JP2012105384A - Inverter control device and electric compressor and household electrical equipment using the same - Google Patents

Inverter control device and electric compressor and household electrical equipment using the same Download PDF

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充浩 福田
Atsushi Koda
篤志 甲田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problems in an inverter control device that when wide angle control for expanding an energization angle to 120 degrees or more or spark advance control for advancing a voltage phase with respect to the phase of an induction voltage induced in a stator of a brushless DC motor is exerted, a non-conduction angle produces 30 degrees of electric angle, causing the inverter to become unable to sufficiently output a desired voltage and have its DC voltage utilization rate dropped slightly, which resulted in that the terminal voltage of the brushless DC motor is slightly reduced and becomes slightly narrower than desired for an operation range.SOLUTION: Control is exerted in such a way that at least once in one cycle of mechanical angle of a brushless DC motor, an energization angle is commutated prior to the zero-cross point of an induction voltage based on a calculated value which is calculated from a detection value acquired in the past, and not using the zero-cross point of an induction voltage detected by position detection means 208. By so doing, a non-conduction angle is restricted to less than 30 degrees of electric angle, making control possible in a wider operation range than ever.

Description

本発明は、ブラシレスDCモータを駆動する機器に搭載するインバータ制御装置に関するものである。特に、ブラシレスDCモータのインバータ制御装置における広角通電制御に関するものであり、さらにそのインバータ制御装置を用いた電動圧縮機および家庭用電気機器に関するものである。   The present invention relates to an inverter control device mounted on a device that drives a brushless DC motor. In particular, the present invention relates to wide-angle energization control in an inverter control device for a brushless DC motor, and further relates to an electric compressor and household electrical equipment using the inverter control device.

従来、この種のインバータ制御装置は、通電角を電気角120度以上に広げる広角制御を行うことにより、インバータの運転範囲を拡大し、インバータ制御装置の出力を増大するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, this type of inverter control device has been proposed to expand the operating range of the inverter and increase the output of the inverter control device by performing wide-angle control that widens the energization angle to an electrical angle of 120 degrees or more ( For example, see Patent Document 1).

一般にこれまでインバータの波形制御として、制御の容易さの観点から120度通電波形が採用されてきた。ブラシレスDCモータを駆動するシステムにおいては、正負それぞれの電気角が180度あるにもかかわらず、電気角120度分だけしかインバータの各相のスイッチを導通させておらず、残りの電気角60度の区間が無制御となっていた。   In general, a 120-degree energization waveform has been adopted as an inverter waveform control so far from the viewpoint of ease of control. In a system for driving a brushless DC motor, although the electrical angle of each positive and negative is 180 degrees, the switch of each phase of the inverter is made to conduct only by an electrical angle of 120 degrees, and the remaining electrical angle is 60 degrees. Was uncontrolled.

従って、無制御期間においては、インバータが望みの電圧を出力することができず、インバータの直流電圧利用率が低い。そして直流電圧利用率が低いことに起因してブラシレスDCモータの端子電圧が小さくなり、運転範囲が狭くなってしまう、すなわち最高回転速度が低くなっていた。   Therefore, in the non-control period, the inverter cannot output a desired voltage, and the DC voltage utilization rate of the inverter is low. The terminal voltage of the brushless DC motor is reduced due to the low DC voltage utilization rate, and the operating range is narrowed, that is, the maximum rotation speed is reduced.

そこで、この特許文献1では、電圧形インバータの通電幅を電気角で120度より大きく、180度以下の所定の幅に設定しており、無制御区間を電気角で60度未満にしている。その結果、モータ端子電圧を大きくし、運転範囲を広くしている。   Therefore, in Patent Document 1, the energization width of the voltage source inverter is set to a predetermined width greater than 120 degrees and 180 degrees or less in electrical angle, and the non-control section is set to less than 60 degrees in electrical angle. As a result, the motor terminal voltage is increased and the operating range is widened.

また近年、モータの高効率化を図るためにロータ内部に永久磁石を埋め込み、磁石に起因するトルクのみならず、リラクタンスに起因するトルクを発生させることにより、モータ電流を増加させることなく、全体として発生トルクを大きくすることができる埋込磁石構造のブラシレスDCモータが用いられてきている。   In recent years, permanent magnets have been embedded inside the rotor to increase the efficiency of the motor, and not only torque caused by magnets but also torque caused by reluctance can be generated without increasing the motor current as a whole. A brushless DC motor having an embedded magnet structure capable of increasing the generated torque has been used.

このリラクタンストルクを有効に活用するために、モータ誘起電圧の位相に対してインバータの電圧位相を進める進角制御が行われている。さらに進角制御は、弱め磁束効果を有効に活用でき、出力トルクを増大できる。   In order to effectively use this reluctance torque, advance angle control is performed to advance the voltage phase of the inverter with respect to the phase of the motor induced voltage. Further, the advance angle control can effectively use the magnetic flux weakening effect and increase the output torque.

ホール素子等のセンサを用いたモータでは、センサによりロータ磁極位置を正確に認識することができるため、間接的な誘起電圧によるロータ磁極位置を検知などの必要がなく、センサから直接ロータ磁極位置が判断できるので、容易にモータ制御を行なうことができる。   In a motor using a sensor such as a hall element, the rotor magnetic pole position can be accurately recognized by the sensor, so there is no need to detect the rotor magnetic pole position by an indirect induced voltage, and the rotor magnetic pole position can be directly detected from the sensor. Since it can be determined, motor control can be easily performed.

しかしながら、密閉型圧縮機においては、ホール素子等のセンサを埋め込むこと自体が、使用環境によるセンサ故障、冷媒漏れなどの信頼性、センサ一体型による故障時のモータのメンテナンスの観点から採用が容易ではなく、一般的にはホール素子等のセンサを用いずにステータ巻線に生じる誘起電圧により、ロータ磁極位置を検知するセンサレス方式のインバータ制御装置が用いられている。   However, in a hermetic compressor, embedding a sensor such as a Hall element itself is not easy to adopt from the viewpoint of sensor failure due to the use environment, reliability such as refrigerant leakage, and maintenance of the motor in the event of failure due to the sensor integrated type. In general, a sensorless inverter control device that detects the rotor magnetic pole position by an induced voltage generated in the stator winding without using a sensor such as a Hall element is used.

この場合、無制御期間中の電気角60度を用い、上下アームのスイッチのオフ期間中にモータ端子に現れる誘起電圧を観測することにより、ロータ磁極位置を得ているものが多
い。
In this case, the rotor magnetic pole position is often obtained by using an electrical angle of 60 degrees during the non-control period and observing the induced voltage appearing at the motor terminal during the OFF period of the upper and lower arm switches.

以下、図面を参照しながら上記従来のインバータ制御装置を説明する。   The conventional inverter control apparatus will be described below with reference to the drawings.

図8は、特許文献1に記載された従来のインバータ制御装置の構成を示す図である。また図9は、従来のインバータ制御装置の各部の信号波形および処理内容を示す図であり、広角度150度時の特性を示している。   FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of a conventional inverter control device described in Patent Document 1. In FIG. FIG. 9 is a diagram showing signal waveforms and processing contents of each part of the conventional inverter control device, and shows characteristics at a wide angle of 150 degrees.

図10は、従来のインバータ制御装置の負荷トルクと回転速度特性を示す図であり、広角通電制御を行った時の特性を示している。   FIG. 10 is a diagram showing load torque and rotational speed characteristics of a conventional inverter control device, and shows characteristics when wide-angle energization control is performed.

図8において、直流電源001の端子間に3対のスイッチングトランジスタTru、Trx、Trv、Try、Trw、Trzをそれぞれ直列接続してインバータ回路部002を構成している。   In FIG. 8, three pairs of switching transistors Tru, Trx, Trv, Try, Trw, and Trz are connected in series between terminals of a DC power source 001 to form an inverter circuit unit 002.

ブラシレスDCモータ003は、4極の分布巻き構造のステータ003aと、ロータ003bで構成されている。ロータ003bは内部に永久磁石003α、永久磁石003βを埋め込んだ磁石埋込型構造である。   The brushless DC motor 003 includes a stator 003a having a four-pole distributed winding structure and a rotor 003b. The rotor 003b has a magnet embedded structure in which permanent magnets 003α and permanent magnets 003β are embedded.

各対のスイッチングトランジスタTru、Trx、Trv、Try、Trw、Trzどうしの接続点は、ブラシレスDCモータ003のY接続された各相のステータ巻線003u、ステータ巻線003v、ステータ巻線003wの端子にそれぞれ接続されている。   The connection point between each pair of switching transistors Tru, Trx, Trv, Try, Trw, Trz is the terminals of the stator winding 003u, stator winding 003v, and stator winding 003w of each phase Y-connected to the brushless DC motor 003. Are connected to each.

そして、各対のスイッチングトランジスタTru、Trx、Trv、Try、Trw、Trzどうしの接続点は、Y接続された抵抗004u、004v、004wにもそれぞれ接続されている。   The connection point between each pair of switching transistors Tru, Trx, Trv, Try, Trw, and Trz is also connected to Y-connected resistors 004u, 004v, and 004w, respectively.

なお、スイッチングトランジスタTru、Trx、Trv、Try、Trw、Trzのコレクターエミッタ端子間に、それぞれ保護用の還流ダイオードDu、Dx、Dv、Dy、Dw、Dzが接続されている。   Note that protective reflux diodes Du, Dx, Dv, Dy, Dw, and Dz are connected between collector-emitter terminals of the switching transistors Tru, Trx, Trv, Try, Trw, and Trz, respectively.

磁極位置検出回路010は、差動増幅器011と積分器012とゼロクロスコンパレータ013により構成されている。そして、上記Y接続されたステータ巻線003u、ステータ巻線003v、ステータ巻線003wの中性点003dの電圧は、抵抗011aを介して増幅器011bの反転入力端子に供給され、Y接続された抵抗004u、004v、004wの中性点004dの電圧は、そのまま増幅器011bの非反転入力端子に供給されている。   The magnetic pole position detection circuit 010 includes a differential amplifier 011, an integrator 012, and a zero cross comparator 013. The voltage of the neutral point 003d of the Y-connected stator winding 003u, stator winding 003v, and stator winding 003w is supplied to the inverting input terminal of the amplifier 011b via the resistor 011a, and the Y-connected resistor The voltage at the neutral point 004d of 004u, 004v, and 004w is supplied as it is to the non-inverting input terminal of the amplifier 011b.

そして、増幅器011bの出力端子と反転入力端子との間に抵抗011cを接続することにより、差動増幅器011として動作させるようにしている。   The resistor 011c is connected between the output terminal and the inverting input terminal of the amplifier 011b so as to operate as the differential amplifier 011.

