JP2008005592A - Motor drive device and storage device with the motor drive device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ブラスレスモータをインバータにより駆動制御するモータ駆動装置およびそのモータ駆動装置を具備した冷蔵庫等の貯蔵装置に関するものである。 The present invention relates to a motor drive device that drives and controls a brassless motor by an inverter, and a storage device such as a refrigerator that includes the motor drive device.
従来、この種のブラスレスモータをインバータにより駆動制御するモータ駆動装置は開示されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a motor drive device that drives and controls this type of brassless motor by an inverter has been disclosed (for example, see Patent Document 1).
また、モータ駆動装置においては、配線のワイヤレス化とコストの低減化の観点から、位置センサを使用しない装置が要望されている。モータ電流と、その時にブラシレスモータに印加した電圧値と、ブラシレスモータの抵抗値とインダクタンス等のモータ定数を用い、電圧方程式に基づく位相推定計算式により、モータのロータ位置を推定していた(例えば、非特許文献1参照)。 Moreover, in the motor drive device, a device that does not use a position sensor is desired from the viewpoint of wireless wiring and cost reduction. Using the motor current, the voltage applied to the brushless motor at that time, and the motor constants such as the resistance and inductance of the brushless motor, the rotor position of the motor was estimated by a phase estimation calculation formula based on the voltage equation (for example, Non-Patent Document 1).
また、モータ駆動装置を小型化すると共に、位置センサを用いた構成および位置センサレスの構成、いずれの構成でも対応することが可能であり、さらにインバータの入力電圧が大きく脈動するものであっても、ブラシレスモータへの電圧の印加を停止させることなく位置センサレスで安定して駆動することができるモータ駆動装置も提案されている(例えば、特許文献2参照)。 In addition to downsizing the motor drive device, it is possible to cope with either a configuration using a position sensor and a configuration without a position sensor, and even if the input voltage of the inverter pulsates greatly, There has also been proposed a motor drive device that can be stably driven without a position sensor without stopping the application of voltage to the brushless motor (see, for example, Patent Document 2).
図9はブラシレスDCモータを駆動する従来のモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。 FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a conventional motor driving apparatus for driving a brushless DC motor.
図9において、交流電源101、整流ダイオード102、インバータ103、ブラシレスモータ104、電流検出手段105、インバータ制御部106により構成されている。
In FIG. 9, an
交流電源101が、整流ダイオード102により脈動を持った直流電力に変換され、インバータ103に入力される構成である。インバータ103は、整流された直流電力を交流電力に変換し、ブラシレスモータ104に所望の電圧を印加する。
The
インバータ制御部106は、電流検出手段105により検出された瞬時電流Iinの情報をもとに前記ブラシレスモータに流入する相瞬時電流Iu、Iv、Iwを演算により求める相電流演算部107、相瞬時電流Iu、Iv、Iwの3相交流座標系からd軸電流検出値Idとq軸電流検出値Iqの2相回転直行座標系に変換するdq変換部108、外部からの回転数指令やトルク指令などに基づき算出されたd軸電流指令値Id*とdq変換部108により出力されたIdとの誤差がPI制御されてd軸電圧指令値Vdを生成するd軸PI制御器109、外部からの回転数指令やトルク指令などに基づき算出されたq軸電流指令値Iq*とdq変換部108により出力されたIqとの誤差がPI制御されてq軸電圧指令値Vqを生成するq軸PI制御器110、d軸電圧指令値Vdおよびq軸電圧指令値Vqおよび入力電圧検出値Vpnから180度通電で前記ブラシレスモータを駆動するPWM出力デューティ値Vu、Vv、Vwを生成するPWM生成部111を有している。ここで、先の電流指令値に付した「*」は、駆動用の電流Id、Iqと識別するためのもので、具体的な電流値も異なるものである。
The
上記従来のインバータの構成は、モータを180度通電で駆動させるため、1つの電流検出手段105により検出される瞬時電流と、インバータ103への入力電圧検出値をもとに、インバータ103への入力電圧値が印加すべき電圧値よりも小さいときにブラシレスモータ104への印加電圧の電圧位相を保持して、インバータ103を制御することで、インバータ103の直流側電圧が低いときでもブラシレスモータ104への電圧印加を停止させることなく連続的に電圧を印加し、また、大きく脈動した電圧がインバータ103に入力された場合でも安定した駆動を実現し、モータ駆動装置の小型化を図っている。
In the conventional inverter configuration, since the motor is driven by energization at 180 degrees, the input to the
また過電流検出部112は、電流検出手段105により検出された瞬時電流Iinが過電流であった場合、PWM生成部111からの出力を停止させることで、過電流によるインバータ103の破壊、ブラシレスモータ104の異常加熱防止や回転子に使用している永久磁石の性能劣化防止を図っている。
しかしながら、上記従来の構成はモータが異常停止したときモータに流れる電流が過電流を発生する場合は問題無いが、モータに流れる電流が過電流を検知するレベル未満の値でモータが異常停止した場合には、インバータ制御部はモータが停止していることを認知できずインバータは検出された電流値に基づきブラシレスモータへの電圧を印加し続け、モータが再起動できないまたは遅れる場合が生じ、モータ駆動装置を具備した貯蔵装置においては所望の能力を見出せないといった事態を引き起こす恐れが生じるという問題があった。 However, there is no problem if the current flowing through the motor generates an overcurrent when the motor stops abnormally, but the motor stops abnormally when the current flowing through the motor is less than the level at which the overcurrent is detected. In this case, the inverter control unit cannot recognize that the motor is stopped, and the inverter continues to apply the voltage to the brushless motor based on the detected current value. In the storage device equipped with the device, there has been a problem that it may cause a situation in which a desired capacity cannot be found.
