JP2012205423A - Motor control device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor control device capable of securing starting property of a motor in a configuration having no smoothing capacitor.SOLUTION: The motor control device includes: a rectification part which performs full-wave rectification on an AC power supply voltage and outputs a pulsating voltage; a drive part which drives the motor using the pulsating voltage; and a control part which controls the drive part. The control part includes: a detection part which detects a valley of the pulsating voltage; a generation part which generates a PWM carrier signal by using the detected timing of the valley as a base point; and a formation part which forms a PWM signal using the detected PWM carrier signal and outputs it to the drive part.

Description

本発明は、モータの制御装置に関する。   The present invention relates to a motor control device.

特許文献1には、平滑用コンデンサを不要、若しくは大幅に小容量化したことの影響を低減するインバータ装置として、インバータ出力電圧よりモータ側の誘起電圧が高い飽和状態になったときに、制御ユニットがインバータの出力タイミングを予め設定された角度信号に相当した時間だけ早める技術が記載されている。これにより、特許文献1によれば、脈動電圧の影響を低減できるとされている。   In Patent Document 1, as an inverter device that reduces the influence of a smoothing capacitor that is unnecessary or significantly reduced in capacity, when the induced voltage on the motor side becomes higher than the inverter output voltage, the control unit Describes a technique for advancing the output timing of an inverter by a time corresponding to a preset angle signal. Thereby, according to patent document 1, it is supposed that the influence of a pulsation voltage can be reduced.

特開平10−150795号公報JP-A-10-150795

特許文献1に記載された技術では、飽和状態になったときの位相進み量を予め設定する必要があり、位相進み量は回転数や負荷状態によって変える必要がある。したがって、位相進み量については、様々な回転数と負荷状態とに対応する位相進み量を実機による測定から予め算出して、設定しておく必要があり、位相進み量の設定が煩雑であり、かつ困難である。   In the technique described in Patent Document 1, it is necessary to set in advance the phase advance amount when the saturation state is reached, and the phase advance amount needs to be changed depending on the rotation speed and the load state. Therefore, for the phase advance amount, it is necessary to calculate and set the phase advance amount corresponding to various rotation speeds and load states in advance from the measurement by the actual machine, and the setting of the phase advance amount is complicated, And difficult.

また、特許文献1に記載された技術では、インバータ出力電圧の位相を進ませることで、飽和状態におけるトルク変動を抑えているが、モータ起動時に関しては、モータが必要とするトルク力が通常運転時と比較して低いため、位相進み量の調整では脈動電圧の影響を低減できないおそれがある。すなわち、モータの起動性が悪い傾向にある。   Further, in the technique described in Patent Document 1, the torque fluctuation in the saturated state is suppressed by advancing the phase of the inverter output voltage. Since it is lower than the time, there is a possibility that the influence of the pulsating voltage cannot be reduced by adjusting the phase lead amount. That is, the startability of the motor tends to be poor.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、平滑用コンデンサを有しない、又はその容量を小さくした構成において、容易にモータの起動性を良好にできるモータの制御装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a motor control device that can easily improve motor startability in a configuration that does not have a smoothing capacitor or that has a reduced capacity. And

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるモータの制御装置は、交流電源電圧を全波整流して脈動電圧を出力する整流部と、前記脈動電圧を用いて、モータを駆動する駆動部と、前記駆動部を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記脈動電圧の谷部を検出する検出部と、前記検出された谷部のタイミングを基点にPWMキャリア信号を発生させる発生部と、前記発生されたPWMキャリア信号を用いてPWM信号を生成して前記駆動部へ出力する生成部とを有することを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, a motor control device according to the present invention includes a rectification unit that outputs a pulsation voltage by full-wave rectification of an AC power supply voltage, and uses the pulsation voltage. And a control unit for controlling the driving unit, the control unit detecting a valley of the pulsating voltage, and a PWM carrier based on the timing of the detected valley It has a generating part which generates a signal, and a generating part which generates a PWM signal using the generated PWM carrier signal, and outputs it to the drive part.

また、本発明にかかるモータの制御装置は、上記の発明において、PWMキャリア信号の周期ごとに、前記脈動電圧のレベルに応じて、生成されるべきPWM信号のデューティー比を決定する決定部をさらに備え、前記生成部は、前記決定部により決定されたデューティー比でPWM信号を生成することを特徴とする。   The motor control device according to the present invention further includes a determining unit that determines a duty ratio of the PWM signal to be generated according to the level of the pulsating voltage for each period of the PWM carrier signal. The generation unit generates a PWM signal with a duty ratio determined by the determination unit.