また、差動増幅器011の出力端子から出力される出力信号は、抵抗012aとコンデンサ012bとを直列接続してなる積分器012に供給されている。   The output signal output from the output terminal of the differential amplifier 011 is supplied to an integrator 012 formed by connecting a resistor 012a and a capacitor 012b in series.

積分器012からの出力信号(抵抗012aとコンデンサ012bとの接続点電圧)は、ゼロクロスコンパレータ013の非反転入力端子に供給されており、ゼロクロスコンパレータ013の反転入力端子には、中性点003dの電圧が供給されている。   The output signal from the integrator 012 (the voltage at the connection point between the resistor 012a and the capacitor 012b) is supplied to the non-inverting input terminal of the zero-cross comparator 013. The inverting input terminal of the zero-cross comparator 013 has a neutral point 003d. Voltage is being supplied.

そして、ゼロクロスコンパレータ013の出力端子から磁極位置検出信号が出力される。   A magnetic pole position detection signal is output from the output terminal of the zero cross comparator 013.

上記差動増幅器011、積分器012およびゼロクロスコンパレータ013で、ブラシレスDCモータ003のロータ003bの磁極位置を検出する磁極位置検出回路010が構成される。   The differential amplifier 011, the integrator 012, and the zero cross comparator 013 constitute a magnetic pole position detection circuit 010 that detects the magnetic pole position of the rotor 003 b of the brushless DC motor 003.

マイクロプロセッサ020では、磁極位置検出回路010から出力される磁極位置検出信号に基づいて、周期測定、進角や通電角の設定のための位相補正などを行い、電気角1周期当りのタイマ値を算出し、スイッチングトランジスタTru、Trx、Trv、Try、Trw、Trzの転流信号を決定する。   In the microprocessor 020, based on the magnetic pole position detection signal output from the magnetic pole position detection circuit 010, the period measurement, the phase correction for setting the advance angle and the conduction angle, etc. are performed, and the timer value per cycle of the electrical angle is determined. Calculate and determine the commutation signals of the switching transistors Tru, Trx, Trv, Try, Trw, Trz.

また、マイクロプロセッサ020は、回転速度指令に基づいて電圧指令を出力し、電圧指令をPWM(パルス幅変調)変調するとともに、回転速度指令と実回転速度の偏差に基づき、PWM変調信号のON/OFF比であるデューティ量を制御し、3相分のPWM変調信号を出力する。   The microprocessor 020 outputs a voltage command based on the rotation speed command, modulates the voltage command with PWM (pulse width modulation), and turns on / off the PWM modulation signal based on a deviation between the rotation speed command and the actual rotation speed. The duty amount which is the OFF ratio is controlled, and PWM modulation signals for three phases are output.

そして、回転速度指令に対し、実回転速度が低いとデューティを大きくし、逆に実回転速度が高いとデューティを小さくする。   Then, with respect to the rotational speed command, the duty is increased when the actual rotational speed is low, and conversely, the duty is decreased when the actual rotational speed is high.

このPWM変調信号は、ドライブ回路030に供給され、ドライブ回路030が、スイッチングトランジスタTru、Trx、Trv、Try、Trw、Trzのそれぞれのベース端子に供給すべきドライブ信号を出力する。   This PWM modulation signal is supplied to the drive circuit 030, and the drive circuit 030 outputs drive signals to be supplied to the respective base terminals of the switching transistors Tru, Trx, Trv, Try, Trw, and Trz.

以上のように構成されたインバータ制御装置について、以下その通電における動作を説明する。   About the inverter control apparatus comprised as mentioned above, the operation | movement in the energization is demonstrated below.

図9において、(A)、(B)、(C)は、ブラシレスDCモータ003のU相、V相、W相の誘起電圧Eu、Ev、Ewであり、位相がそれぞれ120度ずつずれた状態で変化する。   In FIG. 9, (A), (B), and (C) are the induced voltages Eu, Ev, and Ew of the U-phase, V-phase, and W-phase of the brushless DC motor 003, and the phases are shifted by 120 degrees. It changes with.

(D)は、差動増幅器011から出力される信号であり、(E)は、積分器012による積分波形である。この積分波形がゼロクロスコンパレータ013に供給されることにより、積分波形のゼロクロス点において立ち上り、立ち下りの励磁切替信号が磁極位置検出信号として(F)のように出力される。   (D) is a signal output from the differential amplifier 011, and (E) is an integrated waveform by the integrator 012. By supplying this integrated waveform to the zero cross comparator 013, the excitation switching signal rising and falling at the zero cross point of the integrated waveform is output as a magnetic pole position detection signal as shown in (F).

この励磁信号の立ち上り、立ち下りによってスタートする位相補正タイマ(G1)と、この位相補正タイマによってスタートする第2位相補正タイマ(G2)により、転流パターンであるインバータモード(N)を1ステップ進める。   The inverter mode (N) that is a commutation pattern is advanced by one step by the phase correction timer (G1) that starts when the excitation signal rises and falls and the second phase correction timer (G2) that starts with this phase correction timer. .

ここで、W相の誘起電圧Ewの波形からU相の通電タイミングを算出しており、位相補正タイマ(G1)により、インバータ回路部002の位相進み量を制御できる。図9においては、通電角150度で進角60度の設定である。従って、位相補正タイマ(G1)の値は45度相当、第2位相補正タイマ(G2)の値は30度相当の値となっている。   Here, the U-phase energization timing is calculated from the waveform of the W-phase induced voltage Ew, and the phase advance amount of the inverter circuit unit 002 can be controlled by the phase correction timer (G1). In FIG. 9, the energization angle is 150 degrees and the advance angle is 60 degrees. Accordingly, the value of the phase correction timer (G1) is equivalent to 45 degrees, and the value of the second phase correction timer (G2) is equivalent to 30 degrees.

その結果、各インバータモード(N)に対応して、スイッチングトランジスタTru、Trx、Trv、Try、Trw、TrzのON/OFF状態が、それぞれ(H)、(I)、(J)、(K)、(L)、(M)に示すように制御される。   As a result, the ON / OFF states of the switching transistors Tru, Trx, Trv, Try, Trw, and Trz corresponding to each inverter mode (N) are (H), (I), (J), and (K), respectively. , (L), and (M).

以上のように、通電期間を120度から180度に設定した状態でのブラシレスDCモータ003の駆動を達成することができ、インバータ電圧の位相をモータ誘起電圧よりも進めた状態にすることができる。   As described above, the brushless DC motor 003 can be driven in a state where the energization period is set to 120 degrees to 180 degrees, and the phase of the inverter voltage can be advanced from the motor induced voltage. .

また、広角通電制御を行うことにより、図10に示すように負荷トルクの大きいところでの運転領域を拡大することができる。   Further, by performing the wide-angle energization control, it is possible to expand the operation region where the load torque is large as shown in FIG.

しかしながら、前記従来の構成では、ロータ003bの回転に基づいてステータ巻線003u、ステータ巻線003v、ステータ巻線003wに生じる誘起電圧を検出し、この誘起電圧を、90度の遅れを有する積分器012によって移相することにより、ロータ003bの磁極に対応する位置検出信号を得ており、この位置検出信号に基づいてステータ巻線003u、ステータ巻線003v、ステータ巻線003wへの通電タイミングを決定する構成となっている。   However, in the conventional configuration, an induced voltage generated in the stator winding 003u, the stator winding 003v, and the stator winding 003w is detected based on the rotation of the rotor 003b, and this induced voltage is integrated into an integrator having a delay of 90 degrees. The position detection signal corresponding to the magnetic pole of the rotor 003b is obtained by shifting the phase by 012. Based on this position detection signal, the energization timing to the stator winding 003u, the stator winding 003v, and the stator winding 003w is determined. It is the composition to do.

その結果、90度遅れ位相の積分器012を用いているので、急激な加減速に対する応答性が悪いという不具合がある。   As a result, since the integrator 012 having a 90-degree delayed phase is used, there is a problem that the responsiveness to rapid acceleration / deceleration is poor.

そこで、このような応答性を改善した位置検出回路が提案されている(例えば、特許文献2参照)。   Thus, a position detection circuit with improved responsiveness has been proposed (see, for example, Patent Document 2).

以下、図面を参照しながら、特許文献2に記載された他の従来のインバータ制御装置について説明する。   Hereinafter, another conventional inverter control device described in Patent Document 2 will be described with reference to the drawings.

図11は、他の従来のインバータ制御装置の構成を示す図、図12は、他の従来例のインバータ制御装置の各部の信号波形および処理内容を示す図である。   FIG. 11 is a diagram showing a configuration of another conventional inverter control device, and FIG. 12 is a diagram showing signal waveforms and processing contents of respective parts of another conventional inverter control device.

図11において、抵抗101、102は、母線103、104間に直列に接続されており、その共通接続点たる検出端子ONは、ブラシレスDCモータ105のステータ巻線105u、ステータ巻線105v、ステータ巻線105wの中性点の電圧に相当する直流電源001の電圧の1/2たる仮想中性点の電圧VNを出力するようになっている。   In FIG. 11, resistors 101 and 102 are connected in series between buses 103 and 104, and a detection terminal ON as a common connection point is a stator winding 105 u, a stator winding 105 v, a stator winding of a brushless DC motor 105. A voltage VN at a virtual neutral point that is ½ of the voltage of the DC power supply 001 corresponding to the voltage at the neutral point of the line 105w is output.

コンパレータ106a、106b、106cは、これらの各非反転入力端子(+)が、抵抗107、108、109を介して出力端子OU、OV、OWにそれぞれ接続され、各反転入力端子(−)が、検出端子ONに接続されている。   In the comparators 106a, 106b, 106c, these non-inverting input terminals (+) are connected to the output terminals OU, OV, OW through resistors 107, 108, 109, respectively, and the inverting input terminals (−) are Connected to the detection terminal ON.

そして、これらのコンパレータ106a、106b、106cの出力端子OU、OV、OWは、論理手段たるマイクロプロセッサ110の入力端子I1、I2、I3にそれぞれ接続されている。また、その出力端子O1からO6は、ドライブ回路120を介してスイッチングトランジスタTru、Trx、Trv、Try、Trw、Trzを駆動する。   The output terminals OU, OV, and OW of these comparators 106a, 106b, and 106c are respectively connected to input terminals I1, I2, and I3 of the microprocessor 110 that is a logic means. The output terminals O1 to O6 drive the switching transistors Tru, Trx, Trv, Try, Trw, and Trz via the drive circuit 120.

また、コンパレータ106a、106b、106cの出力信号に基づき、誘起電圧の変化時間を測定する第1タイマ122を設け、この第1タイマ122で測定した変化時間に基づいて遅延時間を得る第2タイマ123を設けている。   A first timer 122 that measures the change time of the induced voltage is provided based on the output signals of the comparators 106a, 106b, and 106c, and a second timer 123 that obtains a delay time based on the change time measured by the first timer 122 is provided. Is provided.