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、モータが過電流以外の要因で異常停止した場合にもモータの異常停止を瞬時に認知し、モータへのインバータ出力を停止させることで早期再起動を可能としたモータ駆動装置およびそのモータ駆動装置を具備した貯蔵装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems. Even when the motor is abnormally stopped due to a factor other than an overcurrent, the abnormal stop of the motor is instantly recognized, and the inverter output to the motor is stopped, so that the early restart can be achieved. It is an object of the present invention to provide a motor drive device that can be activated and a storage device including the motor drive device.
上記従来の課題を解決するために、本発明のモータ駆動装置は、交流電源を入力として全波整流する整流回路と、脈動の大きい前記整流回路の出力電圧を入力とするインバータと、前記インバータにより駆動されるブラシレスモータと、前記インバータへの入力電圧と、前記ブラシレスモータに流れるモータ電流と、前記ブラシレスモータに流れるべき値を示すモータ電流指令値とが入力され、前記入力電圧と前記モータ電流に基づいて前記ブラシレスモータの回転位相を推定するとともに、前記ブラシレスモータへの印加電圧の電圧位相を保持して前記インバータを制御する制御部とを備え、前記制御部は前記回転位相と前記印加電圧から前記ブラシレスモータの異常停止を判定することを特徴とするモータ駆動装置である。 In order to solve the above-described conventional problems, a motor drive device according to the present invention includes a rectifier circuit that performs full-wave rectification using an AC power supply as an input, an inverter that receives an output voltage of the rectifier circuit with large pulsation, and an inverter. A brushless motor to be driven, an input voltage to the inverter, a motor current that flows to the brushless motor, and a motor current command value that indicates a value that should flow to the brushless motor are input, and the input voltage and the motor current are Based on the rotational phase of the brushless motor, and a controller that controls the inverter while maintaining the voltage phase of the voltage applied to the brushless motor, the controller based on the rotational phase and the applied voltage. It is a motor drive device characterized by determining an abnormal stop of the brushless motor.
これにより、モータが過電流以外の要因で異常停止した場合にもモータの異常停止を瞬時に認知することができ、モータへのインバータ出力を停止させることで早期再起動を可能としたモータ駆動装置およびそのモータ駆動装置を具備した貯蔵装置を実現することができる。 As a result, even when the motor is abnormally stopped due to a factor other than overcurrent, the motor drive device can recognize the abnormal stop of the motor instantly, and can be restarted early by stopping the inverter output to the motor. And the storage apparatus provided with the motor drive device is realizable.
本発明のモータ駆動装置は、過電流以外の要因でもモータ異常停止を瞬時に認知し、モータへのインバータ出力を停止できるため、位置センサを使用しないブラシレスモータの駆動を実現でき、また、小型・低コストで信頼性の高いモータ駆動装置を提供できる。 The motor drive device of the present invention can instantly recognize a motor abnormal stop even with factors other than overcurrent, and can stop the inverter output to the motor, so that it is possible to drive a brushless motor without using a position sensor. A low-cost and highly reliable motor driving device can be provided.
また、かかるモータ駆動装置を用いた貯蔵庫は、前記モータ駆動装置を圧縮機の駆動装置とすることができ、その結果、早期再起動を可能としたため、庫内の不冷等に起因した食品の腐敗等のロスを省く信頼性の高い貯蔵装置が得られる。 In addition, the storage using such a motor drive device can be used as a compressor drive device as a motor drive device, and as a result, early restart is possible. A highly reliable storage device that eliminates losses such as corruption can be obtained.
