JP2012090448A

JP2012090448A - モータ駆動装置

Info

Publication number: JP2012090448A
Application number: JP2010235338A
Authority: JP
Inventors: Soichi Hatanaka; 聡一畠中; Shinji Kondo; 信二近藤; Masahiro Suzuki; 将大鈴木
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2010-10-20
Filing date: 2010-10-20
Publication date: 2012-05-10

Abstract

【課題】モータに流れる過電流を検知し、モータ磁石の減磁から保護すること。
【解決手段】モータを駆動制御するインバータ回路９と、インバータ回路９の出力電流を検出する電流検出回路１１と、インバータ回路９の出力電流の過電流を検知する過電流保護回路１４と、電流検出回路１１の出力信号によりモータを駆動させ、発振回路からのクロック信号よりキャリア波を生成し、キャリア波を用いてＰＷＭ制御によってインバータ回路９を制御させ、過電流保護回路の検知を行う時にだけインバータ回路のスイッチングと非同期のキャリア波に同期したパルスを出力できる制御手段１２を備え、過電流保護回路１４により、モータの過電流保護動作を行い、過電流検知に使用される抵抗値が小さくなった場合でも、過電流検知の誤検知を低減できる。
【選択図】図１

Description

本発明はモータ駆動装置に関するもので、特に、その過電流保護回路に関するものである。

従来、この種のモータ駆動装置は、インバータ回路下アームトランジスタのエミッタ端子に接続された複数のシャント抵抗に流れる電流を検出するか、過電流検出抵抗に発生した電圧と直流電圧の分圧された基準信号をコンパレータにより比較し、過電流保護をするようにしていたものである（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−３０４１７６号公報

しかしながら、このような従来の過電流保護回路はシャント抵抗もしくは過電流検出抵抗にはインバータ回路の出力電流が通電されるため、インバータ回路の出力電流が増加した場合はシャント抵抗もしくは過電流検出抵抗の発熱が大きくなるため、抵抗値を低くすることで発熱を抑えるなどの対策が必要でありが、抵抗値を低くすることで、発生する電圧が低下し、スイッチングノイズなどの影響を受けやすくなり、誤検知するという課題があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、コンパレータのゲインなどを変更するなどの対策をした新たなＩＣを必要としない過電流保護回路で、インバータ回路のスイッチングと非同期のキャリア波に同期したパルスを出力することにより、新規ＩＣを必要とせず、安価な構成でかつ大電流時での過電流検出の誤検知を低減することができるモータ駆動装置を提供することを目的としている。

本発明は上記目的を達成するために、本発明のモータ駆動装置は、交流電源と、前記交流電源からの交流を整流する整流回路と、前記整流回路の出力端子に接続された平滑用コンデンサと、前記平滑用コンデンサに並列に接続されモータを駆動制御するインバータ回路と、前記インバータ回路の出力電流を検出する電流検出回路と、前記インバータ回路の出力電流の過電流を検知する過電流保護回路と、前記電流検出回路の出力信号によりモータを駆動させ、発振回路からのクロック信号よりキャリアを生成し、キャリア波を用いてパルス幅変調によって前記インバータ回路を制御し、前記過電流保護回路の検知を行う時に前記インバータ回路のスイッチングと非同期のキャリア波に同期したパルスを出力できる制御手段とを備え、前記過電流保護回路は、前記制御手段から出力されるキャリア波に同期したパルス信号が出力された時のみ過電流検知を行うことにより、過電流保護回路によりモータの過電流保護動作を行い、過電流検出に使用される抵抗値が小さくなった場合でも、過電流検出の誤検知を低減するようにしたものである。

本発明のモータ駆動装置は、モータ電流が増加した際にシャント抵抗値の低下により、誤検知を低減する対策をした新たなＩＣを必要とせずに、過電流保護回路にキャリア波に同期したパルスを出力することにより、新規ＩＣを必要としない安価な構成で、かつ大電
流時での過電流検出抵抗の発熱を抑えるように低抵抗値に設定したとしても過電流検出の誤検知を低減することでモータ磁石の減磁を防止することができる信頼性の高いモータ駆動装置を実現することができる。

本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置のブロック図本発明のモータ駆動装置の電流検知タイミングチャート本発明のモータ駆動装置の過電流保護回路を示す図

本発明は、交流電源と、前記交流電源からの交流を整流する整流回路と、前記整流回路の出力端子に接続された平滑用コンデンサと、前記平滑用コンデンサに並列に接続されモータを駆動制御するインバータ回路と、前記インバータ回路の出力電流を検出する電流検出回路と、前記インバータ回路の出力電流の過電流を検知する過電流保護回路と、前記電流検出回路の出力信号によりモータを駆動させ、発振回路からのクロック信号よりキャリアを生成し、キャリア波を用いてパルス幅変調によって前記インバータ回路を制御し、前記過電流保護回路の検知を行う時に前記インバータ回路のスイッチングと非同期のキャリア波に同期したパルスを出力できる制御手段とを備え、前記過電流保護回路は、前記制御手段から出力されるキャリア波に同期したパルス信号が出力された時のみ過電流検知を行うものであり、安価な過電流保護回路を実現でき、過電流保護回路によりモータ磁石の減磁を防止できる信頼性の高いモータ駆動装置を実現することができる。

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。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（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を示す図である。図１において、インバータ回路９は、６個のスイッチング素子７を３相ブリッジ接続して構成され、各スイッチング素子７に並列にフライホイールダイオード８が接続されている。各スイッチング素子７のオン／オフ状態は、制御手段１２によりＰＷＭ制御される。インバータ回路９に対する電力の供給は、交流電源１、整流部６により行なわれる。