コンパレータ106a、106b、106cの出力信号に基づく誘起電圧の正、負状態と第2タイマ123のタイミングから、各相のステータ巻線105u、ステータ巻線105v、ステータ巻線105wに通電するための駆動信号を出力する。   Drive for energizing the stator winding 105u, the stator winding 105v, and the stator winding 105w of each phase from the positive and negative states of the induced voltage based on the output signals of the comparators 106a, 106b, and 106c and the timing of the second timer 123 Output a signal.

ブラシレスDCモータ105は、4極分布巻き構造で、ロータ105aは、表面に永久磁石105α、永久磁石105βを配置した表面磁石構造である。従って、通電角120度、進角0度の設定となっている。   The brushless DC motor 105 has a quadrupole distributed winding structure, and the rotor 105a has a surface magnet structure in which a permanent magnet 105α and a permanent magnet 105β are arranged on the surface. Accordingly, the conduction angle is set to 120 degrees and the advance angle is set to 0 degrees.

以上のように構成されたインバータ制御装置について、以下その動作を説明する。   About the inverter control apparatus comprised as mentioned above, the operation | movement is demonstrated below.

図12において、(A)、(B)、(C)は、定常動作時におけるステータ巻線105u、ステータ巻線105v、ステータ巻線105wの端子電圧Vu、Vv、Vwを示すものである。   In FIG. 12, (A), (B), and (C) show terminal voltages Vu, Vv, and Vw of the stator winding 105u, the stator winding 105v, and the stator winding 105w during the steady operation.

これらの端子電圧Vu、Vv、Vwは、インバータ回路部140による供給電圧Vua、Vva、Vwaと、ステータ巻線105u、ステータ巻線105v、ステータ巻線105wに発生する誘起電圧Vub、Vvb、Vwbと、転流切り換え時にインバータ回路部140の還流ダイオードDu、Dx、Dv、Dy、Dw、Dzの内のいずれかが導通することにより生じるパルス状のスパイク電圧Vuc、Vvc、Vwcとの合成波形となる。   These terminal voltages Vu, Vv, and Vw are supplied voltages Vua, Vva, and Vwa from the inverter circuit unit 140, and induced voltages Vub, Vvb, and Vwb that are generated in the stator winding 105u, the stator winding 105v, and the stator winding 105w, respectively. When the commutation is switched, a combined waveform with the pulsed spike voltages Vuc, Vvc, and Vwc generated when any of the free-wheeling diodes Du, Dx, Dv, Dy, Dw, and Dz of the inverter circuit unit 140 becomes conductive. .

そして、これらの端子電圧Vu、Vv、Vwと、直流電源001の電圧の1/2の電圧たる仮想中性点の電圧VNと、コンパレータ106a、106b、106cにより比較した出力信号PSu、PSv、PSwが、(D)、(E)、(F)に示されている。   Then, these terminal voltages Vu, Vv, Vw, the voltage VN at the virtual neutral point that is ½ of the voltage of the DC power supply 001, and the output signals PSu, PSv, PSw compared by the comparators 106a, 106b, 106c. Are shown in (D), (E), (F).

この場合、コンパレータ106a、106b、106cの出力信号PSu、PSv、PSwは、前述の誘起電圧Vub、Vvb、Vwbの正および負ならびに位相を表わす信号PSua、PSva、PSwaと、前述のパルス状電圧のスパイク電圧Vuc、Vvc、Vwcに対応する信号PSub、PSvb、PSwbとからなる。   In this case, the output signals PSu, PSv, PSw of the comparators 106a, 106b, 106c are the signals PSua, PSva, PSwa representing the positive and negative and the phases of the aforementioned induced voltages Vub, Vvb, Vwb, and the pulse-like voltage described above. It consists of signals PSub, PSvb, PSwb corresponding to spike voltages Vuc, Vvc, Vwc.

また、パルス状電圧のスパイク電圧Vuc、Vvc、Vwcは、ウェイトタイマにより無視しているので、コンパレータ106a、106b、106cの出力信号PSu、PSv、PSwは、結果として誘起電圧Vub、Vvb、Vwbの正、および負、ならびに位相を示すものとなる。   Further, since the spike voltages Vuc, Vvc, and Vwc of the pulse voltage are ignored by the wait timer, the output signals PSu, PSv, and PSw of the comparators 106a, 106b, and 106c result in the induced voltages Vub, Vvb, and Vwb. Positive, negative, and phase are indicated.

マイクロプロセッサ110は、各コンパレータ106a、106b、106cの出力信号PSu、PSv、PSwの状態に基づいて、(G)に示す如き6つのモードAからFを認識する。そして、出力信号PSu、PSv、PSwのレベルが変化した時点から電気角で30度だけ遅らせて、ドライブ信号DSu、DSv、DSw、DSx、DSy、DSzを出力した状態が、それぞれ(J)から(O)である。   The microprocessor 110 recognizes six modes A to F as shown in (G) based on the states of the output signals PSu, PSv, and PSw of the comparators 106a, 106b, and 106c. The state in which the drive signals DSu, DSv, DSw, DSx, DSy, DSz are output after being delayed by an electrical angle of 30 degrees from the time when the levels of the output signals PSu, PSv, PSw are changed from (J) to ( O).

モードAからFの各時間T(H)は、電気角60度を示すものであり、AからFの1/2の時間(I)すなわちT/2は、電気角で30度に相当する遅延時間を示すものである。   Each time T (H) from mode A to F indicates an electrical angle of 60 degrees, and half time (I) from A to F, that is, T / 2 is a delay corresponding to 30 degrees in electrical angle. Indicates time.

このように、ブラシレスDCモータ105のロータ105aの回転に応じて、ステータ巻線105u、ステータ巻線105v、ステータ巻線105wに生ずる誘起電圧Vub、Vvb、Vwbからロータ105aの位置状態を検出するとともに、その誘起電圧Vub、Vvb、Vwbの変化時間(T)を検出してステータ巻線105u、ステータ巻線105v、ステータ巻線105wへの通電モードおよびタイミングにより各相のステータ巻線105u、ステータ巻線105v、ステータ巻線105wの通電のための駆動信号を決定して実行させるようにしている。   Thus, the position state of the rotor 105a is detected from the induced voltages Vub, Vvb, Vwb generated in the stator winding 105u, the stator winding 105v, and the stator winding 105w according to the rotation of the rotor 105a of the brushless DC motor 105. Then, the change times (T) of the induced voltages Vub, Vvb, Vwb are detected, and the stator windings 105u, stator windings of each phase are determined according to the energization mode and timing of the stator winding 105u, the stator winding 105v, the stator winding 105w. A drive signal for energizing the line 105v and the stator winding 105w is determined and executed.

そのため、特許文献1に記載された従来のインバータ制御装置とは異なり、フィルタ回路を必要としないことから誘起電圧Vub、Vvb、Vwbの検出感度が高くなって始動特性の向上を図ることができ、低速駆動を可能としている。   Therefore, unlike the conventional inverter control device described in Patent Document 1, since no filter circuit is required, the detection sensitivity of the induced voltages Vub, Vvb, Vwb is increased, and the starting characteristics can be improved. Low speed drive is possible.

さらに、90度遅れ特性のフィルタ回路を用いておらず、第1タイマ122および第2タイマ123の組合せにより、30度遅れをもって制御できるので、急激な加減速に対する応答性を改善している。   Furthermore, since a filter circuit having a 90-degree delay characteristic is not used and control can be performed with a 30-degree delay by the combination of the first timer 122 and the second timer 123, the response to sudden acceleration / deceleration is improved.

国際公開第95/27328号International Publication No. 95/27328 特開平1−8890号公報Japanese Patent Laid-Open No. 1-8890

しかしながら、前記特許文献1、特許文献2に記載された従来の構成では、120度以上に通電角を広げる広角制御や、ブラシレスDCモータのステータに誘起される誘起電圧の位相に対して、インバータ回路部140の電圧位相を進める進角制御を行なっているものの、通電角180度未満の区間で誘起電圧の位置検出可能な通電角はせいぜい150度までであり、残りの電気角30度の区間が無通電角となり、インバータから望みの電圧を十分に出力することができず、インバータの直流電圧利用率が若干落ちることにより、ブラシレスDCモータの端子電圧も若干小さくなり、運転範囲に対応した望む値に対して若干狭くなるという課題を有していた。   However, in the conventional configuration described in Patent Document 1 and Patent Document 2, an inverter circuit is provided for wide-angle control that widens the conduction angle to 120 degrees or more, and for the phase of the induced voltage induced in the stator of the brushless DC motor. Although the advance angle control for advancing the voltage phase of the unit 140 is performed, the conduction angle at which the position of the induced voltage can be detected is at most 150 degrees in the section where the conduction angle is less than 180 degrees, and the remaining section of the electrical angle is 30 degrees. It becomes a non-energized angle, and the desired voltage cannot be output sufficiently from the inverter, and the DC voltage utilization rate of the inverter slightly decreases, so the terminal voltage of the brushless DC motor also decreases slightly, and the desired value corresponding to the operating range However, it has a problem of being slightly narrower.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、150度以上の通電角で広角制御を行ない、より広い運転範囲で制御できるようにしたインバータ制御装置を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide an inverter control device that performs wide-angle control with a conduction angle of 150 degrees or more and can perform control over a wider operating range.

前記課題を解決するために本発明のインバータ制御装置は、ブラシレスDCモータの機械角1周期中に、少なくとも1回は位置検出手段により検出した誘起電圧のゼロクロス点を使用せずに、過去に取得した検出値から演算した演算値に基づいて通電角を誘起電圧のゼロクロス点よりも前に転流する制御を行うように構成したものである。   In order to solve the above-mentioned problems, the inverter control device of the present invention acquires in the past without using the zero-cross point of the induced voltage detected by the position detection means at least once during one mechanical angle cycle of the brushless DC motor. On the basis of the calculated value calculated from the detected value, control is performed to commutate the energization angle before the zero cross point of the induced voltage.

これによって、150度以上の通電角で広角制御を行なうことができるようになり、インバータのトルクアップが図れ、より広い運転範囲で制御できるインバータ制御装置を提供することができる。   As a result, wide angle control can be performed at an energization angle of 150 degrees or more, the torque of the inverter can be increased, and an inverter control device that can be controlled in a wider operating range can be provided.

本発明のインバータ制御装置は、ブラシレスDCモータ駆動において、位置検出手段により過去に取得した検出値から演算した通電角を、誘起電圧のゼロクロス点よりも前に転流する制御を行うことによって、150度以上の通電角で広角制御を行なうことができるようになり、より広い運転範囲で制御できる。その結果、従来よりも小型のモータを用いて、同等の性能をもったインバータ制御装置を提供することができる。また、小型のモータの使用により、コスト削減、ユニットの小型化が行なえる。   The inverter control device according to the present invention controls the commutation of the conduction angle calculated from the detection value acquired in the past by the position detection means in the brushless DC motor drive before the zero cross point of the induced voltage. Wide-angle control can be performed at an energization angle of more than 15 degrees, and control can be performed over a wider operating range. As a result, it is possible to provide an inverter control device having equivalent performance using a smaller motor than the conventional one. In addition, the use of a small motor can reduce the cost and the size of the unit.