さらに、かかるモータ駆動装置を用いた貯蔵庫は、前述の如くモータ駆動装置の小型化に伴って貯蔵庫内の容積を大きくすることが可能となり、貯蔵庫の信頼性を高めることができる。 Furthermore, the storage using such a motor drive device can increase the volume in the storage with the miniaturization of the motor drive device as described above, and can improve the reliability of the storage.
請求項1に記載の発明は、交流電源を入力として全波整流する整流回路と、脈動の大きい前記整流回路の出力電圧を入力とするインバータと、前記インバータにより駆動されるブラシレスモータと、前記インバータへの入力電圧と、前記ブラシレスモータに流れるモータ電流と、前記ブラシレスモータに流れるべき値を示すモータ電流指令値とが入力され、前記入力電圧と前記モータ電流に基づいて前記ブラシレスモータの回転位相を推定するとともに、前記ブラシレスモータへの印加電圧の電圧位相を保持して前記インバータを制御する制御部とを備え、前記制御部は前記回転位相と前記印加電圧から前記ブラシレスモータの異常停止を判定することを特徴とするモータ駆動装置である。 The invention described in claim 1 includes a rectifier circuit that performs full-wave rectification using an AC power supply as an input, an inverter that receives an output voltage of the rectifier circuit that has a large pulsation, a brushless motor that is driven by the inverter, and the inverter An input voltage, a motor current flowing through the brushless motor, and a motor current command value indicating a value to flow through the brushless motor are input, and the rotational phase of the brushless motor is determined based on the input voltage and the motor current. And a controller that controls the inverter while maintaining the voltage phase of the voltage applied to the brushless motor, and the controller determines an abnormal stop of the brushless motor from the rotation phase and the applied voltage. This is a motor drive device.
かかる構成とすることにより、ブラシレスモータが過電流以外の要因で異常停止した場合にもブラシレスモータの異常停止を瞬時に認知することができる。したがって、信頼性の高いモータ駆動装置を提供できる。 With such a configuration, even when the brushless motor is abnormally stopped due to a factor other than an overcurrent, the abnormal stop of the brushless motor can be instantly recognized. Therefore, a highly reliable motor driving device can be provided.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記制御部は前記ブラシレスモータへの印加電圧が一定値以下になっても前記モータ電流に基づいて前記ブラシレスモータの推定した回転位相が変化しない状態が一定時間続いたとき、前記ブラシレスモータの異常停止を判定することを特徴とするモータ駆動装置である。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the controller is configured to estimate the rotation of the brushless motor based on the motor current even when the voltage applied to the brushless motor becomes a predetermined value or less. The motor driving device is characterized in that when the state where the phase does not change continues for a certain period of time, the abnormal stop of the brushless motor is determined.
かかる構成とすることにより、ブラシレスモータが過電流以外の要因で異常停止したとき、所定のブラシレスモータの回転位相に対しモータ電流に基づいて推定したブラシレスモータの回転位相が進み過ぎていると誤認識することなく、ブラシレスモータの異常停止を瞬時に認知することができる。したがって、一層の信頼性の高いモータ駆動装置を提供できる。 By adopting such a configuration, when the brushless motor is abnormally stopped due to a factor other than overcurrent, it is erroneously recognized that the rotational phase of the brushless motor estimated based on the motor current is excessively advanced with respect to the rotational phase of the predetermined brushless motor. Without stopping, the abnormal stop of the brushless motor can be recognized instantly. Therefore, it is possible to provide a motor driving device with higher reliability.
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記制御部は前記ブラシレスモータへの印加電圧が一定値以上になっても前記モータ電流に基づいて前記ブラシレスモータの推定した回転位相が変化しない状態が一定時間続いたとき、前記ブラシレスモータの異常停止を判定することを特徴とするモータ駆動装置である。 According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the controller is configured to estimate the rotation of the brushless motor based on the motor current even when a voltage applied to the brushless motor becomes a predetermined value or more. The motor driving device is characterized in that when the state where the phase does not change continues for a certain period of time, the abnormal stop of the brushless motor is determined.
