JP2012210058A - モータの制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】指令速度電圧がばらついた場合でもモータの効率を向上できるモータの制御装置を得ることを目的とする。
【解決手段】モータの制御装置は、指令速度で動作するようにモータを制御するモータの制御装置であって、前記モータを駆動する駆動部と、前記指令速度に応じて、電気位相の進角量をステップ的に制御する進角制御部と、前記制御された進角量で進角させた電気位相を用いて、前記駆動部を制御する駆動制御部とを備え、前記進角制御部は、前記指令速度に応じた指令速度電圧が閾値より小さい場合、前記進角量を第1の値に決定し、前記指令速度電圧が前記閾値より大きい場合、前記進角量を前記第1の値より大きい第2の値に決定する。
【選択図】図1
【解決手段】モータの制御装置は、指令速度で動作するようにモータを制御するモータの制御装置であって、前記モータを駆動する駆動部と、前記指令速度に応じて、電気位相の進角量をステップ的に制御する進角制御部と、前記制御された進角量で進角させた電気位相を用いて、前記駆動部を制御する駆動制御部とを備え、前記進角制御部は、前記指令速度に応じた指令速度電圧が閾値より小さい場合、前記進角量を第1の値に決定し、前記指令速度電圧が前記閾値より大きい場合、前記進角量を前記第1の値より大きい第2の値に決定する。
【選択図】図1
Description
本発明は、モータの制御装置に関する。
特許文献1には、ブラシレス直流モータにおいて、最適位相角設定電圧発生手段の係数回路が、入力された速度指令電圧に係数演算して最適位相角設定電圧をロジック回路へ出力することが記載されている。具体的には、予め、速度指令電圧と最適位相角設定電圧との関係を示す近似直線を作成し、この近似直線の傾斜に相当する係数を係数回路が有するように、係数回路を構成する。これにより、特許文献1によれば、速度指令電圧が変動すれば、それに対応して係数回路の出力する最適位相角設定電圧が変動するので、モータの回転数と負荷トルクとに適合した最適な位相角を設定でき、モータの効率の向上を図ることができるとされている。
特許文献1に記載された技術では、速度指令電圧と設定すべき位相角とを直線的に対応させている。このため、電源電圧のバラツキや部品(電子部品やモータの巻線など)の特性バラツキあるいは外乱ノイズ等により速度指令電圧の値が実際に指令された速度(回転数)からずれた(ばらついた)場合に、そのずれた速度指令電圧の値に追従して最適位相角設定電圧も変動してしまう。これにより、設定される位相角が実際に指令された速度に対応したものからずれてしまい、位相角が適正な値にならない可能性があるので、モータの効率が悪くなる傾向にある。
また、特許文献1に記載された技術では、モータの回転数の増加とともに負荷トルクが2次関数的に増加することとされているが、モータの負荷(回転数)が不安定になると速度指令電圧が振れる(ばらつく)ため、設定される位相角も振れてしまい適正な値にならない可能性があるので、モータの効率が悪くなる傾向にある。
さらに、無負荷時(異常時等)では、位相角が進み過ぎて異常回転になってしまう可能性もある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、指令速度電圧がばらついた場合でもモータの効率を向上できるモータの制御装置を得ることを目的とする。
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、指令速度で動作するようにモータを制御するモータの制御装置であって、前記モータを駆動する駆動部と、前記指令速度に応じて、電気位相の進角量をステップ的に制御する進角制御部と、前記制御された進角量で進角させた電気位相を用いて、前記駆動部を制御する駆動制御部とを備え、前記進角制御部は、前記指令速度に応じた指令速度電圧が閾値より小さい場合、前記進角量を第1の値に決定し、前記指令速度電圧が前記閾値より大きい場合、前記進角量を前記第1の値より大きい第2の値に決定することを特徴とする。
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、前記進角制御部は、前記指令速度電圧と前記閾値とを比較し、比較結果に応じた前記進角量を出力する比較部と、前記比較部の出力のうち低周波成分を選択的に通して前記駆動制御部へ出力するローパスフィルタとを有することを特徴とする。
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、前記比較部は、前記指令速度電圧が供給される第1の入力端子と、第2の入力端子と、出力端子とを有するコンパレータと、前記コンパレータの前記第2の入力端子と参照電位との間に接続された第1の抵抗と、前記コンパレータの前記第2の入力端子と接地電位との間に接続された第2の抵抗と、前記コンパレータの前記出力端子と前記比較部の出力端子との間に接続された第3の抵抗と、前記参照電位と前記比較部の出力端子との間に接続された第4の抵抗と、接地電位と前記比較部の出力端子との間に接続された第5の抵抗とを有することを特徴とする。
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、前記モータは、ファンモータであることを特徴とする。
本発明にかかるモータの制御装置は、指令速度電圧がばらついた場合でもモータの効率を向上できるという効果を奏する。
