JP2010242767A - Wind rate control method for blower - Google Patents

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久 高橋
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光男 齋藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wind rate control method for a blower capable of maintaining at a set wind rate by making motor load torque constant through control of supply voltage on the basis of changes of supply current and rotation speed of a DC motor. <P>SOLUTION: In the blower 3 for rotating a Sirocco fan 3 by the DC motor 2, the wind rate control method drives the DC motor 2 at fixed voltage, and detects changes of load torque of the DC motor 2 on the basis of a command load drive current value for attaining driving current, motor rotational speed, and the set wind rate actually supplied to the DC motor 2, and maintains motor generated torque at a value corresponding to the command load driving current value by controlling the drive voltage in response to changes of the load torque. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、屋内の空気を屋外に排出して屋内を換気する換気装置等に用いる送風機の風量を設定風量に維持する風量制御方法に関する。   The present invention relates to an air volume control method for maintaining an air volume of a blower used in a ventilator for ventilating indoors by discharging indoor air outdoors.

従来より、モータでファンを回転する送風機を用いて屋内の空気をダクトを通して屋外に排出し、屋内を換気する場合に、その送風機の負荷量は、据付条件、例えば、ダクト長及びダクト径等の通気抵抗、屋内の気密度等により変動することから、その送風機の排気経路に風量センサを設け、その風量センサにより検出された風量が設定風量となるようにモータ(ファン)の回転を調整することで、送風機の負荷量が異なっても設定風量を屋外に排出できるようにしている。
しかし、前述のような風量制御方法であると風量センサを必要とするから種々の不具合があり、風量センサを用いずに送風機の負荷量が異なっても屋外に排出する風量を設定風量に維持できるようにした風量制御方法が種々提案されている。
Conventionally, when a fan that rotates a fan with a motor is used to exhaust indoor air through a duct and ventilate the interior, the load of the fan is determined by installation conditions such as the duct length and the duct diameter. Since it varies depending on ventilation resistance, indoor air density, etc., an air volume sensor is provided in the exhaust path of the blower, and the rotation of the motor (fan) is adjusted so that the air volume detected by the air volume sensor becomes the set air volume. Thus, the set air volume can be discharged outdoors even if the load of the blower is different.
However, since the air volume control method as described above requires an air volume sensor, there are various problems, and the air volume discharged outdoors can be maintained at the set air volume without using the air volume sensor even if the load amount of the blower is different. Various air volume control methods have been proposed.

例えば、特許文献1に開示された風量制御方法が提案されている。
この風量制御方法は、DCモータでファンを回転する送風機とし、そのDCモータへの通電電流と回転数との関係を異なる負荷量に対応して予め設定(記憶)し、DCモータを定電流で作動した時の回転数(運転回転数)を検出して前述の設定から負荷量を判断する。
これとは別に、負荷量に対応した設定回転数と、その時の風量(排気風量)が予めデータテーブルとして記憶しており、このデータテーブルに基づき前述の判断した負荷量に対応した設定風量と、その設定風量となる設定回転数を求める。
この設定回転数と運転回転数とを比較し、両者が一致するように出力電圧を制御する。
例えば、運転回転数が設定回転数よりも大きいときは出力電圧を低下させて風量を減少させ、運転回転数が設定回転数よりも小さいときは出力電圧を増大させて風量を増加させる。
これによって、DCモータの運転回転数が設定回転数となるように制御され、負荷量が異なっても送風機の風量(つまり、屋外に排出される風量)が設定風量に維持される。
For example, an air volume control method disclosed in Patent Document 1 has been proposed.
This air volume control method uses a blower that rotates a fan with a DC motor, sets (stores) the relationship between the energization current to the DC motor and the rotational speed in advance corresponding to different load amounts, and sets the DC motor at a constant current. The number of rotations (operation number of rotations) at the time of operation is detected, and the load amount is determined from the above setting.
Apart from this, the set rotational speed corresponding to the load amount and the air volume at that time (exhaust air volume) are stored in advance as a data table, and the set air volume corresponding to the load amount determined above based on this data table, The set rotational speed that is the set air volume is obtained.
The set rotational speed is compared with the operating rotational speed, and the output voltage is controlled so that they match.
For example, when the operating rotational speed is larger than the set rotational speed, the output voltage is decreased to reduce the air volume, and when the operating rotational speed is smaller than the set rotational speed, the output voltage is increased to increase the air volume.
Thus, the operation rotational speed of the DC motor is controlled to be the set rotational speed, and the air volume of the blower (that is, the air volume discharged outdoors) is maintained at the set air volume even when the load amount is different.