かかる構成とすることにより、ブラシレスモータが過電流以外の要因で異常停止したとき、所定のブラシレスモータの回転位相に対しモータ電流に基づいて推定したブラシレスモータの回転位相が遅れ過ぎていると誤認識することなく、ブラシレスモータの異常停止を瞬時に認知し、早期再起動を可能とすることができるとともに、ブラシレスモータへの印加電圧の増加から引き起こされる過電流を未然に防止することができる。したがって、一層の信頼性の高いモータ駆動装置を提供できる。 By adopting such a configuration, when the brushless motor is abnormally stopped due to a factor other than overcurrent, it is erroneously recognized that the rotational phase of the brushless motor estimated based on the motor current is too late with respect to the rotational phase of the predetermined brushless motor. Thus, an abnormal stop of the brushless motor can be instantly recognized and early restart can be performed, and an overcurrent caused by an increase in the voltage applied to the brushless motor can be prevented. Therefore, it is possible to provide a motor driving device with higher reliability.
請求項4に記載の発明は、請求項1から3のいずれか一項に記載の発明において、前記制御部が前記ブラシレスモータの異常停止を判定したとき、前記インバータからの出力を停止させることを特徴とするモータ駆動装置である。 According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, when the control unit determines that the brushless motor is abnormally stopped, the output from the inverter is stopped. This is a featured motor drive device.
かかる構成とすることにより、ブラシレスモータが過電流以外の要因で異常停止したとき、モータへのインバータ出力を停止させた後に早期再起動が可能となる。したがって、位置センサを使用しないブラシレスモータの駆動を実現でき、また、小型・低コストで信頼性の高いモータ駆動装置を提供できる。 By adopting such a configuration, when the brushless motor is abnormally stopped due to a factor other than overcurrent, it is possible to restart early after stopping the inverter output to the motor. Accordingly, it is possible to realize driving of a brushless motor that does not use a position sensor, and to provide a small and low-cost and highly reliable motor driving device.
請求項5に記載の発明は、請求項1から4のいずれか一項に記載したモータ駆動装置を具備した貯蔵装置であり、早期再起動を可能としたため、庫内の不冷等に起因した食品の腐敗等のロスを省き貯蔵庫の信頼性を高めることができる。
The invention according to
さらに、かかるモータ駆動装置を用いた貯蔵庫は、前述の如くモータ駆動装置の小型化に伴って貯蔵庫内の容積を大きくすることが可能となりまた回路の小型化により同一外観で食品を収納する庫内の容積を大きくすることができる。 Further, the storage using such a motor driving device can increase the volume in the storage as the motor driving device is downsized as described above, and the inside of the storage for storing food with the same appearance by downsizing the circuit. The volume of can be increased.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明するが、従来例または先に説明した実施の形態と同一構成については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。尚、この実施の形態により、本発明が限定されるものではない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The same reference numerals are given to the same configurations as those of the conventional examples or the embodiments described above, and detailed descriptions thereof will be omitted. In addition, this invention is not limited by this embodiment.
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1におけるモータ駆動装置のブロック図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram of a motor drive apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
図1において、交流電源1は商用電源で、日本国内ではAC100V、50Hzまたは60Hzであり、整流回路2に接続している。整流回路2は、符号3a、3b、3c、3dで示す4個のダイオードをブリッジ接続した整流ダイオード3と、静電容量の小さい平滑用のコンデンサ4で構成され、整流ダイオード3で全波整流した電圧を平滑コンデンサ4に入力する。
