断熱膨張させる室内機とを備えた空調機において、
前記圧縮機を駆動する同期モータの制御装置が、直流電圧を3相交流電圧に変換して同期モータを駆動するインバータ回路と、該インバータ回路に流れる直流電流を検出する電流検出手段と、指令速度に従って制御処理を行う制御回路と、前記インバータ回路を駆動するドライバとを具備し、
前記制御回路がPWM信号を作成するタイマ回路と、該PWM信号に同期して前記検出した直流電流をアナログデジタル変換するAD変換部とを備えていて、
前記PWM信号に同期して、一定の時間間隔で第1のアナログデジタル変換と第2のアナログデジタル変換とを行い、該アナログデジタル変換した第1の直流電流情報と、第2の直流電流情報とを基に前記インバータの出力電流を再現して同期モータを制御することを特徴とする空調機。
In an air conditioner including an outdoor unit including a compressor that compresses a refrigerant and an indoor unit that adiabatically expands the compressed refrigerant,
A synchronous motor control device for driving the compressor, a DC voltage being converted into a three-phase AC voltage to drive the synchronous motor by an inverter circuit; current detection means for detecting a DC current flowing through the inverter circuit; A control circuit that performs control processing according to, and a driver that drives the inverter circuit,
The control circuit includes a timer circuit that creates a PWM signal, and an AD converter that converts the detected DC current from analog to digital in synchronization with the PWM signal,
In synchronization with the PWM signal, a first analog-to-digital conversion and a second analog-to-digital conversion are performed at fixed time intervals, and the first DC current information and the second DC current information obtained by the analog-to-digital conversion are An air conditioner for controlling a synchronous motor by reproducing an output current of the inverter based on the control signal.
冷蔵室と、冷凍室と、冷媒を圧縮する圧縮機と、凝縮器と、冷凍室用蒸発器と、冷蔵室用蒸発器とを備えた冷蔵庫において、
前記圧縮機を駆動する同期モータの制御装置が、直流電圧を3相交流電圧に変換して同期モータを駆動するインバータ回路と、該インバータ回路に流れる直流電流を検出する電流検出手段と、指令速度に従って制御処理を行う制御回路と、前記インバータ回路を駆動するドライバとを具備し、
前記制御回路がPWM信号を作成するタイマ回路と、該PWM信号に同期して前記検出した直流電流をアナログデジタル変換するAD変換部とを備えていて、前記PWM信号に同期して、一定の時間間隔で第1のアナログデジタル変換と第2のアナログデジタル変換とを行い、該アナログデジタル変換した第1の直流電流情報と、第2の直流電流情報とを基に前記インバータの出力電流を再現して同期モータを制御することを特徴とする冷蔵庫。
In a refrigerator including a refrigerator compartment, a freezer compartment, a compressor that compresses a refrigerant, a condenser, a freezer compartment evaporator, and a refrigerator compartment evaporator,
A synchronous motor control device for driving the compressor, a DC voltage being converted into a three-phase AC voltage to drive the synchronous motor by an inverter circuit; current detection means for detecting a DC current flowing through the inverter circuit; A control circuit that performs control processing according to, and a driver that drives the inverter circuit,
The control circuit includes a timer circuit that creates a PWM signal, and an AD converter that converts the detected DC current from analog to digital in synchronization with the PWM signal. A first analog-to-digital conversion and a second analog-to-digital conversion are performed at intervals, and the output current of the inverter is reproduced based on the analog-to-digital converted first DC current information and second DC current information. A refrigerator for controlling a synchronous motor.
洗濯槽兼脱水槽と、該洗濯槽兼脱水槽の底部に配置した撹拌翼と、前記洗濯槽兼脱水槽を内蔵する外槽と、前記撹拌翼あるいは洗濯槽兼脱水槽を回転させる同期モータを備えた洗濯機において、
前記同期モータの制御装置が、直流電圧を3相交流電圧に変換して同期モータを駆動するインバータ回路と、該インバータ回路に流れる直流電流を検出する電流検出手段と、指令速度に従って制御処理を行う制御回路と、前記インバータ回路を駆動するドライバとを具備し、
前記制御回路がPWM信号を作成するタイマ回路と、該PWM信号に同期して前記検出した直流電流をアナログデジタル変換するAD変換部とを備えていて、
前記PWM信号に同期して、一定の時間間隔で第1のアナログデジタル変換と第2のアナログデジタル変換とを行い、該アナログデジタル変換した第1の直流電流情報と、第2の直流電流情報とを基に前記インバータの出力電流を再現して同期モータを制御することを特徴とする洗濯機。
A washing tub and spin-drying tub, a stirring blade disposed at the bottom of the washing tub and spin-drying tub, an outer tub containing the washing tub and spin-drying tub, and a synchronous motor for rotating the stirring blade or the washing tub and spin-drying tub. In the equipped washing machine,
The synchronous motor control device converts a DC voltage into a three-phase AC voltage and drives the synchronous motor to drive the synchronous motor; a current detecting unit that detects a DC current flowing through the inverter circuit; and a control process according to a command speed. A control circuit, and a driver for driving the inverter circuit;
The control circuit includes a timer circuit that creates a PWM signal, and an AD converter that converts the detected DC current from analog to digital in synchronization with the PWM signal,
In synchronization with the PWM signal, a first analog-to-digital conversion and a second analog-to-digital conversion are performed at fixed time intervals, and the first DC current information and the second DC current information obtained by the analog-to-digital conversion are A washing machine for controlling a synchronous motor by reproducing an output current of the inverter based on the control signal.