特開平8−152165号公報JP-A-8-152165

前述した従来の風量制御方法によれば、風量センサを用いずに設定風量に維持できるが、DCモータへの通電電流と回転数と負荷量の関係及び、負荷量に対応した設定回転数と風量の関係を予め設定する必要があり、それらの関係を実験などによって実測して求めなければならず、その作業が面倒で、時間がかかる。   According to the conventional air volume control method described above, the set air volume can be maintained without using an air volume sensor. However, the relationship between the current applied to the DC motor, the rotation speed, and the load volume, and the set rotation speed and air volume corresponding to the load volume. It is necessary to set the relationship in advance, and the relationship must be obtained by actual measurement through experiments or the like, which is troublesome and takes time.

本発明は、前述の課題に鑑みなされたものであって、その目的は、何らかの関係を実測して予め設定することなく負荷トルクが異なっても送風機の風量を設定風量に維持できるようにした送風機の風量制御方法を提供することである。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a blower capable of maintaining the air volume of the blower at the set air volume even when the load torque is different without actually measuring and setting any relationship. It is to provide a method for controlling the air volume.

本発明者等は、シロッコファンをブラシレスのDCモータまたはブラシ付DCモータ(以下DCモータという)で回転する送風機を用い、ダクトに送風した場合のダクトの出口側の風量、つまり送風機の風量について研究、実験した結果、次のようであった。
DCモータへ供給する電圧を一定とし、ダクトの管路抵抗を大きくした場合、DCモータへ供給する電流値が低下してモータトルクは下がり、シロッコファンの回転数は上がり、風量は減少した。
DCモータへ供給する電圧を一定とし、ダクトの管路抵抗を小さくした場合、DCモータへ供給する電流値が増加してモータトルクが上がり、シロッコファンの回転数は下がり風量は増加した。
このことから、ダクトの管路抵抗の大小によってDCモータへ供給する電流値が増減してモータトルクが変化し、それによって風量が増減することが判った。
前述の説明で、モータトルクはモータ発生トルク、ダクトの管路抵抗はDCモータの負荷量、すなわち負荷トルクと言い換えることができるので、前述のことは、負荷トルクの大小によって電流値が増減してモータ発生トルクが変化するので、送風機の風量が増減することになる。
前述のことから、本発明者等はDCモータでシロッコファンを回転する送風機においては、DCモータの負荷トルクが変化した場合に、モータ発生トルクを制御し、負荷トルクを一定にすることで、風量を一定にできることを見い出し本発明に到った。
The present inventors have studied the air volume at the outlet side of the duct when the sirocco fan is rotated by a brushless DC motor or a DC motor with brush (hereinafter referred to as DC motor) and blown into the duct, that is, the air volume of the fan. As a result of the experiment, it was as follows.
When the voltage supplied to the DC motor was kept constant and the duct resistance of the duct was increased, the current value supplied to the DC motor decreased, the motor torque decreased, the sirocco fan speed increased, and the air flow decreased.
When the voltage supplied to the DC motor was kept constant and the duct resistance of the duct was reduced, the current value supplied to the DC motor increased, the motor torque increased, the sirocco fan speed decreased, and the air flow increased.
From this, it has been found that the value of the current supplied to the DC motor increases and decreases depending on the duct resistance of the duct and the motor torque changes, thereby increasing and decreasing the air volume.
In the above description, the motor torque can be paraphrased as the motor generated torque and the duct resistance of the duct as the load amount of the DC motor, that is, the load torque. Therefore, the current value increases or decreases depending on the magnitude of the load torque. Since the motor generated torque changes, the air volume of the blower increases or decreases.
From the above, the present inventors, in a blower that rotates a sirocco fan with a DC motor, control the motor generated torque when the load torque of the DC motor changes, and keep the load torque constant, thereby reducing the air volume. Has been found to be constant, and the present invention has been reached.

