JP2012228010A - Motor control apparatus - Google Patents

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Mitsuhiro Fukuda
充浩 福田
Atsushi Koda
篤志 甲田
Shigeomi Tokunaga
成臣 徳永
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem when charging a bootstrap circuit of a motor control apparatus in which: it takes more charging time if trying to suppress circuit loss; and the circuit loss increases or a power supply requires more capacity if trying to shorten the charging time.SOLUTION: When charging a bootstrap circuit 106, each phase is gradually charged at a timing lagged by predetermined time and a motor 101 is used as a restriction resistor during charging of a first phase to charge other phases, so that inrush current can be prevented. Therefore, it is possible to downsize a circuit, and decrease charging time while suppressing circuit loss.

Description

本発明は、ブートストラップ回路を有したインバータ回路構成によって回転数制御を行ない、かつ家庭用や産業用の動力源として使用されるブラシレスDCモータなどの電動機の制御装置に関するものである。   The present invention relates to a control device for an electric motor such as a brushless DC motor which performs rotation speed control by an inverter circuit configuration having a bootstrap circuit and is used as a power source for home use and industrial use.

従来、この種の電動機の制御装置において、ブートストラップコンデンサへの初期充電に、突入電流を抑えるために同時通電であるものの、デューティー制御を行なうもの(例えば、特許文献1参照)か、一相ずつ充電処理を行なうもの(例えば、特許文献2参照)が知られている。   Conventionally, in this type of motor control device, the initial charging of the bootstrap capacitor is performed simultaneously to suppress the inrush current, but one that performs duty control (for example, see Patent Document 1) or one phase at a time. A device that performs a charging process (see, for example, Patent Document 2) is known.

図4は、従来からあるブートストラップ回路を有したインバータ回路構成により、回転数制御を行なう電動機の制御装置の回路図の一例である。   FIG. 4 is an example of a circuit diagram of a control device for an electric motor that performs rotational speed control by an inverter circuit configuration having a conventional bootstrap circuit.

整流回路402は、交流入力401の交流電圧を直流電圧に変換するもので、ダイオード402a〜402dとコンデンサ402e〜402fが接続された構成となっている。ここで、図4では、倍電圧整流回路を例として示しているが、整流回路は全波整流回路でもよい。   The rectifier circuit 402 converts an AC voltage of the AC input 401 into a DC voltage, and has a configuration in which diodes 402a to 402d and capacitors 402e to 402f are connected. Here, FIG. 4 shows a voltage doubler rectifier circuit as an example, but the rectifier circuit may be a full-wave rectifier circuit.

電源回路403は、整流回路402による整流後の直流電圧をもとに制御側に必要な主電源(例えば、DC+15V)を作り出すものである。   The power supply circuit 403 generates a main power supply (for example, DC + 15V) necessary for the control side based on the DC voltage rectified by the rectifier circuit 402.

インバータ回路404は、半導体スイッチ404a〜404f(例えば、IGBT、MOS−FET等)が2個1組でトーテムポール型に接続され、U、V、W相の3相分接続されている。さらに、各半導体スイッチ404a〜404fにはそれぞれダイオード404g〜404lが接続されている。なお、半導体スイッチ404a〜404fにMOS−FETを使用する場合は、各ダイオード404g〜404lが不要となる。   In the inverter circuit 404, two semiconductor switches 404a to 404f (for example, IGBT, MOS-FET, etc.) are connected to each other in a totem pole type, and are connected for three phases of U, V, and W phases. Further, diodes 404g to 404l are connected to the semiconductor switches 404a to 404f, respectively. In addition, when using MOS-FET for the semiconductor switches 404a-404f, each diode 404g-404l becomes unnecessary.

また、インバータ回路404には、半導体スイッチ404a〜404fを個別にオン/オフさせることができる駆動回路404U+、404V+、404W+、404U−、404V−、404W−が接続されている。   The inverter circuit 404 is connected to drive circuits 404U +, 404V +, 404W +, 404U−, 404V−, 404W− that can individually turn on / off the semiconductor switches 404a to 404f.

なお、図4において、電気回路図側の駆動回路とブロック図側の駆動回路とは同一であることを意味しており、それぞれ符号を示して確認する。   In FIG. 4, the drive circuit on the electric circuit diagram side and the drive circuit on the block diagram side are the same, and each is shown by a reference numeral.

また、駆動回路404U+と404U−、駆動回路404V+と404V−、駆動回路404W+と404W−は、それぞれの組み合わせで1組の回路(図示せず)を構成する。   Further, the drive circuits 404U + and 404U−, the drive circuits 404V + and 404V−, and the drive circuits 404W + and 404W− constitute one set of circuits (not shown).

ブートストラップ回路405は、高耐電圧(例えば600V)のダイオード405d、405e、405f、及びダイオード405d、405e、405fと直列接続された抵抗405a、405b、405c、及びコンデンサ405d、405e、405fにより構成される。   The bootstrap circuit 405 includes diodes 405d, 405e, 405f having a high withstand voltage (for example, 600V), resistors 405a, 405b, 405c and capacitors 405d, 405e, 405f connected in series with the diodes 405d, 405e, 405f. The

次に、ブートストラップ回路405の基本的な動作を以下に述べる。   Next, the basic operation of the bootstrap circuit 405 will be described below.

説明の便宜上、例えば、半導体スイッチ404a及び404d、ダイオード404g及
び404j、駆動回路404U+及び404U−、抵抗405a、ダイオード405d、コンデンサ405gにより構成された回路をU相回路と称する。同様に、半導体スイッチ404b及び404e、ダイオード404h及び404k、駆動回路404V+及び404V−、抵抗405b、ダイオード405e、コンデンサ405hにより構成された回路をV相回路、半導体スイッチ404c及び404f、ダイオード404i及び404l、駆動回路404W+及び404W−、抵抗405c、ダイオード405f、コンデンサ405iにより構成された回路をW相回路と称する。
For convenience of explanation, for example, a circuit constituted by semiconductor switches 404a and 404d, diodes 404g and 404j, drive circuits 404U + and 404U−, a resistor 405a, a diode 405d, and a capacitor 405g is referred to as a U-phase circuit. Similarly, a circuit constituted by the semiconductor switches 404b and 404e, the diodes 404h and 404k, the drive circuits 404V + and 404V−, the resistor 405b, the diode 405e, and the capacitor 405h is converted into a V-phase circuit, the semiconductor switches 404c and 404f, the diodes 404i and 404l, A circuit constituted by the drive circuits 404W + and 404W−, the resistor 405c, the diode 405f, and the capacitor 405i is referred to as a W-phase circuit.

例えば、U相回路において、半導体スイッチ404aがオフ状態であり、半導体スイッチ404dがオン状態になったとき、半導体スイッチ404aのエミッタ側と半導体スイッチ404dのコレクタ側との接続点での電位は、インバータ回路404におけるグランド電位付近の値となる。   For example, in the U-phase circuit, when the semiconductor switch 404a is in the off state and the semiconductor switch 404d is in the on state, the potential at the connection point between the emitter side of the semiconductor switch 404a and the collector side of the semiconductor switch 404d is A value near the ground potential in the circuit 404 is obtained.

