JP2008289310A - Motor drive and refrigerator using the same - Google Patents

Motor drive and refrigerator using the same Download PDF

Info

Publication number
JP2008289310A
JP2008289310A JP2007133728A JP2007133728A JP2008289310A JP 2008289310 A JP2008289310 A JP 2008289310A JP 2007133728 A JP2007133728 A JP 2007133728A JP 2007133728 A JP2007133728 A JP 2007133728A JP 2008289310 A JP2008289310 A JP 2008289310A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
motor
driving
waveform
brushless
rotor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007133728A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hidenao Tanaka
秀尚 田中
Masanori Ogawa
正則 小川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2007133728A priority Critical patent/JP2008289310A/en
Publication of JP2008289310A publication Critical patent/JP2008289310A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor drive improving efficiency, speed and torque. <P>SOLUTION: The motor drive is provided with a brushless DC motor 5 composed of a rotor having a permanent magnet and a stator having three phase winding, an inverter 3 supplying power to three phase winding, a first waveform generating part 15 outputting a rectangular wave whose conduction angle is 120 to 150 degrees or a waveform conforming thereto, a second waveform generating part 17 outputting the rectangular wave whose conduction angle is 130 to 180 degrees or a waveform conforming thereto, and a switching determination part 18 selecting output of the first waveform generating part 15 at a prescribed speed or lower and output of the second waveform generating part 17 at a speed higher than the prescribed speed. When a drive mode transition from the second waveform generating part 17 to the first waveform generating part 15, the conduction angle is set to be not more than 150 degrees. Thus, stable mode transition is achieved. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、ブラシレスDC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及び、これを用いた冷蔵庫に関するものである。   The present invention relates to a motor drive device that drives and controls a brushless DC motor using an inverter, and a refrigerator using the motor drive device.

従来、この種のモータ駆動装置は、ブラシレスDCモータを低速で駆動する場合と、高速で駆動する場合とで、波形発生方法を切り替えることで、モータの高速駆動と高効率駆動を実現している(たとえば特許文献1参照)。   Conventionally, this type of motor drive device realizes high-speed drive and high-efficiency drive by switching the waveform generation method between when driving a brushless DC motor at low speed and when driving at high speed. (For example, refer to Patent Document 1).

図4は従来のモータ駆動装置を示すものである。図4に示すように、従来のモータ駆動装置は、交流電源201を入力として直流電圧に変換する整流平滑回路202、整流平滑回路の出力を入力として所定の周波数の擬似交流電力に変換するインバータ203、インバータ203のスイッチング素子のオン、オフを制御するドライブ部204および、インバータ203により駆動されるブラシレスDCモータ205、ブラシレスDCモータ205の回転子の位置を検出する位置検出手段206、位置検出手段206からのブラシレスDCモータの位置情報を基にフィードバック制御によってデューティおよび転流タイミングを決定して、インバータ203の出力波形を発生する第1波形発生部207と、デューティを一定としてオープンループ制御で転流タイミングを可変することでインバータ203の出力波形を発生する第2波形発生部208、位置検出手段206の出力信号からブラシレスDCモータ5の駆動速度を検出する回転数検出部209、回転数検出部209で検出された速度に基づいて第1波形発生部207と第2波形発生部208とを切り替える切替判定部210とを備えている。   FIG. 4 shows a conventional motor driving apparatus. As shown in FIG. 4, a conventional motor driving apparatus includes a rectifying / smoothing circuit 202 that converts an AC power supply 201 into an input DC voltage, and an inverter 203 that converts an output of the rectifying / smoothing circuit as an input into pseudo AC power having a predetermined frequency. , A drive unit 204 for controlling on / off of the switching element of the inverter 203, a brushless DC motor 205 driven by the inverter 203, a position detecting unit 206 for detecting the position of the rotor of the brushless DC motor 205, and a position detecting unit 206. The first waveform generator 207 that determines the duty and the commutation timing by feedback control based on the position information of the brushless DC motor from the generator and generates the output waveform of the inverter 203, and the commutation by open loop control with a constant duty By changing the timing, The second waveform generator 208 that generates the output waveform of the motor 203, the rotation speed detector 209 that detects the driving speed of the brushless DC motor 5 from the output signal of the position detector 206, and the speed detected by the rotation speed detector 209. A switching determination unit 210 that switches between the first waveform generation unit 207 and the second waveform generation unit 208 is provided.

上記のように構成されたモータ駆動装置は、ブラシレスDCモータ205を比較的低負荷・低速で駆動する場合、切替判定部210は第1波形発生部207を選択しフィードバック制御よって高効率にブラシレスDCモータ205を駆動する。一方、第1波形発生部207での駆動において負荷が大きい場合や、高速での駆動でデューティが100%に到達した場合、それ以上の高速駆動や、高負荷駆動は不可能となる。   In the motor driving apparatus configured as described above, when the brushless DC motor 205 is driven at a relatively low load and low speed, the switching determination unit 210 selects the first waveform generation unit 207 and performs high-efficiency brushless DC by feedback control. The motor 205 is driven. On the other hand, when the load is large in driving by the first waveform generator 207, or when the duty reaches 100% by driving at high speed, further high speed driving or high load driving becomes impossible.

したがって従来のモータ駆動装置では第2波形発生部208での駆動に切り替えて、ブラシレスDCモータ205をオープンループ運転(同期運転)行うことで、高負荷・高速駆動性能を確保している。
特開2004−282911号公報
Therefore, in the conventional motor driving device, switching to driving by the second waveform generator 208 and the brushless DC motor 205 is performed in an open loop operation (synchronous operation), thereby ensuring high load and high speed driving performance.
JP 2004-282911 A

しかしながら上記従来の構成では、回転子の位置を検出しながらのフィードバック制御(第1波形発生部207での駆動)からオープンループ駆動(第2波形発生部208での駆動)に移る際は、波形発生部の切り替え前後での転流タイミングを同じとすることでスムーズな切り替えは可能となるが、第2波形発生部208から第1波形発生部207での駆動に移る際は、回転子の位置がわからないため、印加電圧位相とモータ位相とのズレが発生した場合、モータ脱調停止や過電流による電流保護が動作しやすくなるなどの課題を有していた。   However, in the above-described conventional configuration, when switching from feedback control (driving by the first waveform generator 207) while detecting the position of the rotor to open-loop driving (driving by the second waveform generator 208), the waveform Although smooth switching is possible by making the commutation timings before and after switching of the generators the same, when moving from the second waveform generator 208 to the driving by the first waveform generator 207, the position of the rotor Since it is not known, when a deviation between the applied voltage phase and the motor phase occurs, there are problems such as motor step-out stop and current protection due to overcurrent becoming easier to operate.