また、本発明にかかるモータの制御装置は、上記の発明において、前記発生部は、前記交流電源電圧の半周期の整数分の1の周期を有するPWMキャリア信号を発生させることを特徴とする。   In the motor control device according to the present invention as set forth in the invention described above, the generating section generates a PWM carrier signal having a cycle of 1 / integer of a half cycle of the AC power supply voltage.

本発明にかかるモータの制御装置は、平滑用コンデンサを有しない、又はその容量を小さくした構成において、容易にモータの起動性を良好にできるという効果を奏する。   The motor control device according to the present invention has an effect that the startability of the motor can be easily improved in a configuration having no smoothing capacitor or having a reduced capacity.

図1は、実施形態にかかるモータの制御装置の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a motor control device according to the embodiment. 図2は、実施形態にかかるモータの制御装置の動作を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating the operation of the motor control device according to the embodiment. 図2は、実施形態にかかるモータの制御装置の動作を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating the operation of the motor control device according to the embodiment. 図4は、実施形態にかかるモータの制御装置の動作を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating the operation of the motor control device according to the embodiment. 図5は、比較例にかかるモータの制御装置の動作を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating the operation of the motor control device according to the comparative example.

以下に、本発明にかかるモータの制御装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。   Embodiments of a motor control device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment.

実施形態にかかるモータMの制御装置100について図1を用いて説明する。図1は、モータMの制御装置100の構成を示す図である。   A control apparatus 100 for a motor M according to an embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a control device 100 for the motor M.

制御装置100は、例えば予め設定された起動電圧を各相に出力して、モータMを起動する。制御装置100は、整流部10、駆動部20及び制御部50を備える。   For example, the control device 100 outputs a preset start voltage to each phase to start the motor M. The control device 100 includes a rectification unit 10, a drive unit 20, and a control unit 50.

整流部10は、交流電源Eから交流電源電圧を受ける。整流部10は、交流電源電圧(図3に破線で示す波形)を全波整流して脈動電圧(図3に実線で示す波形)を出力する。すなわち、整流部10は、全波整流された脈動電圧を平滑化せずに出力する。   The rectifying unit 10 receives an AC power supply voltage from the AC power supply E. The rectifying unit 10 performs full-wave rectification on the AC power supply voltage (waveform indicated by a broken line in FIG. 3) and outputs a pulsating voltage (waveform indicated by a solid line in FIG. 3). That is, the rectifier 10 outputs the full-wave rectified pulsating voltage without smoothing.

駆動部20は、脈動電圧を整流部10から受ける。駆動部20は、脈動電圧を用いて、モータMを駆動する。具体的には、駆動部20は、IPM(Intelligent Power Module)21を有する。IPM21は、PWM(Pulse Width Modulation)信号を制御部50から受けて、PWM信号に応じて、脈動電圧を例えば3相の交流電圧に変換してモータMへ出力する。   The driving unit 20 receives the pulsating voltage from the rectifying unit 10. The drive unit 20 drives the motor M using the pulsating voltage. Specifically, the drive unit 20 includes an IPM (Intelligent Power Module) 21. The IPM 21 receives a PWM (Pulse Width Modulation) signal from the control unit 50, converts the pulsation voltage into, for example, a three-phase AC voltage and outputs it to the motor M in accordance with the PWM signal.

制御部50は、駆動部20を制御するように、駆動部20にPWM信号を出力する。具体的には、制御部50は、ゼロクロス検出器(検出部)30及びマイコン40を有する。   The control unit 50 outputs a PWM signal to the drive unit 20 so as to control the drive unit 20. Specifically, the control unit 50 includes a zero cross detector (detection unit) 30 and a microcomputer 40.

ゼロクロス検出器30は、入力側が整流部10及び駆動部20の間のPラインLp、NラインLn上のノードN3、N4に接続され、出力側がマイコン40に接続されている。ゼロクロス検出器30は、例えば、ノードN3から取得した信号とノードN4から取得した信号とを比較することにより、両者の差が最小となる点を脈動電圧の谷部として検出する。言い換えると、ゼロクロス検出器30は、交流電源電圧のゼロクロス点を検出する。図3に示すように、破線で示す交流電源電圧の波形におけるゼロクロス点P1〜P3は、実線で示す脈動電圧における谷部となる点でもある。すなわち、図1に示すゼロクロス検出器30は、交流電源電圧のゼロクロス点を脈動電圧の谷部として検出する。ゼロクロス検出器30は、検出結果、すなわちゼロクロス点を示すゼロクロス信号(図4参照)をマイコン40へ出力する。   The zero cross detector 30 has an input side connected to the nodes N3 and N4 on the P line Lp and the N line Ln between the rectifying unit 10 and the drive unit 20, and an output side connected to the microcomputer 40. For example, the zero-cross detector 30 compares the signal acquired from the node N3 and the signal acquired from the node N4 to detect a point where the difference between the two becomes the minimum as a valley portion of the pulsation voltage. In other words, the zero cross detector 30 detects the zero cross point of the AC power supply voltage. As shown in FIG. 3, zero cross points P <b> 1 to P <b> 3 in the waveform of the AC power supply voltage indicated by a broken line are also points that become valleys in the pulsation voltage indicated by a solid line. That is, the zero cross detector 30 shown in FIG. 1 detects the zero cross point of the AC power supply voltage as a valley of the pulsating voltage. The zero-cross detector 30 outputs a detection result, that is, a zero-cross signal (see FIG. 4) indicating the zero-cross point, to the microcomputer 40.