このとき、ダイオード405dのアノード側の電位は、インバータ回路404におけるグランドに対して正電位(例えば、電源回路403の出力電圧がDC+15VであればDC+15V)となり、抵抗405a及びダイオード405dを介してコンデンサ405gに電流が流れ、電荷が充電される。そして、半導体スイッチ404dがオン状態である区間だけ、コンデンサ405gに電荷は充電され(但し、電荷が満たされるまで)、充電電荷量に応じた電圧が、コンデンサ405gの両端に発生するしくみとなる。   At this time, the anode side potential of the diode 405d is a positive potential with respect to the ground in the inverter circuit 404 (for example, DC + 15V if the output voltage of the power supply circuit 403 is DC + 15V), and the capacitor 405g is connected via the resistor 405a and the diode 405d. Current flows, and the charge is charged. The charge is charged in the capacitor 405g only until the semiconductor switch 404d is in the ON state (however, until the charge is satisfied), and a voltage corresponding to the charge amount is generated at both ends of the capacitor 405g.

半導体スイッチ404dがオフ状態となっても、コンデンサ405gの電荷は徐々に放電するが、ある時間だけ維持され、放電されるまでの間は、コンデンサ405gでの充電電荷量に応じた電圧が、駆動回路404U+及び半導体スイッチ404aへの供給電源に使用できる。   Even when the semiconductor switch 404d is turned off, the electric charge of the capacitor 405g is gradually discharged, but is maintained for a certain period of time, and a voltage corresponding to the amount of electric charge in the capacitor 405g is driven until the electric charge is discharged. It can be used for power supply to the circuit 404U + and the semiconductor switch 404a.

但し、半導体スイッチ404dをオフ状態とし、駆動回路404U+、及び半導体スイッチ404aを駆動し続けると、コンデンサ405gでの電荷量は徐々に減少する。   However, if the semiconductor switch 404d is turned off and the drive circuit 404U + and the semiconductor switch 404a are continuously driven, the amount of charge in the capacitor 405g gradually decreases.

つまり、ブートストラップ回路405では、2個1組でトーテムポール型に接続された半導体スイッチのうちの低電圧側の半導体スイッチ404d、404e、404fがオン状態にあり、高電圧側の半導体スイッチ404a、404b、404cがオフ状態の時、コンデンサ405g、405h、405iに電荷が充電される。そして、充電された電荷は、低電圧側の半導体スイッチ404d、404e、404fがオフ状態である時、高電圧側の半導体スイッチ404a、404b、404cを駆動するのに使用される。   That is, in the bootstrap circuit 405, the low-voltage side semiconductor switches 404d, 404e, and 404f among the semiconductor switches connected in a pair of totem poles are in an on state, and the high-voltage side semiconductor switches 404a, When 404b and 404c are off, the capacitors 405g, 405h, and 405i are charged. The charged charges are used to drive the high-voltage side semiconductor switches 404a, 404b, and 404c when the low-voltage side semiconductor switches 404d, 404e, and 404f are in an off state.

電動機406は、半導体スイッチ404a〜404fを個別にオン/オフ制御することにより、電動機406に電流が流れ、内部の回転子(図示せず)が回転する。   In the electric motor 406, the semiconductor switches 404a to 404f are individually turned on / off, whereby a current flows through the electric motor 406 and an internal rotor (not shown) rotates.

インバータ制御手段407は、転流手段408と、チョッピング信号発生手段409と、合成手段410と、充電パルス発生手段411によって構成されており、インバータ制御手段407からの信号に基づいて、半導体スイッチ404a〜404fを個々にオン/オフできる構造となっている。   The inverter control means 407 includes commutation means 408, chopping signal generation means 409, synthesis means 410, and charge pulse generation means 411. Based on the signal from the inverter control means 407, the semiconductor switches 404a to 404 404f can be individually turned on / off.

位置検出手段412は、電動機406の回転子の回転位置を検出すると共に、回転パルスを発生し、インバータ制御手段407に出力する。   The position detection means 412 detects the rotational position of the rotor of the electric motor 406, generates a rotation pulse, and outputs it to the inverter control means 407.

転流手段408は、位置検出手段412の出力からインバータ回路404の半導体スイッチ404a〜404fを転流させる転流パルスを作り出し、駆動回路404U−、404V−、404W−、及び合成手段410に出力する。   The commutation means 408 generates commutation pulses for commutating the semiconductor switches 404a to 404f of the inverter circuit 404 from the output of the position detection means 412 and outputs the commutation pulses to the drive circuits 404U−, 404V−, 404W−, and the combining means 410. .

チョッピング信号発生手段409は、電動機406の回転数を可変にするために、一定周波数でオン/オフ比率の異なる波形を作り出す。   The chopping signal generation means 409 generates waveforms with different on / off ratios at a constant frequency in order to make the rotation speed of the electric motor 406 variable.

合成手段410は、転流手段408により出力された転流パルスと、チョッピング信号発生手段409により出力されたチョッピング信号を合成し、駆動回路404U+、404V+、404W+へ合成信号を出力する。   The synthesizer 410 synthesizes the commutation pulse output from the commutator 408 and the chopping signal output from the chopping signal generator 409, and outputs a combined signal to the drive circuits 404U +, 404V +, 404W +.

充電パルス発生手段411は、ブートストラップ回路405のコンデンサ405g、405h、405iに電荷を充電するための充電パルスを、駆動回路404U−、404V−、404W−、及び転流手段408に出力する。   The charge pulse generator 411 outputs charge pulses for charging the capacitors 405g, 405h, and 405i of the bootstrap circuit 405 to the drive circuits 404U−, 404V−, 404W−, and the commutator 408.

電動機406の運転/停止命令を出す運転モード判定手段413は、充電パルス発生手段411、及び合成手段410に信号を出力する。   The operation mode determination unit 413 that issues an operation / stop command for the electric motor 406 outputs a signal to the charge pulse generation unit 411 and the synthesis unit 410.

図5は、特許文献1に記載された充電処理であり、充電区間であるT501〜T502に対して、コンデンサ405g、405h、405iへ充電を同時に行なう。   FIG. 5 shows a charging process described in Patent Document 1, in which capacitors 405g, 405h, and 405i are simultaneously charged with respect to T501 to T502 that are charging sections.

すなわち、T501で駆動回路404U−、404V−、404W−を同時にデューティーによりオンさせ、ブートストラップ回路405のコンデンサ405g、405h、405iへ充電を同時に開始する。   That is, at T501, the drive circuits 404U-, 404V-, 404W- are simultaneously turned on by the duty, and charging to the capacitors 405g, 405h, 405i of the bootstrap circuit 405 is started simultaneously.

そして、T502でコンデンサ405g、405h、405i全ての充電が完了し、T503より電動機406のモータ回転を行なう。   At T502, charging of all the capacitors 405g, 405h, and 405i is completed, and the motor 406 is rotated from T503.