本発明は上記従来の課題を解決するもので、第1波形発生部による駆動と第2波形発生部による駆動の移行をスムーズに行うことで、従来のモータ駆動装置の実用性をより高めるものである。   The present invention solves the above-described conventional problems, and improves the practicality of the conventional motor drive device by smoothly performing the drive transition by the first waveform generator and the drive by the second waveform generator. is there.

上記目的を達成するために本発明のモータ駆動装置は、第2波形発生部での駆動から第1波形発生部での駆動に移行する場合は、通電角を150度以下としたものである。   In order to achieve the above object, the motor driving device of the present invention has an energization angle of 150 degrees or less when shifting from driving by the second waveform generator to driving by the first waveform generator.

これにより、ブラシレスDCモータの誘起電圧から回転子の位置の検出が可能となり、回転子の位置を検出しながらフィードバック制御による駆動への移行がスムーズに行える。   Thereby, the position of the rotor can be detected from the induced voltage of the brushless DC motor, and the shift to the drive by feedback control can be smoothly performed while detecting the position of the rotor.

本発明のモータ駆動装置は、高効率・高速・高トルク駆動を実現する実用性の高いモータ駆動装置を提供することができる。   The motor drive device of the present invention can provide a highly practical motor drive device that realizes high efficiency, high speed, and high torque drive.

また本発明のモータ駆動装置を冷熱空調システムに用いることで、上記効果を得た冷凍空調サイクルを提供することができる。   Moreover, the refrigerating air-conditioning cycle which acquired the said effect can be provided by using the motor drive device of this invention for a cooling-air-conditioning system.

本発明の請求項1に記載のモータ駆動装置の発明は、永久磁石を有する回転子と三相巻線を有する固定子からなるブラシレスDCモータと、前記三相巻線に電力を供給するインバータと、通電角が120度以上150度以下の矩形波またはそれに準じる波形を出力する第1波形発生部と、通電角が130度以上180度未満の矩形波またはそれに準じる波形を出力する第2波形発生部と、所定速度以下の低速では前記第1波形発生部の出力を、所定速度を超える高速では前記第2波形発生部の出力をそれぞれ選択する切替判定部とを有し、前記第2波形発生部での駆動から前記第1波形発生部での駆動に移行する場合は、通電角を150度以下とするのである。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a motor drive device comprising: a brushless DC motor comprising a rotor having a permanent magnet and a stator having a three-phase winding; and an inverter for supplying power to the three-phase winding; A first waveform generator for outputting a rectangular wave having a conduction angle of 120 ° to 150 ° or a waveform corresponding thereto, and a second waveform generating a rectangular wave having a conduction angle of 130 ° to less than 180 ° or a waveform corresponding thereto. And a switching determination unit that selects the output of the first waveform generator at a low speed below a predetermined speed and the output of the second waveform generator at a high speed exceeding a predetermined speed, respectively, and generates the second waveform In the case of shifting from driving in the section to driving in the first waveform generating section, the energization angle is set to 150 degrees or less.

これにより、第2波形発生部での駆動から第1波形発生部での駆動への移行の際、脱調停止や過電流発生を抑制することができ、高効率・高速・高トルクのモータ駆動装置の安定駆動性能を向上することができる。   This makes it possible to suppress step-out stop and overcurrent generation when shifting from driving at the second waveform generation unit to driving at the first waveform generation unit, and driving the motor with high efficiency, high speed, and high torque. The stable drive performance of the apparatus can be improved.

請求項2に記載のモータ駆動装置の発明は、請求項1に記載の発明に加えて、前記ブラシレスDCモータの回転子の相対位置をブラシレスDCモータの駆動により発生する誘起電圧から検出する位置検出手段を有し、第1波形発生部での駆動から第2波形発生部での駆動に移行する際は、前記位置検出手段によって検出した前記ブラシレスDCモータの回転子の相対位置に対して所定のタイミングで前記インバータの通電相の切り替えを行うのである。   According to a second aspect of the present invention, in addition to the first aspect of the present invention, the motor drive device detects the relative position of the rotor of the brushless DC motor from the induced voltage generated by driving the brushless DC motor. And when shifting from driving by the first waveform generator to driving by the second waveform generator, a predetermined position relative to the relative position of the rotor of the brushless DC motor detected by the position detector is provided. The conduction phase of the inverter is switched at the timing.

これにより、第2波形発生部での駆動から第1波形発生部での駆動に移る際、回転子の相対位置に対して適切な電圧位相でブラシレスDCモータに電圧を供給できるので、より確実な波形発生部の移行の実現と共に、さらなる信頼性を高めることができる。   As a result, when shifting from driving by the second waveform generating unit to driving by the first waveform generating unit, the voltage can be supplied to the brushless DC motor with an appropriate voltage phase with respect to the relative position of the rotor. Along with the realization of the transition of the waveform generator, further reliability can be enhanced.

請求項3に記載のモータ駆動装置の発明は、請求項1または請求項2に記載の発明において、前記位置検出手段によって、前記ブラシレスDCモータの回転子の相対位置を検出できない場合は第2波形発生部での駆動から第1波形発生部での駆動へ移行しない(移行を居禁止する)ものである。   According to a third aspect of the present invention, there is provided the motor drive device according to the first or second aspect, wherein the second waveform is obtained when the relative position of the rotor of the brushless DC motor cannot be detected by the position detecting means. The drive at the generator is not shifted to the drive at the first waveform generator (shift is prohibited).