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。
(第1の実施形態)
第1の実施形態にかかるモータMの制御装置1について図1(a)を用いて説明する。図1(a)は、モータMの制御装置1の構成を示す図である。
第1の実施形態にかかるモータMの制御装置1について図1(a)を用いて説明する。図1(a)は、モータMの制御装置1の構成を示す図である。
制御装置1は、例えば予め設定された指令速度(指令回転数)で動作するように、モータMを制御する。モータMは、例えばファンモータであり、そのロータがファンの回転軸にシャフトで連結されており、ファンを回転させる。なお、モータMは、空気調和機におけるファン以外の構成要素のモータであってもよいし、あるいは、ウォータポンプにおけるインペラ等を回転させるためのモータであっても良い。
制御装置1は、ドライバ回路10及び進角制御部20を備える。ドライバ回路10は、駆動部15及び駆動制御部16を有する。
駆動部15は、例えば3相の交流電力をモータMへ出力することにより、モータMを駆動する。具体的には、駆動部15は、インバータ11を有する。インバータ11は、制御信号(例えば、PWM信号)を駆動制御部16から受けて、制御信号に応じて、外部の直流電源(図示せず)から供給された直流電力(モータ用電源)Vmを3相の交流電力に変換してモータMへ出力する。インバータ11は、例えば、上アーム及び下アームを有し、上アーム及び下アームのそれぞれが、3相(例えば、U相、V相、W相)に対応した3つのスイッチング素子を有する。
進角制御部20は、指令速度に応じて、位相の進角量をステップ的に制御する。具体的には、進角制御部20は、指令速度に応じた指令速度電圧Vspを外部の制御器(図示せず)から受ける。そして、進角制御部20は、指令速度電圧Vspが閾値Vaより小さい場合、進角量LAを第1の値LA1に決定し、指令速度電圧Vspが閾値Vaより大きい場合、進角量LAを第2の値LA2に決定する(図2(b)参照)。第2の値LA2は、第1の値LA1より大きい。進角制御部20は、決定した進角量LAを示す信号φLAを駆動制御部16へ供給する。
駆動制御部16は、信号φLAを進角制御部20から受けて、信号φLAにより示された進角量で位相を進角させる。そして、駆動制御部16は、進角させた位相を用いて、駆動部15を制御する。具体的には、駆動制御部16は、キャリア発生器14、比較回路13、及び論理回路12を有する。
キャリア発生器14は、PWMキャリア(例えば、三角波)を発生して比較回路13へ出力する。
比較回路13は、指令速度電圧Vspを外部の制御器から受け、PWMキャリアをキャリア発生器14から受ける。比較回路13は、図1(b)に示すように、指令速度電圧VspとPWMキャリアとの比較演算を行い、演算結果をPWM信号の変調率を決める信号として論理回路12へ出力する。
論理回路12は、PWM信号の変調率を決める信号を比較回路13から受け、信号φLAを進角制御部20から受け、外部の直流電源(図示せず)から直流電力(制御用電源)Vccを受ける。論理回路12は、PWM信号の位相を信号φLAにより示される進角量で進角させる。これにより、論理回路12は、進角制御部20により制御された進角量で進角させた位相を用いて、インバータ11における例えば6つのスイッチング素子のオン・オフのパターンを制御する。
このように、駆動制御部16は、例えば、指令速度電圧Vspが閾値Vaより小さい場合、進角制御部20により決定された第1の値LA1の進角量で進角させた周期的な制御信号で駆動部15を制御し、指令速度電圧Vspが閾値Vaより大きい場合、進角制御部20により決定された第2の値LA2の進角量で進角させた周期的な制御信号で駆動部15を制御する。これにより、進角制御部20は負荷(回転数)に応じてモータMの効率がよくなるように進角制御でき、駆動制御部16は進角制御部20の制御に従いモータMの効率がよくなるように駆動部15を駆動制御できる。
次に、進角制御部20の内部構成について図1(a)を用いて説明する。
進角制御部20は、比較部21及びローパスフィルタ(LPF)22を有する。
比較部21は、指令速度に応じた指令速度電圧Vspを外部の制御器(図示せず)から受ける。比較部21は、指令速度電圧Vspと閾値Vaとを比較し、比較結果を示す信号φLAiを進角量としてローパスフィルタ22へ出力する。例えば、比較部21は、指令速度電圧Vspが閾値Vaを超えて大きくなった際に、図2(b)の実線で示すようなステップ状の波形を有する信号φLAiをローパスフィルタ22へ出力する。
ローパスフィルタ22は、比較部21の出力、すなわち比較結果を示す信号φLAiを比較部21から受ける。ローパスフィルタ22は、比較結果を示す信号φLAiのうち低周波成分を選択的に通して、進角量LAを示す信号φLAを生成する。例えば、ローパスフィルタ22は、図2(b)の実線で示すようなステップ状の波形から図2(b)の1点鎖線で示すような時定数を持った信号φLAを生成する。ローパスフィルタ22は、生成した信号φLAを駆動制御部16の論理回路12へ出力する。
次に、比較部21の内部構成について図2(a)及び図3を用いて説明する。図2(a)及び図3は、比較部21の内部構成を示す回路図である。
比較部21は、図2(a)に示すように、コンパレータCM1、抵抗R1、抵抗R2、抵抗R3、抵抗R4、及び抵抗R5を有する。
コンパレータCM1は、非反転入力端子T1、反転入力端子T2、及び出力端子T3を有する。非反転入力端子T1には、外部の制御器(図示せず)から速度指令電圧Vspが供給される。反転入力端子T2は、抵抗R1と抵抗R2との間のノードNVaに接続されている。出力端子T3は、抵抗R3の一端に接続されている。