マイコン40は、ゼロクロス信号をゼロクロス検出器30から受ける。マイコン40は、ゼロクロス信号に応じてPWM信号を生成してIPM21へ出力する。また、マイコン40は、整流部10及び駆動部20の間のPラインLp、NラインLn上のノードN1、N2から脈動電圧を取得する。具体的には、マイコン40は、発生部41、決定部42、及び生成部43を有する。   The microcomputer 40 receives a zero cross signal from the zero cross detector 30. The microcomputer 40 generates a PWM signal according to the zero cross signal and outputs it to the IPM 21. Further, the microcomputer 40 acquires a pulsating voltage from the nodes N1 and N2 on the P line Lp and the N line Ln between the rectifying unit 10 and the driving unit 20. Specifically, the microcomputer 40 includes a generation unit 41, a determination unit 42, and a generation unit 43.

発生部41は、ゼロクロス検出器30により検出された脈動電圧の谷部(例えば、ゼロクロス点P1〜P3)を基点にして、PWMキャリア信号を発生させる。PWMキャリア信号は、例えば、三角波である(図4参照)。また、発生部41は、交流電源電圧の半周期の整数分の1の周期を有するPWMキャリア信号を発生させる。すなわち、PWMキャリア信号の周期は、脈動電圧の1周期(谷部から次の谷部までの期間)の整数分の1になっている(図4参照)。言い換えると、PWMキャリア信号の周期は、交流電源電圧の周波数を偶数倍したものとなっている。発生部41は、発生したPWMキャリア信号を生成部43へ出力する。   The generation unit 41 generates a PWM carrier signal using a valley portion (for example, zero cross points P1 to P3) of the pulsation voltage detected by the zero cross detector 30 as a base point. The PWM carrier signal is, for example, a triangular wave (see FIG. 4). In addition, the generation unit 41 generates a PWM carrier signal having a cycle that is 1 / integer of a half cycle of the AC power supply voltage. That is, the period of the PWM carrier signal is 1 / integer of one period of the pulsating voltage (the period from the valley to the next valley) (see FIG. 4). In other words, the period of the PWM carrier signal is an even multiple of the frequency of the AC power supply voltage. The generation unit 41 outputs the generated PWM carrier signal to the generation unit 43.

決定部42は、生成部43により生成されるべきPWM信号のデューティー比を決定する。具体的には、決定部42は、PWMキャリア信号の周期ごとに、ノードN1、N2から脈動電圧を取得する。そして、決定部42は、脈動電圧のレベルに応じて、モータの各相に出力される起動電圧が脈動電圧の影響を受けないように、PWM信号のデューティー比を決定する。決定部42は、決定された結果、すなわちPWMデューティー比信号を生成部43へ出力する。PWMデューティー比信号は、例えば、PWMキャリア信号と比較されるべき閾値である。   The determination unit 42 determines the duty ratio of the PWM signal to be generated by the generation unit 43. Specifically, the determination unit 42 acquires the pulsating voltage from the nodes N1 and N2 for each period of the PWM carrier signal. And the determination part 42 determines the duty ratio of a PWM signal so that the starting voltage output to each phase of a motor is not influenced by a pulsation voltage according to the level of a pulsation voltage. The determination unit 42 outputs the determined result, that is, the PWM duty ratio signal to the generation unit 43. The PWM duty ratio signal is, for example, a threshold value to be compared with the PWM carrier signal.