本発明の実施の形態におけるインバータ制御装置のブロック図The block diagram of the inverter control apparatus in embodiment of this invention 本発明の実施の形態におけるインバータ制御装置の通電角150度以下の信号波形図Signal waveform diagram of conduction angle of 150 degrees or less of inverter control device in embodiment of present invention 本発明の実施の形態におけるインバータ制御装置のインバータ制御のフローチャートThe flowchart of the inverter control of the inverter control apparatus in embodiment of this invention 本発明の実施の形態におけるインバータ制御装置の通電角150度以下のフローチャートFlowchart of conduction angle of 150 degrees or less of inverter control apparatus in embodiment of the present invention 本発明の実施の形態におけるインバータ制御装置の通電角150度より上のフローチャートThe flowchart above the conduction angle of 150 degrees of the inverter control device in the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態におけるインバータ制御装置の通電角150度より上の信号波形図Signal waveform diagram above the conduction angle of 150 degrees of the inverter control device in the embodiment of the present invention 本発明の実施の形態におけるインバータ制御装置の広角制御のフローチャートFlowchart of wide-angle control of inverter control apparatus in embodiment of the present invention 従来のインバータ制御装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the conventional inverter control device 従来のインバータ制御装置の各部の信号波形および処理内容を示す図The figure which shows the signal waveform and processing content of each part of the conventional inverter control apparatus 従来のインバータ制御装置の負荷トルクと回転速度特性を示す図The figure which shows the load torque and rotational speed characteristic of the conventional inverter control device 他の従来のインバータ制御装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the other conventional inverter control apparatus 他の従来のインバータ制御装置の各部の信号波形および処理内容を示す図The figure which shows the signal waveform of each part of other conventional inverter control apparatuses, and the processing content

第1の発明は、ロータに永久磁石を設けたブラシレスDCモータを駆動するインバータ回路部と、前記ブラシレスDCモータのステータに誘起される誘起電圧に基づいて前記ロータの前記ステータに対する相対位置を検出する位置検出手段と、前記インバータ回路部の通電角制御を行なう通電角制御手段とを備え、前記通電角制御手段は、前記位置検出手段の検出値に基づき、前記インバータ回路部における通電角を誘起電圧のゼロクロス点よりも前に転流する制御を行ない、前記インバータ回路部には、ホール素子等のセンサを用いないものである。   1st invention detects the relative position with respect to the said stator of the inverter circuit part which drives the brushless DC motor which provided the permanent magnet in the rotor, and the induced voltage induced in the stator of the said brushless DC motor And a conduction angle control means for controlling a conduction angle of the inverter circuit unit. The conduction angle control means determines an conduction voltage in the inverter circuit unit based on a detection value of the position detection unit. The inverter is controlled so as to commutate before the zero cross point, and the inverter circuit unit does not use a sensor such as a Hall element.

これによって、通電角180度未満の区間において、誘起電圧の位置検出可能な通電角の通常の最大角150度を150度以上にすることができ、無通電角をより少なくすることにより、インバータのトルクアップが図れ、より広い運転範囲で制御することができる。   As a result, in the section where the conduction angle is less than 180 degrees, the normal maximum angle of 150 degrees of the conduction angle at which the position of the induced voltage can be detected can be set to 150 degrees or more. Torque can be increased and control can be performed in a wider operating range.

第2の発明は、特に、第1の発明において、前記通電角制御手段の出力を、前記ブラシレスDCモータの機械角1周期中に少なくとも1回は位置検出手段により検出した誘起電圧のゼロクロス点を使用せずに、過去に取得した検出値から演算し、前記インバータ回路部における通電角を誘起電圧のゼロクロス点よりも前に転流するようにしたものである。   In a second aspect of the invention, in particular, in the first aspect of the invention, the output of the conduction angle control means is a zero cross point of the induced voltage detected by the position detection means at least once during one mechanical angle cycle of the brushless DC motor. It is calculated from detection values acquired in the past without being used, and the conduction angle in the inverter circuit unit is commutated before the zero cross point of the induced voltage.

これによって、位置検出手段により検出した誘起電圧による制御と同時に、通電角制御手段の出力を演算により行なった通電角を150度以上にすることができ、無通電角をより少なくすることにより、インバータのトルクアップが図れ、より広い運転範囲で制御することができる。   Thus, simultaneously with the control by the induced voltage detected by the position detecting means, the energization angle obtained by the calculation of the output of the energization angle control means can be set to 150 degrees or more, and by reducing the non-energization angle, the inverter Torque can be increased, and control can be performed in a wider operating range.

第3の発明は、特に、第1または第2の発明において、デューティ設定手段を有し、前記通電角制御手段を、前記ブラシレスDCモータへの通電率が所定のデューティ以上となった場合、前記位置検出手段の検出値に基づき、前記インバータ回路部における通電角を誘起電圧のゼロクロス点よりも前に転流する制御を行なうようにしたものである。   In particular, the third invention has a duty setting means in the first or second invention, and the energization angle control means is configured such that when the energization rate to the brushless DC motor is equal to or greater than a predetermined duty, Based on the detection value of the position detection means, control is performed to commutate the conduction angle in the inverter circuit section before the zero cross point of the induced voltage.

これによって、従来の広角制御では駆動不可能な制御範囲である場合のみ、付与トルクを大きくでき、実用性を増したモータ制御を行なうことができる。   As a result, the applied torque can be increased only in the control range that cannot be driven by the conventional wide angle control, and motor control with increased practicality can be performed.

第4の発明は、特に、第1から3のいずれか1つの発明において、前記通電角制御手段を、前記位置検出手段が検出する誘起電圧のゼロクロス点の時間間隔により演算した前記ブラシレスDCモータの回転数が所定の回転数以上となった場合、前記位置検出手段の検出値に基づき、前記インバータ回路部における通電角を誘起電圧のゼロクロス点よりも前に転流する制御を行なうようにしたものである。   In a fourth aspect of the present invention, in particular, in any one of the first to third aspects of the brushless DC motor according to any one of the first to third aspects, the conduction angle control unit may be calculated based on a time interval of a zero cross point of an induced voltage detected by the position detection unit. When the rotational speed is equal to or higher than a predetermined rotational speed, control is performed to commutate the energization angle in the inverter circuit section before the zero cross point of the induced voltage based on the detection value of the position detection means. It is.

これによって、駆動トルクが大きくなった場合のみ、付与トルクを大きくでき、実用性を増したモータ制御を行なうことができる。   Thus, only when the driving torque is increased, the applied torque can be increased, and motor control with increased practicality can be performed.

第5の発明は、特に、第1から4のいずれか1つの発明の前記ブラシレスDCモータのロータを、内部に永久磁石が埋め込まれ、突極性を有する構成としたものである。   According to a fifth aspect of the invention, in particular, the brushless DC motor rotor according to any one of the first to fourth aspects of the invention has a configuration in which a permanent magnet is embedded therein and has saliency.

これによって、150度以上の通電角での広角制御を行なうことで、ブラシレスDCモータの誘起電圧のゼロクロス点より進角した制御を行う事ができ、リラクタンストルクをより有効に活用したインバータ制御装置を提供することができる。   As a result, by performing wide-angle control with a conduction angle of 150 degrees or more, it is possible to perform control that is advanced from the zero-cross point of the induced voltage of the brushless DC motor, and an inverter control device that utilizes reluctance torque more effectively. Can be provided.

第6の発明は、特に、第1から5のいずれか1つの発明のインバータ制御装置を用いた電動圧縮機とするもので、電動圧縮機に適用した場合においても、より高負荷のモータ制御を行なうことができ、より広い運転範囲で制御できる電動圧縮機を提供することができる。   The sixth aspect of the invention is particularly an electric compressor using the inverter control device of any one of the first to fifth aspects of the invention. Even when applied to an electric compressor, the motor control of a higher load is performed. An electric compressor that can be performed and can be controlled in a wider operating range can be provided.

第7の発明は、特に、第1から5のいずれか1つの発明のインバータ制御装置を用いた家庭用電気機器とするもので、冷蔵庫等の家庭用電気機器に適用した場合において、より広い運転範囲のモータ制御を行なうことができ、使い勝手の良い冷蔵庫等の家庭用電気機器を提供することができる。   The seventh aspect of the invention is a household electric appliance that uses the inverter control device according to any one of the first to fifth aspects of the invention, and is more widely operated when applied to a household electric appliance such as a refrigerator. A range of motor control can be performed, and an electric appliance for home use such as an easy-to-use refrigerator can be provided.

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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that 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におけるインバータ制御装置のブロック図、図2は、同実施の形態におけるインバータ制御装置の通電角150度以下の信号波形図であり、各部の信号波形と処理内容を示している。図3は、同実施の形態1におけるインバータ制御装置のインバータ制御のフローチャートである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram of an inverter control device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a signal waveform diagram of a conduction angle of 150 degrees or less of the inverter control device according to the first embodiment. The contents are shown. FIG. 3 is a flowchart of inverter control of the inverter control device according to the first embodiment.

図1において、インバータ制御装置200は、商用交流電源201と電動圧縮機(図示せず)に接続されており、商用交流電源201を直流電源に変換する整流部202と、電動圧縮機のブラシレスDCモータ203を駆動するインバータ回路部204を備えている。   In FIG. 1, an inverter control device 200 is connected to a commercial AC power source 201 and an electric compressor (not shown), a rectifying unit 202 that converts the commercial AC power source 201 into a DC power source, and a brushless DC of the electric compressor. An inverter circuit unit 204 for driving the motor 203 is provided.

さらに、インバータ回路部204を駆動するドライブ回路205と、ブラシレスDCモータ203の端子電圧を検出する位置検出回路部206と、インバータ回路部204を制御するマイクロプロセッサ207を備えている。   Furthermore, a drive circuit 205 that drives the inverter circuit unit 204, a position detection circuit unit 206 that detects a terminal voltage of the brushless DC motor 203, and a microprocessor 207 that controls the inverter circuit unit 204 are provided.

マイクロプロセッサ207は、位置検出手段208と、通電角を決定する通電角制御手段209、転流信号を生成する転流制御手段210を備えている。   The microprocessor 207 includes a position detection unit 208, an energization angle control unit 209 that determines an energization angle, and a commutation control unit 210 that generates a commutation signal.