本発明は、DCモータ2でシロッコファン3を回転する送風機3の風量を制御する方法であって、
前記DCモータ2を駆動し、そのDCモータ2に実際に供給される駆動電圧、駆動電流と、DCモータ2の回転速度と、設定風量を得るための指令負荷駆動電流値に基づいてDCモータ2の負荷トルクの変化を検出し、この負荷トルクの変化に応じてDCモータ2に供給する駆動電圧を制御してモータ発生トルクを指令負荷駆動電流値に見合う値に維持することを特徴とする送風機の風量制御方法である。
The present invention is a method for controlling the air volume of a blower 3 that rotates a sirocco fan 3 with a DC motor 2,
The DC motor 2 is driven based on the drive voltage and drive current actually supplied to the DC motor 2, the rotational speed of the DC motor 2, and the command load drive current value for obtaining the set air volume. A fan that detects a change in the load torque of the motor and controls the drive voltage supplied to the DC motor 2 in accordance with the change in the load torque to maintain the motor-generated torque at a value commensurate with the command load drive current value. This is an air volume control method.

本発明においては、前述の指令負荷駆動電流値を任意の値に設定することで、設定したモータ発生トルクを変更し、設定風量を任意の値に設定できる。   In the present invention, by setting the above-described command load drive current value to an arbitrary value, the set motor generation torque can be changed, and the set air volume can be set to an arbitrary value.

請求項1に係る発明によれば、DCモータ2の負荷トルクが変動した際に、そのDCモータ2に供給される駆動電圧、駆動電流、回転速度の変化により、負荷トルクの変化を求め、そのDCモータ2に供給する駆動電圧を制御することでモータ発生トルクを補正して、負荷トルクを設定値に維持する。
よって、何らかの関係を実測して予め設定することなくDCモータ2の供給電流、回転速度の変化に基づいて負荷トルクが異なっても送風機の風量を設定風量に維持できる。
According to the first aspect of the present invention, when the load torque of the DC motor 2 fluctuates, the change of the load torque is obtained by the change of the drive voltage, drive current, and rotational speed supplied to the DC motor 2, By controlling the drive voltage supplied to the DC motor 2, the motor generated torque is corrected and the load torque is maintained at the set value.
Therefore, the air volume of the blower can be maintained at the set air volume even if the load torque is different based on the change in the supply current and the rotational speed of the DC motor 2 without actually measuring and setting any relationship.

本発明の制御装置の実施の形態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows embodiment of the control apparatus of this invention. DCモータの等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram of a DC motor.

送風機の風量制御装置の概略を図1に基づいて説明する。
送風機1は、DCモータ2、例えば三相ブラシレスDCサーボモータでシロッコファン3を回転するものである。
前記DCモータ2にはモータ駆動回路4から所定の駆動電力(電圧、電流)が供給される。
このモータ駆動回路4には図示しない電源から所定の電源電力(電圧、電流)が供給される。
前記モータ駆動回路4には、マイクロコンピュータなどのコントロール5から駆動電力制御指令が入力される。
このコントローラ5には風量設定部6から任意の設定風量に見合う電力指令、例えば設定風量に見合うモータ発生トルクが得られる指令負荷駆動電流値が入力される。
そして、コントローラ5は入力された電力指令、例えば指令負荷駆動電流値に基づきモータ駆動回路4に駆動電力制御指令を出力し、DCモータ2に指令された電力、例えば指令駆動電流と駆動電圧を供給することで、DCモータ2のモータ発生トルクを設定し、設定風量が得られるようにする。
An outline of a blower air volume control device will be described with reference to FIG.
The blower 1 rotates a sirocco fan 3 with a DC motor 2, for example, a three-phase brushless DC servo motor.
The DC motor 2 is supplied with predetermined drive power (voltage, current) from a motor drive circuit 4.
The motor drive circuit 4 is supplied with predetermined power (voltage, current) from a power source (not shown).
A drive power control command is input to the motor drive circuit 4 from a control 5 such as a microcomputer.
The controller 5 is supplied with an electric power command corresponding to an arbitrary set air volume, for example, a command load driving current value for obtaining a motor-generated torque corresponding to the set air volume, from the air volume setting unit 6.
Then, the controller 5 outputs a drive power control command to the motor drive circuit 4 based on the input power command, for example, a command load drive current value, and supplies power commanded to the DC motor 2, for example, command drive current and drive voltage. Thus, the motor generation torque of the DC motor 2 is set so that the set air volume can be obtained.