例えば、図4に示すように、決定部42は、脈動電圧がレベルV1である場合に、PWM信号のデューティー比を第1の値に決定して、第1の値のデューティー比に対応した閾値TH1をPWMデューティー比信号として出力する。決定部42は、脈動電圧がレベルV1より高いレベルV2である場合に、PWM信号のデューティー比を第1の値より小さい第2の値に決定して、第2の値のデューティー比に対応した閾値TH2をPWMデューティー比信号として出力する。決定部42は、脈動電圧がレベルV1より低いレベルV3である場合に、PWM信号のデューティー比を第1の値より大きい第3の値に決定して、第3の値のデューティー比に対応した閾値TH3をPWMデューティー比信号として出力する。これにより、決定部42は、脈動電圧のレベルに対応した形でPWM信号のデューティー比を決定できる。   For example, as illustrated in FIG. 4, when the pulsation voltage is level V1, the determination unit 42 determines the duty ratio of the PWM signal as the first value, and the threshold corresponding to the duty ratio of the first value. TH1 is output as a PWM duty ratio signal. The determination unit 42 determines the duty ratio of the PWM signal to be a second value smaller than the first value when the pulsation voltage is the level V2 higher than the level V1, and corresponds to the duty ratio of the second value. The threshold value TH2 is output as a PWM duty ratio signal. The determination unit 42 determines the duty ratio of the PWM signal to be a third value larger than the first value when the pulsation voltage is the level V3 lower than the level V1, and corresponds to the duty ratio of the third value. The threshold value TH3 is output as a PWM duty ratio signal. Thereby, the determination part 42 can determine the duty ratio of a PWM signal in the form corresponding to the level of a pulsation voltage.

生成部43は、PWMキャリア信号を発生部41から受け、PWMデューティー比信号を決定部42から受ける。生成部43は、PWMキャリア信号とPWMデューティー比信号(閾値)とを比較し、比較結果としてのPWM信号を生成する。例えば、生成部43は、PWMキャリア信号の振幅がPWMデューティー比信号(閾値)より大きければPWM信号をONレベルとし、PWMキャリア信号の振幅がPWMデューティー比信号(閾値)より小さければPWM信号をOFFレベルとする。   The generation unit 43 receives the PWM carrier signal from the generation unit 41 and receives the PWM duty ratio signal from the determination unit 42. The generation unit 43 compares the PWM carrier signal and the PWM duty ratio signal (threshold value), and generates a PWM signal as a comparison result. For example, the generation unit 43 sets the PWM signal to the ON level if the amplitude of the PWM carrier signal is larger than the PWM duty ratio signal (threshold), and turns off the PWM signal if the amplitude of the PWM carrier signal is smaller than the PWM duty ratio signal (threshold). Level.

例えば、図4に示すように、生成部43は、PWMデューティー比信号が閾値TH1である場合に、PWMキャリア信号と閾値TH1とを比較して、第1の値のデューティー比でPWM信号を生成する。生成部43は、PWMデューティー比信号が閾値TH1より高い閾値TH2である場合に、PWMキャリア信号と閾値TH2とを比較して、第1の値より小さい第2の値のデューティー比でPWM信号を生成する。生成部43は、PWMデューティー比信号が閾値TH1より低い閾値TH3である場合に、PWMキャリア信号と閾値TH3とを比較して、第1の値より大きい第3の値のデューティー比でPWM信号を生成する。これにより、生成部43は、決定部42により決定されたデューティー比でPWM信号を生成する。   For example, as illustrated in FIG. 4, when the PWM duty ratio signal is the threshold value TH1, the generation unit 43 compares the PWM carrier signal with the threshold value TH1 and generates a PWM signal with the duty ratio of the first value. To do. When the PWM duty ratio signal is a threshold value TH2 higher than the threshold value TH1, the generation unit 43 compares the PWM carrier signal with the threshold value TH2, and generates a PWM signal with a duty ratio having a second value smaller than the first value. Generate. When the PWM duty ratio signal is a threshold value TH3 lower than the threshold value TH1, the generation unit 43 compares the PWM carrier signal with the threshold value TH3 and generates a PWM signal with a duty ratio of a third value larger than the first value. Generate. Thereby, the generation unit 43 generates a PWM signal with the duty ratio determined by the determination unit 42.

次に、モータMの起動時におけるモータMの制御装置100の動作について図2及び図4を用いて説明する。図2は、主としてマイコン40における動作を示すデータフロー図である。以下では、モータMが圧縮機を駆動するモータである場合について例示的に説明する。   Next, the operation of the control device 100 for the motor M when the motor M is started will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a data flow diagram mainly showing the operation in the microcomputer 40. Below, the case where the motor M is a motor which drives a compressor is illustrated exemplarily.

図4に示すモータ起動電圧Vsは、例えば、モータMの仕様(モータ定数等)により決定される。マイコン40では、脈動電圧の振幅がモータ起動電圧Vsより小さくなる飽和状態の期間Tdを避けてPWM信号がONレベルになるように、ゼロクロス信号を検出し、そのタイミングを基点にPWM信号の出力開始を行う。具体的には、以下の制御を行う。   The motor starting voltage Vs shown in FIG. The microcomputer 40 detects the zero-cross signal so that the PWM signal becomes ON level while avoiding the saturation period Td in which the amplitude of the pulsating voltage is smaller than the motor starting voltage Vs, and starts outputting the PWM signal based on the timing. I do. Specifically, the following control is performed.