ここで、位置検出手段208は、位置検出回路部206からの出力信号に対してブラシレスDCモータ203の磁極位置を検出する位置検出判定手段208aと、磁極位置検出のサンプリング開始を決定する位置検出待機手段208bにより構成されている。   Here, the position detection unit 208 includes a position detection determination unit 208a that detects the magnetic pole position of the brushless DC motor 203 with respect to the output signal from the position detection circuit unit 206, and a position detection standby that determines the start of sampling of the magnetic pole position detection. It is comprised by the means 208b.

さらに、マイクロプロセッサ207は、位置検出判定手段208aからの出力に対して回転速度を算出する回転速度検出手段211と、回転速度に応じて転流信号に対しPWM変調を行なうためのデューティ設定手段212と、キャリア出力手段213と、PWM制御手段214と、そして、転流制御手段210とPWM制御手段214の出力によりドライブ回路205を駆動するためのドライブ制御手段215を備えている。   Further, the microprocessor 207 includes a rotation speed detection unit 211 that calculates a rotation speed with respect to an output from the position detection determination unit 208a, and a duty setting unit 212 that performs PWM modulation on the commutation signal according to the rotation speed. And a carrier output means 213, a PWM control means 214, and a drive control means 215 for driving the drive circuit 205 by the outputs of the commutation control means 210 and the PWM control means 214.

ブラシレスDCモータ203は、6極の突極集中巻モータであり、3相巻線のステータ203aとロータ203bとで構成されている。   The brushless DC motor 203 is a 6-pole salient pole concentrated winding motor, and includes a three-phase winding stator 203a and a rotor 203b.

ステータ203aは、6極9スロットの構造であり、各相のステータ巻線203u、ステータ巻線203v、ステータ巻線203wの巻数は、それぞれ189ターンである。ロータ203bは、内部に永久磁石203α、永久磁石203β、永久磁石203γ、永久磁石203δ、永久磁石203ε、永久磁石203ζを配置し、リラクタンストルクを発生する磁石埋込型構造である。   The stator 203a has a 6-pole 9-slot structure, and the number of turns of each phase of the stator winding 203u, the stator winding 203v, and the stator winding 203w is 189 turns. The rotor 203b has a built-in magnet structure in which a permanent magnet 203α, a permanent magnet 203β, a permanent magnet 203γ, a permanent magnet 203δ, a permanent magnet 203ε, and a permanent magnet 203ζ are arranged to generate a reluctance torque.

インバータ回路部204は、6つの三相ブリッジ接続されたスイッチングトランジスタTru、Trx、Trv、Try、Trw、Trzと、それぞれに並列に接続された環流ダイオードDu、Dx、Dv、Dy、Dw、Dzより構成されている。   The inverter circuit unit 204 includes six switching transistors Tru, Trx, Trv, Try, Trw, Trz connected in a three-phase bridge, and free-wheeling diodes Du, Dx, Dv, Dy, Dw, Dz connected in parallel to each of them. It is configured.

位置検出回路部206は、コンパレータ(図示せず)などから構成されており、ブラシレスDCモータ203の誘起電圧に基づく端子電圧信号と基準電圧とを、コンパレータにより比較して位置検出信号を得ている。   The position detection circuit unit 206 includes a comparator (not shown) and the like, and obtains a position detection signal by comparing a terminal voltage signal based on the induced voltage of the brushless DC motor 203 with a reference voltage using a comparator. .

位置検出待機手段208bは、位置検出回路部206の出力信号からスパイク電圧信号を分離し、位置検出信号のみを抽出するために、スパイク電圧信号を無視するためのウェイト時間を設定する。   The position detection standby unit 208b separates the spike voltage signal from the output signal of the position detection circuit unit 206, and sets a wait time for ignoring the spike voltage signal in order to extract only the position detection signal.

位置検出判定手段208aは、位置検出回路部206の出力信号からロータ203bの位置信号を得て、位置検出信号を生成する。   The position detection determination unit 208a obtains the position signal of the rotor 203b from the output signal of the position detection circuit unit 206, and generates a position detection signal.

通電角制御手段209は、位置検出判定手段208aで得た位置検出情報に基づいて、転流制御手段210における通電角を制御する。通電角更新タイマ209aは、通電角制御手段209による通電角の更新周期を設定する。   The energization angle control means 209 controls the energization angle in the commutation control means 210 based on the position detection information obtained by the position detection determination means 208a. The energization angle update timer 209a sets the update period of the energization angle by the energization angle control means 209.

転流制御手段210は、位置検出判定手段208aの位置信号と通電角制御手段209の通電角により、転流のタイミングを計算し、スイッチングトランジスタTru、Trx、Trv、Try、Trw、Trzの転流信号を生成する。   The commutation control means 210 calculates the commutation timing based on the position signal of the position detection determination means 208a and the energization angle of the energization angle control means 209, and commutates the switching transistors Tru, Trx, Trv, Try, Trw, Trz. Generate a signal.

回転速度検出手段211は、位置検出判定手段208aからの位置信号を一定期間カウントしたり、パルス間隔を測定したりすることにより、ブラシレスDCモータ203の回転速度を算出する。   The rotation speed detection unit 211 calculates the rotation speed of the brushless DC motor 203 by counting the position signal from the position detection determination unit 208a for a certain period or measuring the pulse interval.

デューティ設定手段212は、回転速度検出手段211から得られた回転速度と、指令回転速度との偏差からデューティの加減演算を行い、デューティ値をPWM制御手段214へ出力する。回転速度指令に対し、実回転速度が低いとデューティを大きくし、逆に実回転速度が高いとデューティを小さくする。   The duty setting means 212 performs a duty addition / subtraction operation based on the deviation between the rotation speed obtained from the rotation speed detection means 211 and the command rotation speed, and outputs the duty value to the PWM control means 214. With respect to the rotational speed command, the duty is increased when the actual rotational speed is low, and conversely, the duty is decreased when the actual rotational speed is high.

キャリア出力手段213では、スイッチングトランジスタTru、Trx、Trv、Try、Trw、Trzをスイッチングするキャリア周波数を設定する。この場合、キャリア周波数は、3kHzから10kHzの間で設定している。   The carrier output means 213 sets the carrier frequency for switching the switching transistors Tru, Trx, Trv, Try, Trw, Trz. In this case, the carrier frequency is set between 3 kHz and 10 kHz.

PWM制御手段214では、デューティ設定手段212で設定されたデューティ値と、キャリア出力手段213で設定されたキャリア周波数から、PWM変調信号を出力する。   The PWM control unit 214 outputs a PWM modulation signal from the duty value set by the duty setting unit 212 and the carrier frequency set by the carrier output unit 213.

ドライブ制御手段215では、転流信号とPWM変調信号と通電角、および進角を合成し、スイッチングトランジスタTru、Trx、Trv、Try、Trw、TrzをON/OFFするドライブ信号を生成し、ドライブ回路205へ出力する。   The drive control means 215 synthesizes the commutation signal, the PWM modulation signal, the energization angle, and the advance angle to generate a drive signal for turning on / off the switching transistors Tru, Trx, Trv, Try, Trw, Trz, and a drive circuit. Output to 205.

ドライブ回路205では、ドライブ信号に基づき、スイッチングトランジスタTru、Trx、Trv、Try、Trw、TrzのON/OFFスイッチングを行い、ブラシレスDCモータ203を駆動する。   The drive circuit 205 performs ON / OFF switching of the switching transistors Tru, Trx, Trv, Try, Trw, and Trz based on the drive signal, and drives the brushless DC motor 203.

次に、図2に示すインバータ制御装置の各種波形について説明する。   Next, various waveforms of the inverter control device shown in FIG. 2 will be described.

ここで、インバータ制御装置200は、通電角を150度、進角15度でブラシレスDCモータ203を制御している状態を示している。   Here, the inverter control device 200 shows a state in which the brushless DC motor 203 is controlled with a conduction angle of 150 degrees and an advance angle of 15 degrees.

(A)、(B)、(C)は、ブラシレスDCモータ203のU相、V相、W相の端子電圧Vu、Vv、Vwであり、それぞれの位相が120度ずつずれた状態で変化する。   (A), (B), and (C) are the terminal voltages Vu, Vv, and Vw of the U-phase, V-phase, and W-phase of the brushless DC motor 203, and each phase changes in a state shifted by 120 degrees. .

これらの端子電圧は、インバータ回路部204による供給電圧Vua、Vva、Vwaと、ステータ巻線203u、ステータ巻線203v、ステータ巻線203wに発生する誘起電圧Vub、Vvb、Vwbと、転流切り換え時にインバータ回路部204の還流ダイオードDu、Dx、Dv、Dy、Dw、Dzの内のいずれかが導通することにより生じるパルス状のスパイク電圧Vuc、Vvc、Vwcとの合成波形となる。   These terminal voltages are supplied voltages Vua, Vva, Vwa by the inverter circuit unit 204, induced voltages Vub, Vvb, Vwb generated in the stator winding 203u, the stator winding 203v, the stator winding 203w, and the commutation switching. It becomes a composite waveform with pulse-like spike voltages Vuc, Vvc, Vwc generated when any of the free-wheeling diodes Du, Dx, Dv, Dy, Dw, Dz of the inverter circuit unit 204 is turned on.

そして、これらの端子電圧Vu、Vv、Vwと直流電源電圧1の1/2の電圧たる仮想中性点電圧VNとを比較し、コンパレータより出力する出力信号PSu、PSv、PSwを(D)、(E)、(F)に示している。   Then, these terminal voltages Vu, Vv, Vw are compared with a virtual neutral point voltage VN which is a half voltage of the DC power supply voltage 1, and output signals PSu, PSv, PSw output from the comparator are (D), (E) and (F).

この出力信号は、供給電圧Vua、Vva、Vwaに対応するPSua、PSva、PSwaと、スパイク電圧Vuc、Vvc、Vwcに対応するPSuc、PSvc、PSwcと、誘起電圧Vub、Vvb、Vwbと仮想中性点電圧VN比較中の期間に相当するPSub、PSvb、PSwbとの合成信号となる。   This output signal includes PSua, PSva, PSwa corresponding to the supply voltages Vua, Vva, Vwa, PSuc, PSvc, PSwc corresponding to the spike voltages Vuc, Vvc, Vwc, the induced voltages Vub, Vvb, Vwb and the virtual neutrality. It becomes a composite signal with PSub, PSvb, PSwb corresponding to the period during the point voltage VN comparison.

ここで、パルス状のスパイク電圧Vuc、Vvc、Vwcは、位置検出待機手段208bにより設定するウェイト時間(G)によって無視するため、コンパレータの出力信号PSu、PSv、PSwは、結果として誘起電圧Vub、Vvb、Vwbの正、および負、ならびに位相を示すものとなる。   Here, since the pulse-like spike voltages Vuc, Vvc, Vwc are ignored by the wait time (G) set by the position detection standby unit 208b, the comparator output signals PSu, PSv, PSw result in the induced voltage Vub, Vvb, Vwb positive and negative, and phase are shown.