この時、整流回路402に流れる電流の実行値としては抑えられるものの、瞬間的な突入電流は、ブートストラップ回路405のコンデンサ405g、405h、405iへの突入電流値の総和となるため、コンデンサ405g、405h、405iを個別に充電する時の突入電流値の3倍となり、加えてブートストラップ回路405の抵抗405a、405b、405cの値が小さければ小さいほど、瞬間的な電流値の変動は大きくなる。   At this time, although the effective value of the current flowing through the rectifier circuit 402 is suppressed, the instantaneous inrush current is the sum of the inrush current values into the capacitors 405g, 405h, and 405i of the bootstrap circuit 405. It becomes three times the inrush current value when charging 405h and 405i individually. In addition, the smaller the values of the resistors 405a, 405b, and 405c of the bootstrap circuit 405, the larger the fluctuation of the instantaneous current value becomes.

また、コンデンサ405g、405h、405iへの充電は、デューティーのオン区間にしか行なわれないので、デューティー比率に応じて充電時間は変化する。そのため、実行値を抑えるために駆動回路404U−、404V−、404W−へのデューティーのオフ区間を長くすると、コンデンサ405g、405h、405iへの充電時間は長くなる。   In addition, since charging to the capacitors 405g, 405h, and 405i is performed only during the duty ON period, the charging time varies depending on the duty ratio. For this reason, if the duty off period to the drive circuits 404U−, 404V−, and 404W− is lengthened in order to suppress the effective value, the charging time for the capacitors 405g, 405h, and 405i becomes long.

図6は、特許文献2に記載された充電処理であり、充電区間であるT601〜T604に対して、コンデンサ405g、405h、405iを順番に充電する。   FIG. 6 shows a charging process described in Patent Document 2, in which capacitors 405g, 405h, and 405i are sequentially charged with respect to T601 to T604 that are charging sections.

すなわち、T601で駆動回路404V−をオンしてコンデンサ405hの充電を開始する。   That is, at T601, the drive circuit 404V- is turned on and charging of the capacitor 405h is started.

この時、突入電流は、ブートストラップ回路405の1回路分であり、抵抗405bとコンデンサ405hに流れる電流値となる。   At this time, the inrush current corresponds to one circuit of the bootstrap circuit 405, and becomes a current value flowing through the resistor 405b and the capacitor 405h.

そして、T602でコンデンサ405hが完了するため、駆動回路404V−をオフし、次いで駆動回路404W−をオンしてコンデンサ405iの充電を開始する。   Since the capacitor 405h is completed at T602, the drive circuit 404V− is turned off, and then the drive circuit 404W− is turned on to start charging the capacitor 405i.

この時、突入電流は、ブートストラップ回路405の1回路分であり、抵抗405cとコンデンサ405iに流れる電流値となる。   At this time, the inrush current corresponds to one circuit of the bootstrap circuit 405, and becomes a current value flowing through the resistor 405c and the capacitor 405i.

さらに、T603でコンデンサ405iが完了するため、駆動回路404W−をオフし、次いで駆動回路404U−をオンしてコンデンサ405gの充電を開始する。   Furthermore, since the capacitor 405i is completed at T603, the drive circuit 404W- is turned off, and then the drive circuit 404U- is turned on to start charging the capacitor 405g.

この時、突入電流はブートストラップ回路405の1回路分であり、抵抗405aとコンデンサ405gに流れる電流値となる。   At this time, the inrush current is equivalent to one circuit of the bootstrap circuit 405 and becomes a current value flowing through the resistor 405a and the capacitor 405g.

そして、T604でコンデンサ405g、405h、405i全ての充電が完了し、T605より電動機406のモータ回転を行なう。   Then, charging of all the capacitors 405g, 405h, and 405i is completed at T604, and the motor 406 is rotated from T605.

従って、ブートストラップ回路405のコンデンサ405g、405h、405iへの充電時の突入電流は、ブートストラップ回路405の1回路分の電流値に抑えられるものの、単純に同時に充電する時間の3倍の充電時間が必要となる。   Therefore, the inrush current when charging the capacitors 405g, 405h, and 405i of the bootstrap circuit 405 can be suppressed to the current value of one circuit of the bootstrap circuit 405, but the charging time is simply three times as long as the simultaneous charging time. Is required.

特許第3663874号公報Japanese Patent No. 3663874 特許第3775921号公報Japanese Patent No. 3775921

しかしながら、従来のブートストラップ回路の駆動方法では、例えば同時充電によるデューティー制御の場合、瞬間的な突入電流はU相、V相、W相の合計であり、それを抑えるための制限抵抗により、回路の損失が発生するという課題を有し、また、U相、V相、W相の各相を順番に通電する場合、充電が完了するまでに相当の時間を有するという課題を有していた。   However, in the conventional bootstrap circuit driving method, for example, in the case of duty control by simultaneous charging, the instantaneous inrush current is the sum of the U phase, the V phase, and the W phase. In addition, when the U phase, the V phase, and the W phase are energized in order, there is a problem that it takes a considerable time to complete charging.

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、ブートストラップ回路への充電を、U相、V相、W相の各相を段階的にずらして通電を行なうことにより、回路の損失を最低限にすると共に、充電完了までの時間を最適とすることにより、より使い勝手の良い電動機の制御装置を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described conventional problems, and charging the bootstrap circuit is performed by shifting the phases of the U phase, V phase, and W phase in stages, thereby minimizing circuit loss. It is an object of the present invention to provide an electric motor control device that is more user-friendly by limiting the time until completion of charging.

本発明の電動機の制御装置は、3相の電機子巻線と回転子を有する電動機と、交流入力を直流に変換する整流回路と、運転制御装置での制御電力を供給する電源回路と、インバータ回路と、前記インバータ回路を構成する前記整流回路の出力に接続され、3相の電機子巻線に対応した2個1組でトーテムポール型に結線した3組の高電位側スイッチング素子と低電位側スイッチング素子とで構成される半導体スイッチと、前記各半導体スイッチを駆動する駆動回路と、トーテムポール型に結線された前記半導体スイッチのうちの高電圧側の各半導体スイッチを駆動する電力を得るためのブートストラップ回路と、前記半導体スイッチをオン/オフ制御する信号を発生するインバータ制御手段と、前記電動機の回転子の位置を検出するとともに回転パルスを発生する位置検出手段と、前記インバータ制御手段に組み込まれ、前記位置検出手段の出力をもとに前記インバータ回路の半導体スイッチの動作を決定する転流手段と、前記電動機の回転数を可変にするためのチョッピング信号を発生するチョッピング信号発生手段と、前記電動機の運転/停止を判定する運転モード判定手段と、前記転流手段の出力と前記チョッピング信号発生手段の出力と前記運転モード判定手段の出力を合成する合成手段と、前記ブートストラップ回路への充電を、各相を所定の時間の間隔を空けて段階的に行なう初期充電遅延手段を備えたものである。   The motor control device of the present invention includes a motor having a three-phase armature winding and a rotor, a rectifier circuit that converts AC input into DC, a power supply circuit that supplies control power in the operation control device, and an inverter Three sets of high-potential side switching elements connected to the output of the circuit and the rectifier circuit constituting the inverter circuit and connected in a totem pole type with two sets corresponding to three-phase armature windings and a low potential To obtain electric power for driving each semiconductor switch on the high voltage side among the semiconductor switches connected to the totem pole type, a semiconductor switch composed of a side switching element, a driving circuit for driving each semiconductor switch A bootstrap circuit, inverter control means for generating a signal for on / off control of the semiconductor switch, and detecting the position of the rotor of the motor A position detecting means for generating a commutation pulse; a commutation means incorporated in the inverter control means for determining the operation of the semiconductor switch of the inverter circuit based on the output of the position detecting means; and the rotational speed of the electric motor. Chopping signal generation means for generating a chopping signal for making variable, operation mode determination means for determining operation / stop of the electric motor, output of the commutation means, output of the chopping signal generation means, and determination of the operation mode A combination means for combining the outputs of the means; and an initial charge delay means for charging the bootstrap circuit in stages at intervals of a predetermined time.