前記DCモータ2の回転速度はモータ回転速度検出手段10で検出されて前記コントローラ5に入力される。例えば、モータに取付けられたホールセンサ11から出力されるパルス信号(12p/r)をF/V変換器12で周波数を電圧に変換し、その電圧をコントローラ5のADコンバータ(図示せず)に入力できる範囲内にするために、変換係数TGで変換し、0〜5Vとする。   The rotational speed of the DC motor 2 is detected by the motor rotational speed detecting means 10 and input to the controller 5. For example, the pulse signal (12p / r) output from the Hall sensor 11 attached to the motor is converted into a voltage by the F / V converter 12, and the voltage is sent to an AD converter (not shown) of the controller 5. In order to make it within the input range, it is converted with the conversion coefficient TG to 0-5V.

前記モータ駆動回路4に供給される電源電圧は、電圧検出手段20で検出されて前記コントローラ5に入力される。例えば、電圧センサ21で電源電圧を検出し、その電源電圧をコントローラ5のADコンバータの入力電圧範囲(0〜5V)になるように電圧変換器22で変換する。変換係数はβである。   The power supply voltage supplied to the motor drive circuit 4 is detected by the voltage detection means 20 and input to the controller 5. For example, the power supply voltage is detected by the voltage sensor 21, and the power supply voltage is converted by the voltage converter 22 so as to be in the input voltage range (0 to 5 V) of the AD converter of the controller 5. The conversion coefficient is β.

前記DCモータ2に供給される駆動電流は、電流検出手段30で検出されて前記コントローラ5に入力される。例えば、電流センサ31で駆動電流を検出し、その駆動電流をコントローラ5のADコンバータの入力電圧の範囲(0〜5V)になるように電圧変換器32で変換する。変換係数はαである。   The drive current supplied to the DC motor 2 is detected by the current detection means 30 and input to the controller 5. For example, the drive current is detected by the current sensor 31, and the drive current is converted by the voltage converter 32 so as to be in the input voltage range (0 to 5 V) of the AD converter of the controller 5. The conversion coefficient is α.

前記モータ回転速度検出手段10で検出したDCモータ2の回転速度、前記電圧検出手段20で検出した電源電圧、前記電流検出手段30で検出した駆動電流は、前記コントローラ5にそれぞれ入力される。
前記コントローラ5は、入力されたDCモータ2の回転速度、電源電圧、駆動電流と、設定風量に見合う電力指令値に基づき、DCモータ2に作用する負荷トルクの変化を検出し、その負荷トルクの変化に対応してモータ駆動回路4に駆動電力補正指令を出力し、DCモータ2のモータ発生トルクを変化させ、負荷トルクを設定した値に維持する。
The rotation speed of the DC motor 2 detected by the motor rotation speed detection means 10, the power supply voltage detected by the voltage detection means 20, and the drive current detected by the current detection means 30 are input to the controller 5, respectively.
The controller 5 detects a change in load torque acting on the DC motor 2 based on the input rotation speed, power supply voltage, drive current, and power command value corresponding to the set air volume, and the load torque of the DC motor 2 is detected. In response to the change, a drive power correction command is output to the motor drive circuit 4, the motor generated torque of the DC motor 2 is changed, and the load torque is maintained at a set value.