マイクロプロセッサ207は、各コンパレータの出力信号PSu、PSv、PSwの状態に基づいて(H)に示す如き6つのモードA〜Fを認識し、出力信号PSu、PSv、PSwの状態に応じて、ドライブ信号DSu(I)からDSz(N)を出力する。   The microprocessor 207 recognizes six modes A to F as shown in (H) based on the states of the output signals PSu, PSv and PSw of each comparator, and drives according to the states of the output signals PSu, PSv and PSw. DSz (N) is output from the signal DSu (I).

つまり、(H)に示すA〜Fの各モードにおける経過時間は、マイクロプロセッサ207が認識する位置検出信号の状態変化の発生間隔、即ち位置検出間隔(O)を示している。   That is, the elapsed time in each of the modes A to F shown in (H) indicates the occurrence interval of the state change of the position detection signal recognized by the microprocessor 207, that is, the position detection interval (O).

続いて、図3のフローチャートにより詳細な動作を説明する。   Next, the detailed operation will be described with reference to the flowchart of FIG.

図3において、位置検出待機手段208bは、ステップ103の後からステップ202までとなる。また、位置検出判定手段208aは、ステップ202からステップ305までとなる。   In FIG. 3, the position detection standby unit 208 b is from step 103 to step 202. Further, the position detection determination means 208a is from step 202 to step 305.

まず、ステップ101でタイマのカウント動作を開始し、ステップ102で転流時間が経過するまで待機する。転流時間が経過した後は、ステップ103でドライブ回路205へのドライブ信号DSu、DSv、DSw、DSx、DSy、DSzを出力し、転流動作を行なう。転流動作についての詳細は、後ほど図4、図5にて説明する。   First, in step 101, the timer starts counting, and in step 102, it waits until the commutation time elapses. After the commutation time has elapsed, in step 103, drive signals DSu, DSv, DSw, DSx, DSy, DSz are output to the drive circuit 205, and a commutation operation is performed. Details of the commutation operation will be described later with reference to FIGS.

ここで、位置検出手段208を構成する位置検出判定手段208a、位置検出待機手段208bについて説明する。   Here, the position detection determination means 208a and the position detection standby means 208b constituting the position detection means 208 will be described.

まず、位置検出待機手段208bについて説明する。   First, the position detection standby unit 208b will be described.

転流動作を行なった際、インバータ回路部204のスイッチングトランジスタTru、Trx、Trv、Try、Trw、Trzの内のいずれかの状態が、ONからOFFへの切り換わった直後に、直前に導通していたステータ巻線203u、ステータ巻線203v、ステータ巻線203wに蓄えられたエネルギーが、還流ダイオードDu、Dx、Dv、Dy、Dw、Dzの内のいずれかの導通によって放出されるまでの期間、パルス状のスパイク電圧Vuc、Vvc、Vwcが発生する。   When the commutation operation is performed, one of the switching transistors Tru, Trx, Trv, Try, Trw, and Trz of the inverter circuit unit 204 is turned on immediately before switching from ON to OFF. The period until the energy stored in the stator winding 203u, stator winding 203v, and stator winding 203w that has been discharged is released by conduction in any of the free-wheeling diodes Du, Dx, Dv, Dy, Dw, and Dz , Pulse-like spike voltages Vuc, Vvc, Vwc are generated.

このスパイク電圧Vuc、Vvc、Vvwを無視した後、誘起電圧Vub、Vvb、Vwbが、仮想中性点電圧VNを通過するクロスポイントにより位置検出を行なう。すなわち、ステップ104でタイマがウェイト時間を経過するまで待機し、ウェイト時間が経過した後、ステップ105で位置検出を開始する。   After ignoring the spike voltages Vuc, Vvc, and Vvw, the induced voltages Vub, Vvb, and Vwb perform position detection using a cross point that passes through the virtual neutral point voltage VN. That is, the process waits until the wait time elapses in step 104, and after the wait time elapses, position detection is started in step 105.

すなわち、位置検出待機手段208bにおいて、ウェイト時間が経過するまで位置検出の開始を待機させて、スパイク電圧Vuc、Vvc、Vvwを無視した後に位置検出を行うものである。   That is, the position detection standby unit 208b waits for the start of position detection until the wait time elapses, and performs position detection after ignoring the spike voltages Vuc, Vvc, and Vvw.

次に、位置検出判定手段208aについて説明する。   Next, the position detection determination unit 208a will be described.

ステップ106において、位置検出回路部206からの出力信号PSu、PSv、PSwの状態の検出を行ない、続いてステップ107において、スイッチングトランジスタTru、Trx、Trv、Try、Trw、Trzの出力状態、すなわち、図2における動作モードの状態に応じた出力信号PSu、PSv、PSwの状態によって位置検出判定を行なう。   In step 106, the states of the output signals PSu, PSv, PSw from the position detection circuit unit 206 are detected. Subsequently, in step 107, the output states of the switching transistors Tru, Trx, Trv, Try, Trw, Trz, that is, The position detection determination is performed according to the state of the output signals PSu, PSv, PSw corresponding to the state of the operation mode in FIG.

一例として、図2における動作モードがAの場合、PSuがHレベル、PSvがLレベル、PSwがHレベルを検出することによって、U相端子電圧の立上り検出となる。同様に、他の動作モード状態においても、PSu、PSv、PSwの状態を調べることにより、仮想中性点電圧VNに対する各端子電圧の立上りまたは立下り検出を行なう。   As an example, when the operation mode in FIG. 2 is A, the rising of the U-phase terminal voltage is detected by detecting PSu at H level, PSv at L level, and PSw at H level. Similarly, in other operation mode states, the rising or falling of each terminal voltage with respect to the virtual neutral point voltage VN is detected by examining the states of PSu, PSv, and PSw.

位置検出の判定が行なわれた場合は、ステップ108に移行する。   When the position detection is determined, the process proceeds to step 108.

ステップ108は、タイマの読取りを行ない、前回の位置検出からの経過時間を測定する。ここで、各端子電圧の立上り、または立下り検出による位置検出は、端子電圧1周期中に6回発生するため、位置検出間隔を測定することにより、電気角で60度に相当する経過時間を得ることができる。   Step 108 reads the timer and measures the elapsed time since the previous position detection. Here, since the position detection by the rising or falling detection of each terminal voltage occurs 6 times during one period of the terminal voltage, the elapsed time corresponding to 60 degrees in electrical angle is obtained by measuring the position detection interval. Obtainable.

通常、スパイク電圧Vuc、Vvc、Vwcは、誘起電圧Vub、Vvb、Vwbが仮想中性点電圧VNを通過するクロスポイントの手前で終了する。   Usually, the spike voltages Vuc, Vvc, Vwc end before the cross point where the induced voltages Vub, Vvb, Vwb pass the virtual neutral point voltage VN.

ステップ109は、ステップ108で得られた直前の60度毎の位置検出間隔であるタイマ値とステップ104におけるウェイト時間との時間差を、判定時間として算出する。   In step 109, the time difference between the timer value, which is the position detection interval immediately before 60 degrees obtained in step 108, and the wait time in step 104 is calculated as the determination time.

すなわち、位置検出判定手段208aにおいて、位置検出判定手段208aにおける位置検出間隔と、位置検出待機手段208bにおけるウェイト時間との時間差を算出するも
のである。
That is, the position detection determination means 208a calculates the time difference between the position detection interval in the position detection determination means 208a and the wait time in the position detection standby means 208b.

次に、ステップ110において、得られた位置検出間隔に応じて、次回の転流時間とウェイト時間を設定する。   Next, in step 110, the next commutation time and wait time are set according to the obtained position detection interval.

一例として、図2においては通電角150度、進角15度の動作を図示しており、転流タイミングは、位置検出間隔で得た60度を基準として、ドライブ信号DSu、DSv、DSw、DSx、DSy、DSzのONタイミングを、位置検出後の0度、OFFタイミングを、位置検出後の30度としている。また、次回の位置検出を開始するまでのウェイト時間は、位置検出後の45度としている。   As an example, FIG. 2 shows an operation with a conduction angle of 150 degrees and an advance angle of 15 degrees, and the commutation timing is based on 60 degrees obtained at the position detection interval as a reference. , DSy and DSz are set to 0 degrees after position detection, and the OFF timing is set to 30 degrees after position detection. The wait time until the next position detection is started is 45 degrees after the position detection.

次に、転流動作の詳細について図4、図5のフローチャート、及び図6のタイミング波形にて説明する。   Next, details of the commutation operation will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 4 and 5 and the timing waveform of FIG.

図4は、上述した通常制御、つまり通電角150度以下で行なう広角制御に対するフローチャートであり、図5は、通電角150度より上で行う広角制御に対するフローチャートである。   FIG. 4 is a flowchart for the above-described normal control, that is, wide angle control performed at a conduction angle of 150 degrees or less, and FIG. 5 is a flowchart for wide angle control performed at a conduction angle of 150 degrees or more.

また、図6は、通電角150度より上の信号波形図であり、図5のフローチャートに対するタイミング波形である。図4のフローチャートに対するタイミング波形は図2となる。   FIG. 6 is a signal waveform diagram above the conduction angle of 150 degrees, and is a timing waveform for the flowchart of FIG. The timing waveform for the flowchart of FIG. 4 is shown in FIG.

まず、図4の通電角150度以下で行なう広角制御に対するフローチャートから説明する。   First, the flowchart for the wide angle control performed at a conduction angle of 150 degrees or less in FIG. 4 will be described.

ステップ201は、位置検出手段208により位置検出を行なう検出相を判断する。U相であればステップ202、ステップ203へと移行し、V相、もしくはW相であれば、ステップ204へ移行する。   In step 201, a detection phase in which position detection is performed by the position detection means 208 is determined. If the phase is U, the process proceeds to step 202 and step 203. If the phase is V or W, the process proceeds to step 204.

ステップ202、ステップ203は、位置検出手段208により位置検出を行なう検出相がU相であった場合である。ステップ202では、位置検出回路部206から出力される出力信号を入力してU相の転流のタイミングを決定し、ステップ203にてU相を転流させる。これは、図2の(H)の動作モードA、Dに対する端子電圧Vuに基づいたコンパレータ出力信号PSuを受けて、ドライブ信号DSu、DSxへ出力する動作である。   Steps 202 and 203 are cases where the detection phase for position detection by the position detection means 208 is the U phase. In step 202, an output signal output from the position detection circuit unit 206 is input to determine the timing of U-phase commutation. In step 203, the U-phase is commutated. This is an operation of receiving the comparator output signal PSu based on the terminal voltage Vu for the operation modes A and D in FIG. 2H and outputting the drive signals DSu and DSx.

同様にV相、W相について説明する。   Similarly, the V phase and the W phase will be described.