塵埃を吸い込むための送風機を備えた本体と、塵埃を吸い込む吸口と、吸口と本体を連通させるホースあるいはパイプ部とを備えた掃除機において、
前記送風機を駆動する同期モータの制御装置が、直流電圧を3相交流電圧に変換して同期モータを駆動するインバータ回路と、該インバータ回路に流れる直流電流を検出する電流検出手段と、指令速度に従って制御処理を行う制御回路と、前記インバータ回路を駆動するドライバとを具備し、
前記制御回路がPWM信号を作成するタイマ回路と、該PWM信号に同期して前記検出した直流電流をアナログデジタル変換するAD変換部とを備えていて、前記PWM信号に同期して、一定の時間間隔で第1のアナログデジタル変換と第2のアナログデジタル変換とを行い、該アナログデジタル変換した第1の直流電流情報と、第2の直流電流情報とを基に前記インバータの出力電流を再現して同期モータを制御することを特徴とする掃除機。
In a vacuum cleaner having a main body having a blower for sucking dust, a suction port for sucking dust, and a hose or a pipe portion communicating the suction port with the main body,
A control device for a synchronous motor that drives the blower converts a DC voltage to a three-phase AC voltage to drive the synchronous motor, an inverter circuit, a current detection unit that detects a DC current flowing through the inverter circuit, and a command speed. A control circuit that performs control processing, and a driver that drives the inverter circuit;
The control circuit includes a timer circuit that creates a PWM signal, and an AD converter that converts the detected DC current from analog to digital in synchronization with the PWM signal. A first analog-to-digital conversion and a second analog-to-digital conversion are performed at intervals, and the output current of the inverter is reproduced based on the analog-to-digital converted first DC current information and second DC current information. A vacuum cleaner characterized by controlling a synchronous motor.
直流電圧を複数の電力半導体スイッチング素子によってn(n>2の整数)相の交流電圧に変換して同期モータを駆動するPWM制御型インバータ回路と、指令速度に従って制御処理を行う制御回路と、前記インバータ回路を駆動するドライバと、前記インバータ回路に流れる直流電流を検出する直流電流検出器とを具備した同期モータの制御装置において、
前記制御回路がPWM信号を作成するタイマ回路と、該PWM信号に同期して前記検出した直流電流をアナログデジタル変換するAD変換部とを備えていて、前記PWM信号に同期して、一定の時間間隔で複数回のアナログデジタル変換を行い、該アナログデジタル変換した直流電流情報を基に前記インバータの出力電流を再現して同期モータを制御し、
前記PWM信号の周期を、前記インバータ回路が出力する出力交流電圧の任意の2つの相電圧の差が小さい位相では長く、また大きい位相では短くなるようにインバータ回路の出力の1/(2n)周期内で変化させることを特徴とする同期モータの制御装置。
A PWM control type inverter circuit for converting a DC voltage into an n (n> 2 integer) AC voltage by a plurality of power semiconductor switching elements to drive a synchronous motor, a control circuit for performing control processing according to a command speed, In a synchronous motor control device including a driver that drives an inverter circuit and a DC current detector that detects a DC current flowing through the inverter circuit,
The control circuit includes a timer circuit that creates a PWM signal, and an AD converter that converts the detected DC current from analog to digital in synchronization with the PWM signal. Perform analog-digital conversion a plurality of times at intervals, reproduce the output current of the inverter based on the DC-current information obtained by the analog-digital conversion, and control the synchronous motor,
The cycle of the PWM signal is 1 / (2n) cycle of the output of the inverter circuit so that the difference between any two phase voltages of the output AC voltage output from the inverter circuit is long in a small phase and short in a large phase. A control device for a synchronous motor, characterized in that it is changed within the range.
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