JP2014079034A - Motor control device and refrigeration machine using the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor control device which can stably switch energization methods even when a load torque is fluctuated, and a refrigeration machine using the motor control device.SOLUTION: The motor control device has: a power conversion circuit which converts DC power into AC power; a controller which outputs a drive signal which drives the power conversion circuit; an electric motor driven by the power conversion circuit; and a load connected to the electric motor. The motor control device switches energization methods of the power conversion circuit between a 120-degree energization method and a 180-degree energization method. The total sum of the current flowing to the electric motor at the time when the energization method is switched to the 180-degree energization method from the 120-degree energization method is the same total sum of the current or larger which was flowing to the electric motor during the 120-degree energization.

Description

本発明は、モータ制御装置、およびそれを用いた冷凍機に関する。   The present invention relates to a motor control device and a refrigerator using the same.

本技術分野の背景技術として、例えば、特開2008−172948号公報(特許文献1)がある。この公報には、「一方の駆動方式から他方の駆動方式への切換えの際に、回転数制御PWMデューティ/変調率演算部と通電切換制御・電圧/電流位相差算出・電圧位相算出部は、一方の駆動方式における切換え直前のブラシレスモータのロータ位置に対する電流位相と切換直後の電流位相が等しくなるように制御する。」と記載されている。   As background art of this technical field, for example, there is JP 2008-172948 A (Patent Document 1). In this publication, “when switching from one drive system to the other drive system, the rotational speed control PWM duty / modulation rate calculation unit and the energization switching control / voltage / current phase difference calculation / voltage phase calculation unit are: In one drive system, control is performed so that the current phase with respect to the rotor position of the brushless motor immediately before switching is equal to the current phase immediately after switching. "

特開2008−172948号公報JP 2008-172948 A

前記特許文献1には、一方の駆動方式から他方の駆動方式への切換えの際に、一方の駆動方式における切換え直前のブラシレスモータのロータ位置に対する電流位相と切換直後の電流位相が等しくなるように制御する仕組みが記載されている。しかし、特許文献1のブラシレスモータの制御装置は、ブラシレスモータの負荷トルクの変動について考慮されていない。   In Patent Document 1, when switching from one driving method to the other driving method, the current phase with respect to the rotor position of the brushless motor immediately before switching in one driving method is equal to the current phase immediately after switching. The mechanism to control is described. However, the brushless motor control device disclosed in Patent Document 1 does not consider fluctuations in the load torque of the brushless motor.

そこで、本発明は、通電方式を切替える際に、負荷トルクの変動があっても安定に通電方式を切替えることが可能なモータ制御装置、およびそれを用いた冷凍機を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a motor control device capable of stably switching the energization method even when the load torque varies when the energization method is switched, and a refrigerator using the same. .

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、120度通電方式から180度通電方式に切り替える時に、180度通電に移った時点で電動機に流れている電流の総和は、120度通電中に電動機に流れていた電流の総和と同じか増加していることを特徴とする。
In order to solve the above problems, for example, the configuration described in the claims is adopted.
The present application includes a plurality of means for solving the above-described problems. For example, when switching from the 120-degree energization method to the 180-degree energization method, the current flowing in the motor at the time of switching to 180-degree energization is described. The sum total is characterized by being the same as or increasing with the sum of the currents flowing to the motor during 120-degree energization.

本発明によれば、負荷トルクの変動があっても安定に通電方式を切替えることができるモータ制御装置、およびそれを用いた冷凍機を提供することができる。
上記以外の課題、構成、および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the motor control apparatus which can switch an electricity supply system stably even if there exists a fluctuation | variation of load torque, and a refrigerator using the same can be provided.
Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.

モータ制御装置の構成図の例である。It is an example of the block diagram of a motor control apparatus. 座標軸の関係を示す図の例である。It is an example of the figure which shows the relationship of a coordinate axis. 制御軸と3相軸の関係図の例である。It is an example of the relationship diagram of a control axis and a three-phase axis. 電力変換回路の構成図の例である。It is an example of a block diagram of a power converter circuit. 機構部(圧縮機構部)の構成図の例である。It is an example of the block diagram of a mechanism part (compression mechanism part). 回転子の位置に対する負荷トルクの変化の例である。It is an example of the change of the load torque with respect to the position of a rotor. 120度通電方式のスイッチング方式の例である。It is an example of a 120-degree energization switching method. 開放相電圧検出手段の構成図の例である。It is an example of the block diagram of an open phase voltage detection means. モータの2相に電圧を印加する場合の模式図である。It is a schematic diagram in the case of applying a voltage to the two phases of the motor. 非通電相の起電圧特性図の例である。It is an example of the electromotive force characteristic figure of a non-energized phase. 回転角度位置に対する開放相起電圧特性の例である。It is an example of the open phase electromotive voltage characteristic with respect to a rotation angle position. 回転角度位置に対する開放相起電圧と基準電圧の関係図の例である。It is an example of the relationship diagram of the open phase electromotive force voltage with respect to a rotation angle position, and a reference voltage. 基準レベル切替器の例である。It is an example of a reference level switch. 電圧指令値演算手段の構成図の例である。It is an example of the block diagram of a voltage command value calculating means. 180度用位置推定手段41の構成図の例である。It is an example of the block diagram of the position estimation means 41 for 180 degrees. 速度制御器の例である。It is an example of a speed controller. 電流制御器の例である。It is an example of a current controller. 通電方式切り替え時(無対策)の電流波形の例である。It is an example of the current waveform at the time of switching the energization method (without countermeasures). 初期値演算手段の構成図の例である。It is an example of a block diagram of an initial value calculating means. 起動シーケンスの例である。It is an example of a starting sequence. 180度通電方式のスイッチング方式の例である。It is an example of a switching system of a 180 degree energization system. 別方式による電圧指令値とドライブ信号の関係の例である。It is an example of the relationship between the voltage command value and drive signal by another system. 120度用位置推定手段の構成例である。It is an example of a structure of a 120 degree position estimation means. 通電モードと電気角位相の関係図の例である。It is an example of the relationship diagram of an electricity supply mode and an electrical angle phase. 電気角位相と通電モードの関係図の例である。It is an example of the relationship figure of an electrical angle phase and energization mode. 電流検出値の測定結果の例である。It is an example of the measurement result of an electric current detection value. 通電方式切替時における負荷トルクが小さい場合の例である。This is an example when the load torque at the time of switching the energization method is small. 通電方式切替時における負荷トルクが大きい場合の例である。This is an example when the load torque at the time of switching the energization method is large. 通電方式切替時に初期値を変更した場合の例である。It is an example when the initial value is changed when the energization method is switched. 冷蔵庫を示す構成図の例である。It is an example of the block diagram which shows a refrigerator. 速度演算結果の例である。It is an example of a speed calculation result. 電圧指令値演算手段の別の構成図の例である。It is an example of another block diagram of a voltage command value calculating means. 検証手段の例である。It is an example of a verification means. 通電方式切替判定器30の構成図の例である。3 is an example of a configuration diagram of an energization method switching determination unit 30. FIG.

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

本実施例では、機構部として圧縮機構部を用いた場合のモータ制御装置1の例を説明する。   In this embodiment, an example of the motor control device 1 when a compression mechanism is used as the mechanism will be described.

<全体構成>
図1は、本実施例におけるモータ制御装置の構成図の例である。モータ制御装置1は、大きく分け、交流電力を出力する電力変換回路5と、その電力変換回路5によって駆動されるモータ(電動機)6と、モータ6に機械的あるいは磁気的に接続されている負荷500と、モータ6に流れる電流またはモータ6の位置あるいは速度を直接的あるいは間接的に検出しモータ6へ印加する電圧指令値を演算する制御部2、等から構成される。なお、負荷500は例えば圧縮機構部である。
<Overall configuration>
FIG. 1 is an example of a configuration diagram of a motor control device in the present embodiment. The motor control device 1 is roughly divided into a power conversion circuit 5 that outputs AC power, a motor (electric motor) 6 that is driven by the power conversion circuit 5, and a load that is mechanically or magnetically connected to the motor 6. And a control unit 2 that directly or indirectly detects a current flowing through the motor 6 or a position or speed of the motor 6 and calculates a voltage command value to be applied to the motor 6. The load 500 is, for example, a compression mechanism unit.