すなわち、交流電源１から供給される交流電圧Ｖｓから、整流部６により直流電圧Ｖｄが生成されて、インバータ回路９に印加される。整流部６は、全波整流回路３を備え、全波整流回路３には、平滑コンデンサ４、５の直列回路が並列に接続されている。平滑コンデンサ４、５の両端の直流電圧Ｖｄが、インバータ回路９に印加され、直流電力が３相交流電力に変換されて、モータ１３に供給される。

インバータ回路９の下アームトランジスタのエミッタ端子に接続されたシャント抵抗１０ａ、１０ｂ、１０ｃと、シャント抵抗１０ａ、１０ｂ、１０ｃに電流検出回路・過電流保護回路１１を接続し、インバータ回路９の３相各下アームに流れる電流を検出することによりインバータ回路９の出力電流及びモータ１３に通電される電流を検出する。

制御手段１２は、マイクロコンピュータ等の高速プロセッサにより構成され、電流検出回路１１、過電流保護回路１４からの電流信号によりインバータ回路９をＰＷＭ制御しモータ１３を駆動するもので、電流検出回路１１、過電流保護回路１４からの過電流検知信号をインバータ回路９へ出力し、インバータ回路９の遮断信号端子ＦＯをＬｏｗにすることで、インバータ回路９の出力トランジスタをターンオフさせ、モータ１３の過電流保護を行う。

図２は、インバータ回路９の出力電流の検出タイミングを示し、発振回路からの周波数を持った方形波のクロック信号により、三角波のキャリア波Ｃａを発生する。三角波のキャリア波ＣａによりＰＷＭ制御して、スイッチングノイズの影響を少なくするためにスイッチング素子７のスイッチングタイミングを外してＡ／Ｄ変換してマイクロコンピュータ等の高速プロセッサにより電流検知する。

図３は、本発明による過電流保護回路１４の詳細図であり、過電流保護回路１４はシャント抵抗１０ａ、１０ｂ、１０ｃとコンパレータ、キャリア波Ｃａと同期してスイッチングするスイッチング素子１４０５、コンパレータの出力信号と同期して駆動するスイッチング素子１４０４より構成している。インバータ回路９、あるいは、モータ１３に過電流が流れた場合には、シャント抵抗１０ａ、１０ｂ、１０ｃにも過電流が流れるため、シャント抵抗１０ａ、１０ｂ、１０ｃの両端には電圧（Ｖｒ＝Ｉ×Ｒａ）が発生する。

発生した電圧をコンパレータ１４０１の−入力端子に接続し、コンパレータ１４０１の＋入力端子（基準入力端子）には、定電流源１４０２の電流が流れる抵抗１４０３に発生した電圧が入力される。シャント抵抗１０ａ、１０ｂ、１０ｃに流れる電流が少ない場合は、コンパレータ１４０１の−入力端子（基準入力端子）よりも＋入力端子（基準入力端子）の方が高くなるように設定し、コンパレータ１４０１の出力信号はＨｉ信号となる。

コンパレータの出力信号がスイッチング素子１４０４に入力され、スイッチング素子１４０４が駆動する。キャリア波Ｃａ波によりスイッチングタイミングを外したタイミングで制御手段１２から数百ｎｓ以上のパルス信号Ｖｐを出力し、スイッチング素子１４０５が駆動する。

スイッチング素子１４０４、１４０５が両方とも駆動した際に、直流電源ＶＣＣを抵抗１４０６、１４０７で分圧した信号がインバータ回路もしくは制御手段に入力され、過電流と検知し、インバータ回路９の出力トランジスタをターンオフさせ、モータ１３の過電流保護を行う。

これにより、スイッチングノイズの影響が少ないタイミングで過電流検知を行うことができ、誤検知を低減させることができる。シャント抵抗１０ａ、１０ｂ、１０ｃに通電される電流が増加し、シャント抵抗１０ａ、１０ｂ、１０ｃの発熱が大きくなった対策として、発熱を抑えるために抵抗値を小さくしたことによりＳＮ比が悪化し、過電流検知の誤検知が発生しやすくなることを低減させ、信頼性の高いモータ駆動装置を実現できる。

以上のように、本発明のモータ駆動回路は、過電流保護回路によりモータ磁石の減磁の防止するようにしたものであるから、ほとんどのモータ駆動装置に応用することができ、洗濯機のモータ駆動装置、あるいはファンモータ、循環ポンプ、バスポンプの駆動装置、冷蔵庫のヒートポンプモータ駆動装置等に有用である。

１交流電源
２リアクタ
３全波整流回路
４、５平滑コンデンサ
６整流部
７スイッチング素子
８フライホイールダイオード
９インバータ回路
１０ａ、１０ｂ、１０ｃシャント抵抗
１１電流検出回路
１２制御手段
１３モータ
１４過電流保護回路

Claims

交流電源と、前記交流電源からの交流を整流する整流回路と、前記整流回路の出力端子に接続された平滑用コンデンサと、前記平滑用コンデンサに並列に接続されモータを駆動制御するインバータ回路と、前記インバータ回路の出力電流を検出する電流検出回路と、前記インバータ回路の出力電流の過電流を検知する過電流保護回路と、前記電流検出回路の出力信号によりモータを駆動させ、発振回路からのクロック信号よりキャリアを生成し、キャリア波を用いてパルス幅変調によって前記インバータ回路を制御し、前記過電流保護回路の検知を行う時に前記インバータ回路のスイッチングと非同期のキャリア波に同期したパルスを出力できる制御手段とを備え、前記過電流保護回路は、前記制御手段から出力されるキャリア波に同期したパルス信号が出力された時のみ過電流検知を行うモータ駆動装置。