本発明によれば、電動機を駆動する前のブートストラップ回路への充電に対して、各相
への充電を所定時間ずらして段階的に充電を行なうことにより、第1相充電時に電動機を制限抵抗として介した他相への充電を利用することができる。したがって、所定時間後に3相を同時に通電しても、突入電流を抑えることができ、回路損失を抑えることができる。その結果、回路の小型化ができ、同時に充電時間を短縮することができる。
According to the present invention, with respect to charging to the bootstrap circuit before driving the motor, charging to each phase is performed in a stepwise manner by shifting the charging to each phase, thereby limiting the motor during the first phase charging. Charging to the other phase via can be used. Therefore, even if the three phases are energized simultaneously after a predetermined time, the inrush current can be suppressed and the circuit loss can be suppressed. As a result, the circuit can be downsized and the charging time can be shortened at the same time.

また、電動機の電流検出手段により、ブートストラップ回路への充電時に電動機の接続の有無で充電電流波形が変化することを利用して、電動機を動かさずに接続異常の検出を行なうことができる。   Further, the electric current detection means can detect the connection abnormality without moving the electric motor by utilizing the fact that the charging current waveform changes depending on whether the electric motor is connected or not when charging the bootstrap circuit.

本発明における電動機の制御装置は、突入電流を抑えつつ、電動機の接続の有無で電動機を動かさずに接続異常の検出を行なうことができるため、より安全性の高い電動機の制御装置を提供することができる。   The motor control device according to the present invention is capable of detecting a connection abnormality without moving the motor depending on whether or not the motor is connected while suppressing the inrush current, and therefore provides a motor controller with higher safety. Can do.

本発明の実施の形態1における電動機の制御装置の回路図1 is a circuit diagram of an electric motor control device according to Embodiment 1 of the present invention. 同実施の形態1における電動機の制御装置によって形成される充電電圧波形図Charging voltage waveform diagram formed by the motor control device in the first embodiment 同実施の形態1における電動機の制御装置の充電電圧による電流波形図Current waveform diagram by charging voltage of electric motor control device in embodiment 1 従来例における電動機の制御装置の回路図Circuit diagram of motor control device in conventional example 従来例における電動機の制御装置による充電電圧波形図Charging voltage waveform diagram by motor control device in conventional example 異なる従来例における電動機の制御装置による充電電圧波形図Charging voltage waveform diagram by motor control device in different conventional examples

第1の発明は、3相の電機子巻線と回転子を有する電動機と、交流入力を直流に変換する整流回路と、運転制御装置での制御電力を供給する電源回路と、インバータ回路と、前記インバータ回路を構成する前記整流回路の出力に接続され、かつ3相の電機子巻線に対応した2個1組でトーテムポール型に結線した3組の高電位側スイッチング素子と低電位側スイッチング素子とで構成される半導体スイッチと、前記各半導体スイッチを駆動する駆動回路と、前記半導体スイッチのうちの高電圧側の各半導体スイッチを駆動する電力を得るためのブートストラップ回路と、前記半導体スイッチをオン/オフ制御する信号を発生するインバータ制御手段と、前記電動機の回転子の位置を検出するとともに回転パルスを発生する位置検出手段と、前記インバータ制御手段に組み込まれ、前記位置検出手段の出力をもとに前記インバータ回路の半導体スイッチの動作を決定する転流手段と、前記電動機の回転数を可変にするためのチョッピング信号を発生するチョッピング信号発生手段と、前記電動機の運転/停止を判定する運転モード判定手段と、前記転流手段の出力と前記チョッピング信号発生手段の出力と前記運転モード判定手段の出力を合成する合成手段と、前記ブートストラップ回路への充電を、各相を所定の時間の間隔を空けて段階的に行なう初期充電遅延手段とを備えたものである。   A first invention includes an electric motor having a three-phase armature winding and a rotor, a rectifier circuit that converts AC input into DC, a power supply circuit that supplies control power in the operation control device, an inverter circuit, Three sets of high-potential side switching elements and low-potential side switching connected to the output of the rectifier circuit that constitutes the inverter circuit and connected in a totem pole type with two sets corresponding to three-phase armature windings A semiconductor switch composed of elements, a drive circuit for driving each semiconductor switch, a bootstrap circuit for obtaining power for driving each semiconductor switch on the high voltage side of the semiconductor switches, and the semiconductor switch Inverter control means for generating a signal for controlling on / off of the motor, position detection means for detecting the position of the rotor of the electric motor and generating a rotation pulse, Commutation means that is incorporated in the inverter control means and determines the operation of the semiconductor switch of the inverter circuit based on the output of the position detection means, and chopping that generates a chopping signal for making the rotation speed of the motor variable A signal generation means, an operation mode determination means for determining operation / stop of the electric motor, a synthesis means for combining the output of the commutation means, the output of the chopping signal generation means, and the output of the operation mode determination means, There is provided an initial charge delay means for charging the bootstrap circuit in a stepwise manner with each phase being spaced by a predetermined time interval.

かかることにより、第1相充電時に、前記電動機を制限抵抗として介した他相への充電を利用することにより、所定時間後に3相を同時に通電しても突入電流を抑えることができる。その結果、回路損失を抑えることができるため、回路の小型化ができ、同時に充電時間を短縮することができる。   In this way, at the time of the first phase charging, by using the charging to the other phase through the electric motor as a limiting resistor, the inrush current can be suppressed even if the three phases are energized simultaneously after a predetermined time. As a result, the circuit loss can be suppressed, so that the circuit can be downsized and the charging time can be shortened at the same time.

第2の発明は、第1の発明において、電流検出手段を有し、前記初期充電遅延手段による前記ブートストラップ回路への充電時に、前記電動機の接続確認を行なうようにしたものである。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, current detection means is provided, and the connection of the motor is confirmed when the bootstrap circuit is charged by the initial charge delay means.