通電角が150度以下の場合、誘起電圧のゼロクロスが検出できない時は、第1波形発生部での駆動は負荷が大きく不可能な状態であるため、第1波形発生部への移行を禁止することは、脱調停止や過電流発生の防止となり、モータ駆動装置の信頼性を大きく向上することができる。   When the energization angle is 150 degrees or less and the zero cross of the induced voltage cannot be detected, the driving by the first waveform generation unit is in a state where the load cannot be increased, and thus the transition to the first waveform generation unit is prohibited. This prevents step-out stop and overcurrent occurrence, and can greatly improve the reliability of the motor drive device.

請求項4に記載のモータ駆動装置の発明は、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の発明におけるブラシレスDCモータが、冷凍空調サイクルの圧縮機を駆動するものであり、これにより、上記請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の発明の効果をもつ冷凍空調サイクルを提供することができる。   According to a fourth aspect of the present invention, the brushless DC motor according to any one of the first to third aspects drives a compressor of a refrigerating and air-conditioning cycle. A refrigeration and air conditioning cycle having the effect of the invention according to any one of claims 1 to 3 can be provided.

請求項5に記載の冷蔵庫の発明は、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のモータ駆動装置を冷蔵庫の圧縮機駆動に用いたものである。   The invention of the refrigerator according to claim 5 uses the motor driving device according to any one of claims 1 to 4 for driving a compressor of the refrigerator.

これにより冷蔵庫の消費電力量の削減が可能となると共に、庫内温度や外気温度が高い高負荷状態での高速駆動も可能となり冷却性能を高めることができる。   As a result, the power consumption of the refrigerator can be reduced, and high-speed driving in a high load state in which the inside temperature and the outside air temperature are high is also possible, thereby improving the cooling performance.

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符号を付して、その詳細な説明は省略する。なお、この実施の形態によってこの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 example or the embodiments described above, and detailed descriptions thereof will be omitted. The present invention is not limited to the embodiments.

(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。図1において、交流電源1は日本の場合はAC100V、50Hzまたは60Hzの一般的な交流電源である。整流平滑回路2は交流電源1を入力として交流を直流に変換し、インバータ3に入力する。本実施の形態では、倍電圧整流としているが、全波整流でも特に構わない。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram of a motor drive apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, an AC power source 1 is a general AC power source of AC 100 V, 50 Hz, or 60 Hz in the case of Japan. The rectifying / smoothing circuit 2 receives the AC power supply 1 as an input, converts AC to DC, and inputs it to the inverter 3. In this embodiment, voltage doubler rectification is used, but full-wave rectification may be used.

インバータ3は6個のスイッチング素子で構成されており、整流平滑回路2から入力された直流電力を交流電力に変換してブラシレスDCモータ5に電力を供給する。尚、本実施の形態ではスイッチング素子としてFETを使用しているが、IGBTでもバイポーラトランジスタでも特に構わない。   The inverter 3 is composed of six switching elements, converts the DC power input from the rectifying and smoothing circuit 2 into AC power, and supplies the brushless DC motor 5 with power. In this embodiment, an FET is used as a switching element, but an IGBT or a bipolar transistor may be used.

ブラシレスDCモータ5は永久磁石を有する回転子と3相巻き線が促された固定子とからなる。本実施の形態ではブラシレスDCモータは圧縮要素6と連結されている。圧縮要素6は、ブラシレスDCモータ5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。このブラシレスDCモータ5と圧縮要素6とを同一の密閉容器に収納し、圧縮機7を構成する。   The brushless DC motor 5 includes a rotor having a permanent magnet and a stator in which three-phase winding is promoted. In the present embodiment, the brushless DC motor is connected to the compression element 6. The compression element 6 is connected to the rotor shaft of the brushless DC motor 5, sucks refrigerant gas, compresses it, and discharges it. The brushless DC motor 5 and the compression element 6 are accommodated in the same hermetic container to constitute the compressor 7.

圧縮機7で圧縮された吐出ガスは、凝縮器8、減圧器9、蒸発器10を通って圧縮機7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8では放熱、蒸発器10では吸熱を行うので、冷却や加熱を行うことができる。尚、必要に応じて凝縮器8や蒸発器10に送風機などを使い、熱交換をさらに促進することもある。また本実施の形態では、冷凍システムは冷蔵庫の庫内11を蒸発器10により冷却する構成としている。   The discharge gas compressed by the compressor 7 constitutes a refrigeration air-conditioning system that returns to the suction of the compressor 7 through the condenser 8, the decompressor 9, and the evaporator 10. Then, since endotherm is performed, cooling and heating can be performed. In addition, a heat exchanger may be further accelerated | stimulated using a fan etc. for the condenser 8 or the evaporator 10 as needed. In the present embodiment, the refrigeration system is configured to cool the inside 11 of the refrigerator by the evaporator 10.

位置検出手段12は、ブラシレスDCモータ5の回転子が回転することで発生する誘起電圧を検出して回転子の相対位置を検出するものであり、インバータ3の出力端子電圧をPWMキャリア周期毎などの頻度でアナログ電圧として検出する位置検出部13と、位置検出部13によって得られたブラシレスDCモータ回転子の相対位置情報が正しいか否か、即ち誘起電圧検出方法によって回転子の位置情報が得られるか否かを判定する位置検出可否判定手段14によって構成されている。   The position detecting means 12 detects an induced voltage generated by the rotation of the rotor of the brushless DC motor 5 to detect the relative position of the rotor, and the output terminal voltage of the inverter 3 is determined for each PWM carrier period. The position detection unit 13 that detects the analog voltage at the frequency of the frequency and the relative position information of the brushless DC motor rotor obtained by the position detection unit 13 is correct, that is, the rotor position information is obtained by the induced voltage detection method. The position detection enable / disable determining means 14 is configured to determine whether or not the position detection is performed.