具体的には、コンパレータCM1は、図3に示すように、比較回路211及びトランジスタQ1を有する。比較回路211は、反転入力端子211a、非反転入力端子211b、及び出力端子211cを有する。反転入力端子211aは、コンパレータCM1の非反転入力端子T1に接続されている。非反転入力端子211bは、コンパレータCM1の反転入力端子T2に接続されている。出力端子211cは、トランジスタQ1のベースに接続されている。トランジスタQ1は、例えばバイポーラトランジスタであり、ベースが比較回路211の出力端子211cに接続され、コレクタがコンパレータCM1の出力端子T3に接続され、エミッタが接地電位に接続されている。
抵抗R1は、ノードNVaと参照電位Vrefとの間に接続されている。すなわち、抵抗R1は、コンパレータCM1の反転入力端子T2と参照電位Vrefとの間に接続されている。
抵抗R2は、ノードNVaと接地電位との間に接続されている。すなわち、抵抗R1は、コンパレータCM1の反転入力端子T2と接地電位との間に接続されている。
なお、抵抗R1の抵抗値をR1とし、抵抗R2の抵抗値をR2としたとき、抵抗値R1、抵抗値R2、及び参照電位Vrefは、それぞれ、例えば、ノードNVaの電位である閾値Vaとの間で、下記の数式1を満たすように予め調整されている。
Va={R2/(R1+R2)}×Vref・・・数式1
すなわち、比較部21では、あらかじめ決められた値、すなわち主に抵抗分圧により閾値Vaが得られるように、抵抗値R1、抵抗値R2、及び参照電位Vrefがそれぞれ調整されている。
すなわち、比較部21では、あらかじめ決められた値、すなわち主に抵抗分圧により閾値Vaが得られるように、抵抗値R1、抵抗値R2、及び参照電位Vrefがそれぞれ調整されている。
抵抗R3は、コンパレータCM1の出力端子T3と比較部21の出力端子NLAとの間に接続されている。
抵抗R4は、抵抗R3と比較部21の出力端子NLAとの間のノードと、参照電位Vrefとの間に接続されている。すなわち、抵抗R4は、参照電位Vrefと比較部21の出力端子NLAとの間に接続されている。
抵抗R5は、抵抗R3と比較部21の出力端子NLAとの間のノードと、接地電位との間に接続されている。すなわち、抵抗R5は、接地電位と比較部21の出力端子NLAとの間に接続されている。
次に、比較部21の動作について図3及び図2(b)、(c)を用いて説明する。
指令速度電圧Vspが閾値Vaより小さい場合、コンパレータCM1は、指令速度電圧Vspが閾値Vaより小さいことを示すLowレベルの信号を出力する。すなわち、閾値Vaが指令速度電圧Vspより高いので、比較回路211は、閾値Vaが指令速度電圧Vspより高いことを示すHighレベルの信号をトランジスタQ1のベースに出力する。これに応じてトランジスタQ1がオンするので、コンパレータCM1の出力端子T3の電位がLowレベルになる。
このとき、抵抗R3〜R5に対して図3の1点鎖線の矢印で示すように電流が流れるので、抵抗R3、R4、R5の抵抗値をそれぞれR3、R4、R5とすると、比較部21の出力端子NLAの電位LAは、例えば、コンパレータの影響が無いとすると下記の数式2のようなLowレベルの値、すなわち、第1の値LA1になる。
LA=LA1
={R3×R5/(R3×R5+R4×(R3+R5))}×Vref
・・・数式2
={R3×R5/(R3×R5+R4×(R3+R5))}×Vref
・・・数式2
一方、指令速度電圧Vspが閾値Vaより大きい場合、コンパレータCM1は、指令速度電圧Vspが閾値Vaより大きいことを示すHighレベルの信号を出力する。すなわち、閾値Vaが指令速度電圧Vspより低いので、比較回路211は、閾値Vaが指令速度電圧Vspより低いことを示すLowレベルの信号をトランジスタQ1のベースに出力する。これに応じてトランジスタQ1がオフするので、コンパレータCM1の出力端子T3の電位がHighレベルになる。
このとき、抵抗R3〜R5に対して図3の実線の矢印で示すように電流が流れる(抵抗R3に電流が流れない)ので、抵抗R3、R4、R5の抵抗値をそれぞれR3、R4、R5とすると、比較部21の出力端子NLAの電位LAは、例えば、下記の数式3のようなHighレベルの値、すなわち、第2の値LA2になる。
LA=LA2
={R5/(R4+R5)}×Vref・・・数式3
この数式3に示される第2の値LA2は、数式2に示される第1の値LA1より大きな値になっている。
={R5/(R4+R5)}×Vref・・・数式3
この数式3に示される第2の値LA2は、数式2に示される第1の値LA1より大きな値になっている。
ここで、仮に、速度指令電圧と制御すべき進角量とを直線的に対応させて進角制御を行った場合について考える。この場合、電源電圧のバラツキや部品(電子部品やモータの巻線など)の特性バラツキあるいは外乱ノイズ等により速度指令電圧の値が実際に指令された速度(回転数)からずれる(ばらつく)と、そのずれた速度指令電圧の値に追従して最適位相角設定電圧も変動してしまう。