In FIG. 1, an AC power source 1 is a commercial power source, which is AC 100 V, 50 Hz, or 60 Hz in Japan and is connected to a
インバータ5は、スイッチング素子5aと逆向きに接続されたダイオード5gをセットにした回路を6組用い、これらを3相ブリッジ接続した構成となっている。ここで、前記各スイッチング素子を5a、5b、5c、5d、5e、5fの符号で示し、ダイオードを5g、5h、5i、5j、5k、5lの符号で示している。なお本実施の形態1では、インバータ5にFETを使用しているが、IGBTあるいはバイポーラトランジスタを用いた構成であっても構わない。
The
ブラスレスモータ6は、インバータ5の3相出力により駆動される。ブラシレスモータ6の固定子には、3相スター結線された巻線が施され、この巻き方は集中巻であっても、分布巻であっても構わない。またブラシレスモータ6の回転子は、希土類永久磁石を有しており、その配置方法は表面磁石型(SPM)でも磁石埋め込み型(IPM)であっても構わない。前記また永久磁石は、フェライト系磁石でも希土類系磁石でも構わない。
The
圧縮要素7は、ブラシレスモータ6の回転子の軸に接続され、冷媒ガスを吸入し、圧縮して吐出する周知の構成からなるものである。このブラシレスモータ6と圧縮要素7とを同一の密閉容器8に収納し、圧縮機9を構成する。
The
圧縮機9で圧縮された吐出ガスは、凝縮器10、減圧器11、蒸発器12を通って圧縮機9の吸い込みに戻るような冷凍空調システムを構成し、凝縮器10では放熱が行われ、蒸発器12では吸熱を行うので、冷却や加熱を行うことができる。
The discharge gas compressed by the compressor 9 constitutes a refrigeration air-conditioning system that returns to the suction of the compressor 9 through the
尚、必要に応じて凝縮器10や蒸発器12に送風機等を使い、熱交換をさらに促進することもある。また本実施の形態1では、前記冷凍空調システムを、貯蔵装置の一例である冷蔵庫13に使用した場合で説明しており、冷蔵庫13の庫内13aを蒸発器12により冷却する構成としている。
In addition, a heat exchanger may be further accelerated | stimulated using a fan etc. for the
また、電流検出回路14は、インバータの直流部を流れる電流を検出する回路である。なお本実施の形態1では、電流検出回路14にシャント抵抗15を用いて検出させる構成としているが、カレントトランスを用いた構成であっても構わない。
The
回転数設定手段16は、外気温度やスイッチ入力等による入力情報から、回転数指令やトルク指令などに基づき算出されたd軸電流指令値Id*とq軸電流指令値Iq*を設定することでブラシレスモータ6の運転すべき回転速度を設定するものである。ここで、先の電流指令値に付した「*」は、駆動用の電流Id、Iqと識別するためのもので、具体的な電流値も異なるものである。
The rotation speed setting means 16 sets the d-axis current command value Id * and the q-axis current command value Iq * calculated based on the rotation speed command, the torque command, and the like from input information such as outside temperature and switch input. The rotational speed at which the
第一インバータ制御部17は、回転数設定手段16により設定された目標回転数でブラシレスモータ6を駆動するようにインバータの出力を制御する。
The first
尚、第一インバータ制御部17の構成において、相電流演算部107、dq変換部108、d軸PI制御器109、q軸PI制御器110、PWM生成部111、過電流検出部112については、従来技術と全く同じ構成であり詳細な説明は省略する。
In the configuration of the first
PWM記憶部18は、PWM生成部111にて生成されたPWM出力デューティ値Vu、Vv、Vwを一定期間保持しておき、そのときの値をそれぞれVu_z1、Vv_z1、Vw_z1とする。第一停止判定部19は過電流検出部112が過電流を検出した場合、または過電流検出部112が過電流を検出していないがPWM出力デューティ値Vu、Vv、VwおよびPWM記憶部18が記憶しているVu_z1、Vv_z1、Vw_z1と基準PWM出力デューティ値V_minとの比較、かつPWM生成部111にてPWM出力デューティ値を生成するために必要なモータ電流と、その時にブラシレスモータに印加した電圧値と、ブラシレスモータの抵抗値とインダクタンス等のモータ定数を用い、電圧方程式に基づく位相推定計算式により推定したモータのロータ回転位相Δθと基準のモータのロータ回転位相Δθ0との比較によりモータが停止していると判断した場合に、PWM生成部111へPWM出力デューティを生成することを停止させるとともに回転数設定手段16へ回転数指令を停止させる。第一タイマ20は第一停止判定部19がモータの停止を判断するためのカウントを行うタイマである。
The
以上の構成において、図1、図2、図3および図4を用いて、以下その動作を説明する。 The operation of the above configuration will be described below with reference to FIGS. 1, 2, 3 and 4. FIG.
図2は本実施の形態1におけるモータ駆動装置の動作フローチャート、図3は本実施の形態1におけるPWM信号動作を示すタイミングチャート、図4は本実施の形態1におけるセンサレス制御のモータモデルをあらわす図である。 FIG. 2 is an operation flowchart of the motor driving apparatus according to the first embodiment, FIG. 3 is a timing chart showing the PWM signal operation according to the first embodiment, and FIG. 4 is a diagram showing a motor model for sensorless control according to the first embodiment. It is.