第1波形発生部15は、位置検出手段12の位置信号を基に120度以上150度以下の通電角で、インバータ3のスイッチ素子を駆動する信号を生成する。また第1波形発生部15では、ブラシレスDCモータ5の回転速度を一定に保つ為に、PWM制御のデューティ制御を行っており、ブラシレスDCモータ5の回転位置に従って最適となるデューティにて運転する為最も効率的な駆動を行っている。   The first waveform generation unit 15 generates a signal for driving the switch element of the inverter 3 at a conduction angle of 120 degrees or more and 150 degrees or less based on the position signal of the position detection unit 12. Further, the first waveform generator 15 performs duty control of PWM control in order to keep the rotation speed of the brushless DC motor 5 constant, and operates at an optimal duty according to the rotation position of the brushless DC motor 5. The most efficient drive is performed.

回転数検出部16は、位置検出手段12の出力信号からブラシレスDCモータ5の駆動速度を検出するもので、位置検出手段12の出力信号を一定時間カウントすることや、周期を測定することで実現している。   The rotation speed detection unit 16 detects the driving speed of the brushless DC motor 5 from the output signal of the position detection means 12, and is realized by counting the output signal of the position detection means 12 for a certain time or measuring the cycle. is doing.

第2波形発生部17は、ブラシレスDCモータ5の目標速度から通電角180度未満の矩形波波形を生成する。このときPWMデューティは一定とし、90%から100%で運転している。   The second waveform generator 17 generates a rectangular waveform having a conduction angle of less than 180 degrees from the target speed of the brushless DC motor 5. At this time, the PWM duty is constant, and operation is performed at 90% to 100%.

切替判定部18は、回転数検出部16で検出された速度と目標速度との偏差によって、インバータ3を動作させる波形を第1波形発生部15による波形と第2波形発生部17による波形から選択し入力を切り替えるものである。   The switching determination unit 18 selects a waveform for operating the inverter 3 from the waveform by the first waveform generation unit 15 and the waveform by the second waveform generation unit 17 based on the deviation between the speed detected by the rotation speed detection unit 16 and the target speed. The input is switched.

具体的にはブラシレスDCモータ5の起動後からの所定速度以下の通常時は第1波形発生部15でブラシレスDCモータ5を駆動するようにし、所定速度を超える高速駆動や高負荷状態での駆動によって第1波形発生部15での駆動では目標速度に到達できない場合は、第2波形発生部17による駆動に切り替えることとする。   Specifically, the brushless DC motor 5 is driven by the first waveform generator 15 at a normal time equal to or lower than a predetermined speed after the brushless DC motor 5 is started, and is driven at a high speed exceeding a predetermined speed or in a high load state. Therefore, when the target speed cannot be reached by driving with the first waveform generator 15, switching to driving with the second waveform generator 17 is performed.

ドライブ部19は切替判定部18からの出力信号によって、インバータ3のスイッチング素子を駆動するもので、スイッチング素子の適切な切替によってブラシレスDCモータ5へ交流電力が供給され、ブラシレスDCモータ5の回転子を回転させることができる。   The drive unit 19 drives the switching element of the inverter 3 based on the output signal from the switching determination unit 18, and AC power is supplied to the brushless DC motor 5 by appropriate switching of the switching element, and the rotor of the brushless DC motor 5 is driven. Can be rotated.

以上の様に構成されたモータ駆動装置において、第2波形発生部17での駆動から第1波形発生部15での駆動への移行について以下説明する。   In the motor driving apparatus configured as described above, a transition from driving by the second waveform generator 17 to driving by the first waveform generator 15 will be described below.

図2は本実施の形態のモータ駆動装置のインバータの出力端子電圧を示すタイミングチャートである。図2の(a)は、ブラシレスDCモータ5の回転子の回転によって固定子巻き線に発生する誘起電圧の波形を示し、同図(b)および(c)は、第2波形発生部17によって150度通電でブラシレスDCモータ5を駆動している場合のインバータ3出力の端子電圧の波形、同図(d)は、第1波形発生部15による120度通電でのインバータ3出力端子の電圧波形を示している。   FIG. 2 is a timing chart showing the output terminal voltage of the inverter of the motor drive device of the present embodiment. 2A shows the waveform of the induced voltage generated in the stator winding due to the rotation of the rotor of the brushless DC motor 5, and FIGS. 2B and 2C show the waveform generated by the second waveform generator 17. FIG. The waveform of the terminal voltage of the inverter 3 output when the brushless DC motor 5 is driven with 150 ° energization, FIG. 6D shows the voltage waveform of the output terminal of the inverter 3 with 120 ° energization by the first waveform generator 15. Is shown.

図2(d)において、第1波形発生部15による駆動では、ブラシレスDCモータ5の回転子の相対位置を検出しながらインバータ3のスイッチング素子をフィードバック制御によってオン・オフタイミングを計っているので、ブラシレスDCモータ5と端子電圧との位相関係は常に一定の状態を保っている(本実施の形態においては、進角を0度として、端子電圧位相と誘起電圧位相は一致するように保っている)。   In FIG. 2D, the drive by the first waveform generator 15 measures the on / off timing of the switching element of the inverter 3 by feedback control while detecting the relative position of the rotor of the brushless DC motor 5. The phase relationship between the brushless DC motor 5 and the terminal voltage always remains constant (in this embodiment, the advance angle is set to 0 degree, and the terminal voltage phase and the induced voltage phase are kept in agreement. ).

なお、ブラシレスDCモータ5の相対位置の検出方法としてはインバータ3出力端子電圧に現れるブラシレスDCモータ5の誘起電圧((d)における区間1dおよび区間2d)がインバータ3入力電圧(即ち整流平滑回路出力電圧)の1/2電位となるタイミングを誘起電圧が0Vとなる回転子位置(ゼロクロス点)として検出している。   As a method for detecting the relative position of the brushless DC motor 5, the induced voltage of the brushless DC motor 5 appearing in the inverter 3 output terminal voltage (section 1d and section 2d in (d)) is the inverter 3 input voltage (that is, the output of the rectifying and smoothing circuit). Voltage) is detected as the rotor position (zero cross point) at which the induced voltage is 0V.