例えば、実際に指令された速度(回転数)が図4(a)に示す速度ωt1である場合、外部の制御器(図示せず)は、指令速度ωt1に応じた速度指令電圧Vsp1を生成して出力する。しかし、電源電圧のバラツキや部品(電子部品やモータの巻線など)の特性バラツキあるいは外乱ノイズ等により、外部の制御器から進角制御部20の比較部21へ供給される過程で速度指令電圧Vspの値がVsp1及びVsp1aの間で変動してしまう(図4(a)の破線で示す矢印参照)。言い換えると、速度ωと速度指令電圧Vspとの関係が図4(a)に実線で示す理想的な関係から破線で示す関係へとずれる傾向にある。例えば、速度指令電圧Vspの値がVsp1aになると、値Vsp1aの速度指令電圧Vspに対応した進角量に制御してしまうので、図4(a)に示すように、制御される速度が速度ωt1より速い速度ωt1aにずれてしまう。このように、設定される進角量が実際に指令された速度に対応したものからずれてしまい、進角量が適正な値にならない可能性があるので、モータの効率が悪くなる傾向にある。
それに対して、第1の実施形態では、進角制御部20は、指令速度に応じて、位相の進角量をステップ的に制御する。すなわち、進角制御部20は、指令速度電圧Vspが閾値Vaより小さい場合、進角量LAを第1の値LA1に決定し、指令速度電圧Vspが閾値Vaより大きい場合、進角量LAを第1の値LA1より大きい第2の値LA2に決定する。
例えば、実際に指令された速度(回転数)が図4(a)に示す速度ωt1である場合、電源電圧のバラツキや部品(電子部品やモータの巻線など)の特性バラツキあるいは外乱ノイズ等により速度指令電圧Vspの値がVsp1からVsp1aへ変動しても、図4(b)に示すように、設定される進角量を、速度ωt1に対応した第1の値LA1とすることができる(図4(b)の破線で示す矢印参照)。
同様に、例えば、実際に指令された速度(回転数)が図4(a)に示す速度ωt2である場合、電源電圧のバラツキや部品(電子部品やモータの巻線など)の特性バラツキあるいは外乱ノイズ等により速度指令電圧Vspの値がVsp2及びVsp2aの間で変動しても、図4(b)に示すように、設定される進角量を、速度ωt2に対応した第2の値LA2とすることができる(図4(b)の破線で示す矢印参照)。
このように、第1の実施形態によれば、電源電圧のバラツキや部品(電子部品やモータの巻線など)の特性バラツキあるいは外乱ノイズ等により指令速度電圧がばらついた場合でも、負荷(回転数)に応じてモータMの効率がよくなるような進角量で進角制御できるので、モータMの効率を向上できる。すなわち、指令速度電圧がばらついた場合でもモータの効率を向上できる。
また、速度指令電圧と制御すべき進角量とを直線的に対応させて進角制御を行った場合、モータMの負荷(回転数)が不安定になると、速度指令電圧が振れる(ばらつく)ため、設定される位相角も振れてしまい適正な値にならない可能性がある。これにより、設定される進角量が実際に指令された速度に対応したものからずれてしまい、進角量が適正な値にならない可能性があるので、モータの効率が悪くなる傾向にある。
それに対して、第1の実施形態では、上記のように、モータの負荷(回転数)が不安定になることにより指令速度電圧がばらついた場合でも、負荷(回転数)に応じてモータMの効率がよくなるような進角量で進角制御できるので、モータMの効率を向上できる。すなわち、指令速度電圧がばらついた場合でもモータの効率を向上できる。
また、速度指令電圧と制御すべき進角量とを直線的に対応させて進角制御を行った場合、無負荷時(異常時等)に位相角が進み過ぎて、モータMが異常回転を起こす可能性がある。
それに対して、第1の実施形態では、進角制御部20が進角量をステップ的に制御しており、そのステップの上限より位相角が進まないようにすることができる。例えば、図4(b)に示す場合、進角量が第2の値LA2より大きくなることを抑制できる。これにより、モータMの異常回転を抑制できる。
あるいは、仮に、進角制御部20がローパスフィルタ22を有しない場合について考える。この場合、例えば、比較部21は、指令速度電圧Vspが閾値Vaを超えて大きくなった際に、図2(b)の実線で示すようなステップ状の波形を有する信号φLAiを駆動制御部16へ出力することになる。このように、急激に進角量LAが切り替わってしまうと、駆動制御部16により駆動制御されるモータMの回転数も急激に変動してしまい異音となる可能性がある。
それに対して、第1の実施形態では、進角制御部20がローパスフィルタ22を有する。すなわち、比較部21は、図2(b)の実線で示すようなステップ状の波形を有する信号φLAiをローパスフィルタ22へ出力する。ローパスフィルタ22は、図2(b)の実線で示すようなステップ状の波形から図2(b)の1点鎖線で示すような時定数を持った信号φLAを生成する。ローパスフィルタ22は、生成した信号φLAを駆動制御部16へ出力する。このように、ローパスフィルタ22により、指令速度電圧Vspが閾値Vaを超えて大きくなった際に、進角量LAを示す信号φLAをスローステップアップとなるようにして駆動制御部16へ供給する。これにより、進角量LAをゆっくり切り替えることができるので、駆動制御部16により駆動制御されるモータMの回転数もゆっくり変動でき、異音を低減できる。
また、第1の実施形態では、比較部21が、コンパレータCM1、抵抗R1、抵抗R2、抵抗R3、抵抗R4、及び抵抗R5を有する。コンパレータCM1は、指令速度電圧Vspが供給される非反転入力端子T1と反転入力端子T2と出力端子T3とを有する。抵抗R1は、コンパレータCM1の反転入力端子T2と参照電位Vrefとの間に接続されている。抵抗R2は、コンパレータCM1の反転入力端子T2と接地電位との間に接続されている。抵抗R3は、コンパレータCM1の出力端子T3と比較部21の出力端子NLAとの間に接続されている。抵抗R4は、参照電位Vrefと比較部21の出力端子T3との間に接続されている。抵抗R5は、接地電位と比較部21の出力端子NLAとの間に接続されている。