図4は、電力変換回路の構成図の例である。電力変換回路5は、インバータ21、直流電圧源20、ゲートドライバ回路23によって構成される。インバータ21は、スイッチング素子22(例えば、IGBT、MOS−FETなどの半導体スイッチング素子)によって構成される。これらのスイッチング素子22は直列に接続され、U相、V相、W相の上下アームを構成している。各相の上下アームの接続点は、モータ6へ配線されている。
スイッチング素子22は、制御部2で生成されるドライブ信号を基にゲートドライバ回路23が出力するパルス状のゲート信号(24a〜24f)に応じてスイッチング動作をする。直流電圧源20をスイッチングして電圧を出力することで、任意の周波数の3相交流電圧をモータ6に印加することができ、これによってモータを可変速駆動する。
FIG. 4 is an example of a configuration diagram of the power conversion circuit. The power conversion circuit 5 includes an inverter 21, a DC voltage source 20, and a gate driver circuit 23. The inverter 21 is configured by a switching element 22 (for example, a semiconductor switching element such as IGBT or MOS-FET). These switching elements 22 are connected in series and constitute upper and lower arms of the U phase, the V phase, and the W phase. The connection point of the upper and lower arms of each phase is wired to the motor 6.
The switching element 22 performs a switching operation according to the pulsed gate signals (24a to 24f) output from the gate driver circuit 23 based on the drive signal generated by the control unit 2. By switching the DC voltage source 20 and outputting the voltage, a three-phase AC voltage having an arbitrary frequency can be applied to the motor 6, thereby driving the motor at a variable speed.

なお、制御部2で生成されるドライブ信号と、ゲートドライバ回路23によって生成(増幅)されるゲート信号は、信号の電圧レベル(例えば、5Vと15V)等が異なるため、両者は異なる信号である。しかし、本実施例においてはゲートドライバ回路23を理想回路として扱ったとしても、効果には影響が無いため、以降に出てくるドライブ信号とゲート信号は、特に断りが無い限り同じ意味として扱う。   The drive signal generated by the control unit 2 and the gate signal generated (amplified) by the gate driver circuit 23 are different in signal voltage level (for example, 5V and 15V) and the like. . However, even if the gate driver circuit 23 is treated as an ideal circuit in the present embodiment, the effect is not affected. Therefore, the drive signal and the gate signal that appear thereafter are treated as the same meaning unless otherwise specified.

電力変換回路5の直流側にシャント抵抗25を付加した場合、過大な電流が流れた際にスイッチング素子22を保護するための過電流保護回路や、後述するシングルシャント電流検出方式などに利用できる。これにより、安全性向上や部品点数削減といった効果が得られる。   When the shunt resistor 25 is added to the DC side of the power conversion circuit 5, it can be used for an overcurrent protection circuit for protecting the switching element 22 when an excessive current flows, a single shunt current detection method described later, and the like. Thereby, the effect of improving safety and reducing the number of parts can be obtained.

<通電方式>
次に、電力変換回路5をスイッチング動作させるためのドライブ信号の生成方法について、通電方式と共に説明する。
<Energization method>
Next, a method for generating a drive signal for switching the power conversion circuit 5 will be described together with an energization method.

図1において、PWM信号作成器33は、通電方式切替指令に応じて、120度通電方式あるいは180度通電方式を選択すると共に、入力された電圧指令値に応じたドライブ信号を生成する。なお、電圧指令値の作成については、後述する。   In FIG. 1, a PWM signal generator 33 selects a 120-degree energization method or a 180-degree energization method in accordance with an energization method switching command, and generates a drive signal corresponding to the input voltage command value. The creation of the voltage command value will be described later.

120度通電方式は、電力変換回路5の3相の上下アームの内、2相に対してスイッチング動作をさせる。電気角で180度の位相中120度の期間スイッチングをするため、120度通電方式と呼ぶ。モータ6に印加される電圧の波形から、方形波駆動とも呼ぶ。   In the 120-degree energization method, a switching operation is performed on two phases of the three-phase upper and lower arms of the power conversion circuit 5. Since switching is performed for a period of 120 degrees in a phase of 180 degrees in terms of electrical angle, this is called a 120-degree energization method. From the waveform of the voltage applied to the motor 6, it is also called square wave drive.

スイッチングさせる方法にはいくつか方式があり、例えば、図7に示した方式の内、いずれかを用いればよい。図7は電気角1周期における上下アームのドライブ信号を概念的に示している。図中のGpは上アームのドライブ信号、Gnは下アームのドライブ信号を意味している。   There are several switching methods. For example, one of the methods shown in FIG. 7 may be used. FIG. 7 conceptually shows the drive signals of the upper and lower arms in one electrical angle cycle. In the drawing, Gp means an upper arm drive signal, and Gn means a lower arm drive signal.

モータ6に印加する電圧を決定するためには、電圧の大きさ、電圧の波形、モータ6の回転子位置に対する電圧の位相、の3点を考慮する必要がある。決定法については、後述する。   In order to determine the voltage to be applied to the motor 6, it is necessary to consider three points: the magnitude of the voltage, the waveform of the voltage, and the phase of the voltage with respect to the rotor position of the motor 6. The determination method will be described later.

180度通電方式は、基本的に電力変換回路5の3相の上下アームを全てスイッチング動作させる。図21に標準的な三角波比較方式によるドライブ信号の生成方法を示す。図21は、電気角360度における電圧指令値と、ドライブ信号を生成するための三角波キャリア信号を示している。両者を比較し、大小関係により図中のように上アームのドライブ信号Gpおよび下アームのドライブ信号Gnを生成する。   In the 180-degree energization method, basically, the three-phase upper and lower arms of the power conversion circuit 5 are all switched. FIG. 21 shows a drive signal generation method using a standard triangular wave comparison method. FIG. 21 shows a voltage command value at an electrical angle of 360 degrees and a triangular wave carrier signal for generating a drive signal. The two are compared, and the upper arm drive signal Gp and the lower arm drive signal Gn are generated as shown in the figure, depending on the magnitude relationship.

180度通電方式は、電気角一周期にわたり上下アーム共にスイッチングを行うため、180度通電と呼ぶ。この方式は、モータに正弦波上の電圧が印加されることから、正弦波駆動とも呼ぶ。   The 180-degree energization method is called 180-degree energization because both the upper and lower arms perform switching over one electrical angle cycle. This method is also called sine wave driving because a voltage on a sine wave is applied to the motor.

ゲートドライバ回路23やスイッチング素子自体の遅れに起因して、上下アームのスイッチング素子が短絡する恐れがあるため、実際には上下アームの両方がスイッチングオフとなるデッドタイム(数マイクロ秒〜十数マイクロ秒程度)を付加して最終的なドライブ信号とする。なお、デッドタイムに関しては効果には影響が無いため、理想的なドライブ信号を示している。もちろん、デッドタイムを付加した構成としてもよい。   Since the switching elements of the upper and lower arms may be short-circuited due to the delay of the gate driver circuit 23 and the switching elements themselves, in reality, the dead time (several microseconds to several tens of microseconds) when both the upper and lower arms are switched off. (About seconds) is added to obtain the final drive signal. The dead time has no effect on the effect, so an ideal drive signal is shown. Of course, it is good also as a structure which added the dead time.

電力変換回路5の直流電圧源20を最大限に利用するため、電気角60度の区間、片方のアームのスイッチング素子をオン状態で維持するドライブ信号生成方法もある。図22は、この方式による電圧指令値とドライブ信号の関係の例である。この方法では、一定区間ドライブ信号の変化が無いため、一見すると、120度通電のドライブ信号に似ているが、実質的にモータに印加される電圧は正弦波状に近いため、この方式も180度通電と呼ぶ。   In order to make maximum use of the DC voltage source 20 of the power conversion circuit 5, there is also a drive signal generation method in which the switching element of one arm is maintained in the ON state in a section of 60 electrical angles. FIG. 22 shows an example of the relationship between the voltage command value and the drive signal by this method. In this method, there is no change in the drive signal for a certain period, and at first glance it resembles a drive signal energized at 120 degrees. However, since the voltage applied to the motor is substantially close to a sine wave, this method is also 180 degrees. This is called energization.