ステップ204は、位置検出手段208により位置検出を行なう検出相がV相、W相のいずれであるかを判断する。V相であれば、ステップ205、ステップ206へ移行し、W相であればステップ207、ステップ208へ移行する。   In step 204, it is determined whether the detection phase for position detection by the position detection means 208 is V phase or W phase. If it is the V phase, the process proceeds to step 205 and step 206, and if it is the W phase, the process proceeds to step 207 and step 208.

ステップ205、ステップ206は、位置検出手段208により位置検出を行なう検出相がV相であった場合である。ステップ205では、位置検出回路部206から出力される出力信号を入力してU相の転流のタイミングを決定し、ステップ206にてV相を転流させる。これは、図2の(H)の動作モードC、Fに対する端子電圧Vvに基づいたコンパレータ出力信号PSvを受けて、ドライブ信号DSv、DSyへ出力する動作である。   Step 205 and step 206 are cases where the detection phase for position detection by the position detection means 208 is the V phase. In step 205, the output signal output from the position detection circuit unit 206 is input to determine the U-phase commutation timing, and in step 206, the V-phase is commutated. This is an operation of receiving the comparator output signal PSv based on the terminal voltage Vv with respect to the operation modes C and F of FIG. 2H and outputting it to the drive signals DSv and DSy.

ステップ207、ステップ208は、位置検出手段208により位置検出を行なう検出相がW相であった場合である。ステップ207では、位置検出回路部206から出力される出力信号を入力してU相の転流のタイミングを決定し、ステップ208にてW相を転流
させる。これは、図2の(H)の動作モードB、Eに対する端子電圧Vwに基づいたコンパレータ出力信号PSwを受けて、ドライブ信号DSw、DSzへ出力する動作である。
Steps 207 and 208 are cases where the detection phase for position detection by the position detection means 208 is the W phase. In step 207, the output signal output from the position detection circuit unit 206 is input to determine the U-phase commutation timing, and in step 208, the W-phase is commutated. This is an operation of receiving the comparator output signal PSw based on the terminal voltage Vw with respect to the operation modes B and E of FIG. 2H and outputting it to the drive signals DSw and DSz.

次に、通電角150度より上で行う広角制御に対する説明を図5、図6にて説明する。   Next, a description will be given of the wide angle control performed above the conduction angle of 150 degrees with reference to FIGS.

ステップ301は、位置検出回路部206の出力信号を、位置検出手段208が立上りによる検出か、立下りによる検出かについて判断し、立下りによる検出であった場合、ステップ302へ移行し、立上りによる検出であった場合は、ステップ310へ移行する。   Step 301 determines whether the output signal of the position detection circuit unit 206 is detected by the position detection means 208 at the rising edge or the detection at the falling edge. If it is detected, the process proceeds to step 310.

ステップ302以降の立下りによる検出における転流動作は、図4の通電角150度以下で行なう広角制御に対するフローチャート内のステップ201〜208と同様である。   The commutation operation in the detection by the falling after Step 302 is the same as Steps 201 to 208 in the flowchart for the wide angle control performed at the conduction angle of 150 degrees or less in FIG.

ステップ302では、ステップ201に相当し、位置検出手段208により位置検出を行なう検出相を判断する。U相であればステップ303、ステップ304へと移行し、V相、もしくはW相であれば、ステップ305へ移行する。   In step 302, which corresponds to step 201, the detection phase for position detection by the position detection means 208 is determined. If it is the U phase, the process proceeds to step 303 and step 304, and if it is the V phase or the W phase, the process proceeds to step 305.

ステップ303、ステップ304は、位置検出手段208により位置検出を行なう検出相がU相であった場合で、ステップ202、ステップ203に相当する。ステップ303において、位置検出回路部206から出力される出力信号を入力してU相の転流のタイミングを決定し、ステップ204にてU相を転流させる。これは、図6の(H)の動作モードAに対する端子電圧Vuに基づいたコンパレータ出力信号PSuを受けて、ドライブ信号DSu、DSxへ出力する動作である。   Steps 303 and 304 correspond to steps 202 and 203 when the detection phase for position detection by the position detection unit 208 is the U phase. In step 303, the output signal output from the position detection circuit unit 206 is input to determine the U-phase commutation timing, and in step 204 the U-phase is commutated. This is an operation of receiving the comparator output signal PSu based on the terminal voltage Vu for the operation mode A of FIG. 6H and outputting it to the drive signals DSu and DSx.

同様にV相、W相について説明する。   Similarly, the V phase and the W phase will be described.

ステップ305は、ステップ204に相当し、位置検出手段208により位置検出を行なう検出相がV相、W相のいずれであるかを判断する。V相であれば、ステップ306、ステップ307へ移行し、W相であればステップ308、ステップ309へ移行する。   Step 305 corresponds to step 204, and determines whether the detection phase for position detection by the position detection means 208 is V phase or W phase. If it is the V phase, the process proceeds to step 306 and step 307, and if it is the W phase, the process proceeds to step 308 and step 309.

ステップ306、ステップ307は、位置検出手段208により位置検出を行なう検出相がV相であった場合で、ステップ205、ステップ206に相当する。ステップ306では、位置検出回路部206から出力される出力信号を入力してV相の転流のタイミングを決定し、ステップ307にてV相を転流させる。これは、図6の(H)の動作モードDに対する端子電圧Vvに基づいたコンパレータ出力信号PSvを受けて、ドライブ信号DSv、DSyへ出力する動作である。   Steps 306 and 307 correspond to steps 205 and 206 when the detection phase for position detection by the position detection means 208 is the V phase. In step 306, the output signal output from the position detection circuit unit 206 is input to determine the timing of commutation of the V phase, and in step 307, the V phase is commutated. This is an operation of receiving the comparator output signal PSv based on the terminal voltage Vv for the operation mode D of FIG. 6H and outputting it to the drive signals DSv and DSy.

ステップ308、ステップ309は、位置検出手段208により位置検出を行なう検出相がW相であった場合で、ステップ207、ステップ208に相当する。ステップ308では、位置検出回路部206から出力される出力信号を入力してW相の転流のタイミングを決定し、ステップ309にてW相を転流させる。これは、図6の(H)の動作モードGに対する端子電圧Vwに基づいたコンパレータ出力信号PSwを受けて、ドライブ信号DSw、DSzへ出力する動作である。   Steps 308 and 309 correspond to steps 207 and 208 when the detection phase for position detection by the position detection unit 208 is the W phase. In step 308, the output signal output from the position detection circuit unit 206 is input to determine the timing of W-phase commutation, and in step 309, the W-phase is commutated. This is an operation of receiving the comparator output signal PSw based on the terminal voltage Vw for the operation mode G in FIG. 6H and outputting it to the drive signals DSw and DSz.

次に、ステップ301において位置検出回路部206の出力信号が位置検出手段208の立上りによる検出である場合について、ステップ310〜ステップ314で説明を行なう。   Next, the case where the output signal of the position detection circuit unit 206 is detected by the rise of the position detection means 208 in step 301 will be described in steps 310 to 314.

ステップ310では、立下りによる検出時に転流を行なった転流相を判断する。U相であればステップ311へ移行し、V相、もしくはW相であれば、ステップ312へ移行する。   In step 310, the commutation phase in which commutation was performed at the time of detection by falling is determined. If it is the U phase, the process proceeds to step 311, and if it is the V phase or the W phase, the process proceeds to step 312.

ステップ311は、立下りによる検出時に転流を行なった転流相がU相であった場合に行なう処理であり、別相であるW相を転流させる。これは、図6の(H)の動作モードAに対する端子電圧Vuに基づいたコンパレータ出力信号PSuを受けて、動作モードCでドライブ信号DSw、DSzへ出力する動作である。(H)の動作モードA〜Cを見たときに、U相の立下りから、次に位置検出回路部206の出力信号を位置検出手段208が入力するのは、W相の立上りであり、U相の立下りを基準に、W相の立上りを出力する。   Step 311 is a process performed when the commutation phase that has undergone commutation at the time of detection by the falling edge is the U phase, and commutates the W phase that is a separate phase. This is an operation of receiving the comparator output signal PSu based on the terminal voltage Vu for the operation mode A of FIG. 6H and outputting it to the drive signals DSw and DSz in the operation mode C. When the operation modes A to C of (H) are viewed, it is the rise of the W phase that the position detection means 208 inputs the output signal of the position detection circuit 206 next from the fall of the U phase. The rising edge of the W phase is output based on the falling edge of the U phase.

つまり、通電角を最大限広げるために、位置検出手段208は、立上りに対する位置検出回路部206の出力信号を無視し、転流相の直前の別相の立下り検出位置から転流相の通電角を決定して制御を行ない、通電する間隔は、転流相の立下り検出の時間間隔から検出を行なう。   That is, in order to widen the energization angle as much as possible, the position detection unit 208 ignores the output signal of the position detection circuit unit 206 with respect to the rise, and energizes the commutation phase from the fall detection position of another phase immediately before the commutation phase. The control is performed by determining the angle, and the energization interval is detected from the time interval of the falling detection of the commutation phase.

基準点は別相で行ない、入れるタイミングは対象の転流相で行なうことで、一般の広角制御の通電角150度から、立下りの位置検出回路部206の出力信号を位置検出手段208で行なえる最大通電角として、165度まで拡げる制御を行なう。   The reference point is set in a separate phase, and the timing of input is set in the target commutation phase, so that the position detection means 208 can output the output signal of the falling position detection circuit 206 from the conduction angle of 150 degrees in general wide angle control. The maximum energization angle is controlled to expand to 165 degrees.

以下、立上り検出した場合のV相、W相について、同様に説明する。   Hereinafter, the V phase and the W phase when the rising edge is detected will be described in the same manner.

ステップ312では、立下りによる検出時に転流を行なった転流相がV相であるか、W相であるかを判断する。V相であればステップ313へ移行し、W相であればステップ314へ移行する。   In step 312, it is determined whether the commutation phase that has undergone commutation at the time of detection by the falling edge is the V phase or the W phase. If it is the V phase, the process proceeds to step 313, and if it is the W phase, the process proceeds to step 314.

ステップ313は、立下りによる検出時に転流を行なった転流相がV相であった場合に行なう処理であり、別相であるU相を転流させる。これは、図6の(H)の動作モードDに対する端子電圧Vvに基づいたコンパレータ出力信号PSvを受けて、動作モードFでドライブ信号DSu、DSxへ出力する動作である。(H)の動作モードD〜Fを見たときに、V相の立下りから、次に位置検出回路部206の出力信号を位置検出手段208が入力するのは、U相の立上りであり、V相の立下りを基準にU相の立上りを出力する。   Step 313 is processing performed when the commutation phase that has undergone commutation at the time of detection by falling is the V phase, and commutates the U phase that is a separate phase. This is an operation of receiving the comparator output signal PSv based on the terminal voltage Vv for the operation mode D in FIG. 6H and outputting it to the drive signals DSu and DSx in the operation mode F. When the operation modes D to F of (H) are viewed, it is the rise of the U phase that the position detection means 208 inputs the output signal of the position detection circuit unit 206 next from the fall of the V phase. The rising edge of the U phase is output based on the falling edge of the V phase.