この構成では、例えば、参照電位Vrefの値を抵抗R1及び抵抗R2により抵抗分圧することで、ノードNVaの電位である閾値VaをコンパレータCM1の反転入力端子T2へ供給できる。また、コンパレータCM1からの比較結果に応じた出力により抵抗R3〜R5への電流の流れ方を変えることができるので、コンパレータCM1による閾値Va及び速度指令電圧Vspの比較結果に応じて比較部21の出力端子NLAの電位をステップ的に変えることができる。
このように、第1の実施形態によれば、指令速度に応じて位相の進角量をステップ的に制御する進角制御部20を簡易な回路構成で実現することができる。
また、第1の実施形態では、モータMが例えばファンモータである。ファンモータの運転モードは、例えば、弱風運転モードと強風運転モードとの2段階である。すなわち、弱風運転モードの指令速度を図4(a)に示す速度ωt1とし、強風運転モードの指令速度を図4(a)に示す速度ωt2とすることができる。この場合、指令速度電圧がばらついた場合でも、図4(b)に示すように、弱風運転モードと強風運転モードとのそれぞれにおける効率の良い進角量で確実に制御できる。
なお、図5(b)に示すように、制御装置1iにおいて、進角制御部20iの比較部21iは、位相の進角量を多段階でステップ的に制御してもよい。例えば、モータMがファンモータであり、ファンモータの運転モードが弱風運転モードと中風運転モードと強風運転モードとの3段階である場合、比較部21iは、位相の進角量を3段階でステップ的に制御してもよい。
この場合、比較部21iは、速度指令電圧Vspが供給される端子(比較部21iの入力端子)と比較部21iの出力端子NLAとの間に、抵抗R1〜R3及びコンパレータCM1に相当する構成を、抵抗R1〜R3及びコンパレータCM1に対して並列に追加して接続すればよい。すなわち、比較部21iは、図5(a)に示すように、コンパレータCM2、抵抗R6、抵抗R7、及び抵抗R8をさらに有する。
コンパレータCM2は、非反転入力端子T4、反転入力端子T5、及び出力端子T6を有する。非反転入力端子T4には、外部の制御器(図示せず)から速度指令電圧Vspが供給される。反転入力端子T5は、抵抗R6と抵抗R7との間のノードNVbに接続されている。出力端子T6は、抵抗R8の一端に接続されている。
抵抗R6は、ノードNVbと参照電位Vrefとの間に接続されている。すなわち、抵抗R6は、コンパレータCM2の反転入力端子T5と参照電位Vrefとの間に接続されている。
抵抗R7は、ノードNVbと接地電位との間に接続されている。すなわち、抵抗R6は、コンパレータCM2の反転入力端子T5と接地電位との間に接続されている。
抵抗R8は、コンパレータCM2の出力端子T6と比較部21iの出力端子NLAとの間に接続されている。
この構成では、例えば、参照電位Vrefの値を抵抗R6及び抵抗R7により抵抗分圧することで、ノードNVbの電位である閾値VbをコンパレータCM2の反転入力端子T5へ供給できる。また、コンパレータCM2からの比較結果に応じた出力により抵抗R4、R5、R8への電流の流れ方を変えることができるので、コンパレータCM2による閾値Vb及び速度指令電圧Vspの比較結果に応じて比較部21iの出力端子NLAの電位をステップ的に変えることができる。すなわち、図5(b)に示すように、コンパレータCM1による閾値Va及び速度指令電圧Vspの比較結果に応じて比較部21iの出力端子NLAの電位をステップ的に変えることに加えて、コンパレータCM2による閾値Vb及び速度指令電圧Vspの比較結果に応じて比較部21iの出力端子NLAの電位をステップ的に変えることができるので、比較部21iの電位を3段階でステップ的に変えることができる。
このように、この変形例によれば、指令速度に応じて位相の進角量を3段階でステップ的に制御する進角制御部20iを簡易な回路構成で実現することができる。
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態にかかるモータMの制御装置100について説明する。以下では、第1の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
次に、第2の実施形態にかかるモータMの制御装置100について説明する。以下では、第1の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
第1の実施形態では、指令速度電圧Vspのばらつきが、図7(a)に破線の矢印で示すように、例えば部品(電子部品やモータの巻線など)の特性バラツキのみによるものであり所定の許容範囲内に収まっていれば、図7(b)に示すように、位相の進角量を安定的に制御できる。
しかし、指令速度電圧Vspのばらつきが、図7(a)に1点鎖線の矢印で示すように、例えば部品(電子部品やモータの巻線など)の特性バラツキに加えて外乱(強風など)によるものなどであり所定の許容範囲を超えると、図7(b)に示すように、閾値Vaの前後で進角量LAが切り替わりを繰り返してしまう。この場合、進角量LAが安定せず、進角量LAを示す信号φLAを受けた論理回路12が誤動作する可能性がある。