圧縮機運転/停止判定部401は、圧縮機の起動を指示する圧縮機運転指示を受けたら、検出開始の指示をPWM出力開始部402へ供給する。また、圧縮機運転/停止判定部401は、圧縮機の停止を指示する圧縮機停止指示を受けたら、検出停止の指示をPWM出力開始部402へ供給する。   The compressor operation / stop determination unit 401 supplies a detection start instruction to the PWM output start unit 402 when receiving a compressor operation instruction for instructing start of the compressor. The compressor operation / stop determination unit 401 supplies a detection stop instruction to the PWM output start unit 402 upon receiving a compressor stop instruction for instructing the stop of the compressor.

PWM出力開始部402は、検出開始の指示を受けたら、ゼロクロス検出器30からのゼロクロス信号を受付可能な状態になる。PWM出力開始部402は、ゼロクロス信号を受けたら、PWM出力指示をPWM信号出力部431へ供給する。また、PWM出力開始部402は、検出停止の指示を受けたら、PWM停止指示をPWM信号出力部431へ供給する。   When the PWM output start unit 402 receives an instruction to start detection, the PWM output start unit 402 is ready to receive a zero cross signal from the zero cross detector 30. When receiving the zero cross signal, the PWM output start unit 402 supplies a PWM output instruction to the PWM signal output unit 431. In addition, when receiving a detection stop instruction, the PWM output start unit 402 supplies a PWM stop instruction to the PWM signal output unit 431.

PWM信号出力部431は、PWM出力指示を受けたら、PWMキャリア周期タイミング信号をPWMキャリア周期処理部411へ供給する。   When receiving the PWM output instruction, the PWM signal output unit 431 supplies the PWM carrier cycle timing signal to the PWM carrier cycle processing unit 411.

PWMキャリア周期処理部411は、PWMキャリア周期タイミング信号を受けたら、その受けたタイミングを基点にPWMキャリア信号を発生させる。これにより、PWMキャリア周期処理部411は、脈動電圧の谷部(例えば、図4に示すゼロクロス点P1〜P3)を基点にして、PWMキャリア信号を発生させPWMデューティー比算出部421経由でPWM信号出力部431へ供給する。また、PWMキャリア周期処理部411は、PWMキャリア周期タイミング信号を受けたことに応じて、PWMデューティー比算出指示をPWMデューティー比算出部421へ供給する。   When receiving the PWM carrier cycle timing signal, the PWM carrier cycle processing unit 411 generates a PWM carrier signal based on the received timing. As a result, the PWM carrier cycle processing unit 411 generates a PWM carrier signal based on the valleys of the pulsating voltage (for example, zero cross points P1 to P3 shown in FIG. 4), and generates the PWM signal via the PWM duty ratio calculation unit 421. Supply to the output unit 431. Also, the PWM carrier cycle processing unit 411 supplies a PWM duty ratio calculation instruction to the PWM duty ratio calculation unit 421 in response to receiving the PWM carrier cycle timing signal.

PWMデューティー比算出部421は、PWMデューティー比算出指示を受けたら、ノードN1、N2から脈動電圧を取得する。そして、PWMデューティー比算出部421は、脈動電圧のレベルに応じて、PWM信号のデューティー比を決定する。PWMデューティー比算出部421は、決定された結果、すなわちPWMデューティー比信号をPWM信号出力部431へ出力する。PWMデューティー比信号は、例えば、PWMキャリア信号と比較されるべき閾値である。   When receiving the PWM duty ratio calculation instruction, the PWM duty ratio calculation unit 421 acquires the pulsation voltage from the nodes N1 and N2. Then, the PWM duty ratio calculation unit 421 determines the duty ratio of the PWM signal according to the level of the pulsating voltage. The PWM duty ratio calculation unit 421 outputs the determined result, that is, the PWM duty ratio signal to the PWM signal output unit 431. The PWM duty ratio signal is, for example, a threshold value to be compared with the PWM carrier signal.

PWM信号出力部431は、PWMキャリア信号とPWMデューティー比信号(閾値)とを比較し、比較結果としてのPWM信号を生成する。例えば、PWM信号出力部431は、PWMキャリア信号の振幅がPWMデューティー比信号(閾値)より大きければPWM信号をONレベルとし、PWMキャリア信号の振幅がPWMデューティー比信号(閾値)より小さければPWM信号をOFFレベルとする。PWM信号出力部431は、生成したPWM信号をIPM21へ出力する。   The PWM signal output unit 431 compares the PWM carrier signal and the PWM duty ratio signal (threshold value), and generates a PWM signal as a comparison result. For example, the PWM signal output unit 431 sets the PWM signal to the ON level if the amplitude of the PWM carrier signal is larger than the PWM duty ratio signal (threshold), and the PWM signal if the amplitude of the PWM carrier signal is smaller than the PWM duty ratio signal (threshold). Is set to OFF level. The PWM signal output unit 431 outputs the generated PWM signal to the IPM 21.