次に、風量制御の一例を説明する。
前述の送風機1をダクトを備えた換気装置として用いた場合に、DCモータ2に供給される電圧を一定とし、DCモータ2に供給される駆動電流が指令駆動電流値と異なる場合には設定風量ではないことになる。
例えば、負荷駆動電流が指令負荷駆動電流値よりも小さい場合には、前述の送風機1を管路抵抗の大きなダクトを備えた換気装置として用いた場合で、DCモータ2の負荷トルクが小さく、シロッコファン2の回転数が上昇し、風量が設定風量よりも少ない。
前述とは反対に、負荷駆動電流が指令負荷駆動電流値よりも大きい場合には、ダクトの管路抵抗が小さく、DCモータ2の負荷トルクが大で、シロッコファン2の回転数が下降し、風量が設定風量よりも多い。
Next, an example of air volume control will be described.
When the above-described blower 1 is used as a ventilation device provided with a duct, when the voltage supplied to the DC motor 2 is constant and the drive current supplied to the DC motor 2 is different from the command drive current value, the set air volume It will not be.
For example, when the load drive current is smaller than the command load drive current value, the load torque of the DC motor 2 is small when the blower 1 is used as a ventilator having a duct with a large pipe resistance, and the sirocco The rotation speed of the fan 2 increases and the air volume is less than the set air volume.
On the contrary, when the load drive current is larger than the command load drive current value, the duct resistance of the duct is small, the load torque of the DC motor 2 is large, and the rotational speed of the sirocco fan 2 decreases. The air volume is higher than the set air volume.

このように、コントローラ5はDCモータ2に供給する負荷駆動電流が指令負荷駆動電流値と異なることでダクトの管路抵抗の大小、つまりDCモータ2に作用する負荷トルクが変化したことを検知する。   As described above, the controller 5 detects that the load resistance applied to the DC motor 2 has changed because the load drive current supplied to the DC motor 2 is different from the command load drive current value. .

前述のように、DCモータ2に作用する負荷トルクが変化した場合には、コントローラ5はモータ駆動回路4に補正指令を出力してDCモータ2に供給する駆動電圧を制御し、負荷駆動電流を指令負荷駆動電流値に補正する。
例えば、DCモータ2に供給される電力は駆動電圧×駆動電流であって、前述のように補正しない以前の実際の電力は電源電圧×指令負荷駆動電流値(駆動電流)で、モータ発生トルクは指令値である。
そして、前述のようにDCモータ2に作用する負荷トルクが変化して駆動電流が指令電流値と異なってモータ発生トルクが指令値と異なった場合には、モータ回転速度等によって実際にDCモータ2に供給する駆動電圧を電源電圧と異ならせることで駆動電流を指令負荷駆動電流値とする。
As described above, when the load torque acting on the DC motor 2 changes, the controller 5 outputs a correction command to the motor drive circuit 4 to control the drive voltage supplied to the DC motor 2 and to change the load drive current. Correct to command load drive current value.
For example, the power supplied to the DC motor 2 is drive voltage × drive current, and the actual power before correction as described above is power supply voltage × command load drive current value (drive current), and the motor generated torque is It is a command value.
As described above, when the load torque acting on the DC motor 2 changes and the drive current is different from the command current value and the motor generated torque is different from the command value, the DC motor 2 actually depends on the motor rotation speed or the like. The drive current is set to a command load drive current value by making the drive voltage supplied to the power supply voltage different from the power supply voltage.

これによって、モータ発生トルクは設定値(つまり、指令負荷駆動電流値に基づくモータ発生トルク)となり、送風機1の風量は設定風量に維持される。   Thereby, the motor generated torque becomes a set value (that is, the motor generated torque based on the command load drive current value), and the air volume of the blower 1 is maintained at the set air volume.

前述の動作を図1に基づいて具体的に説明すると、風量設定部6から設定風量に見合うモータ発生トルクが得られる指令負荷駆動電流値を0〜5Vの電圧に変換した値としてコントローラ5に入力される。
DCモータ2には電圧が供給される。
DCモータ2に作用する負荷トルクが変化することでモータ駆動回路4からDCモータ2に供給される負荷駆動電流が変動する。
この駆動電流は0〜5Vの電圧の範囲に変換されてコントローラ5に入力され、指令負荷駆動電流値との大小が判断される。
The above-described operation will be described in detail with reference to FIG. 1. The command load drive current value at which the motor-generated torque corresponding to the set air volume is obtained from the air volume setting unit 6 is input to the controller 5 as a value converted into a voltage of 0 to 5V. Is done.
A voltage is supplied to the DC motor 2.
The load drive current supplied from the motor drive circuit 4 to the DC motor 2 varies as the load torque acting on the DC motor 2 changes.
This drive current is converted into a voltage range of 0 to 5 V and is input to the controller 5, and the magnitude of the command load drive current value is determined.