<モータ、座標軸>
本実施例は、モータ6として、回転子に永久磁石を有する永久磁石同期モータを用いた例である。そのため、制御軸の位置と回転子の位置は、基本的に同期しているとして説明する。なお、実際は加減速時や負荷変動時の過渡状態において、制御軸の位置と回転子の位置にズレ(軸誤差)が生じる場合がある。軸誤差が生じた場合、モータが実際に発生するトルクが減少したり、電流歪みや跳ね上がりが生じたりすることもある。
<Motor, coordinate axis>
In this embodiment, a permanent magnet synchronous motor having a permanent magnet in the rotor is used as the motor 6. Therefore, description will be made assuming that the position of the control shaft and the position of the rotor are basically synchronized. Actually, there may be a deviation (axis error) between the position of the control shaft and the position of the rotor in a transient state during acceleration / deceleration or load fluctuation. When an axial error occurs, the torque actually generated by the motor may decrease, or current distortion or jumping may occur.

回転子の回転角度位置情報は、モータに流れる電流およびモータ印加電圧からモータの推定位置を出力する位置センサレス制御によって得るものとしている。その際、図2に示すように回転子の主磁束方向の位置をd軸とし、d軸から回転方向に電気的に90度(電気角90度)進んだq軸とからなるd−q軸(回転座標系)を定義する。回転子の回転角度位置θdは、d軸の位相を示す。これに対し、制御上の仮想回転子位置をdc軸とし、そこから回転方向に電気的に90度進んだqc軸とからなるdc−qc軸(回転座標系)も定義する。本実施例では、この回転座標系である制御軸上で電圧や電流を制御することを基本としているが、単に電圧の振幅と位相を調整してモータを制御することも可能である。なお、これ以降の説明において、d−q軸を実軸、dc−qc軸を制御軸、実軸と制御軸のズレである誤差角を軸誤差Δθcと呼ぶ。   The rotational angle position information of the rotor is obtained by position sensorless control that outputs the estimated position of the motor from the current flowing through the motor and the motor applied voltage. At this time, as shown in FIG. 2, the position of the rotor in the main magnetic flux direction is the d axis, and the dq axis is composed of the q axis that is electrically advanced from the d axis in the rotational direction by 90 degrees (electrical angle 90 degrees). Define (rotating coordinate system). The rotation angle position θd of the rotor indicates the d-axis phase. On the other hand, a dc-qc axis (rotational coordinate system) is defined which includes a virtual rotor position on the control as a dc axis and a qc axis that is electrically advanced 90 degrees in the rotation direction therefrom. In this embodiment, the voltage and current are basically controlled on the control axis that is the rotating coordinate system, but the motor can be controlled by simply adjusting the amplitude and phase of the voltage. In the following description, the dq axis is called the real axis, the dc-qc axis is called the control axis, and the error angle that is the deviation between the real axis and the control axis is called the axis error Δθc.

固定座標系である3相軸と制御軸との関係を図3に示す。U相を基準に、dc軸の回転角度位置(推定磁極位置)θdcと定義する。dc軸は図中の円弧状の矢印の方向(反時計方向)に回転している。そのため、回転周波数(後に示す、インバータ周波数指令値ω1)を積分することで、推定磁極位置θdcを得られる。   FIG. 3 shows the relationship between the three-phase axis, which is a fixed coordinate system, and the control axis. The rotation angle position (estimated magnetic pole position) θdc of the dc axis is defined with reference to the U phase. The dc axis rotates in the direction of an arc-shaped arrow (counterclockwise) in the figure. Therefore, the estimated magnetic pole position θdc can be obtained by integrating the rotation frequency (inverter frequency command value ω1, which will be described later).

<負荷(圧縮機構部)>
次に、負荷500として、圧縮機構を用いた場合について、説明する。図5に示すように、機構部500(圧縮機構部)は、モータ6を動力源としてピストン501を駆動している。これにより、圧縮動作を行う。モータ6のシャフト502に、クランクシャフト503が接続され、モータ6の回転運動を直線運動に変換している。モータ6の回転に応じて、ピストン501も動作し、吸込み、圧縮、吐出、といった一連の工程を行う。モータ6とピストン501の間の動力伝達は、図5のように機械的に接続する構成が多いが、潤滑油の給油の構成や、圧縮あるいは搬送対象(例えば有害ガス)によっては、磁気的に接続された機構を含むことで、安全性やメンテナンス性を上げられるという効果がある。
<Load (compression mechanism)>
Next, a case where a compression mechanism is used as the load 500 will be described. As shown in FIG. 5, the mechanism unit 500 (compression mechanism unit) drives the piston 501 using the motor 6 as a power source. Thereby, a compression operation is performed. A crankshaft 503 is connected to the shaft 502 of the motor 6 to convert the rotational motion of the motor 6 into linear motion. As the motor 6 rotates, the piston 501 also operates to perform a series of steps such as suction, compression, and discharge. The power transmission between the motor 6 and the piston 501 is often mechanically connected as shown in FIG. 5, but depending on the configuration of lubricating oil supply and the object to be compressed or transported (for example, harmful gas), it is magnetically transmitted. By including the connected mechanism, there is an effect that safety and maintainability can be improved.

圧縮機構の工程は、まずシリンダ504に設けられた吸込み口505から冷媒を吸い込む。その後、弁506を閉じて圧縮を行い、吐出口507から圧縮した冷媒を吐出する。   In the process of the compression mechanism, the refrigerant is first sucked from the suction port 505 provided in the cylinder 504. Thereafter, the valve 506 is closed to perform compression, and the compressed refrigerant is discharged from the discharge port 507.

一連の工程において、ピストン501にかかる圧力が変化する。これは、ピストンを駆動するモータ6から見ると、周期的に負荷トルクが変化していることを意味する。図6は、機械角1回転における、回転子の回転角度位置θdに対する負荷トルクの変化の例を示している。図6では、モータ6として4極モータの例を示しているため、電気角2周期が機械角1周期に相当する。例えば、モータ6が6極の場合は、電気角3周期が機械角1周期に相当する。回転子の位置とピストンとの位置関係は組み付けによって決まるが、図6ではピストンの下死点が機械角の0°として、ピストン位置に対する負荷トルクの変化を示している。圧縮工程が進むにつれ負荷トルクが大きくなり、吐出工程では、急激に負荷トルクが小さくなるのが特徴である。図6から、1回転中において負荷トルクが変動している事が分かる。回転する度に負荷トルクが変動するため、モータ6から見ると周期的に負荷トルクが変動していることになる。   In a series of steps, the pressure applied to the piston 501 changes. This means that the load torque changes periodically when viewed from the motor 6 that drives the piston. FIG. 6 shows an example of a change in load torque with respect to the rotation angle position θd of the rotor in one rotation of the mechanical angle. In FIG. 6, an example of a four-pole motor is shown as the motor 6, so two electrical angles correspond to one mechanical angle. For example, when the motor 6 has 6 poles, 3 electrical angles corresponds to 1 mechanical angle. Although the positional relationship between the rotor position and the piston is determined by the assembly, FIG. 6 shows a change in load torque with respect to the piston position, with the bottom dead center of the piston being 0 ° of the mechanical angle. As the compression process proceeds, the load torque increases. In the discharge process, the load torque decreases rapidly. FIG. 6 shows that the load torque fluctuates during one rotation. Since the load torque fluctuates every time it rotates, the load torque fluctuates periodically when viewed from the motor 6.