一方で第2波形発生部17での駆動では、ブラシレスDCモータ5の回転子位置(誘起電圧位相)とは無関係に同期モータとして任意の出力周波数を保持してオープンループで制御しているため、ブラシレスDCモータ5の速度や負荷状態によって、誘起電圧位相とインバータ3端子電圧位相が変化することになる。   On the other hand, in the driving by the second waveform generation unit 17, since an arbitrary output frequency is maintained as a synchronous motor and controlled in an open loop regardless of the rotor position (induced voltage phase) of the brushless DC motor 5, The induced voltage phase and the inverter 3 terminal voltage phase change depending on the speed and load state of the brushless DC motor 5.

同図(b)は、速度に対する負荷状態が比較的大きい状態であり、誘起電圧位相に対し出力端子電圧位相は30度進んだ状態で、(c)は、速度に対する負荷が比較的小さい状態で誘起電圧位相に対する出力端子電圧の位相は15度進んだ状態にある。   (B) shows a state in which the load state with respect to the speed is relatively large, the output terminal voltage phase is advanced by 30 degrees with respect to the induced voltage phase, and (c) shows a state in which the load with respect to the speed is relatively small. The phase of the output terminal voltage with respect to the induced voltage phase is advanced by 15 degrees.

このように第2波形発生部17での駆動では、一定速度で駆動する場合、負荷が大きいと出力端子電圧位相は誘起電圧位相に対し進み方向に推移していく(実際には転流に回転子がついて行くことになるので、端子電圧位相に対し誘起電圧が遅れていく)。   As described above, in the driving by the second waveform generator 17, when driving at a constant speed, the output terminal voltage phase shifts in the advance direction with respect to the induced voltage phase when the load is large (actually, it rotates to commutation). Since the child follows, the induced voltage is delayed with respect to the terminal voltage phase).

ここで、回転子の位置を検出するための誘起電圧ゼロクロスタイミングの検出について説明する。先に説明したように回転子の相対位置は誘起電圧が0Vとなる位置を検出している。   Here, detection of the induced voltage zero cross timing for detecting the position of the rotor will be described. As described above, the relative position of the rotor detects the position where the induced voltage becomes 0V.

誘起電圧は任意の相の上下両方のスイッチング素子がオフ状態の時、端子電圧に現れる(図2の1b,2b,1c,2c,1d,2d)が誘起電圧と端子電圧との位相関係のズレにより、現れる誘起電圧の部分が異なってくる。   The induced voltage appears in the terminal voltage (1b, 2b, 1c, 2c, 1d, and 2d in FIG. 2) when both the upper and lower switching elements of an arbitrary phase are in the off state, and the phase relationship between the induced voltage and the terminal voltage is shifted. Therefore, the portion of the induced voltage that appears differs.

進角が0度の場合は誘起電圧のゼロクロスを中心として150度通電ではプラスマイナス15度((d)に示す120度通電ではプラスマイナス30度)の誘起電圧が現れるが、進角が大きくなるに従い誘起電圧のゼロクロスポイントは左方向にズレ、(c)の様に進角15度を超えると、誘起電圧のゼロクロスポイントはインバータの端子電圧では検出できなくなることが分かる。   When the advance angle is 0 degree, an induced voltage of plus or minus 15 degrees (plus or minus 30 degrees for 120 degree energization shown in (d)) appears at 150 degrees energization around the zero cross of the induced voltage, but the advance angle becomes large. Accordingly, the zero cross point of the induced voltage is shifted to the left, and if the advance angle exceeds 15 degrees as shown in (c), the zero cross point of the induced voltage cannot be detected by the terminal voltage of the inverter.

言い換えると、進角15度以下では、誘起電圧のゼロクロスポイントを検出できるということであり、第2波形発生部17での駆動において進角が15度以下となった時は、回転子の相対位置を検出しながらフィードバック制御を行う第1波形生成部15での駆動が可能ということでもある。   In other words, when the advance angle is 15 degrees or less, the zero cross point of the induced voltage can be detected. When the advance angle becomes 15 degrees or less in the driving by the second waveform generator 17, the relative position of the rotor This also means that the first waveform generator 15 that performs feedback control while detecting can be driven.

したがって、第2波形発生部17での駆動から第1波形発生部17による駆動へスムーズに行こうさせる為には、誘起電圧のゼロクロスポイントを検出できることが必要十分条件であり、位置検出手段12で検出した信号からの情報が、回転子の位置情報を検出できるものか否かを判断した上で、位置情報を取り出すことが必要である。   Therefore, in order to smoothly drive from the driving by the second waveform generator 17 to the driving by the first waveform generator 17, it is necessary and sufficient condition that the zero cross point of the induced voltage can be detected. It is necessary to extract the position information after determining whether or not the information from the detected signal can detect the position information of the rotor.

ここで位置検出手段12による回転子の位置の検出動作について説明する。図3は本実施の形態の位置検出手段12の動作を示すフローチャートである。   Here, the operation of detecting the position of the rotor by the position detecting means 12 will be described. FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the position detecting means 12 of the present embodiment.

まずStep101で、位置検出部13によってインバータ3の出力端子電圧を取得する。Step102では取得した電圧がインバータ入力の1/2電位ポイントを通過したか否かを判定する。   First, at Step 101, the position detection unit 13 acquires the output terminal voltage of the inverter 3. In Step 102, it is determined whether or not the acquired voltage has passed the 1/2 potential point of the inverter input.

即ち誘起電圧が上昇するタイミング(図2(b),(c)において1b,1c区間)であれば、取得したインバータ入力の1/2電圧以上となったか否か、下降タイミングであれば(図2(b),(c)において2b,2c区間)取得した電圧がインバータ入力の1/2電圧以下となったか否かを判定する。   That is, at the timing when the induced voltage rises (1b, 1c interval in FIGS. 2B and 2C), it is determined whether or not the voltage is equal to or higher than ½ voltage of the acquired inverter input, and if it is the falling timing (FIG. (2b, 2c in 2 (b), (c)) It is determined whether or not the acquired voltage is equal to or less than ½ voltage of the inverter input.