かかることにより、前記ブートストラップ回路への充電時に、電動機の接続の有無で充
電電流波形が変化することを利用し、前記電動機を動かさずに接続異常の検出を行なうことができる。
Accordingly, it is possible to detect a connection abnormality without moving the motor by utilizing the fact that the charging current waveform changes depending on whether or not the motor is connected when charging the bootstrap circuit.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における電動機の制御装置の回路図である。図2は、同実施の形態1における電動機の制御装置の充電電圧波形図である。図3は、同実施の形態1における充電電圧による電流波形図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a circuit diagram of a motor control device according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a charge voltage waveform diagram of the motor control device according to the first embodiment. FIG. 3 is a current waveform diagram according to the charging voltage in the first embodiment.

図1において、電動機101は、電流が流れると内部の回転子(図示せず)が回転するものである。   In FIG. 1, an electric motor 101 has an internal rotor (not shown) that rotates when a current flows.

整流回路103は、交流入力102の交流電圧を直流電圧に変換するもので、ダイオード103a〜103dとコンデンサ103e〜103fが接続された構成となっている。ここで、図1では、倍電圧整流回路を例として示しているが、整流回路は全波整流回路でもよい。   The rectifier circuit 103 converts the AC voltage of the AC input 102 into a DC voltage, and has a configuration in which diodes 103a to 103d and capacitors 103e to 103f are connected. Here, FIG. 1 shows a voltage doubler rectifier circuit as an example, but the rectifier circuit may be a full-wave rectifier circuit.

電源回路104は、整流回路103による整流後の直流電圧をもとに制御側に必要な主電源(例えばDC+12V、DC+15Vなど)を作り出すものである。   The power supply circuit 104 generates a main power supply (for example, DC + 12V, DC + 15V, etc.) necessary for the control side based on the direct current voltage rectified by the rectifier circuit 103.

インバータ回路105は、半導体スイッチ105a〜105f(例えばIGBT、MOS−FET等)が2個1組でトーテムポール型に接続され、U、V、W相の3相分が接続されている。さらに、各半導体スイッチ105a〜105fにはそれぞれダイオード105g〜105lが接続されている。なお、半導体スイッチ105a〜105fにMOS−FETを使用する場合、各ダイオード105g〜105lは不要となる。   In the inverter circuit 105, two semiconductor switches 105a to 105f (for example, IGBT, MOS-FET, etc.) are connected in a totem pole type as a set, and three phases of U, V, and W phases are connected. Further, diodes 105g to 105l are connected to the semiconductor switches 105a to 105f, respectively. In addition, when using MOS-FET for the semiconductor switches 105a-105f, each diode 105g-105l becomes unnecessary.

また、インバータ回路105には、半導体スイッチ105a〜105fを個別にオン/オフさせることができる駆動回路105U+、105V+、105W+、105U−、105V−、105W−が接続されている。   The inverter circuit 105 is connected to drive circuits 105U +, 105V +, 105W +, 105U−, 105V−, and 105W− that can individually turn on / off the semiconductor switches 105a to 105f.

なお、図1において、電気回路図側の駆動回路とブロック図側の駆動回路とは同一であることを意味しており、それぞれ符号を示して確認する。   In FIG. 1, the drive circuit on the electric circuit diagram side and the drive circuit on the block diagram side are the same, and each is shown by a reference numeral.

また、駆動回路105U+と105U−、駆動回路105V+と105V−、駆動回路105W+と105W−は、それぞれの組み合わせで1組の回路(図示せず)を構成する。   Further, the drive circuits 105U + and 105U−, the drive circuits 105V + and 105V−, and the drive circuits 105W + and 105W− constitute one set of circuits (not shown).

ブートストラップ回路106は、高耐電圧(例えば600V)のダイオード106d、106e、106f、及びダイオード106d、106e、106fと直列接続された抵抗106a、106b、106c、及びコンデンサ106d、106e、106fにより構成される。   The bootstrap circuit 106 includes diodes 106d, 106e, 106f having high withstand voltage (for example, 600V), resistors 106a, 106b, 106c connected in series with the diodes 106d, 106e, 106f, and capacitors 106d, 106e, 106f. The

次に、ブートストラップ回路106の基本的な動作を以下に述べる。   Next, the basic operation of the bootstrap circuit 106 will be described below.

説明の便宜上、例えば、半導体スイッチ105a及び105d、ダイオード105g及び105j、駆動回路105U+及び105U−、抵抗106a、ダイオード106d、コンデンサ106gにより構成された回路をU相回路と称する。同様に、半導体スイッチ105b及び105e、ダイオード105h及び105k、駆動回路105V+及び105V−、抵抗106b、ダイオード106e、コンデンサ106hにより構成された回路をV相回路、半導体スイッチ105c及び105f、ダイオード105i及び105l、駆動回路105W+及び105W−、抵抗106c、ダイオード106f、コンデンサ1
06iにより構成された回路をW相回路と称する。
For convenience of explanation, for example, a circuit constituted by semiconductor switches 105a and 105d, diodes 105g and 105j, drive circuits 105U + and 105U−, a resistor 106a, a diode 106d, and a capacitor 106g is referred to as a U-phase circuit. Similarly, a circuit constituted by semiconductor switches 105b and 105e, diodes 105h and 105k, drive circuits 105V + and 105V-, resistor 106b, diode 106e, and capacitor 106h is a V-phase circuit, semiconductor switches 105c and 105f, diodes 105i and 105l, Drive circuits 105W + and 105W-, resistor 106c, diode 106f, capacitor 1
A circuit configured by 06i is referred to as a W-phase circuit.

例えば、U相回路において、半導体スイッチ105aがオフ状態であり、半導体スイッチ105dがオン状態になったとき、半導体スイッチ105aのエミッタ側と半導体スイッチ105dのコレクタ側との接続点での電位は、インバータ回路105におけるグランド電位付近の値となる。   For example, in the U-phase circuit, when the semiconductor switch 105a is turned off and the semiconductor switch 105d is turned on, the potential at the connection point between the emitter side of the semiconductor switch 105a and the collector side of the semiconductor switch 105d is It becomes a value near the ground potential in the circuit 105.

このとき、ダイオード106dのアノード側の電位は、インバータ回路105におけるグランドに対して正電位(例えば、電源回路104の出力電圧がDC+15VであればDC+15V)となり、抵抗106a及びダイオード106dを介してコンデンサ106gに電流が流れ、電荷が充電される。そして、半導体スイッチ105dがオン状態である区間だけ、コンデンサ106gに電荷は充電され(但し、電荷が満たされるまで)、充電電荷量に応じた電圧がコンデンサ106gの両端に発生するしくみとなる。   At this time, the anode side potential of the diode 106d becomes a positive potential with respect to the ground in the inverter circuit 105 (for example, DC + 15V when the output voltage of the power supply circuit 104 is DC + 15V), and the capacitor 106g is connected via the resistor 106a and the diode 106d. Current flows, and the charge is charged. Then, only when the semiconductor switch 105d is in the ON state, the capacitor 106g is charged (but until the charge is satisfied), and a voltage corresponding to the amount of charge is generated across the capacitor 106g.