たとえ同じ圧縮機構部500を用いても、モータ6の回転数、吸込み口505や吐出口507の圧力、吸込み口505と吐出口507の圧力差などによって、負荷トルクの変動は変化する。弁506の開閉タイミングとピストンの位置の関係は、弁506の構成によって変わる。例えば、吸い込み口505とシリンダ504内の圧力差で作動する簡易的な弁を使用した場合には、圧力条件によって弁の開閉タイミングが変わる。すなわち、負荷トルクが一回転中で最大となるピストン位置も変化する。   Even if the same compression mechanism unit 500 is used, the fluctuation of the load torque varies depending on the rotation speed of the motor 6, the pressure of the suction port 505 and the discharge port 507, the pressure difference between the suction port 505 and the discharge port 507, and the like. The relationship between the opening / closing timing of the valve 506 and the position of the piston varies depending on the configuration of the valve 506. For example, when a simple valve that operates with a pressure difference between the suction port 505 and the cylinder 504 is used, the opening / closing timing of the valve varies depending on the pressure condition. That is, the piston position at which the load torque becomes maximum during one rotation also changes.

電力変換回路の通電方式の切替えを考えた場合、前述のように負荷トルクの変動が大きい場合には、通電方式の切替えを起因の1つとして、モータ6に流れる電流に跳ね上りが生じたり、モータ6の回転速度変動が生じたりする恐れがある。この結果、振動や騒音が発生する場合もある。これらの現象を切替ショックと呼ぶ。したがって、本願の目的の一つは、負荷トルクの変動が大きい場合に、電力変換回路の通電方式を切り替える際においても、電流跳ね上りや速度変動が生じない切替ショックレスを実現するモータ制御装置を提供することである。   When switching the energization method of the power conversion circuit is considered, when the fluctuation of the load torque is large as described above, the current flowing through the motor 6 may jump up due to the switching of the energization method. There is a risk that the rotational speed of the motor 6 may fluctuate. As a result, vibration and noise may occur. These phenomena are called switching shocks. Accordingly, one of the purposes of the present application is to provide a motor control device that realizes switching shockless that does not cause a current jump or speed fluctuation even when the power conversion circuit energization method is switched when the fluctuation of the load torque is large. Is to provide.

本実施例では、圧縮機構部500のピストン501は、直線的に動くレシプロ式を例に説明しているが、圧縮機構の別な方式として、ピストンが回転することで圧縮するロータリー式や、渦巻状の旋回翼からなるスクロール式などがある。それぞれの圧縮方式によって周期的な負荷変動の特性は異なるものの、いずれの圧縮方式においても圧縮工程に起因する負荷変動がある。これらの負荷トルク変動特性はそれぞれ異なるが、後述する手段を備えるモータ制御装置およびそれを用いた駆動装置、冷凍機、空調機は圧縮機構が異なる場合にも同様に適用でき、いずれにおいても本実施例の目的を達成可能である。   In the present embodiment, the piston 501 of the compression mechanism unit 500 is described as an example of a reciprocating type that moves linearly. However, as another method of the compression mechanism, a rotary type that compresses by rotating the piston, a spiral type, or the like There are scroll types that consist of a swirling wing. Although the characteristic of periodic load fluctuation varies depending on the compression method, there is load fluctuation caused by the compression process in any compression method. Although these load torque fluctuation characteristics are different from each other, the motor control device provided with the means described later, the drive device using the same, the refrigerator, and the air conditioner can be similarly applied even when the compression mechanism is different. The purpose of the example can be achieved.

<制御部>
図1において、制御部2は、電圧を印加しない非通電相(開放相)の起電圧(端子電圧)を入力し、回転子の推定回転角度位置および推定回転速度を出力する120度用位置推定手段40と、モータ6に流れる交流電流または電力変換回路の直流側に流れる電流を入力し、回転子の推定回転角度位置および推定回転速度を出力する180度用位置推定手段41と、通電方式切替指令信号と、120度用位置推定手段40および180度用位置推定手段41の推定回転角度位置および推定回転速度を入力し、通電方式切替指令信号に応じた推定回転角度位置および推定回転速度を出力する通電方式切替器31と、電圧指令値演算手段34と、モータ6に流れる交流電流または電力変換回路の直流側に流れる電流を入力し、通電方式切替指令信号を出力する通電方式切替判定器30と、通電方式切替指令信号と電圧指令値を入力しドライブ信号を出力するPWM信号作成器33と、初期値演算手段35と、等から構成される。
<Control unit>
In FIG. 1, the control unit 2 inputs an electromotive voltage (terminal voltage) of a non-energized phase (open phase) to which no voltage is applied, and outputs an estimated rotational angle position and an estimated rotational speed of the rotor for 120 degree position estimation. A means 40, a 180 degree position estimating means 41 for inputting an alternating current flowing through the motor 6 or a current flowing through the direct current side of the power conversion circuit, and outputting an estimated rotational angle position and an estimated rotational speed of the rotor; The command signal and the estimated rotational angle position and estimated rotational speed of the 120-degree position estimating means 40 and the 180-degree position estimating means 41 are input, and the estimated rotational angle position and estimated rotational speed corresponding to the energization method switching command signal are output. An energization method switching device 31, a voltage command value calculating means 34, an alternating current flowing through the motor 6 or a current flowing through the DC side of the power conversion circuit is input, and an energization method switching command signal is input. The energization mode switching determiner 30 to output a PWM signal generator 33 for outputting a drive signal to enter the energization mode switching command signal and the voltage command value, an initial value calculating means 35, and a like.

制御部2の多くは、マイコン(マイクロコンピュータ)やDSPなどの半導体集積回路(演算制御手段)によって構成され、ソフトウェアなどで実現している。   Most of the control unit 2 is configured by a semiconductor integrated circuit (arithmetic control means) such as a microcomputer or a DSP, and is realized by software or the like.

<電流検出手段>
180度用位置推定手段41でモータ6に流れる電流を使用する場合、電流検出手段7を用いて、モータ6または電力変換回路5に流れる3相の交流電流の内、U相とW相に流れる電流を検出する。電流検出手段の構成例を図4に示す。例えば、CT(Current Transformer)等で構成できる。この構成を採用した場合、電力変換回路5のスイッチング状態を気にせず、任意のタイミングで電流検出できるという利点がある。
<Current detection means>
When the current flowing through the motor 6 is used by the position estimation unit 41 for 180 degrees, the current detection unit 7 is used to flow in the U-phase and the W-phase among the three-phase AC current flowing through the motor 6 or the power conversion circuit 5. Detect current. A configuration example of the current detection means is shown in FIG. For example, it can be configured by CT (Current Transformer) or the like. When this configuration is adopted, there is an advantage that current can be detected at an arbitrary timing without worrying about the switching state of the power conversion circuit 5.

なお、全相の交流電流を検出しても構わないが、キルヒホッフの法則から、3相のうち2相が検出できれば、他の1相は検出した2相から算出できる。   In addition, although the alternating current of all phases may be detected, if two phases of three phases can be detected from Kirchhoff's law, the other one phase can be calculated from the detected two phases.

モータ6または電力変換回路5に流れる交流電流を検出する別方式として、例えば、電力変換回路5の直流側に付加されたシャント抵抗25に流れる直流電流から、電力変換回路5の交流側の電流を検出するシングルシャント電流検出方式がある。この方式は、電力変換回路5を構成するスイッチング素子の通電状態によって、電力変換回路5の各相の交流電流と同等の電流がシャント抵抗25に流れることを利用している。シャント抵抗25に流れる電流は時間的に変化するため、ドライブ信号が変化するタイミングを基準に適切なタイミングで電流検出する必要がある。図示はしていないが、電流検出手段7に、シングルシャント電流検出方式を用いても問題ない。   As another method for detecting the AC current flowing through the motor 6 or the power conversion circuit 5, for example, the current on the AC side of the power conversion circuit 5 is obtained from the DC current flowing through the shunt resistor 25 added to the DC side of the power conversion circuit 5. There is a single shunt current detection method to detect. This method utilizes the fact that a current equivalent to the alternating current of each phase of the power conversion circuit 5 flows through the shunt resistor 25 depending on the energization state of the switching elements constituting the power conversion circuit 5. Since the current flowing through the shunt resistor 25 changes with time, it is necessary to detect the current at an appropriate timing with reference to the timing at which the drive signal changes. Although not shown, there is no problem even if a single shunt current detection method is used for the current detection means 7.