そこで、第2の実施形態では、図6(b)に示すように、進角制御部120によりステップ的な進角制御動作にヒステリシスを持たせる。すなわち、進角制御部120は、指令速度電圧Vspが第1の閾値Va1を超えて大きくなった場合、進角量LAを第1の値LA1から第2の値LA2へ変更する。第2の値LA2は、第1の値LA1より大きい値である。また、進角制御部120は、指令速度電圧Vspが第2の閾値Va2を超えて小さくなった場合、進角量LAを第2の値LA2から第1の値LA1へ変更する。第2の閾値Va2は、第1の閾値Va1より小さい閾値である。
また、進角制御部120の比較部121の内部構成が、図6(a)に示すように、第1の実施形態と異なる。
具体的には、比較部121は、抵抗R111、抵抗R112、抵抗R113、トランジスタM1、及びバッファーアンプBA1をさらに有するとともに、コンパレータCM1の入力端子側の接続先が異なる。
コンパレータCM1の反転入力端子T1は、速度指令電圧Vspが供給される端子ではなくノードNVaに接続されている。コンパレータCM1の非反転入力端子T2は、ノードNVaではなく、速度指令電圧Vspが供給される端子に接続されている。これにより、コンパレータCM1の出力は、第1の実施形態と逆、すなわち図2(b)に示すステップ出力を左右反転させたものに基づくものになる(図6(c)参照)。
抵抗R111は、抵抗R3及びバッファーアンプBA1の間のノードとノードNVaとの間に接続されている。すなわち、抵抗R111は、コンパレータCM1に一端が接続された抵抗R3の他端と、コンパレータCM1の反転入力端子T1との間に接続されている。この抵抗R111は、コンパレータCM1の出力にヒステリシスを持たせるために設けられている。すなわち、抵抗R111は、速度指令電圧Vspが閾値Va1を超えて大きくなる際に、ノードNVaの電位を閾値Va1とし、速度指令電圧Vspが閾値Va2を超えて小さくなる際に、ノードNVaの電位を閾値Va2(<Va1)とするように作用する。
抵抗R112は、抵抗R3及びバッファーアンプBA1の間のノードと参照電位Vrefとの間に接続されている。すなわち、抵抗R112は、コンパレータCM1に一端が接続された抵抗R3の他端と、参照電位Vrefとの間に接続されている。
抵抗R113は、トランジスタM1のドレインと比較部121の出力端子NLAとの間に接続されている。すなわち、抵抗R113は、一端が比較部121の出力端子NLAに接続され、他端がトランジスタM1のドレインに接続されている。
トランジスタM1は、例えばNMOSトランジスタであり、ゲートが抵抗R3側に配され、ソースが接地電位に接続され、ドレインが抵抗R113の他端に接続されている。トランジスタM1は、バッファーアンプBA1の出力端子に接続されている。トランジスタM1は、コンパレータCM1のステップ出力を反転させる。すなわち、トランジスタM1は、図2(b)に示すステップ出力を左右反転させたものになっているコンパレータCM1の出力を左右反転させて、図2(b)に示すものと同様のステップ出力にする。
なお、トランジスタM1は、例えばPMOSトランジスタであってもよい。この場合、ゲートが抵抗R3側に配され、ドレインが接地電位に接続され、ソースが抵抗R113の他端に接続されることになる。
バッファーアンプBA1は、入力端子が抵抗R3の他端に接続され、出力端子がトランジスタM1のゲートに接続されている。すなわち、バッファーアンプBA1は、抵抗R3の他端とトランジスタM1のゲートとの間に接続されている。バッファーアンプBA1は、トランジスタM1のゲートに供給すべき電圧レベルが、コンパレータCM1の出力に応じたLレベル/Hレベルになるようにインピーダンス変換を行う。
なお、バッファーアンプBA1は、2つのインバータを直列接続したものであってもよい。
以上のように、第2の実施形態では、進角制御部120によりステップ的な進角制御動作にヒステリシスを持たせる。すなわち、進角制御部120は、指令速度電圧Vspが第1の閾値Va1を超えて大きくなった場合、進角量LAを第1の値LA1から第1の値LA1より大きい第2の値LA2へ変更する。また、進角制御部120は、指令速度電圧Vspが第1の閾値Va1より小さい第2の閾値Va2を超えて小さくなった場合、進角量LAを第2の値LA2から第1の値LA1へ変更する。
例えば、実際に指令された速度(回転数)が図7(a)に示す速度ωt1である場合、例えば部品(電子部品やモータの巻線など)の特性バラツキに加えて外乱(強風など)により速度指令電圧Vspの値がVsp1からVsp1bへ変動しても、図7(c)に示すように、閾値Vaの前後で進角量LAが切り替わりを繰り返さないようにすることができる。これにより、進角量LAを安定させることができ、進角量LAを示す信号φLAを受けた駆動制御部16における論理回路12等の誤動作を抑制できる。すなわち、第1の実施形態による効果に加えて、駆動制御部16における論理回路12等の誤動作を抑制できるという効果を得ることができる。
また、第2の実施形態では、比較部121が、抵抗R111、抵抗R112、抵抗R113、及びトランジスタM1をさらに有するとともに、コンパレータCM1の入力端子側の接続先が第1の実施形態と反対になっている。抵抗R111は、一端がコンパレータCM1の出力端子T3に接続された抵抗R3の他端と、コンパレータCM1の反転入力端子T1との間に接続されている。抵抗R112は、抵抗R3の他端と参照電位Vrefとの間に接続されている。抵抗R113は、一端が比較部121の出力端子NLAに接続されている。トランジスタM1は、ゲートが抵抗R3側に配され、ソースが接地電位に接続され、ドレインがR113抵抗の他端に接続されている。