前記コントローラ5は、入力された負荷駆動電流が指令負荷駆動電流値と異なる場合には、DCモータ2に供給する駆動電圧を制御する指令をモータ駆動回路4に出力し、実際にDCモータ2に供給される駆動電圧を電源電圧と異ならせ、実際にDCモータ2に供給される駆動電流(電流検出手段30でコントローラ5に入力される電流値)を用いて指令負荷駆動電流値と一致するようにする。   When the input load drive current is different from the command load drive current value, the controller 5 outputs a command for controlling the drive voltage supplied to the DC motor 2 to the motor drive circuit 4 and actually supplies the DC motor 2 with the command. The supplied drive voltage is made different from the power supply voltage so as to match the command load drive current value using the drive current actually supplied to the DC motor 2 (current value input to the controller 5 by the current detection means 30). To.

これによって、DCモータ2のモータ発生トルクは負荷トルクに関係なく制御できるから、負荷トルクを一定に保てることから、風量を指令風量に一定に維持できる。   Thereby, since the motor generated torque of the DC motor 2 can be controlled regardless of the load torque, the load torque can be kept constant, so that the air volume can be kept constant at the command air volume.

また、ダクトの経年変化や外気圧の変化などによってDCモータ2に作用する負荷トルクが変動した場合も前述と同様に駆動電圧を制御して風量を一定に維持できる。   Further, even when the load torque acting on the DC motor 2 fluctuates due to aging of the duct or changes in the external air pressure, the air volume can be kept constant by controlling the drive voltage in the same manner as described above.

本発明の風量制御方法の制御理論を前述の図1に基づいて説明する。
シロッコファンを回転するブラシレスのDCモータのモータ発生トルクは下記の(1)式のように使用されると考えられる。
The control theory of the air volume control method of the present invention will be described with reference to FIG.
The motor-generated torque of the brushless DC motor that rotates the sirocco fan is considered to be used as in the following equation (1).

dω
T=K=J―――+Dω+TL …(1)
dt

T = K T i a = J --- + Dω + TL ... (1)
dt

ここで、Tはモータ発生トルク、Kはモータのトルク定数、iは等価電機子電流、Jは慣性モーメント、Dは粘性制動係数、Tは負荷トルク、ωは回転速度である。
(1)式において、右辺第1項は加速・減速トルク、第2項は粘性制動トルク、第3項は負荷トルクである。
この負荷トルクが風量に作用する負荷トルクに相当し、速度が変化しない場合に加速・減速トルク、粘性制動トルクを一定であるとしてよい。
Here, T is the motor torque, the K T torque constant of the motor, i a is equivalent armature current, J is the moment of inertia, D is a viscous damping coefficient, T L is the load torque, omega is the rotational speed.
In the equation (1), the first term on the right side is acceleration / deceleration torque, the second term is viscous braking torque, and the third term is load torque.
This load torque corresponds to the load torque acting on the air volume, and the acceleration / deceleration torque and the viscous braking torque may be constant when the speed does not change.

前記モータ駆動回路4を含むブラシレスのDCモータ2の簡易な等価回路を図2に示す。等価回路中Rは等価電機子抵抗、Lは等価電機子インダクタンス、Rは等価粘性抵抗、Cは等価慣性容量、Kωは逆起電力である。Kは逆起電力定数。SI単位系では、各パラメータの数値は等しくK=K=Kとなる。Vは電機子電圧である。iは等価電機子電流で、i=i+i+iである。
この電機子電圧Vが前述の駆動電圧に相当し、等価電機子電流iが前述の駆動電流に相当する。
A simple equivalent circuit of the brushless DC motor 2 including the motor drive circuit 4 is shown in FIG. In the equivalent circuit, R a is an equivalent armature resistance, L a is an equivalent armature inductance, R D is an equivalent viscous resistance, C J is an equivalent inertia capacity, and K E ω is a counter electromotive force. KE is the back electromotive force constant. In the SI unit system, the numerical values of the respective parameters are equal to K E = K T = K. V a is an armature voltage. In i a is equivalent armature current, i a = i J + i D + i L.
The armature voltage V a is equivalent to the drive voltage of the above, the equivalent armature current i a is equivalent to the driving current mentioned above.