<モータ端子電圧検出手段>
開放相電圧検出手段の構成図の例を図8に示す。モータ6の端子電圧を検出する場合、例えば、開放相電圧検出手段60を用いる。多くの場合、モータ6の端子電圧が制御部の電源電圧(例えば、5Vや3.3V)を超えるため、分圧抵抗(61および62)を用いる。その後、オペアンプで増幅したり、制御部の保護を目的として、バッファ回路63を入れたりする。もちろん、モータ6の端子電圧を直接制御部2に入力しても構わない。
<Motor terminal voltage detection means>
An example of the configuration diagram of the open phase voltage detection means is shown in FIG. When detecting the terminal voltage of the motor 6, for example, the open phase voltage detection means 60 is used. In many cases, since the terminal voltage of the motor 6 exceeds the power supply voltage (for example, 5V or 3.3V) of the control unit, voltage dividing resistors (61 and 62) are used. Thereafter, the buffer circuit 63 is inserted for the purpose of amplification by an operational amplifier or protection of the control unit. Of course, the terminal voltage of the motor 6 may be directly input to the control unit 2.

<各構成要素の詳細>
以下、各構成要素の詳細を説明する。まず、モータ6を120度用位置推定手段40の動作と、180度用位置推定手段41の動作についてそれぞれ説明し、次に電圧指令値演算手段34の動作について説明する。その後、2つの駆動状態の切り替え、言い換えると、2つの通電方式(120度通電、180度通電)を切替える際の課題について説明する。
<Details of each component>
Details of each component will be described below. First, the operation of the position estimation means 40 for 120 degrees and the operation of the position estimation means 41 for 180 degrees will be described respectively, and then the operation of the voltage command value calculation means 34 will be described. Subsequently, a problem in switching between two drive states, in other words, switching between two energization methods (120-degree energization and 180-degree energization) will be described.

<120度通電>
以下の説明を実現する120度用位置推定手段40の構成例を図23に示す。
<120 degree energization>
FIG. 23 shows a configuration example of the 120-degree position estimating means 40 that realizes the following description.

モータ6を120度通電で駆動する際は、モータ6の3相巻線の内、通電する2相を選択してパルス電圧を印加してトルクを発生させる。通電する2つの相の組み合わせは6通り考えられ、それぞれを通電モード1〜通電モード6と定義する。   When the motor 6 is driven by energization at 120 degrees, two phases to be energized among the three-phase windings of the motor 6 are selected and a pulse voltage is applied to generate torque. There are six possible combinations of two phases to be energized, and these are defined as energization mode 1 to energization mode 6, respectively.

図9にモータの2相に電圧を印加する場合の模式図を示す。図9(a)はV相からW相へ通電している状態の通電モード(後述の通電モード3に対応)を示し、図9(b)は反対にW相からV相へ通電している状態の通電モードを示す図である。   FIG. 9 shows a schematic diagram when a voltage is applied to the two phases of the motor. FIG. 9A shows an energization mode (corresponding to an energization mode 3 described later) in which the V phase is energized to the W phase, and FIG. 9B is energized from the W phase to the V phase. It is a figure which shows the electricity supply mode of a state.

これらに対し、回転子の回転角度位置を電気角1周期分変化させた場合の非通電相(図10ではU相)に現れる起電圧は、図10のようになる。図10は、非通電相の起電圧特性図の例である。回転角度位置によって、U相の起電圧(U相の端子電圧)が変化することがわかる。   On the other hand, the electromotive voltage that appears in the non-energized phase (the U phase in FIG. 10) when the rotational angle position of the rotor is changed by one electrical angle cycle is as shown in FIG. FIG. 10 is an example of an electromotive voltage characteristic diagram of the non-conduction phase. It can be seen that the U-phase electromotive voltage (U-phase terminal voltage) varies depending on the rotation angle position.

この起電圧はV相とW相に生じる磁束の変化率の差異が、非通電相であるU相にて電圧として観測されたものであり、速度起電圧と異なる。速度起電圧と区別して、開放相起電圧と呼ぶ。   In this electromotive voltage, the difference in the rate of change of magnetic flux generated between the V phase and the W phase is observed as a voltage in the U phase that is a non-conduction phase, and is different from the speed electromotive voltage. Differentiating from the speed electromotive force, it is called an open phase electromotive force.

図10において、実線で示す正パルス印加時の開放相起電圧、および破線で示す負パルス印加時の開放相起電圧は、いずれも速度誘起電圧Emuに比べて大きい。速度起電圧は、その名の通り回転子の回転速度に比例して変化する起電圧である。したがって、低速域における速度起電圧と非通電相の起電圧の大小関係は、図10に示す関係になる。   In FIG. 10, the open phase electromotive voltage when applying a positive pulse indicated by a solid line and the open phase electromotive voltage when applying a negative pulse indicated by a broken line are both larger than the speed induced voltage Emu. The speed electromotive voltage is an electromotive voltage that changes in proportion to the rotational speed of the rotor as the name suggests. Therefore, the magnitude relationship between the speed electromotive voltage in the low speed region and the electromotive voltage of the non-conduction phase is the relationship shown in FIG.

したがって、この開放相起電圧を検出すれば、モータ6の回転速度が零速度近傍から低速度域に亘って、比較的大きな回転子の位置信号が得られる。   Therefore, if this open-phase electromotive voltage is detected, a relatively large rotor position signal can be obtained when the rotational speed of the motor 6 ranges from near zero speed to a low speed range.

図11は、U相、V相、およびW相を非通電相とした場合の回転子の回転角度位置θdに対する開放相起電圧特性、電力変換器2を構成するスイッチング素子のゲート信号、モータ6の回転子の回転角度位置θd、通電モード、およびスイッチング相関係を示している。   FIG. 11 shows an open-phase electromotive voltage characteristic with respect to the rotational angle position θd of the rotor when the U phase, the V phase, and the W phase are non-energized phases, the gate signal of the switching element constituting the power converter 2, and the motor 6 The rotational angle position θd of the rotor, the energization mode, and the switching phase relationship are shown.

図11に、回転角度位置に対する開放相起電圧特性の例を示す。図11から分かるように、図9(a)および(b)に示した電圧パルスは120度通電方式の通常の動作中に印加される。通電モード3において、図9の状態となる。モード回転角度位置θdに応じて電気角60度毎に通電する2相が切り替えられている。つまり、非通電相も順次切り替えられる。   FIG. 11 shows an example of the open phase electromotive force characteristics with respect to the rotation angle position. As can be seen from FIG. 11, the voltage pulses shown in FIGS. 9A and 9B are applied during the normal operation of the 120-degree conduction method. In the energization mode 3, the state shown in FIG. Two phases to be energized are switched every 60 degrees of electrical angle according to the mode rotation angle position θd. That is, the non-energized phase is also switched sequentially.

図11において、図9(a)および(b)の状態は、通電モードが通電モード3もしくは通電モード6に対応する。通電モード3もしくは通電モード6においては、U相が非通電相であるため、開放相起電圧はU相の起電圧波形に示した太線のように検出できる。すなわち、回転角度位置θdが増えるにつれ、通電モード3ではマイナス方向に減少し、通電モード6ではプラス方向に増加する開放相起電圧が検出できる。   In FIG. 11, in the states of FIGS. 9A and 9B, the energization mode corresponds to the energization mode 3 or the energization mode 6. In the energization mode 3 or the energization mode 6, since the U phase is a non-energization phase, the open-phase electromotive voltage can be detected as indicated by the thick line shown in the U-phase electromotive voltage waveform. That is, as the rotation angle position θd increases, it is possible to detect an open phase electromotive voltage that decreases in the minus direction in the energization mode 3 and increases in the plus direction in the energization mode 6.

同様に、通電モード2および通電モード5では、V相の起電圧波形が検出でき、通電モード1および通電モード4では、W相の起電圧波形が検出できる。   Similarly, in energization mode 2 and energization mode 5, a V-phase electromotive voltage waveform can be detected, and in energization mode 1 and energization mode 4, a W-phase electromotive voltage waveform can be detected.