ここでインバータ入力の1/2電位に到達しない場合は、本動作を繰り返し、1/2電圧に到達した場合はStep103に進む。   If the inverter input does not reach the 1/2 potential, the operation is repeated, and if the inverter reaches the 1/2 voltage, the process proceeds to Step 103.

Step103以降の動作は、位置検出可否判定手段14による動作となり、前回取得した端子電圧値と今回の取得値との差異が所定値以内であるかを確認する。たとえば図2(b)に示すp1のタイミングが前回取得した電圧レベルであったとして、今回取得したポイントはp2であるとする。   The operation after Step 103 is the operation by the position detection possibility determination means 14 and confirms whether the difference between the terminal voltage value acquired last time and the current acquisition value is within a predetermined value. For example, assuming that the timing of p1 shown in FIG. 2B is the voltage level acquired last time, the point acquired this time is p2.

(b)の状態は進角が15度より大きい状態であるので、誘起電圧のゼロクロスタイミングは検出できない状態にあるため、p2のポイントでインバータ出力端子電圧の1/2電位以上に到達したとき、前回値との偏差は大きくなる。   Since the state of (b) is a state in which the advance angle is greater than 15 degrees, the zero cross timing of the induced voltage cannot be detected. Therefore, when the voltage reaches 1/2 or more of the inverter output terminal voltage at the point of p2, Deviation from the previous value becomes larger.

この場合、Step104で取得した情報は回転子位置情報としての信憑性は無いと判断し、回転子の位置信号が取得できない為、現状の負荷状態および速度状態では位置信号に基づくフィードバック制御は出来ない状態として、第2波形発生部17での駆動を継続し、以降本動作を繰り返す。   In this case, the information acquired in Step 104 is determined not to be reliable as the rotor position information, and the rotor position signal cannot be acquired. Therefore, feedback control based on the position signal cannot be performed in the current load state and speed state. As a state, the driving by the second waveform generator 17 is continued, and this operation is repeated thereafter.

また、Step103で前回取得したインバータ出力端子電圧値が図2(c)で示すところのポイントp3であり、今回の取得値がインバータ入力端子電圧の1/2であった(同図p4)場合は、前回値との偏差が小さく(所定の差異以内とする)Step105に進むことになる。   In addition, when the inverter output terminal voltage value acquired at the previous step 103 is the point p3 shown in FIG. 2C, and the current acquired value is ½ of the inverter input terminal voltage (p4 in the figure) The deviation from the previous value is small (within a predetermined difference), and the process proceeds to Step 105.

Step105では、検出した位置検出部13からの信号は回転子の位置情報として認識する。これにより駆動速度と、位置情報をもとにスイッチング素子の転流タイミングを図ることで、第2波形発生部17での駆動から第1波形発生部15での駆動に切り替える際、過電流等を抑制したスムーズな以降を実現できる。   In Step 105, the detected signal from the position detector 13 is recognized as position information of the rotor. As a result, the switching speed of the switching element is determined based on the driving speed and the position information, so that overcurrent and the like can be reduced when switching from driving by the second waveform generator 17 to driving by the first waveform generator 15. It is possible to achieve a smooth and smooth operation that is suppressed.

以上の様に本実施の形態においては、永久磁石を有する回転子と三相巻線を有する固定子からなるブラシレスDCモータ5と、三相巻線に電力を供給するインバータ3と、通電角が120度以上150度以下の矩形波またはそれに準じる波形を出力する第1波形発生部15と、通電角が130度以上180度未満の矩形波またはそれに準じる波形を所定の周波数で出力する第2波形発生部17と、所定速度以下の低速では第1波形発生部15の出力を、所定速度を超える高速では第2波形発生部17の出力をそれぞれ選択する切替判定部18とを有し、第2波形発生部17での駆動から第1波形発生部15での駆動に移行する場合は、通電角を150度以下とすることで、第2波形発生部17での駆動から第1波形発生部15での駆動への移行の際、脱調停止や過電流発生を抑制することができ、高効率・高速・高トルクのモータ駆動装置の安定駆動性能を向上することができる。   As described above, in the present embodiment, the brushless DC motor 5 including the rotor having the permanent magnet and the stator having the three-phase winding, the inverter 3 that supplies power to the three-phase winding, and the conduction angle are A first waveform generator 15 that outputs a rectangular wave of 120 degrees or more and 150 degrees or less or a waveform conforming thereto, and a second waveform that outputs a rectangular wave having a conduction angle of 130 degrees or more and less than 180 degrees or a waveform conforming thereto at a predetermined frequency. And a switching determination unit 18 that selects an output of the first waveform generation unit 15 at a low speed that is equal to or lower than a predetermined speed, and an output of the second waveform generation unit 17 at a high speed that exceeds the predetermined speed. When shifting from driving by the waveform generation unit 17 to driving by the first waveform generation unit 15, the driving by the second waveform generation unit 17 is changed from the driving by the second waveform generation unit 15 by setting the conduction angle to 150 degrees or less. Shift to driving When, it is possible to inhibit demineralization mediation stop or overcurrent, stable driving performance of the motor driving apparatus of high efficiency, high speed and high torque can be improved.

また本実施の形態は、ブラシレスDCモータ5の回転子の相対位置をブラシレスDCモータ5の駆動により発生する誘起電圧から検出する位置検出手段12を有し、第1波形発生部15での駆動から第2波形発生部17での駆動に移行する際は、位置検出手段12によって検出したブラシレスDCモータ5の回転子の相対位置に対して所定のタイミングでインバータ5の通電相の切り替えを行うことで、第2波形発生部17での駆動から第1波形発生部15での駆動に移る際、回転子の相対位置に対して適切な電圧位相でブラシレスDCモータ5に電圧を供給できるので、より確実な波形発生部の移行の実現と共に、さらなる信頼性を高めることができる。   Further, the present embodiment has position detecting means 12 for detecting the relative position of the rotor of the brushless DC motor 5 from the induced voltage generated by driving the brushless DC motor 5, and from the driving by the first waveform generating unit 15. When the drive by the second waveform generator 17 is shifted, the energized phase of the inverter 5 is switched at a predetermined timing with respect to the relative position of the rotor of the brushless DC motor 5 detected by the position detector 12. When moving from the drive at the second waveform generator 17 to the drive at the first waveform generator 15, the voltage can be supplied to the brushless DC motor 5 with an appropriate voltage phase with respect to the relative position of the rotor. In addition to the realization of the transition of a simple waveform generator, further reliability can be improved.