半導体スイッチ105dがオフ状態となっても、コンデンサ106gの電荷は徐々に放電するが、ある時間だけ維持され、放電されるまでの間は、コンデンサ106gでの充電電荷量に応じた電圧が、駆動回路105U+及び半導体スイッチ105aへの供給電源に使用できる。   Even if the semiconductor switch 105d is turned off, the electric charge of the capacitor 106g is gradually discharged, but is maintained for a certain period of time, and a voltage corresponding to the amount of charge in the capacitor 106g is driven until the electric charge is discharged. It can be used for power supply to the circuit 105U + and the semiconductor switch 105a.

但し、半導体スイッチ105dをオフ状態とし、駆動回路105U+、及び半導体スイッチ105aを駆動し続けると、コンデンサ106gでの電荷量は徐々に減少する。   However, when the semiconductor switch 105d is turned off and the drive circuit 105U + and the semiconductor switch 105a are continuously driven, the amount of charge in the capacitor 106g gradually decreases.

つまり、ブートストラップ回路106では、2個1組でトーテムポール型に接続された半導体スイッチのうちの低電圧側の半導体スイッチ105d、105e、105fがオン状態にあり、高電圧側の半導体スイッチ105a、105b、105cがオフ状態の時、コンデンサ106g、106h、106iに電荷が充電される。そして、充電された電荷は、低電圧側の半導体スイッチ105d、105e、105fがオフ状態である時、高電圧側の半導体スイッチ105a、105b、105cを駆動するのに使用される。   That is, in the bootstrap circuit 106, the semiconductor switches 105d, 105e, and 105f on the low voltage side among the semiconductor switches connected in a pair of totem poles are in the on state, and the semiconductor switches 105a, When the capacitors 105b and 105c are in the off state, the capacitors 106g, 106h, and 106i are charged. The charged charges are used to drive the high-voltage side semiconductor switches 105a, 105b, and 105c when the low-voltage side semiconductor switches 105d, 105e, and 105f are in an off state.

電源ラインには、電動機101を介して電源回路104に流れる電流値を検出する電流検出手段107が設けられている。この電流検出手段107は、電源回路104に流れる電流の値が検出できればよく、カレントトランスのみならず、抵抗分圧などでの電圧検出によっても代用可能であり、オペアンプ、コンパレータを用いたアナログ回路による構成でも良い。   The power supply line is provided with a current detection means 107 for detecting a current value flowing through the power supply circuit 104 via the electric motor 101. The current detection means 107 only needs to be able to detect the value of the current flowing through the power supply circuit 104, and can be substituted not only by a current transformer but also by voltage detection using a resistance voltage divider or the like, and by an analog circuit using an operational amplifier and a comparator. It may be configured.

インバータ制御手段108は、転流手段109と、チョッピング信号発生手段110と、合成手段111と、初期充電遅延手段112によって構成されている。   The inverter control means 108 includes commutation means 109, chopping signal generation means 110, synthesis means 111, and initial charge delay means 112.

転流手段109は、位置検出手段113の出力からインバータ回路105の半導体スイッチ105a〜105fを転流させる転流パルスを作り出し、駆動回路105U−、105V−、105W−、及び合成手段111に出力する。   The commutation means 109 generates a commutation pulse for commutating the semiconductor switches 105a to 105f of the inverter circuit 105 from the output of the position detection means 113, and outputs the commutation pulse to the drive circuits 105U−, 105V−, 105W−, and the combining means 111. .

チョッピング信号発生手段110は、電動機101の回転数を可変にするために、一定周波数でオン/オフ比率の異なる波形を作り出す。   The chopping signal generating means 110 creates waveforms with different on / off ratios at a constant frequency in order to make the rotation speed of the electric motor 101 variable.

合成手段111は、転流手段109により出力された転流パルスと、チョッピング信号発生手段110により出力されたチョッピング信号を合成し、駆動回路105U+、105V+、105W+へ合成信号を出力する。   The synthesizing unit 111 synthesizes the commutation pulse output from the commutation unit 109 and the chopping signal output from the chopping signal generation unit 110, and outputs the combined signal to the drive circuits 105U +, 105V +, and 105W +.

初期充電遅延手段112は、電動機101の運転停止時から運転開始となったときにお
いて、ブートストラップ回路106のコンデンサ106g、106h、106iに電荷を充電する際に、コンデンサ106g、106h、106i各々が所定時間ずらして充電を開始するように、駆動回路105U−、105V−、105W−に対して所定時間ずらして出力する。
The initial charging delay means 112 is configured such that each of the capacitors 106g, 106h, and 106i is predetermined when charging the capacitors 106g, 106h, and 106i of the bootstrap circuit 106 when the operation is started after the motor 101 is stopped. The drive circuits 105U-, 105V-, and 105W- are output with a predetermined time shift so as to start charging with a time shift.

なお、電動機101が運転中の時、ブートストラップ回路106のコンデンサ106g、106h、106iへの充電は、転流手段109からの出力により同時に行なわれる。これは、ブートストラップ回路106のコンデンサ106g、106h、106iへの充電において、それぞれ駆動回路105U−、105V−、105W−の出力が必要であるのに対し、電動機101を回転させるためには、転流手段109からの出力が必ずU相回路、V相回路、W相回路の相異なる2相の+と−の出力(例えば105U+と105V−)となり、転流手段109の出力でブートストラップ回路106のコンデンサ106g、106h、106iへの充電が行なえるためである。   When the electric motor 101 is in operation, the capacitors 106g, 106h, and 106i of the bootstrap circuit 106 are charged at the same time by the output from the commutation means 109. This is because the outputs of the drive circuits 105U−, 105V−, and 105W− are required for charging the capacitors 106g, 106h, and 106i of the bootstrap circuit 106, respectively. The output from the commutation means 109 is always two-phase + and − outputs (for example, 105U + and 105V−), which are different from each other in the U-phase circuit, V-phase circuit, and W-phase circuit. This is because the capacitors 106g, 106h, and 106i can be charged.

位置検出手段113は、電動機101の回転子の回転位置を検出すると共に、回転パルスを発生し、インバータ制御手段108に出力する。   The position detection means 113 detects the rotational position of the rotor of the electric motor 101, generates a rotation pulse, and outputs it to the inverter control means 108.

電動機101の運転/停止命令を出す運転モード判定手段114は、初期充電遅延手段112及び合成手段111に信号を出力する。   The operation mode determination unit 114 that issues an operation / stop command for the electric motor 101 outputs a signal to the initial charging delay unit 112 and the combining unit 111.

次に、図2を用いて電動機の制御装置の充電作用を説明する。   Next, the charging operation of the motor control device will be described with reference to FIG.

図2において、充電区間T201でU相回路のコンデンサ106gへの充電を開始するために駆動回路105U−をオンする。この時、電動機101が接続されていた場合、U相回路のコンデンサ106gへの充電開始と同時に、電動機101を介してコンデンサ106h、106iにも充電が開始される。   In FIG. 2, the drive circuit 105U- is turned on in order to start charging the capacitor 106g of the U-phase circuit in the charging section T201. At this time, when the electric motor 101 is connected, charging of the capacitors 106h and 106i is started via the electric motor 101 simultaneously with the start of charging of the capacitor 106g of the U-phase circuit.