図12は、回転角度位置に対する開放相起電圧と基準電圧の関係図の例である。図12に、回転角度位置θdに対する、通電モード、非通電相、通電モードに対応した非通電相の開放相起電圧、および基準電圧の関係を示す。通電モードが切り替わる毎に非通電相の開放相起電圧が、正と負でそれぞれに上昇と減少を繰り返す波形となる。そこで、正側および負側それぞれに、閾値となる基準電圧(Vhp、Vhn)を設定し、この基準電圧と非通電相の開放相起電圧の大小関係から回転角度位置θdを推定でき、これによって通電モード切替のトリガ信号を発生させる。   FIG. 12 is an example of a relationship diagram between the open phase electromotive voltage and the reference voltage with respect to the rotation angle position. FIG. 12 shows the relationship among the energization mode, the non-energization phase, the open phase electromotive voltage of the non-energization phase corresponding to the energization mode, and the reference voltage with respect to the rotation angle position θd. Each time the energization mode is switched, the open phase electromotive voltage of the non-energized phase has a waveform that repeats an increase and decrease in positive and negative, respectively. Therefore, reference voltages (Vhp, Vhn) serving as threshold values are set on the positive side and the negative side, respectively, and the rotational angle position θd can be estimated from the magnitude relationship between the reference voltage and the open-phase electromotive voltage of the non-conduction phase. A trigger signal for switching the energization mode is generated.

つまり、基準電圧が通電モードを切り替える所定の位相を表す値として見做され、これを検出した非通電相の開放相起電圧が超えると、その時点でモード切替トリガ信号を発生させ通電モードを順に切り替える。   In other words, the reference voltage is regarded as a value representing a predetermined phase for switching the energization mode, and when the open phase electromotive voltage of the non-energized phase that detects this is exceeded, a mode switching trigger signal is generated at that time, and the energization mode is changed in order. Switch.

通電モードを切り替える動作はモード切替トリガ発生器51にて実現しており、非通電相電位選択器52にて通電モードに応じた非通電相を選択し、選択した相の開放相起電圧を検出している。   The operation for switching the energization mode is realized by the mode switching trigger generator 51. The non-energized phase potential selector 52 selects the non-energized phase according to the energized mode and detects the open phase electromotive voltage of the selected phase. doing.

図13、図23に示す基準レベル切替器53にて、通電モード指令に従って正側基準電圧Vhpと負側基準電圧Vhnを切替スイッチ113によって選択して出力する。つまり、通電モード2、4、6では正側基準電圧Vhp111を出力し、通電モード1、3、5では負側基準電圧Vhn112を出力する。   The reference level switch 53 shown in FIGS. 13 and 23 selects and outputs the positive reference voltage Vhp and the negative reference voltage Vhn by the changeover switch 113 in accordance with the energization mode command. In other words, the positive reference voltage Vhp111 is output in the energization modes 2, 4, and 6, and the negative reference voltage Vhn112 is output in the energization modes 1, 3, and 5.

通電モードに応じた開放相起電圧と、選択した正側基準電圧Vhpまたは負側基準電圧Vhnを閾値として比較器54に入力してその値の比較を行い、非通電相の起電圧が閾値に到達した時点でモード切替トリガ信号を発生する。通電モード切替器55は、モード切替トリガ信号を入力し、モード切替トリガ信号に応じて通電モードを正回転方向に進め、通電モードを出力する。   The open-phase electromotive voltage according to the energization mode and the selected positive reference voltage Vhp or negative reference voltage Vhn are input as a threshold value to the comparator 54 to compare the values, and the electromotive voltage of the non-energized phase becomes the threshold value. When it reaches, a mode switching trigger signal is generated. The energization mode switch 55 receives a mode switching trigger signal, advances the energization mode in the forward rotation direction according to the mode switching trigger signal, and outputs the energization mode.

位相変換器56は、通電モードの情報(通電モード1〜通電モード6)を入力し、電気角位相(回転角度位置θd)を出力する。120度通電では電気角60度毎の回転角度位置を検出すれば良いが、例えば、通電モードから、図24に示す関係の位相を出力する。   The phase converter 56 inputs information on the energization mode (energization mode 1 to energization mode 6) and outputs an electrical angle phase (rotation angle position θd). In 120-degree energization, the rotational angle position for each electrical angle of 60 degrees may be detected. For example, the phase having the relationship shown in FIG. 24 is output from the energization mode.

<120度通電時の各通電モードにおける位相決定法>
図24の関係の位相を採用すると、通電方式切替に好適となる。本実施例の目的を考えると、ドライブ信号の生成方法は同じとするのが良い。
<Phase determination method in each energization mode at 120 degrees energization>
Employing the phase in the relationship of FIG. 24 is suitable for switching the energization method. Considering the purpose of this embodiment, it is preferable that the drive signal generation method is the same.

3相正弦波状の電圧指令値を考えると、電気角が0度、60度、120度、180度、240度の位置は、中間相の電圧がゼロで、最大相と最小相の絶対値は同じとなる位置である。これらの電圧指令値を、図21で示したPWMキャリア信号生成方法(つまり180度通電方式と同じドライブ信号生成方法)を用いると、120度通電方式時のドライブ信号を得られる。   Considering the three-phase sinusoidal voltage command value, the electrical angle is 0 degrees, 60 degrees, 120 degrees, 180 degrees, and 240 degrees, the intermediate phase voltage is zero, and the absolute values of the maximum and minimum phases are It is the same position. When these voltage command values are used in the PWM carrier signal generation method shown in FIG. 21 (that is, the same drive signal generation method as the 180-degree energization method), a drive signal for the 120-degree energization method can be obtained.

駆動方式切替器45に、電圧指令値と、通電方式切替指令信号と、通電モード指令と、を入力する。120度通電方式で駆動している場合は、通電モードに応じて非通電相のドライブ信号は上下アームとも非アクティブとして出力する。180度通電方式で駆動している際は、駆動方式切替器45は、入力された電圧指令値をそのまま出力すればよい。120度通電方式では、最大相と最小相に電圧を印加する。そのため、通電モードに応じた非通電相とは、中間相となる。中間相の上下アームとも非アクティブとすることで、図7の相補スイッチング方式のドライブ信号と同様の電圧がモータに印加されることになる。   A voltage command value, an energization method switching command signal, and an energization mode command are input to the drive method switch 45. When driving by the 120-degree energization method, the drive signal of the non-energized phase is output as inactive for both the upper and lower arms according to the energization mode. When driving by the 180-degree energization method, the drive method switch 45 may output the input voltage command value as it is. In the 120-degree energization method, a voltage is applied to the maximum phase and the minimum phase. Therefore, the non-energized phase corresponding to the energization mode is an intermediate phase. By making both the upper and lower arms of the intermediate phase inactive, a voltage similar to the complementary switching drive signal of FIG. 7 is applied to the motor.

このように、各通電モードにおける位相を図24に示した様に決定することで、180度通電方式と同じドライブ信号生成方法を用いて、120度通電方式でのドライブ信号を生成することができる。同じドライブ信号生成方法を用いるため、ドライブ信号生成方法に起因する切替時のショックを無くすことができる。従って、通電方式切替に好適な方式である。   Thus, by determining the phase in each energization mode as shown in FIG. 24, a drive signal in the 120-degree energization method can be generated using the same drive signal generation method as in the 180-degree energization method. . Since the same drive signal generation method is used, a shock at the time of switching due to the drive signal generation method can be eliminated. Therefore, this is a method suitable for switching the energization method.

速度変換器57は、1つの通電モードが継続した時間を例えば三角波キャリア信号の山または谷の割込みタイミングでカウントをし、そのカウント値から次式で速度ω1_120を算出する。   The speed converter 57 counts the time during which one energization mode is continued, for example, at the interrupt timing of the peak or valley of the triangular wave carrier signal, and calculates the speed ω1_120 from the count value by the following equation.