この構成では、抵抗R111が、速度指令電圧Vspが閾値Va1を超えて大きくなる際に、ノードNVaの電位を閾値Va1とし、速度指令電圧Vspが閾値Va2を超えて小さくなる際に、ノードNVaの電位を閾値Va2(<Va1)とするように作用する。また、トランジスタM1は、図2(b)に示すステップ出力を左右反転させたものになっているコンパレータCM1の出力を左右反転させて、図2(b)に示すものと同様のステップ出力にする(図6(c)参照)。これにより、図6(b)の実線で示すように、ヒステリシスを持たせた形で、比較部121の出力端子NLAの電位をステップ的に変えることができる。
また、第2の実施形態では、比較部121が、バッファーアンプBA1をさらに有する。バッファーアンプBA1は、一端が比較部121の出力端子NLAに接続された抵抗R3の他端と、トランジスタM1のゲートとの間に接続されている。この構成では、例えば、バッファーアンプBA1は、入力インピーダンスが大きいので、バッファーアンプBA1より左側の構成がトランジスタM1のゲートの電位へ影響しないようにすることができ、トランジスタM1のゲートの電位の減衰を抑制できる。この結果、トランジスタM1によるステップ出力を反転させる動作を確実に行うことができる。
なお、図8(b)に示すように、制御装置100iにおいて、進角制御部120iの比較部121iは、位相の進角量をヒステリシスを持たせた形で、かつ、多段階でステップ的に制御してもよい。例えば、モータMがファンモータであり、ファンモータの運転モードが弱風運転モードと中風運転モードと強風運転モードとの3段階である場合、比較部21iは、位相の進角量をヒステリシスを持たせた形で、かつ、3段階でステップ的に制御してもよい。
この場合、比較部121iは、速度指令電圧Vspが供給される端子(比較部121iの入力端子)と比較部121iの出力端子NLAとの間に、抵抗R1〜R3、R111〜R113、コンパレータCM1、バッファーアンプBA1、及びトランジスタM1に相当する構成を、抵抗R1〜R3、R111〜R113、コンパレータCM1、バッファーアンプBA1、及びトランジスタM1に対して並列に追加して接続すればよい。すなわち、比較部121iは、図8(a)に示すように、コンパレータCM2、抵抗R6、抵抗R7、及び抵抗R8、抵抗R121、抵抗R122、抵抗R123、トランジスタM2、及びバッファーアンプBA2をさらに有するとともに、コンパレータCM2の入力端子側の接続先が異なる。以下では、第1の実施形態の変形例及び第2の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
コンパレータCM2の反転入力端子T4は、速度指令電圧Vspが供給される端子ではなくノードNVbに接続されている。コンパレータCM2の非反転入力端子T5は、ノードNVbではなく、速度指令電圧Vspが供給される端子に接続されている。これにより、コンパレータCM2の出力は、第1の実施形態の変形例と逆、すなわち図2(b)に示すステップ出力を左右反転させたものに基づくものになる(図6(c)参照)。
抵抗R121は、抵抗R8及びバッファーアンプBA2の間のノードとノードNVbとの間に接続されている。すなわち、抵抗R121は、コンパレータCM2に一端が接続された抵抗R8の他端と、コンパレータCM2の反転入力端子T4との間に接続されている。この抵抗R121は、コンパレータCM2の出力にヒステリシスを持たせるために設けられている。すなわち、抵抗R121は、速度指令電圧Vspが閾値Vb1を超えて大きくなる際に、ノードNVbの電位を閾値Vb1とし、速度指令電圧Vspが閾値Vb2を超えて小さくなる際に、ノードNVbの電位を閾値Vb2(<Vb1)とするように作用する。
抵抗R122は、抵抗R8及びバッファーアンプBA2の間のノードと参照電位Vrefとの間に接続されている。すなわち、抵抗R122は、コンパレータCM2に一端が接続された抵抗R8の他端と、参照電位Vrefとの間に接続されている。
抵抗R123は、トランジスタM2のドレインと比較部121iの出力端子NLAとの間に接続されている。すなわち、抵抗R123は、一端が比較部121iの出力端子NLAに接続され、他端がトランジスタM2のドレインに接続されている。
トランジスタM2は、例えばNMOSトランジスタであり、ゲートが抵抗R8側に配され、ソースが接地電位に接続され、ドレインが抵抗R123の他端に接続されている。トランジスタM2は、バッファーアンプBA2の出力端子に接続されている。トランジスタM2は、コンパレータCM2のステップ出力を反転させる。すなわち、トランジスタM2は、図2(b)に示すステップ出力を左右反転させたものになっているコンパレータCM2の出力を左右反転させて、図2(b)に示すものと同様のステップ出力にする。
この構成では、抵抗R121が、速度指令電圧Vspが閾値Vb1を超えて大きくなる際に、ノードNVbの電位を閾値Vb1とし、速度指令電圧Vspが閾値Vb2を超えて小さくなる際に、ノードNVbの電位を閾値Vb2(<Vb1)とするように作用する。また、トランジスタM2は、図2(b)に示すステップ出力を左右反転させたものになっているコンパレータCM2の出力を左右反転させて、図2(b)に示すものと同様のステップ出力にする(図6(c)参照)。これにより、図8(b)の実線で示すように、ヒステリシスを持たせた形で、比較部121iの出力端子NLAの電位をステップ的に変えることができる。すなわち、図8(b)に示すように、コンパレータCM1による閾値Va及び速度指令電圧Vspの比較結果に応じて比較部121iの出力端子NLAの電位をヒステリシスを持たせた形でステップ的に変えることに加えて、コンパレータCM2による閾値Vb及び速度指令電圧Vspの比較結果に応じて比較部21iの出力端子NLAの電位をヒステリシスを持たせた形でステップ的に変えることができるので、比較部121iの電位をヒステリシスを持たせた形で、かつ、3段階でステップ的に変えることができる。