ここで、前回とこれからとのそれぞれにおけるPWM信号がONレベルになるON区間が飽和状態の期間Tdを避けたものとなることが望ましい。これを決める要素としてPWMのキャリア周期と、PWM最大デューティーを規定する必要がある。すなわち、下記の数式1、数式2が成立するようなパラメータを予め記憶部403に記憶させておき、マイコン40における各部が適宜参照するようにする。   Here, it is desirable that the ON section where the PWM signal at the previous time and the future time is at the ON level is one that avoids the saturated period Td. As factors that determine this, it is necessary to define the PWM carrier cycle and the PWM maximum duty. That is, parameters that satisfy the following formulas 1 and 2 are stored in the storage unit 403 in advance, and each unit in the microcomputer 40 appropriately refers to them.

PWM信号のキャリア周期 × n回 = 電源半周期・・・数式1       PWM signal carrier cycle x n times = half cycle of power supply (1)

PWM信号のキャリア周期 ≧ Td・・・数式2       PWM signal carrier cycle ≧ Td Equation 2

上記の数式1は、PWM信号のキャリア周期を電源半周期(交流電源電圧の半周期)に対して整数分の1となる時間にすることで、PWM信号のキャリア周期の始点、又は終点を飽和状態区間Tdの中心とするものである。また、上記の数式2は、PWM信号のキャリア周期の真ん中が、飽和状態区間Tdに到達しないようにするものである。発生部41は、数式1と数式2とを満たすようにPWMキャリア周期を決定する。   Equation 1 above saturates the PWM signal carrier cycle start or end point by setting the carrier cycle of the PWM signal to a time that is a fraction of the power supply half cycle (half cycle of the AC power supply voltage). The center of the state section Td. Also, the above formula 2 is for preventing the middle of the carrier period of the PWM signal from reaching the saturation state interval Td. The generating unit 41 determines the PWM carrier cycle so as to satisfy Equation 1 and Equation 2.

なお、PWM信号出力部431は、PWM出力指示を受けていなくても、PWMキャリア信号の周期が経過するタイミングになったら、PWMキャリア周期タイミング信号をPWMキャリア周期処理部411へ供給する。すなわち、PWM信号出力部431、PWMキャリア周期処理部411、及びPWMデューティー比算出部421のループは、PWMキャリア信号の周期ごとに繰り返される。これにより、PWMキャリア信号の周期ごとに、PWMデューティー比算出部421がPWM信号のデューティー比を見直すようにさせる。   Even if the PWM signal output unit 431 has not received a PWM output instruction, the PWM signal output unit 431 supplies the PWM carrier cycle timing signal to the PWM carrier cycle processing unit 411 at the timing when the cycle of the PWM carrier signal has elapsed. That is, the loop of the PWM signal output unit 431, the PWM carrier cycle processing unit 411, and the PWM duty ratio calculation unit 421 is repeated for each cycle of the PWM carrier signal. This causes the PWM duty ratio calculation unit 421 to review the duty ratio of the PWM signal for each period of the PWM carrier signal.

ここで、仮に、整流部10が平滑コンデンサを有する場合を考える。この場合、整流部10の回路が全体的に大型化するとともにコストが増大する傾向にある。   Here, suppose that the rectification unit 10 has a smoothing capacitor. In this case, the circuit of the rectifying unit 10 tends to increase in size and cost as a whole.

それに対して、実施形態では、整流部10が平滑コンデンサを有しない。これにより、整流部10の回路を全体的にコンパクトに抑えることができるとともにコストを低減できる。   On the other hand, in the embodiment, the rectifying unit 10 does not have a smoothing capacitor. As a result, the circuit of the rectifying unit 10 can be kept compact overall, and the cost can be reduced.