ここで、N_pwmは三角波キャリア信号の山または谷の割込みタイミングでカウントしたカウント数、T_count_smplはカウントする周期である。6倍しているのは、電気角1周期相当の速度を求めるためである。   Here, N_pwm is the count number counted at the crest or trough interrupt timing of the triangular wave carrier signal, and T_count_smpl is the counting period. The reason for multiplying by 6 is to obtain a speed corresponding to one electrical angle cycle.

前述の通り、開放相起電圧は速度起電圧と異なり、モータが停止または極低速で回転している際にも検出可能である。したがって、モータ6の回転速度が零速度近傍から低速度域に亘って、位置センサレス駆動が可能である。このように、非通電相の開放相起電圧を検出することで、モータ6が停止した状態や極低速時においても回転子位置を精度良く検出することができる。また、これに基づいて回転速度も求められる。   As described above, the open-phase electromotive voltage is different from the speed electromotive voltage, and can be detected even when the motor is stopped or rotating at an extremely low speed. Therefore, position sensorless driving is possible when the rotational speed of the motor 6 ranges from near zero speed to a low speed range. Thus, by detecting the open phase electromotive voltage of the non-energized phase, the rotor position can be accurately detected even when the motor 6 is stopped or at extremely low speed. Based on this, the rotational speed is also obtained.

以上が、120度用位置推定手段40の基本的な動作である。   The basic operation of the 120-degree position estimating means 40 has been described above.

<180度通電>
ところが、モータ6の回転速度が大きくなるにつれて、非通電相の開放相起電圧よりも速度起電圧の方が支配的となる。つまり、速度起電圧に基づいて回転子位置情報や回転速度を検出する方が精度良くなる。そのため、中高速域においては、180度通電でモータ6を駆動するのが良い。
<180 degree energization>
However, as the rotational speed of the motor 6 increases, the speed electromotive force becomes more dominant than the open phase electromotive voltage of the non-conduction phase. That is, it is more accurate to detect the rotor position information and the rotational speed based on the speed electromotive voltage. Therefore, it is preferable to drive the motor 6 by energization at 180 degrees in the middle and high speed range.

モータ6を180度通電で駆動するためには、前述の通りdc−qc軸(回転座標系)で制御するのが好適である。回転座標上で制御するために3相交流軸から座標変換する必要があるが、回転座標上では電圧や電流を直流量として扱えるという利点がある。   In order to drive the motor 6 by energization at 180 degrees, it is preferable to control by the dc-qc axis (rotational coordinate system) as described above. Although it is necessary to perform coordinate conversion from the three-phase AC axis in order to control on the rotating coordinates, there is an advantage that voltage and current can be handled as a DC amount on the rotating coordinates.

そのため、推定磁極位置θdcを用いて、電流検出手段7で検出した3相交流軸のモータ電流検出値122をdc−qc軸に座標変換し、d軸およびq軸の電流検出値(IdcおよびIqc)を得える。同様に、推定磁極位置θdcを用いて、後述する電圧指令値作成器3で生成したdc−qc軸上の電圧指令値を3相交流電圧指令値に座標変換する。   Therefore, using the estimated magnetic pole position θdc, the three-phase AC axis motor current detection value 122 detected by the current detection means 7 is coordinate-converted to the dc-qc axis, and the d axis and q axis current detection values (Idc and Iqc) are converted. ) Similarly, using the estimated magnetic pole position θdc, the voltage command value on the dc-qc axis generated by the voltage command value generator 3 described later is coordinate-converted into a three-phase AC voltage command value.

次に、180度用位置推定手段41の動作について説明する。図15は、180度用位置推定手段41の構成図の例である。180度用位置推定手段41は、主に軸誤差演算器10と、PLL制御器13と、積分器15、等から構成されている。   Next, the operation of the 180 degree position estimating means 41 will be described. FIG. 15 is an example of a configuration diagram of the 180 ° position estimating means 41. The 180 degree position estimation means 41 is mainly composed of an axis error calculator 10, a PLL controller 13, an integrator 15, and the like.

本実施例の180度用位置推定手段41は、軸誤差Δθcの演算値を基にしている。軸誤差演算器10は、制御軸上の電流検出値(IdcおよびIqc)と、後述する電圧指令値(Vd*およびVq*)を入力して、次式により実軸と制御軸との軸誤差Δθcを出力する。   The 180 degree position estimating means 41 of this embodiment is based on the calculated value of the axis error Δθc. The axis error calculator 10 receives a current detection value (Idc and Iqc) on the control axis and a voltage command value (Vd * and Vq *) described later, and an axis error between the real axis and the control axis by the following equation: Δθc is output.

PLL制御器13は、軸誤差Δθcが軸誤差指令値Δθ*(通常はゼロ)になるようにインバータ周波数指令値ω1を出力する。軸誤差指令値Δθ*と軸誤差Δθcの差を減算器17aで求め、これに乗算器18aで比例ゲインKp_pllを乗じ比例制御した演算結果と、乗算器18bで積分ゲインKi_pllを乗じそれを積分器15bで積分し積分制御した演算結果とを加算器16aで加算し、インバータ周波数指令値ω1_180を出力する。   The PLL controller 13 outputs the inverter frequency command value ω1 so that the shaft error Δθc becomes the shaft error command value Δθ * (usually zero). The difference between the axis error command value Δθ * and the axis error Δθc is obtained by the subtractor 17a, and the result obtained by multiplying this by the proportional gain Kp_pll by the multiplier 18a is multiplied by the integral gain Ki_pll by the multiplier 18b. The adder 16a adds the calculation results obtained by integration and integration control at 15b, and outputs an inverter frequency command value ω1_180.

定常状態においては、軸誤差Δθcはゼロとなる点、永久磁石同期モータでは制御軸の位置と回転子の位置は基本的に同期している点から、インバータ周波数指令値ω1_180がモータの速度に相当する。   The inverter frequency command value ω1_180 corresponds to the motor speed because the shaft error Δθc is zero in the steady state and the control shaft position and the rotor position are basically synchronized in the permanent magnet synchronous motor. To do.

回転子の回転角度位置θd(電気角位相)は速度を積分することで得られる。そのため、積分器15aの出力が回転角度位置θd_180となる。   The rotational angle position θd (electrical angle phase) of the rotor can be obtained by integrating the speed. Therefore, the output of the integrator 15a becomes the rotation angle position θd_180.

次に電圧指令値演算手段34の動作について説明する。図14は、電圧指令値演算手段34の構成図の例である。電圧指令値演算手段34は、例えば、速度制御器14と、電流制御器12と、通電方式切替スイッチ59と、電圧指令値作成器3と、dq/3φ変換器4、等から構成されている。   Next, the operation of the voltage command value calculation means 34 will be described. FIG. 14 is an example of a configuration diagram of the voltage command value calculation means 34. The voltage command value calculation means 34 includes, for example, a speed controller 14, a current controller 12, an energization method changeover switch 59, a voltage command value generator 3, a dq / 3φ converter 4, and the like. .

通電方式の切り替えは通電方式切替スイッチ59で行う。図14中に複数通電方式切替スイッチ59があるが、全て同じタイミングにおいて同じ接点に切り替わる。   The energization method is switched by an energization method switch 59. In FIG. 14, there are a plurality of energization method selector switches 59, all of which are switched to the same contact at the same timing.

説明の便宜上、180度通電駆動時の動作について先に説明する。180度通電駆動時においては、図14中の複数通電方式切替スイッチ59をB側接点にする。   For convenience of explanation, the operation at the 180-degree energization drive will be described first. In the 180-degree energization drive, the multiple energization method changeover switch 59 in FIG.

電圧指令値作成器3は、後述する速度制御器14や電流制御器12から得られるd軸およびq軸電流指令値(Id*およびIq*)と、回転角速度指令値ω*または後述するインバータ周波数指令値ω1とを電圧指令値作成器3に入力し、次式の様にベクトル演算を行い、d軸電圧指令値Vd*とq軸電圧指令値Vq*を得る。   The voltage command value generator 3 includes a d-axis and q-axis current command values (Id * and Iq *) obtained from a speed controller 14 and a current controller 12 described later, a rotational angular speed command value ω *, or an inverter frequency described later. The command value ω1 is input to the voltage command value generator 3 and a vector calculation is performed as in the following equation to obtain a d-axis voltage command value Vd * and a q-axis voltage command value Vq *.