モータ発生トルクTは   Motor generated torque T is

T=K=K+K+K …(2) T = K T i a = K T i J + K T i D + K T i L ... (2)

発生したトルクTは、次の目的に使用される。   The generated torque T is used for the following purposes.

dω
T=K=K+K+K=J―――+Dω+T …(3)
dt

T = K T i a = K T i J + K T i D + K T i L = J --- + Dω + T L ... (3)
dt

実際のモータ回転速度をω、等価巻線抵抗をRとすると The actual motor rotation speed omega, the equivalent winding resistance When R a

di
=L―――+R+Kω …(4)
dt
di a
V a = L a —— + R a i a + K E ω (4)
dt

等価巻線インダクタンスLは、電流変化に対して十分小さいとするとVEquivalent winding inductance L a is, V a is when sufficiently small relative to current variation

=R+Kω …(5) V a = R a i a + K E ω (5)

=i+i+i …(6) i a = i J + i D + i L (6)

モータ駆動回路4の損失を含むモータ駆動回路4への入力電力Pinは、駆動回路への供給電圧をV、供給電流をiとすると次式で求められる。 The input power P in to the motor drive circuit 4 including the loss of the motor drive circuit 4 is obtained by the following equation, where V s is the supply voltage to the drive circuit and i s is the supply current.

in=V …(7) P in = V S i S (7)

一方、DCモータ2に供給される電力POn the other hand, the electric power P m supplied to the DC motor 2 is

=(Kω+R)×i …(8) P m = (K E ω + R a i a) × i a ... (8)

モータ駆動回路4への入力電力PinとDCモータ2に供給される電力Pは等しいのでPin=Pとして、DCモータの等価電機子電流iを求めると次式になる。 Since the power P m supplied to the input power P in and the DC motor 2 to the motor driving circuit 4 is equal as P in = P m, it becomes the following equation when determining the equivalent armature current i a of the DC motor.

−Kω±√(Kω)+4R
=―――――――――――――――――――― …(9)
2R
-K E ω ± √ (K E ω) 2 + 4R a V S i S
i a = -------------------- ... (9)
2R a

等価電機子電流iは正であるので、i≧0とすると、 Since the equivalent armature current i a is positive, if i a ≧ 0,

−Kω+√(Kω)+4R
=―――――――――――――――――――― …(10)
2R
-K E ω + √ (K E ω) 2 + 4R a V S i S
i a = ――――――――――――――――――――… (10)
2R a

DCモータ2に供給したい等価電機子電流指令(前述の指令負荷駆動電流値に相当)をiacmdとすると、モータ発生トルクは If the equivalent armature current command (corresponding to the aforementioned command load drive current value) to be supplied to the DC motor 2 is iacmd , the motor generated torque is

dω
acmd=K+K+K=J―――+Dω+T …(11)
dt

K T i acmd = K T i J + K T i D + K T i L = J --- + Dω + T L ... (11)
dt

ここで、風量を一定にするときは、負荷トルクTを一定に制御すればよい。負荷トルクTを一定にするためにはiを一定にすることで達成できる。このときiacmdは次式で表わされる。 Here, when the air volume is made constant, the load torque TL may be controlled to be constant. In order to make the load torque TL constant, it can be achieved by making i L constant. In this case i ACMD is expressed by the following equation.

acmd=i+i+i …(12) i acmd = i L + i D + i J (12)

ここで、i、iは、モータの回転速度に関係しており、次式で求められる。 Here, i D and i J are related to the rotational speed of the motor, and are obtained by the following equations.

Dω
=―― …(13)

i D = ―― (13)
K

J dω
=―― ―― …(14)
dt
J dω
i C = - - ... (14 )
K T dt

(10)式を用いて推定計算された等価電機子電流iが、iacmdと等しくなるようにDCモータ2に供給する駆動電圧(10)式のVを制御する。 (10) the estimated calculated equivalent armature current i a with equation, the driving voltage (10) to the DC motor 2 so as to be equal to i ACMD controls the expression of V s.