また、本実施の形態では、位置検出手段12によって、ブラシレスDCモータ5の回転子の相対位置を現出できない場合は、第2波形発生部17での駆動から第1波形発生部15での駆動への移行を禁止した。   In the present embodiment, when the relative position of the rotor of the brushless DC motor 5 cannot be obtained by the position detection unit 12, the driving from the second waveform generation unit 17 to the driving by the first waveform generation unit 15 is performed. The transition to was prohibited.

これにより通電角が150度以下の場合、誘起電圧のゼロクロスが検出できない時は、第1波形発生部15での駆動は負荷が大きく不可能な状態であるため、第1波形発生部15への移行を禁止することは、脱調停止や過電流発生の防止となり、モータ駆動装置の信頼性を大きく向上することができる。   As a result, when the energization angle is 150 degrees or less and the zero cross of the induced voltage cannot be detected, the driving by the first waveform generator 15 is in a state in which the load is not large, and therefore the first waveform generator 15 Prohibiting the transition prevents step-out stop and overcurrent, and can greatly improve the reliability of the motor drive device.

また、ブラシレスDCモータ5を冷凍空調サイクルの圧縮機7の駆動に用いることで、上記効果をもつ冷凍空調サイクルを提供することができる。   Further, by using the brushless DC motor 5 for driving the compressor 7 of the refrigeration air conditioning cycle, it is possible to provide a refrigeration air conditioning cycle having the above effects.

また、モータ駆動装置を冷蔵庫の圧縮機7の駆動に用いたことで、冷蔵庫の消費電力量の削減が可能となると共に、庫内温度や外気温度が高い高負荷状態での高速駆動も可能となり冷却性能を高めることができる。   Further, by using the motor drive device for driving the compressor 7 of the refrigerator, it is possible to reduce the amount of power consumed by the refrigerator, and it is also possible to drive at high speed in a high load state where the inside temperature and the outside air temperature are high. Cooling performance can be enhanced.

本発明によるモータ駆動装置は、高効率、高速、高トルクなモータ駆動装置を提供できるので、空気調和機や洗濯機、掃除機をはじめとしたモータを使用した白物家電や、DVDプレーヤー等のAV機器、油圧ポンプ等の産業機器等、ブラシレスDCモータを使用した幅広い用途での適用が可能である。   Since the motor drive device according to the present invention can provide a motor drive device with high efficiency, high speed, and high torque, such as white goods using a motor such as an air conditioner, a washing machine, and a vacuum cleaner, a DVD player, etc. It can be used in a wide range of applications using brushless DC motors such as AV equipment and industrial equipment such as hydraulic pumps.

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1 is a block diagram of a motor drive device according to Embodiment 1 of the present invention. 同実施の形態のモータ駆動装置におけるブラシレスDCモータの固定子巻き線に発生する誘起電圧の波形とインバータの出力端子電圧の波形との関係を示すタイミングチャートTiming chart showing the relationship between the waveform of the induced voltage generated in the stator winding of the brushless DC motor and the waveform of the output terminal voltage of the inverter in the motor drive device of the embodiment 同実施の形態のモータ駆動装置における位置検出手段の動作を示すフローチャートFlowchart showing the operation of the position detection means in the motor drive device of the same embodiment 従来のモータ駆動装置のブロック図Block diagram of a conventional motor drive device

符号の説明Explanation of symbols

3 インバータ
5 ブラシレスDCモータ
7 圧縮機
12 位置検出手段
15 第1波形発生部
17 第2波形発生部
18 切替判定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Inverter 5 Brushless DC motor 7 Compressor 12 Position detection means 15 1st waveform generation part 17 2nd waveform generation part 18 Switching determination part

Claims (5)

永久磁石を有する回転子と三相巻線を有する固定子からなるブラシレスDCモータと、前記三相巻線に電力を供給するインバータと、通電角が120度以上150度以下の矩形波またはそれに準じる波形を出力する第1波形発生部と、通電角が130度以上180度未満の矩形波またはそれに準じる波形を出力する第2波形発生部と、所定速度以下の低速では前記第1波形発生部の出力を、所定速度を超える高速では前記第2波形発生部の出力をそれぞれ選択する切替判定部とを有し、前記第2波形発生部での駆動から前記第1波形発生部での駆動に移行する場合は、通電角を150度以下とするモータ駆動装置。   A brushless DC motor including a rotor having a permanent magnet and a stator having a three-phase winding, an inverter for supplying power to the three-phase winding, a rectangular wave having a conduction angle of 120 ° to 150 ° or the like A first waveform generator for outputting a waveform, a second waveform generator for outputting a rectangular wave having a conduction angle of 130 degrees or more and less than 180 degrees or a waveform equivalent thereto, and a low speed below a predetermined speed, A switching determination unit that selects the output of the second waveform generation unit at a high speed exceeding a predetermined speed, and shifts from driving by the second waveform generation unit to driving by the first waveform generation unit; If so, a motor drive device with a conduction angle of 150 degrees or less. 前記ブラシレスDCモータの回転子の相対位置をブラシレスDCモータの駆動により発生する誘起電圧から検出する位置検出手段を有し、第1波形発生部での駆動から第2波形発生部での駆動に移行する際は、前記位置検出手段によって検出した前記ブラシレスDCモータの回転子の相対位置に対して所定のタイミングで前記インバータの通電相の切り替えを行う請求項1に記載のモータ駆動装置。   It has position detecting means for detecting the relative position of the rotor of the brushless DC motor from the induced voltage generated by driving the brushless DC motor, and shifts from driving by the first waveform generating section to driving by the second waveform generating section. 2. The motor drive device according to claim 1, wherein when performing the operation, the conduction phase of the inverter is switched at a predetermined timing with respect to the relative position of the rotor of the brushless DC motor detected by the position detection unit. 前記位置検出手段によって、前記ブラシレスDCモータの回転子の相対位置を検出できない場合は第2波形発生部での駆動から第1波形発生部での駆動へ移行しない請求項1または請求項2に記載のモータ駆動装置。   3. The driving device according to claim 1, wherein when the relative position of the rotor of the brushless DC motor cannot be detected by the position detection unit, the driving by the second waveform generation unit does not shift to the driving by the first waveform generation unit. Motor drive device. ブラシレスDCモータは冷凍空調サイクルの圧縮機を駆動する請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。   The motor driving device according to any one of claims 1 to 3, wherein the brushless DC motor drives a compressor of a refrigeration air conditioning cycle. 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のモータ駆動装置を圧縮機の駆動に用いた冷蔵庫。   A refrigerator using the motor driving device according to any one of claims 1 to 4 for driving a compressor.
JP2007133728A 2007-05-21 2007-05-21 Motor drive and refrigerator using the same Pending JP2008289310A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007133728A JP2008289310A (en) 2007-05-21 2007-05-21 Motor drive and refrigerator using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007133728A JP2008289310A (en) 2007-05-21 2007-05-21 Motor drive and refrigerator using the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008289310A true JP2008289310A (en) 2008-11-27