このように、この変形例によれば、指令速度に応じて位相の進角量をヒステリシスを持たせた形で、かつ、3段階でステップ的に制御する進角制御部120iを簡易な回路構成で実現することができる。
以上のように、本発明にかかるモータの制御装置は、ファンモータの制御に有用である。
1、1i、100、100i 制御装置
15 駆動部
16 駆動制御部
20、20i、120、120i 進角制御部
21、21i、121、121i 比較部
22 ローパスフィルタ
BA1、BA2 バッファーアンプ
CM1、CM2 コンパレータ
M モータ
M1、M2 トランジスタ
R1〜R8、R111〜R113、R121〜R123 抵抗
15 駆動部
16 駆動制御部
20、20i、120、120i 進角制御部
21、21i、121、121i 比較部
22 ローパスフィルタ
BA1、BA2 バッファーアンプ
CM1、CM2 コンパレータ
M モータ
M1、M2 トランジスタ
R1〜R8、R111〜R113、R121〜R123 抵抗
Claims (4)
- 指令速度で動作するようにモータを制御するモータの制御装置であって、
前記モータを駆動する駆動部と、
前記指令速度に応じて、位相の進角量をステップ的に制御する進角制御部と、
前記制御された進角量で進角させた位相を用いて、前記駆動部を制御する駆動制御部と、
を備え、
前記進角制御部は、前記指令速度に応じた指令速度電圧が閾値より小さい場合、前記進角量を第1の値に決定し、前記指令速度電圧が前記閾値より大きい場合、前記進角量を前記第1の値より大きい第2の値に決定する
ことを特徴とするモータの制御装置。 - 前記進角制御部は、
前記指令速度電圧と前記閾値とを比較し、比較結果を前記進角量として出力する比較部と、
前記比較部の出力のうち低周波成分を選択的に通して前記駆動制御部へ出力するローパスフィルタと、
を有する
ことを特徴とする請求項1に記載のモータの制御装置。 - 前記比較部は、
前記指令速度電圧が供給される第1の入力端子と、第2の入力端子と、出力端子とを有するコンパレータと、
前記コンパレータの前記第2の入力端子と参照電位との間に接続された第1の抵抗と、
前記コンパレータの前記第2の入力端子と接地電位との間に接続された第2の抵抗と、
前記コンパレータの前記出力端子と前記比較部の出力端子との間に接続された第3の抵抗と、
前記参照電位と前記比較部の出力端子との間に接続された第4の抵抗と、
接地電位と前記比較部の出力端子との間に接続された第5の抵抗と、
を有する
ことを特徴とする請求項2に記載のモータの制御装置。 - 前記モータは、ファンモータである
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のモータの制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011073685A JP2012210058A (ja) | 2011-03-29 | 2011-03-29 | モータの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2011073685A JP2012210058A (ja) | 2011-03-29 | 2011-03-29 | モータの制御装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2012210058A true JP2012210058A (ja) | 2012-10-25 |
Family
ID=47189364
Family Applications (1)
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JP2011073685A Withdrawn JP2012210058A (ja) | 2011-03-29 | 2011-03-29 | モータの制御装置 |
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JP (1) | JP2012210058A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020137273A (ja) * | 2019-02-20 | 2020-08-31 | ミネベアミツミ株式会社 | ファンモータ、電子機器及びモータの制御方法 |
CN113541536A (zh) * | 2021-07-19 | 2021-10-22 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种电机的超前角控制装置、方法和空调系统 |
-
2011
- 2011-03-29 JP JP2011073685A patent/JP2012210058A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP7315337B2 (ja) | 2019-02-20 | 2023-07-26 | ミネベアミツミ株式会社 | ファンモータ、電子機器及びモータの制御方法 |
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