尚、ここでは、図3においては、1キャリアでのインバータPWM信号動作出力パターンのうちインバータ出力U上相ONおよびOFF、U下相OFFおよびONのパターンを挙げているが他のパターンについても同様とする。また、図4においても、PWM出力デューティ値VuとPWM記憶部18が記憶しているVu_z1のいずれも基準デューティ値V_minの値よりも小さいときのパターンを挙げているが他のパターンについても同様とする。
Here, in FIG. 3, the inverter output U upper phase ON and OFF, U lower phase OFF and ON patterns are listed among the inverter PWM signal operation output patterns in one carrier, but the same applies to other patterns. And Also, in FIG. 4, the pattern when both the PWM output duty value Vu and Vu_z1 stored in the
図2のフローチャートにおいて、STEP100では、第一インバータ制御部17はブラシレスモータ6が駆動中でなければSTEP100へ帰還し回転数設定手段16から回転数指令が出されるまで待機し、回転数設定手段16から回転数指令が出されるとブラシレスモータ6が駆動中とみなしSTEP101へ進む。
In the flowchart of FIG. 2, in
STEP101では、第一停止判定部19により過電流検出部112が過電流を検出したと判定した場合STEP106へ進み、過電流検出部112が過電流を検出していないと判定した場合STEP102へ進む。
In
STEP102では、第一停止判定部19によりPWM記憶部18が記憶している1キャリア前のPWM出力デューティ値Vu_z1、Vv_z1、Vw_z1と基準デューティ値V_minとを比較し、いずれも基準デューティ値V_min以上であればSTEP107へ進み、いずれか一つでも小さければSTEP103へ進む。ここで、本実施の形態1においてはVu_z1のみVu_z1<V_minの状態とする。
In STEP102, the first
STEP103では、第一停止判定部19によりPWM生成部111にて生成された現在のPWM出力デューティ値Vu、Vv、Vwと基準デューティ値V_minとを比較し、いずれも基準デューティ値V_min以上であればSTEP107へ進み、いずれか一つでも小さければSTEP104へ進む。ここで、本実施の形態1においてはVuのみVu<V_minの状態とする。このSTEP102およびSTEP103における本実施の形態1での状態(Vu_z1<V_minかつVu<V_min)を、図3のPWM信号動作を示すタイミングチャートにて示す。
In
STEP104では、第一停止判定部19により基準のモータのロータ回転位相Δθ0に対し、PWM生成部111にてPWM出力デューティ値を生成するために必要なモータ電流と、その時にブラシレスモータに印加した電圧値と、ブラシレスモータの抵抗値とインダクタンス等のモータ定数を用い、電圧方程式に基づく位相推定計算式により推定したモータのロータ回転位相Δθが遅れている場合STEP107へ進み、進んでいる場合はSTEP105へ進む。このSTEP104における状態を、図4のセンサレス制御のモータモデルをあらわす図にて示す。ここで、本実施の形態1での状態は、基準のモータのロータ回転位相Δθ0に対し推定したモータのロータ回転位相Δθが進んでいる状態となる。
In
STEP105では、第一タイマ20により任意の設定時間(本実施の形態1においてはt1sec)経過したかを判定し、経過していなければSTEP107へ進み、経過しているとSTEP106へ進む。
In
STEP106では、第一停止判定部19によりPWM生成部111のPWM出力デューティ値Vu、Vv、Vwの生成を停止させることでインバータ5からブラシレスモータ6への出力を停止させる、および回転数設定手段16へ回転数指令を停止させSTEP100へ帰還する。
In
STEP107では、PWM記憶部18によりPWM生成部111にて生成された現在のPWM出力デューティ値Vu、Vv、Vwを、1キャリア前に記憶させたPWM出力デューティ値から更新させ、そのときの値をそれぞれVu_z1、Vv_z1、Vw_z1とした後STEP100へ帰還する。
In
以上のように本実施の形態1においては、基準PWM出力デューティ値V_minとの比較、かつ基準のモータのロータ回転位相Δθ0との比較、およびタイムセーフから、ブラシレスモータ6が過電流以外の要因でも、所定のブラシレスモータの回転位相に対しモータ電流に基づいて推定したブラシレスモータの回転位相が進み過ぎていると誤認識することなく異常停止であることの判断が可能となり、ブラシレスモータの異常停止を瞬時に認知することができる。したがって、信頼性の高いモータ駆動装置を提供できる。
As described above, according to the first embodiment, the
また、ブラシレスモータの異常停止を判定したとき、前記インバータからの出力を停止させ、および回転数設定手段にも停止したことを早期に送信することが可能となり、ブラシレスモータが過電流以外の要因で異常停止したときにもモータへのインバータ出力を停止させた後の早期再起動が可能となる。 In addition, when it is determined that the brushless motor has stopped abnormally, it is possible to stop the output from the inverter and to send an early notification that the brushless motor has also stopped to the rotation speed setting means. Even when an abnormal stop occurs, early restart after stopping the inverter output to the motor becomes possible.