前述の説明では、一定速度で回転しており、粘性制御係数が無視できるとき、i、iを考えずにiacmd=i=iとして、前記(13)、(14)式を用いずに、(10)式のみを用いてDCモータ2に供給する駆動電圧、つまり(10)式のVの値を、実際のiが指令されたiacmdとなる値としている。 In the above description, when rotating at a constant speed and the viscosity control coefficient is negligible, i acmd = i a = i L without considering i J and i D , the above equations (13) and (14) are set. Without using it, the drive voltage supplied to the DC motor 2 using only the equation (10), that is, the value of V s in the equation (10) is set to a value at which the actual i a becomes the commanded i acmd .

前述の駆動電圧の制御はPID制御手法を用いている。
計算間隔をdtとし、等価電機子電流指令iacmd(t)と等価電機子電流i(t)の差をi(t)とすると
The above-described drive voltage control uses a PID control method.
When the calculation interval is dt and the difference between the equivalent armature current command i acmd (t) and the equivalent armature current i a (t) is i e (t)

(t)=iacmd(t)−i(t) …(15) i e (t) = i acmd (t) -i a (t) ... (15)

PID制御パラメータをK、K、Kとすると、操作量eは次式で求められる。 If the PID control parameters are K P , K I , and K D , the manipulated variable e can be obtained by the following equation.

di(t)
e=K(t)+K∫i(t)dt+K―――――― …(16)
dt
di e (t)
e = K P i e (t ) + K I ∫i e (t) dt + K D ------ ... (16)
dt

ここで求められたeを適切な数値に変換し、DAコンバータを用いて0〜5Vのアナログ電圧に変換してモータ駆動回路4に供給する。   The e obtained here is converted into an appropriate numerical value, converted into an analog voltage of 0 to 5 V using a DA converter, and supplied to the motor drive circuit 4.

前述したブラシレスのDCモータ2のモータ駆動回路4の制御電圧は、0.2Vから5Vである。DAコンバータの分解能を10ビット、DAの出力電圧を0〜5VとするとDAコンバータへの出力データは   The control voltage of the motor drive circuit 4 of the brushless DC motor 2 described above is 0.2V to 5V. When the resolution of the DA converter is 10 bits and the output voltage of the DA is 0 to 5V, the output data to the DA converter is

DAdata=e×gain+offset …(17)   DAdata = e × gain + offset (17)

ここで、offset=40、gainは適当な変換係数、DAdataは最小値0、最大値は1023になるように制限をする(リミットをかける)。   Here, offset = 40, gain is an appropriate conversion coefficient, DAdata is limited to a minimum value of 0, and a maximum value is set to 1023 (a limit is applied).

1…送風機、2…DCモータ、3…シロッコファン、4…モータ駆動回路、5…コントローラ、6…風量設定部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Blower, 2 ... DC motor, 3 ... Sirocco fan, 4 ... Motor drive circuit, 5 ... Controller, 6 ... Air volume setting part.

Claims (2)

DCモータ2でシロッコファン3を回転する送風機3の風量を制御する方法であって、
前記DCモータ2を駆動し、そのDCモータ2に実際に供給される駆動電圧、駆動電流と、DCモータ2の回転速度と、設定風量を得るための指令負荷駆動電流値に基づいてDCモータ2の負荷トルクの変化を検出し、この負荷トルクの変化に応じてDCモータ2に供給する駆動電圧を制御してモータ発生トルクを指令負荷駆動電流値に見合う値に維持することを特徴とする送風機の風量制御方法。
A method for controlling the air volume of a blower 3 that rotates a sirocco fan 3 with a DC motor 2,
The DC motor 2 is driven based on the drive voltage and drive current actually supplied to the DC motor 2, the rotational speed of the DC motor 2, and the command load drive current value for obtaining the set air volume. A fan that detects a change in the load torque of the motor and controls the drive voltage supplied to the DC motor 2 in accordance with the change in the load torque to maintain the motor-generated torque at a value commensurate with the command load drive current value. Air volume control method.
指令負荷駆動電流値を任意の値に設定できるようにした請求項1記載の送風機の風量制御方法。   The method according to claim 1, wherein the command load drive current value can be set to an arbitrary value.
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