あるいは、仮に、整流部10が平滑コンデンサを有しない構成において、図5に示すように、飽和状態の期間Td内にPWM信号をONレベルにさせた場合について考える。この場合、整流部10から駆動部20へ出力される電圧はリップルを含む脈動電圧となるが、脈動電圧であるために発生する飽和状態の期間Td内では、PWM信号をONしていても脈動電圧のレベルがモータ起動電圧Vsより低くなっておりモータ起動電圧Vsを確保する事ができない傾向にある。このため、モータMに印加される電圧が図5に示すような不安定な波形となってしまうので、モータMの起動性が著しく低下する傾向にある。   Alternatively, suppose a case where the PWM signal is turned on during the saturated period Td as shown in FIG. 5 in a configuration in which the rectifying unit 10 does not have a smoothing capacitor. In this case, the voltage output from the rectifying unit 10 to the driving unit 20 is a pulsating voltage including a ripple. However, even if the PWM signal is ON within the saturated period Td that is generated due to the pulsating voltage, The voltage level is lower than the motor starting voltage Vs, and the motor starting voltage Vs tends not to be secured. For this reason, since the voltage applied to the motor M has an unstable waveform as shown in FIG. 5, the startability of the motor M tends to be significantly reduced.

それに対して、実施形態では、整流部10が平滑コンデンサを有しない構成において、ゼロクロス検出器30が脈動電圧の谷部を検出し、発生部41が検出された谷部のタイミングを基点にPWMキャリア信号を発生させ、生成部43が発生されたPWMキャリア信号を用いてPWM信号を生成して駆動部20へ出力する。これにより、図4に示すように、飽和状態の期間Tdを避けてPWM信号がONレベルになるようにPWM信号を生成することができるので、モータMに印加される電圧を安定させることができ、モータの起動性を確保できる。すなわち、平滑用コンデンサを有しない構成において、容易にモータの起動性を良好にできる。   On the other hand, in the embodiment, in the configuration in which the rectifying unit 10 does not have a smoothing capacitor, the zero cross detector 30 detects the valley of the pulsating voltage, and the PWM carrier is based on the timing of the valley where the generator 41 is detected. A signal is generated, and the generation unit 43 generates a PWM signal using the generated PWM carrier signal and outputs the PWM signal to the drive unit 20. As a result, as shown in FIG. 4, the PWM signal can be generated so that the PWM signal becomes ON level while avoiding the saturated period Td, so that the voltage applied to the motor M can be stabilized. The startability of the motor can be ensured. That is, in a configuration that does not have a smoothing capacitor, the motor startability can be easily improved.

あるいは、仮に、整流部10が平滑コンデンサを有しない構成において、飽和状態の期間Tdになった際に、駆動部20の出力電圧の位相を進ませる弱め界磁制御を行う場合について考える。この場合、飽和状態になったときの位相進み量を予め設定する必要があり、位相進み量は回転数や負荷状態によって変える必要がある。したがって、位相進み量については、様々な回転数と負荷状態とに対応する位相進み量を実機による測定から予め算出して、設定しておく必要があり、位相進み量の設定が煩雑であり、かつ困難である。   Alternatively, let us consider a case where field weakening control is performed in which the phase of the output voltage of the drive unit 20 is advanced when the rectifying unit 10 does not have a smoothing capacitor and the saturation period Td is reached. In this case, it is necessary to set in advance the phase advance amount when the saturation state is reached, and the phase advance amount needs to be changed depending on the rotational speed and the load state. Therefore, for the phase advance amount, it is necessary to calculate and set the phase advance amount corresponding to various rotation speeds and load states in advance from the measurement by the actual machine, and the setting of the phase advance amount is complicated, And difficult.

それに対して、実施形態では、PWMキャリア信号の周期を交流電源電圧の周期との関係で調整しておけばよいので、調整が容易である。すなわち、PWMキャリア信号の周期を実機に合わせて設定することが容易である。   On the other hand, in the embodiment, since the period of the PWM carrier signal may be adjusted in relation to the period of the AC power supply voltage, the adjustment is easy. That is, it is easy to set the period of the PWM carrier signal according to the actual machine.

また、上記の弱め界磁制御を行う場合では、飽和状態になったときにインバータ出力電圧の位相を進ませるので、必要トルク自体の低い起動時においてトルク脈動を抑制しにくく、モータの起動性が低下する傾向にある。   In addition, when performing the field-weakening control described above, the phase of the inverter output voltage is advanced when the saturation state is reached, so that it is difficult to suppress torque pulsation at the time of startup where the required torque itself is low, and the startability of the motor is reduced. There is a tendency.

それに対して、実施形態では、図4に示すように、飽和状態の期間Tdを避けてPWM信号がONレベルになるようにPWM信号を生成することができるので、必要トルク自体の低い起動時においてもトルク脈動を抑制でき、容易にモータの起動性を良好にできる。すなわち、平滑用コンデンサを有しない構成において、容易にモータの起動性を良好にできる。   On the other hand, in the embodiment, as shown in FIG. 4, the PWM signal can be generated so that the PWM signal becomes ON level while avoiding the saturated period Td. In addition, torque pulsation can be suppressed, and motor startability can be easily improved. That is, in a configuration that does not have a smoothing capacitor, the motor startability can be easily improved.