したがって、位置センサを使用しないブラシレスモータの駆動を実現でき、また、小型・低コストで信頼性の高いモータ駆動装置を提供できる。 Accordingly, it is possible to realize driving of a brushless motor that does not use a position sensor, and to provide a small and low-cost and highly reliable motor driving device.
また、上述のモータ駆動装置を冷蔵庫に適用することで、モータの異常停止およびその検知の遅れに起因する庫内の不冷、および食品の腐敗等の無駄を省くことができ、さらに、回路の小型化により同一外観でも庫内の食品収納部容積を大きくすることができ、庫内容積効率の高い冷蔵庫が提供できる。 In addition, by applying the motor driving device described above to a refrigerator, it is possible to eliminate waste due to abnormal shutdown of the motor and a delay in detection thereof, and food corruption, etc. By downsizing, the volume of the food storage part in the storage can be increased even with the same appearance, and a refrigerator with high internal volume efficiency can be provided.
(実施の形態2)
図5は本発明の実施の形態2におけるモータ駆動装置のブロック図である。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a block diagram of a motor drive device according to
なお、図5中の構成部品において図1と同じ構成については、既に説明しているので省略する。 In addition, about the same structure as FIG. 1 in the component in FIG. 5, since it has already demonstrated, it abbreviate | omits.
図5において、第二インバータ制御部21は、回転数設定手段16により設定された目標回転数でブラシレスモータ6を駆動するようにインバータの出力を制御する。
In FIG. 5, the second
尚、第二インバータ制御部21の構成において、相電流演算部107、dq変換部108、d軸PI制御器109、q軸PI制御器110、PWM生成部111、過電流検出部112については、従来技術と全く同じ構成であり詳細な説明は省略する。また、PWM記憶部18についても実施の形態1と全く同じ構成であり詳細な説明は省略する。
In the configuration of the second
第二停止判定部22は過電流検出部112が過電流を検出した場合、または過電流検出部112が過電流を検出していないがPWM出力デューティ値Vu、Vv、VwおよびPWM記憶部18が記憶しているVu_z1、Vv_z1、Vw_z1と基準PWM出力デューティ値V_maxとの比較、かつPWM生成部111にてPWM出力デューティ値を生成するために必要なモータ電流と、その時にブラシレスモータに印加した電圧値と、ブラシレスモータの抵抗値とインダクタンス等のモータ定数を用い、電圧方程式に基づく位相推定計算式により推定したモータのロータ回転位相Δθと基準のモータのロータ回転位相Δθ1との比較によりモータが停止していると判断した場合に、PWM生成部111へPWM出力デューティを生成することを停止させるとともに回転数設定手段16へ回転数指令を停止させる。第二タイマ23は第二停止判定部22がモータの停止を判断するためのカウントを行うタイマである。
When the
以上の構成において、図5、図6、図7および図8を用いて、以下その動作を説明する。 In the above configuration, the operation will be described below with reference to FIG. 5, FIG. 6, FIG. 7, and FIG.
図6は本実施の形態2におけるモータ駆動装置の動作フローチャート、図7は本実施の形態2におけるPWM信号動作を示すタイミングチャート、図8は本実施の形態2におけるセンサレス制御のモータモデルをあらわす図である。 FIG. 6 is an operation flowchart of the motor driving apparatus in the second embodiment, FIG. 7 is a timing chart showing the PWM signal operation in the second embodiment, and FIG. 8 is a diagram showing a sensor model of the sensorless control in the second embodiment. It is.