突入電流は、U相回路のコンデンサ106gに対しては、抵抗106aに対する電流値が、V相回路のコンデンサ106hに対しては、抵抗106bにV相とU相間の電動機101の等価直列抵抗を加えた合成抵抗に対する電流値が、W相回路のコンデンサ106iに対しては、抵抗106cにW相とU相間の電動機101の等価直列抵抗を加えた合成抵抗に対する電流値との総和分がそれぞれ流れる。   For the inrush current, the current value for the resistor 106a is added to the capacitor 106g of the U-phase circuit, and the equivalent series resistance of the motor 101 between the V-phase and U-phase is added to the resistor 106b for the capacitor 106h of the V-phase circuit. The sum of the current value for the combined resistance and the current value for the combined resistance obtained by adding the equivalent series resistance of the motor 101 between the W phase and the U phase to the resistor 106c flows to the capacitor 106i of the W phase circuit.

電動機101の等価直列抵抗値は、一般に数Ωあるため、電流値が制約できるのに加えて、電動機101のインダクタンス成分が、突入時に電流を流しにくい性質であるため、突入電流を防止しつつ、U相回路のコンデンサ106gを充電開始するときに、V相回路のコンデンサ106hとW相回路のコンデンサ106iにも充電を開始することができる。   Since the equivalent series resistance value of the electric motor 101 is generally several Ω, the current value can be restricted, and in addition, the inductance component of the electric motor 101 has a property that it is difficult for current to flow at the time of rushing. When the charging of the capacitor 106g of the U-phase circuit is started, the charging of the capacitor 106h of the V-phase circuit and the capacitor 106i of the W-phase circuit can also be started.

充電区間T202は、U相回路のコンデンサ106gがある程度充電ができたときであり、V相回路のコンデンサ106hに対して電動機101を介さずに充電を早めるため、駆動回路105V−をオンする。この時、既にコンデンサ106hにはある程度の電荷がたまっていることから、突入電流値も小さい。   The charging section T202 is when the capacitor 106g of the U-phase circuit has been charged to some extent, and the drive circuit 105V- is turned on in order to speed up the charging of the capacitor 106h of the V-phase circuit without passing through the motor 101. At this time, since a certain amount of charge has already accumulated in the capacitor 106h, the inrush current value is also small.

充電区間T203は、V相回路のコンデンサ106hがある程度充電ができたときであり、W相回路のコンデンサ106iに対して電動機101を介さずに充電を早めるため、駆動回路105W−をオン、つまり、駆動回路105U−、105V−、105W−を全てオンしてコンデンサ106g、106h、106iの充電を完了させる。この時、既にコンデンサ106iにはある程度の電荷がたまっていることから、突入電流値も小さい。   The charging period T203 is when the capacitor 106h of the V-phase circuit has been charged to some extent. In order to speed up the charging of the capacitor 106i of the W-phase circuit without passing through the motor 101, the drive circuit 105W- is turned on. The drive circuits 105U−, 105V−, and 105W− are all turned on to complete the charging of the capacitors 106g, 106h, and 106i. At this time, since a certain amount of charge has already accumulated in the capacitor 106i, the inrush current value is also small.

充電区間T204にて、コンデンサ106g、106h、106iの充電を完了し、区間T205にて、インバータ制御手段108で駆動回路105U+、105V+、105W+、105U−、105V−、105W−を制御し、電動機101のモータ回転動作をさせる。   In the charging section T204, the charging of the capacitors 106g, 106h, and 106i is completed. In the section T205, the drive circuit 105U +, 105V +, 105W +, 105U−, 105V−, 105W− is controlled by the inverter control unit 108, and the electric motor 101 The motor is rotated.

次に、図3により、各コンデンサ106g、106h、106iへの充電動作について説明する。   Next, the charging operation to the capacitors 106g, 106h, and 106i will be described with reference to FIG.

図2で説明した充電区間T201〜T204において、電動機101が接続されているか、未接続、もしくは断線していた場合では、電流検出手段107で検出する電流値が異なる。   In the charging sections T201 to T204 described with reference to FIG. 2, when the motor 101 is connected, disconnected, or disconnected, the current value detected by the current detection unit 107 is different.

すなわち、電動機101が接続されている場合、図2で説明したように、充電区間T201でU相回路のコンデンサ106gを充電開始すると同時に、電動機101を介してコンデンサ106h、106iに対しても充電が開始される。従って、電流検出手段107が検出する電流値は、充電区間T202、T203では充電区間T201ほどはなく、小さな値となる。   That is, when the electric motor 101 is connected, as described with reference to FIG. 2, the capacitor 106g of the U-phase circuit is started to be charged in the charging period T201, and at the same time, the capacitors 106h and 106i are charged via the electric motor 101. Be started. Therefore, the current value detected by the current detection unit 107 is not as large as the charging period T201 in the charging periods T202 and T203, and is a small value.

しかし、電動機101が未接続、もしくは断線している場合、充電区間T201でU相回路のコンデンサ106gを充電開始しても、電動機101を介していないためコンデンサ106h、106iには充電が開始されない。   However, when the electric motor 101 is not connected or disconnected, even if the capacitor 106g of the U-phase circuit is started to be charged in the charging section T201, the charging of the capacitors 106h and 106i is not started because the electric motor 101 is not interposed.

この場合、コンデンサ106h、106iに充電が行なわれるのはそれぞれ、充電区間T202、T203となる。   In this case, the capacitors 106h and 106i are charged in charging sections T202 and T203, respectively.

突入電流値は、充電区間T201では、抵抗106aに対する電流値、充電区間T202では、抵抗106bに対する突入電流値が加わり、充電区間T203では、抵抗106cに対する突入電流値が加わるため、電流検出手段107は、動回路105U−、105V−、105W−をオンしていく度に、ブートストラップ回路106の1回路分のコンデンサに加わる突入電流値を検出する。   The inrush current value is the current value for the resistor 106a in the charging period T201, the inrush current value for the resistor 106b is added in the charging period T202, and the inrush current value for the resistor 106c is added in the charging period T203. Each time the dynamic circuits 105U−, 105V−, and 105W− are turned on, the inrush current value applied to the capacitor for one circuit of the bootstrap circuit 106 is detected.

従って、電動機101が接続されている場合と電動機101が未接続、もしくは断線している場合とを、充電区間T201〜T204間で検出することができる。   Therefore, the case where the electric motor 101 is connected and the case where the electric motor 101 is not connected or disconnected can be detected between the charging sections T201 to T204.

以上のように、充電区間T201〜T203のように、コンデンサ106g、106h、106iの充電において、電動機101を介した通電とし、インダクタンス成分、等価直列抵抗成分の特徴を生かして、駆動回路105U−、105V−、105W−を所定時間ずらして順次通電していく事により、充電することができる。しかも、駆動回路105U−、105V−、105W−を同時にオンして、コンデンサ106g、106h、106iを充電した際の突入電流よりも十分に小さな値で、しかも、駆動回路105U−、105V−、105W−を個別にオンしてコンデンサ106g、106h、106iを個々に充電するよりも、十分に早い時間で充電を行なうことができる。   As described above, as in the charging sections T201 to T203, in the charging of the capacitors 106g, 106h, and 106i, energization through the electric motor 101 is performed, and the characteristics of the inductance component and the equivalent series resistance component are utilized to drive the drive circuit 105U−, Charging can be performed by sequentially energizing 105V− and 105W− with a predetermined time shift. Moreover, the drive circuits 105U−, 105V−, and 105W− are simultaneously turned on, and are sufficiently smaller than the inrush current when the capacitors 106g, 106h, and 106i are charged, and the drive circuits 105U−, 105V−, and 105W Charging can be performed in a sufficiently early time compared to individually turning on the capacitors 106g, 106h, and 106i.