Family

ID=40148504

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007133728A Pending JP2008289310A (en) 2007-05-21 2007-05-21 Motor drive and refrigerator using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008289310A (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010055843A1 (en) 2008-11-11 2010-05-20 ユニ・チャーム株式会社 Method of manufacturing absorptive article and device for manufacturing absorptive article
WO2010082473A1 (en) * 2009-01-14 2010-07-22 パナソニック株式会社 Motor driving device and electric equipment using same
JP2010187522A (en) * 2009-01-14 2010-08-26 Panasonic Corp Method and device for driving motor, and electric equipment using the same
JP2010233415A (en) * 2009-03-30 2010-10-14 Panasonic Corp Motor driving device and refrigerator using the same
JP2011010431A (en) * 2009-06-25 2011-01-13 Panasonic Corp Motor drive device, and electrical apparatus employing the same
JP2011010476A (en) * 2009-06-26 2011-01-13 Panasonic Corp Motor drive device and electric apparatus employing the same
EP2388905A1 (en) * 2009-01-14 2011-11-23 Panasonic Corporation Motor drive device and electric equipment utilizing same
JP2012092694A (en) * 2010-10-26 2012-05-17 Panasonic Corp Driving device for compressor and refrigerator using the same

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010055843A1 (en) 2008-11-11 2010-05-20 ユニ・チャーム株式会社 Method of manufacturing absorptive article and device for manufacturing absorptive article
WO2010082473A1 (en) * 2009-01-14 2010-07-22 パナソニック株式会社 Motor driving device and electric equipment using same
JP2010187522A (en) * 2009-01-14 2010-08-26 Panasonic Corp Method and device for driving motor, and electric equipment using the same
EP2388906A1 (en) * 2009-01-14 2011-11-23 Panasonic Corporation Motor driving device and electric equipment using same
EP2388905A1 (en) * 2009-01-14 2011-11-23 Panasonic Corporation Motor drive device and electric equipment utilizing same
CN102282755A (en) * 2009-01-14 2011-12-14 松下电器产业株式会社 Motor driving device and electric equipment using same
EP2388905A4 (en) * 2009-01-14 2015-03-18 Panasonic Corp Motor drive device and electric equipment utilizing same
EP2388906A4 (en) * 2009-01-14 2015-04-01 Panasonic Corp Motor driving device and electric equipment using same
JP2010233415A (en) * 2009-03-30 2010-10-14 Panasonic Corp Motor driving device and refrigerator using the same
JP2011010431A (en) * 2009-06-25 2011-01-13 Panasonic Corp Motor drive device, and electrical apparatus employing the same
JP2011010476A (en) * 2009-06-26 2011-01-13 Panasonic Corp Motor drive device and electric apparatus employing the same
JP2012092694A (en) * 2010-10-26 2012-05-17 Panasonic Corp Driving device for compressor and refrigerator using the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3343751B1 (en) Refrigerator
WO2010082472A1 (en) Motor drive device and electric equipment utilizing same
JP6165470B2 (en) Motor control device, heat pump system and air conditioner
JP2008289310A (en) Motor drive and refrigerator using the same
JP6533950B2 (en) Motor drive device, compressor drive device using the same, refrigeration apparatus and refrigerator
JP6127275B2 (en) Motor drive device and refrigerator using the same
CN109155601B (en) Motor driving device and electric apparatus having compressor using the same
JP2008160950A (en) Motor driver and refrigerator possessing it
JP5375260B2 (en) Motor drive device and refrigerator using the same
JP2007151305A (en) Inverter system, control method thereof and refrigiration cycle system
JP3672637B2 (en) Compressor motor control device
JP2006149097A (en) Motor controller
JP3650012B2 (en) Compressor control device
JP2010252406A (en) Motor drive and refrigerator using the same
JP3776102B2 (en) Brushless motor control device
JP2010252480A (en) Motor drive and refrigerator using the same
JP2008005639A (en) Method and device for driving brushless dc motor
JP2011139573A (en) Motor drive device, compressor and refrigerator
JP6979568B2 (en) Motor drive device and refrigerator using it
JP2012186876A (en) Compressor drive unit and refrigerator using the same
JP6450939B2 (en) Motor drive device, compressor drive device using the same, refrigeration device, and refrigerator
JP2001309692A (en) Control device of refrigerating system
JP2011193585A (en) Motor drive and electric equipment using the same
JP2006050804A (en) Control device of refrigerator
JP5747145B2 (en) Motor drive device and electric apparatus using the same