尚、ここでは、図7においては、1キャリアでのインバータPWM信号動作出力パターンのうちインバータ出力U上相ONおよびOFF、U下相OFFおよびONのパターンを挙げているが他のパターンについても同様とする。また、図8においても、PWM出力デューティ値VuとPWM記憶部18が記憶しているVu_z1のいずれも基準デューティ値V_maxの値よりも大きいときのパターンを挙げているが他のパターンについても同様とする。
Here, in FIG. 7, the inverter output U upper phase ON and OFF, U lower phase OFF and ON patterns are listed among the inverter PWM signal operation output patterns in one carrier, but the same applies to other patterns. And Also, in FIG. 8, the pattern when the PWM output duty value Vu and the Vu_z1 stored in the
図6のフローチャートにおいて、STEP100では実施の形態1通りである。
In the flowchart of FIG. 6,
STEP101では、第二停止判定部22により過電流検出部112が過電流を検出したと判定した場合STEP106へ進み、過電流検出部112が過電流を検出していないと判定した場合STEP202へ進む。
In
STEP202では、第二停止判定部22によりPWM記憶部18が記憶している1キャリア前のPWM出力デューティ値Vu_z1、Vv_z1、Vw_z1と基準デューティ値V_maxとを比較し、いずれも基準デューティ値V_max以下であればSTEP107へ進み、いずれか一つでも大きればSTEP203へ進む。ここで、本実施の形態2においてはVu_z1のみVu_z1>V_maxの状態とする。
In STEP 202, the PWM output duty values Vu_z1, Vv_z1, and Vw_z1 one carrier before stored in the
STEP203では、第二停止判定部22によりPWM生成部111にて生成された現在のPWM出力デューティ値Vu、Vv、Vwと基準デューティ値V_maxとを比較し、いずれも基準デューティ値V_max以下であればSTEP107へ進み、いずれか一つでも大きければSTEP204へ進む。ここで、本実施の形態2においてはVuのみVu>V_maxの状態とする。このSTEP202およびSTEP203における本実施の形態2での状態(Vu_z1>V_maxかつVu>V_max)を、図7のPWM信号動作を示すタイミングチャートにて示す。
In STEP 203, the current PWM output duty values Vu, Vv, Vw generated by the
STEP204では、第二停止判定部22により基準のモータのロータ回転位相Δθ1に対し、PWM生成部111にてPWM出力デューティ値を生成するために必要なモータ電流と、その時にブラシレスモータに印加した電圧値と、ブラシレスモータの抵抗値とインダクタンス等のモータ定数を用い、電圧方程式に基づく位相推定計算式により推定したモータのロータ回転位相Δθが進んでいる場合STEP107へ進み、遅れている場合はSTEP205へ進む。このSTEP204における状態を、図8のセンサレス制御のモータモデルをあらわす図にて示す。ここで、本実施の形態2での状態は、基準のモータのロータ回転位相Δθ1に対し推定したモータのロータ回転位相Δθが遅れている状態となる。
In STEP 204, the motor current necessary for generating the PWM output duty value in the
STEP205では、第二タイマ23により任意の設定時間(本実施の形態2においてはt2sec)経過したかを判定し、経過していなければSTEP107へ進み、経過しているとSTEP106へ進む。
In STEP 205, it is determined whether an arbitrary set time (t2 sec in the second embodiment) has elapsed by the
STEP106、およびSTEP107では実施の形態1通りである。
以上のように本実施の形態2においては、基準PWM出力デューティ値V_maxとの比較、かつ基準のモータのロータ回転位相Δθ1との比較、およびタイムセーフから、ブラシレスモータ6が過電流以外の要因でも、所定のブラシレスモータの回転位相に対しモータ電流に基づいて推定したブラシレスモータの回転位相が遅れ過ぎていると誤認識することなく異常停止であることの判断が可能となり、ブラシレスモータの異常停止を瞬時に認知することができるとともに、ブラシレスモータへの印加電圧の増加から引き起こされる過電流を未然に防止することができる。したがって、一層の信頼性の高いモータ駆動装置を提供できる。
As described above, in the second embodiment, the
以上のように本発明のモータ駆動装置は、過電流以外の要因でも異常停止であることの判断が可能な手段を備えたことで、ブラシレスモータの異常停止時時における無駄なインバータ出力を抑制し、装置の故障を防止でき、しかも小型化、低コスト化が図れ、且つ高い信頼性を確保できる。したがって、AV機器(特に小型機器)等のモータが非常に小さくてセンサをつけることが困難な機器あるいは回路を非常に小型化したい機器等の用途に広く適用できる。 As described above, the motor driving apparatus of the present invention includes means that can determine that the motor is stopped abnormally even by a factor other than an overcurrent, thereby suppressing unnecessary inverter output when the brushless motor stops abnormally. The failure of the apparatus can be prevented, the size and cost can be reduced, and high reliability can be ensured. Therefore, the present invention can be widely applied to applications such as an AV device (particularly a small device) such as a device having a very small motor, which is difficult to attach a sensor, or a device whose circuit is very small.
1 交流電源
2 整流回路
3 整流ダイオード
5 インバータ
6 ブラシレスモータ
13 冷蔵庫
17 第一インバータ制御部
19 第一停止判定部
21 第二インバータ制御部
22 第二停止判定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
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JP2006171127A JP2008005592A (en) | 2006-06-21 | 2006-06-21 | Motor drive device and storage device with the motor drive device |
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2006
- 2006-06-21 JP JP2006171127A patent/JP2008005592A/en active Pending
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