また、電動機101の特徴を生かして電流を抑制できることから、抵抗106a、106b、106cの値をより小さくすることができ、回路損失を軽減することができるとともに、電源回路104への負荷を軽減することができ、回路の小型化にも繋げることができる。   Further, since the current can be suppressed by utilizing the characteristics of the electric motor 101, the values of the resistors 106a, 106b, and 106c can be further reduced, the circuit loss can be reduced, and the load on the power supply circuit 104 can be reduced. It is also possible to reduce the circuit size.

さらに、コンデンサ106g、106h、106iの充電に対して、インバータ制御手段108は、駆動回路105U−、105V−、105W−に対してデューティーによる
制御を行なう必要がなく、デューティー出力による雑音ノイズを軽減することができる。
Further, for charging the capacitors 106g, 106h, and 106i, the inverter control means 108 does not need to control the drive circuits 105U−, 105V−, and 105W− by duty, and reduces noise and noise due to duty output. be able to.

また、電動機101の接続、未接続状態、もしくは断線状態によりコンデンサ106g、106h、106iの充電時に電流検出手段107に対する入力波形が異なることから、電動機101を駆動する前に電動機101の接続不良を検出でき、安全性を高めることができる。   In addition, since the input waveform to the current detection means 107 is different when the capacitors 106g, 106h, and 106i are charged depending on whether the motor 101 is connected, disconnected, or disconnected, a connection failure of the motor 101 is detected before the motor 101 is driven. Can improve safety.

なお、本実施の形態1においては、ブートストラップ回路106のコンデンサ106g、106h、106iの充電に対して、駆動回路105U−、105V−、105W−の順にオンさせていたが、駆動回路105U−、105V−、105W−のオンの順序は、これに限るものではない。   In the first embodiment, the driving circuits 105U−, 105V−, and 105W− are turned on in this order for charging the capacitors 106g, 106h, and 106i of the bootstrap circuit 106, but the driving circuits 105U−, The turn-on order of 105V− and 105W− is not limited to this.

以上のように、本発明にかかる電動機の制御装置は、電動機を使用するものであれば同じ効果が得られるので、電動機の使用が考えられるエアコン、冷蔵庫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。   As described above, the electric motor control device according to the present invention can obtain the same effect as long as it uses an electric motor. Therefore, household electric appliances such as an air conditioner and a refrigerator, electric vehicles, etc. It can be applied to other uses.

101 電動機
103 整流回路
104 電源回路
105 インバータ回路
105a 半導体スイッチ
105b 半導体スイッチ
105c 半導体スイッチ
105d 半導体スイッチ
105e 半導体スイッチ
105f 半導体スイッチ
105U+ 駆動回路
105V+ 駆動回路
105W+ 駆動回路
105U− 駆動回路
105V− 駆動回路
105W− 駆動回路
106 ブートストラップ回路
107 電流検出手段
108 インバータ制御手段
109 転流手段
110 チョッピング信号発生手段
111 合成手段
112 初期充電遅延手段
113 位置検出手段
114 運転モード判定手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Electric motor 103 Rectifier circuit 104 Power supply circuit 105 Inverter circuit 105a Semiconductor switch 105b Semiconductor switch 105c Semiconductor switch 105d Semiconductor switch 105e Semiconductor switch 105f Semiconductor switch 105U + Driving circuit 105V + Driving circuit 105W + Driving circuit 105U- Driving circuit 105V- Driving circuit 105W- Driving circuit 106 bootstrap circuit 107 current detection means 108 inverter control means 109 commutation means 110 chopping signal generation means 111 synthesis means 112 initial charge delay means 113 position detection means 114 operation mode determination means

Claims (2)

3相の電機子巻線と回転子を有する電動機と、交流入力を直流に変換する整流回路と、運転制御装置での制御電力を供給する電源回路と、インバータ回路と、前記インバータ回路を構成する前記整流回路の出力に接続され、かつ3相の電機子巻線に対応した2個1組でトーテムポール型に結線した3組の高電位側スイッチング素子と低電位側スイッチング素子とで構成される半導体スイッチと、前記各半導体スイッチを駆動する駆動回路と、前記半導体スイッチのうちの高電圧側の各半導体スイッチを駆動する電力を得るためのブートストラップ回路と、前記半導体スイッチをオン/オフ制御する信号を発生するインバータ制御手段と、前記電動機の回転子の位置を検出するとともに回転パルスを発生する位置検出手段と、前記インバータ制御手段に組み込まれ、前記位置検出手段の出力をもとに前記インバータ回路の半導体スイッチの動作を決定する転流手段と、前記電動機の回転数を可変にするためのチョッピング信号を発生するチョッピング信号発生手段と、前記電動機の運転/停止を判定する運転モード判定手段と、前記転流手段の出力と前記チョッピング信号発生手段の出力と前記運転モード判定手段の出力を合成する合成手段と、前記ブートストラップ回路への充電を、各相を所定の時間の間隔を空けて段階的に行なう初期充電遅延手段を備えた電動機の制御装置。 An electric motor having a three-phase armature winding and a rotor, a rectifier circuit that converts AC input into DC, a power supply circuit that supplies control power in the operation control device, an inverter circuit, and the inverter circuit Consists of three sets of high-potential side switching elements and low-potential side switching elements that are connected to the output of the rectifier circuit and that are connected in a totem pole shape with one set corresponding to three-phase armature windings Semiconductor switch, drive circuit for driving each semiconductor switch, bootstrap circuit for obtaining power for driving each semiconductor switch on the high voltage side of the semiconductor switch, and on / off control of the semiconductor switch Inverter control means for generating a signal, position detection means for detecting a position of a rotor of the electric motor and generating a rotation pulse, and the inverter control Commutating means for determining the operation of the semiconductor switch of the inverter circuit based on the output of the position detecting means, and chopping signal generation for generating a chopping signal for making the rotation speed of the motor variable Means for determining operation / stop of the motor, combining means for combining the output of the commutation means, the output of the chopping signal generation means, and the output of the operation mode determination means, and the bootstrap. An electric motor control device comprising an initial charge delay means for charging a circuit in stages with a predetermined time interval for each phase. 電流検出手段を有し、前記初期充電遅延手段による前記ブートストラップ回路への充電時に、前記電動機の接続確認を行なうようにした請求項1に記載の電動機の制御装置。 The motor control device according to claim 1, further comprising a current detection unit, wherein connection confirmation of the motor is performed when the bootstrap circuit is charged by the initial charge delay unit.
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