ステップ314は、立下りによる検出時に転流を行なった転流相がW相であった場合に行なう処理であり、別相であるV相を転流させる。これは、図6の(H)の動作モードGに対する端子電圧Vwに基づいたコンパレータ出力信号PSwを受けて、動作モードIでドライブ信号DSv、DSyへ出力する動作である。(H)の動作モードG〜Iを見たときに、W相の立下りから、次に位置検出回路部206の出力信号を位置検出手段208が入力するのは、V相の立上りであり、W相の立下りを基準にV相の立上りを出力する。   Step 314 is a process performed when the commutation phase that has undergone commutation at the time of detection by the falling edge is the W phase, and commutates the V phase that is a separate phase. This is an operation of receiving the comparator output signal PSw based on the terminal voltage Vw for the operation mode G of FIG. 6H and outputting the drive signals DSv and DSy in the operation mode I. When the operation modes G to I in (H) are viewed, it is the rise of the V phase that the position detection means 208 inputs the output signal of the position detection circuit 206 next from the fall of the W phase. The rise of the V phase is output based on the fall of the W phase.

一例として、図6においては、通電角165度の動作を図示しており、立下りの転流タイミングは、図2と同様に、位置検出間隔で得た検出値を基準として、また、立上りの転流タイミングは、各転流相の直前の立下がり位置検出を基準に、転流相の立下がり位置検出間隔で得た時間を元にして、ドライブ信号DSu、DSv、DSw、DSx、DSy、DSzのONタイミング、OFFタイミングを設定する。   As an example, FIG. 6 shows an operation at an energization angle of 165 degrees, and the falling commutation timing is based on the detection value obtained at the position detection interval as in FIG. The commutation timing is based on the detection of the falling position immediately before each commutation phase, and based on the time obtained at the falling position detection interval of the commutation phase, the drive signals DSu, DSv, DSw, DSx, DSy, Set the DSz ON timing and OFF timing.

なお、本実施の形態は、立下りの転流タイミングを一般の広角制御のままとし、立上りの転流タイミングを、各転流相の直前の立下がり位置検出を基準として行なっているものであるが、立上りの転流タイミングは、一般の広角制御のままで、立下りの転流タイミングを、各転流相の直前の立上り位置検出を基準として行なうことに対しても、同様の制御が行なえるものであり、本実施の形態に限定されるものではない。   In the present embodiment, the falling commutation timing is maintained at a general wide angle control, and the rising commutation timing is performed based on the detection of the falling position immediately before each commutation phase. However, the same control can be applied to the case where the commutation timing at the rising edge is maintained at the wide angle control and the commutation timing at the falling edge is determined based on the detection of the rising position immediately before each commutation phase. However, the present invention is not limited to this embodiment.

ここで、マイクロプロセッサ207が行なう広角制御について、図7を参照しながら説
明する。
Here, the wide-angle control performed by the microprocessor 207 will be described with reference to FIG.

図7は、マイクロプロセッサ207が制御する広角制御のフローチャートである。   FIG. 7 is a flowchart of wide angle control controlled by the microprocessor 207.

広角制御は、デューティ、回転数の設定値により、通電角を150度より上で制御するか、150度以下で制御するかどうかを決定する。   In the wide angle control, it is determined whether to control the energization angle above 150 degrees or below 150 degrees depending on the set values of the duty and the rotational speed.

ステップ401では、デューティが設定値以上であるかどうかを判断し、デューティが設定値以上であればステップ402へ移行し、デューティが設定値未満であればステップ403へ移行する。     In step 401, it is determined whether the duty is greater than or equal to the set value. If the duty is greater than or equal to the set value, the process proceeds to step 402. If the duty is less than the set value, the process proceeds to step 403.

ステップ402では、デューティが設定値以上であり、通電角150度より上で行う広角制御を行なう。フローチャート内の別相検知制御は、通電角150度より上で行う広角制御を示す。     In step 402, wide angle control is performed in which the duty is equal to or greater than a set value and the energization angle is greater than 150 degrees. The separate phase detection control in the flowchart indicates wide angle control performed above the conduction angle of 150 degrees.

ステップ403では、回転数が設定値以上であるかどうかを判断し、回転数が設定値以上であればステップ402へ移行し、回転数が設定値未満であればステップ404へ移行する。     In step 403, it is determined whether or not the rotational speed is greater than or equal to a set value. If the rotational speed is greater than or equal to the set value, the process proceeds to step 402. If the rotational speed is less than the set value, the process proceeds to step 404.

ステップ404では、デューティ、回転数共に設定値未満であった場合において、通常制御、つまり通電角150度以下の広角制御を行なう。     In step 404, when both the duty and the rotational speed are less than the set values, normal control, that is, wide angle control with a conduction angle of 150 degrees or less is performed.

つまり、負荷の重さにより通電角を150度より上とするのかどうかを判断する。そうすることにより、より細かな通電設定で負荷動作を行なうことができる。   That is, it is determined whether or not the energization angle is higher than 150 degrees depending on the weight of the load. By doing so, it is possible to perform a load operation with finer energization settings.

以上のように、本発明にかかるインバータ制御装置は、広角通電制御により高効率で高出力の運転ができ、電源電圧変動に対してロータ磁極を見失うことなく位置検出できる。したがって、信頼性の高い安定した運転ができ、電源電圧変動の影響が考えられるエアコン、冷蔵庫、洗濯機等の家庭用電気機器や、電気自動車等の用途にも適用できる。また電源電圧変動の多い地域にも有用である。   As described above, the inverter control device according to the present invention can perform high-efficiency and high-power operation by wide-angle energization control, and can detect the position without losing sight of the rotor magnetic poles with respect to power supply voltage fluctuation. Therefore, reliable and stable operation can be performed, and the present invention can be applied to household electric appliances such as an air conditioner, a refrigerator, and a washing machine, which may be affected by fluctuations in power supply voltage, and electric vehicles. It is also useful in areas where power supply voltage fluctuates frequently.

204 インバータ回路部
203 ブラシレスDCモータ
200 インバータ制御装置
203a ステータ
203b ロータ
203α、203β、203γ、203δ、203ε、203ζ 永久磁石
203u、203v、203w、 ステータ巻線
205 ドライブ回路
206 位置検出回路部
208 位置検出手段
209 通電角制御手段
212 デューティ設定手段
204 Inverter circuit unit 203 Brushless DC motor 200 Inverter control device 203a Stator 203b Rotor 203α, 203β, 203γ, 203δ, 203ε, 203ζ Permanent magnets 203u, 203v, 203w, stator winding 205 Drive circuit 206 Position detection circuit unit 208 Position detection means 209 Energization angle control means 212 Duty setting means

Claims (7)

ロータに永久磁石を設けたブラシレスDCモータを駆動するインバータ回路部と、前記ブラシレスDCモータのステータに誘起される誘起電圧に基づいて前記ロータの前記ステータに対する相対位置を検出する位置検出手段と、前記インバータ回路部の通電角制御を行なう通電角制御手段とを備え、前記通電角制御手段は、前記位置検出手段の検出値に基づき、前記インバータ回路部における通電角を誘起電圧のゼロクロス点よりも前に転流する制御を行ない、前記インバータ回路部には、ホール素子等のセンサを用いないインバータ制御装置。 An inverter circuit section for driving a brushless DC motor having a permanent magnet provided on the rotor; position detecting means for detecting a relative position of the rotor to the stator based on an induced voltage induced in the stator of the brushless DC motor; An energization angle control means for controlling the energization angle of the inverter circuit unit, and the energization angle control means sets the energization angle in the inverter circuit unit before the zero cross point of the induced voltage based on the detection value of the position detection unit. An inverter control device that performs control of commutation to the inverter circuit and does not use a sensor such as a Hall element in the inverter circuit unit. 前記通電角制御手段の出力を、前記ブラシレスDCモータの機械角1周期中に少なくとも1回は前記位置検出手段により検出した誘起電圧のゼロクロス点を使用せずに、過去に取得した検出値から演算し、前記インバータ回路部における通電角を誘起電圧のゼロクロス点よりも前に転流するようにした請求項1に記載のインバータ制御装置。 The output of the conduction angle control means is calculated from the detection value obtained in the past without using the zero cross point of the induced voltage detected by the position detection means at least once during one mechanical angle cycle of the brushless DC motor. The inverter control device according to claim 1, wherein the conduction angle in the inverter circuit unit is commutated before the zero cross point of the induced voltage. デューティ設定手段を有し、前記通電角制御手段を、前記ブラシレスDCモータへの通電率が所定のデューティ以上となった場合、前記位置検出手段の検出値に基づき、前記インバータ回路部における通電角を誘起電圧のゼロクロス点よりも前に転流する制御を行なうようにした請求項1または2に記載のインバータ制御装置。 Having a duty setting means, and when the energization rate to the brushless DC motor is equal to or greater than a predetermined duty, the energization angle control means determines an energization angle in the inverter circuit unit based on a detection value of the position detection means. The inverter control device according to claim 1 or 2, wherein control for commutation is performed before a zero cross point of the induced voltage. 前記通電角制御手段を、前記位置検出手段が検出する誘起電圧のゼロクロス点の時間間隔により演算した前記ブラシレスDCモータの回転数が所定の回転数以上となった場合、前記位置検出手段の検出値に基づき、前記インバータ回路部における通電角を誘起電圧のゼロクロス点よりも前に転流する制御を行なうようにした請求項1から3のいずれか1項に記載のインバータ制御装置。 When the rotation speed of the brushless DC motor calculated by the time interval of the zero cross point of the induced voltage detected by the position detection means is equal to or higher than a predetermined rotation speed, the detected value of the position detection means 4. The inverter control device according to claim 1, wherein the control is performed such that the conduction angle in the inverter circuit section is commutated before the zero cross point of the induced voltage. 前記ブラシレスDCモータのロータを、内部に永久磁石が埋め込まれ、突極性を有する構成とした請求項1から4のいずれか1項に記載のインバータ制御装置。 The inverter control device according to any one of claims 1 to 4, wherein a rotor of the brushless DC motor has a configuration in which a permanent magnet is embedded therein and has a saliency. 請求項1から5のいずれか1項に記載のインバータ制御装置を用いた電動圧縮機。 The electric compressor using the inverter control apparatus of any one of Claim 1 to 5. 請求項1から5のいずれか1項に記載のインバータ制御装置を用いた冷蔵庫等の家庭用電気機器。 Home electric appliances, such as a refrigerator, using the inverter control device according to any one of claims 1 to 5.
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