なお、図1では整流部10が平滑コンデンサを有しない構成を例示したが、整流部10は、平滑コンデンサの容量を一般的な容量値より小さくした平滑コンデンサを有していても良い。この場合でも、整流部10から駆動部20へ出力される電圧は依然として脈動成分を多く含む脈動電圧であるため、飽和状態の期間Tdが存在する。   1 illustrates a configuration in which the rectifying unit 10 does not include a smoothing capacitor, the rectifying unit 10 may include a smoothing capacitor in which the capacity of the smoothing capacitor is smaller than a general capacitance value. Even in this case, the voltage output from the rectifying unit 10 to the driving unit 20 is still a pulsating voltage including a large amount of pulsating components, and therefore there is a saturated period Td.

そこで、ゼロクロス検出器30が脈動電圧の谷部を検出し、発生部41が検出された谷部のタイミングを基点にPWMキャリア信号を発生させ、生成部43が発生されたPWMキャリア信号を用いてPWM信号を生成して駆動部20へ出力することで、上記の実施形態と同様に、飽和状態の期間Tdを避けてPWM信号がONレベルになるようにPWM信号を生成することができる。   Therefore, the zero cross detector 30 detects the valley of the pulsating voltage, the generation unit 41 generates a PWM carrier signal based on the detected timing of the valley, and the generation unit 43 uses the generated PWM carrier signal. By generating the PWM signal and outputting it to the drive unit 20, the PWM signal can be generated so that the PWM signal becomes ON level while avoiding the saturated period Td, as in the above embodiment.

以上のように、本発明にかかるモータの制御装置は、モータの制御に有用である。   As described above, the motor control device according to the present invention is useful for motor control.

10 整流部
20 駆動部
21 IPM
30 ゼロクロス検出器
40 マイコン
41 発生部
42 決定部
43 生成部
50 制御部
100 制御装置
401 圧縮機運転/停止判定部
402 PWM出力開始部
403 記憶部
411 PWMキャリア周期処理部
421 PWMデューティー比算出部
431 PWM信号出力部
10 Rectifier 20 Drive 21 IPM
30 Zero Cross Detector 40 Microcomputer 41 Generation Unit 42 Determination Unit 43 Generation Unit 50 Control Unit 100 Control Device 401 Compressor Operation / Stop Determination Unit 402 PWM Output Start Unit 403 Storage Unit 411 PWM Carrier Period Processing Unit 421 PWM Duty Ratio Calculation Unit 431 PWM signal output section

Claims (3)

交流電源電圧を全波整流して脈動電圧を出力する整流部と、
前記脈動電圧を用いて、モータを駆動する駆動部と、
前記駆動部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記脈動電圧の谷部を検出する検出部と、
前記検出された谷部のタイミングを基点にPWMキャリア信号を発生させる発生部と、
前記発生されたPWMキャリア信号を用いてPWM信号を生成して前記駆動部へ出力する生成部と、
を有する
ことを特徴とするモータの制御装置。
A rectifying unit for full-wave rectifying the AC power supply voltage and outputting a pulsating voltage;
Using the pulsating voltage, a drive unit that drives a motor;
A control unit for controlling the driving unit;
With
The controller is
A detector for detecting a valley of the pulsating voltage;
A generator for generating a PWM carrier signal based on the detected timing of the valley,
A generating unit that generates a PWM signal using the generated PWM carrier signal and outputs the PWM signal to the driving unit;
A motor control device comprising:
前記制御部は、PWM信号のデューティー比を決定する決定部をさらに有し、
前記決定部は、PWMキャリア信号の周期ごとに、前記脈動電圧のレベルに応じて、PWM信号のデューティー比を決定し、
前記生成部は、前記決定部により決定されたデューティー比でPWM信号を生成する
ことを特徴とする請求項1に記載のモータの制御装置。
The control unit further includes a determination unit that determines a duty ratio of the PWM signal,
The determining unit determines a duty ratio of the PWM signal according to the level of the pulsating voltage for each period of the PWM carrier signal,
The motor control device according to claim 1, wherein the generation unit generates a PWM signal at a duty ratio determined by the determination unit.
前記発生部は、前記交流電源電圧の半周期の整数分の1の周期を有するPWMキャリア信号を発生させる
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のモータの制御装置。
3. The motor control device according to claim 1, wherein the generation unit generates a PWM carrier signal having a cycle of an integer of a half cycle of the AC power supply voltage.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015533468A (en) * 2012-10-30 2015-11-24 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングRobert Bosch Gmbh Method and apparatus for operating electronic rectifying motor

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JP2015533468A (en) * 2012-10-30 2015-11-24 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングRobert Bosch Gmbh Method and apparatus for operating electronic rectifying motor

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