ここで、Rはモータ6の巻線抵抗値、Ldはd軸のインダクタンス、Lqはq軸のインダクタンス、Keは誘起電圧定数である。   Here, R is a winding resistance value of the motor 6, Ld is a d-axis inductance, Lq is a q-axis inductance, and Ke is an induced voltage constant.

上述のようにモータを駆動する制御は一般的にベクトル制御と呼ばれ、モータに流れる電流を界磁成分とトルク成分に分離して演算し、モータ電流位相が所定の位相になるように、電圧の位相と大きさを制御する。ベクトル制御の構成にはいくつか方式があり、例えば、特開2005−39912号公報に記載の構成がある。これを用いて例えば図14のような構成とする。   Control for driving the motor as described above is generally called vector control, and the current flowing through the motor is calculated by separating the current component into a field component and a torque component, so that the motor current phase becomes a predetermined phase. Control the phase and magnitude of There are several types of vector control configurations, for example, the configuration described in JP-A-2005-39912. Using this, for example, the configuration shown in FIG.

本実施例のモータ6は、非突極型の永久磁石モータとしている。すなわち、d軸とq軸のインダクタンス値は同じである。つまり、d軸とq軸のインダクタンスの差によって発生するリラクタンストルクは考慮していない。したがって、モータ6の発生トルクはq軸を流れる電流に比例する。そのため、本実施例においては、d軸電流指令値Id*はゼロを設定している。なお、突極型モータ(d軸とq軸のインダクタンス値が異なるモータ)の場合は、q軸電流によるトルクの他に、d軸とq軸のインダクタンスの差に起因するリラクタンストルクが発生する。そのため、リラクタンストルクを考慮してd軸電流指令値Id*を設定することで、同じトルクをより小さいq軸電流で発生できる。この場合、効率向上の効果が得られる。   The motor 6 of the present embodiment is a non-salient permanent magnet motor. That is, the d-axis and q-axis inductance values are the same. That is, the reluctance torque generated due to the difference in inductance between the d-axis and the q-axis is not considered. Therefore, the torque generated by the motor 6 is proportional to the current flowing through the q axis. Therefore, in this embodiment, the d-axis current command value Id * is set to zero. In the case of a salient pole motor (a motor having different d-axis and q-axis inductance values), reluctance torque is generated due to the difference in inductance between the d-axis and the q-axis in addition to the torque due to the q-axis current. Therefore, the same torque can be generated with a smaller q-axis current by setting the d-axis current command value Id * in consideration of the reluctance torque. In this case, an effect of improving efficiency can be obtained.

<速度制御器>
q軸電流指令値は、上位制御系などから得てもよいが、速度指令値への追従性を良くするため、図14は速度制御器を用いてq軸電流指令値を得る構成として示した。
<Speed controller>
Although the q-axis current command value may be obtained from a host control system or the like, FIG. 14 shows a configuration in which the q-axis current command value is obtained using a speed controller in order to improve followability to the speed command value. .

速度制御器14の構成例を図16に示す。周波数指令値ω*とインバータ周波数指令値ω1の差を減算器17bで求め、これに乗算器18cで比例ゲインKp_asrを乗じて比例制御した演算結果と、乗算器18dで積分ゲインKi_asrを乗じ積分器15cで積分し積分制御した演算結果とを加算器16bで加算し、q軸電流指令値Iq*を出力する。   A configuration example of the speed controller 14 is shown in FIG. The difference between the frequency command value ω * and the inverter frequency command value ω1 is obtained by the subtractor 17b, and is multiplied by the proportional gain Kp_asr by the multiplier 18c, and the result of proportional control is multiplied by the integral gain Ki_asr by the multiplier 18d. The adder 16b adds the calculation results integrated and controlled by 15c, and outputs a q-axis current command value Iq *.

<電流制御器>
図17は電流制御器の構成図の例である。d軸およびq軸電流指令値への追従性を上げるため、電流制御を行う。d軸およびq軸電流値(Id*およびIq*)とd軸およびq軸電流検出値との差をそれぞれ減算器(17cおよび17d)で求め、これらに乗算器(18eおよび18f)で比例ゲイン(Kp_dacrおよびKp_qdacr)を乗じて比例制御した演算結果と、乗算器(18gおよび18h)で積分ゲイン(Ki_dacrおよびKi_qacr)を乗じ積分器(15dおよび15e)で積分し積分制御した演算結果とを加算器(16cおよび16d)で加算し、第2のd軸およびq軸電流指令値(Id**およびIq**)を出力する。
<Current controller>
FIG. 17 is an example of a configuration diagram of the current controller. Current control is performed to improve followability to the d-axis and q-axis current command values. Differences between the d-axis and q-axis current values (Id * and Iq *) and the detected d-axis and q-axis current values are obtained by subtracters (17c and 17d), respectively, and proportional gains are obtained by multipliers (18e and 18f). Multiply (Kp_dacr and Kp_qdacr) by the proportional control result and the multiplier (18g and 18h) multiply the integral gain (Ki_dacr and Ki_qacr) by the integrator (15d and 15e) and add the integral control result The second d-axis and q-axis current command values (Id ** and Iq **) are output by the adders (16c and 16d).

<120度通電の電圧指令値演算>
次に、120度通電駆動時の動作について説明する。120度通電駆動時においては、図14中の複数の通電方式切替スイッチ59をA側接点にする。
<Calculation of voltage command value for energization at 120 degrees>
Next, the operation during 120-degree energization driving will be described. In the 120-degree energization drive, the plurality of energization method changeover switches 59 in FIG.

本実施例では、120度通電駆動時と180度通電駆動時において、同様に電圧指令値を出力する例を示す。もちろん、120度通電駆動においても、180度通電駆動と変更することも可能である。例えば、電圧指令値作成器3に入力する電流指令値を120度通電駆動時と180度通電駆動時で変更することが可能である。つまり、第2のd軸およびq軸電流指令値(Id**およびIq**)にも通電方式切替スイッチ59を設け、120度通電駆動時の電流指令値(Id**およびIq**)として、図示していない上位制御等から入力された電流指令値(Id*_120およびIq*_120*)を用いる。上位制御等から入力された電流指令値を使う際、乗算器および積分器の数が減るため、制御部2の演算負荷を低減できる効果がある。   In the present embodiment, an example in which a voltage command value is output in the same manner during 120-degree energization driving and 180-degree energization driving is shown. Of course, the 120-degree energization drive can be changed to the 180-degree energization drive. For example, the current command value input to the voltage command value generator 3 can be changed between 120 degree energization driving and 180 degree energization driving. That is, the second d-axis and q-axis current command values (Id ** and Iq **) are also provided with an energization method changeover switch 59, and the current command values (Id ** and Iq **) during 120-degree energization drive. Current command values (Id * _120 and Iq * _120 *) input from a host control or the like (not shown) are used. When using the current command value input from the host control or the like, the number of multipliers and integrators is reduced, so that there is an effect that the calculation load of the control unit 2 can be reduced.

最も簡素な方法としては、d軸およびq軸電流指令値をゼロとし、所定の速度指令値のみを与え、次式のように電圧指令値は固定として駆動しても良い。   As the simplest method, the d-axis and q-axis current command values may be set to zero, only predetermined speed command values may be given, and the voltage command value may be fixed as in the following equation.

dq/3φ変換器4は、上述の電圧指令値作成器3が出力するd軸およびq軸電圧指令値(Vd*およびVq*)と回転角度位置を入力し、3相電圧指令値(Vu*、Vv*、Vw*)出力する。   The dq / 3φ converter 4 receives the d-axis and q-axis voltage command values (Vd * and Vq *) output from the voltage command value generator 3 and the rotation angle position, and receives a three-phase voltage command value (Vu *). , Vv *, Vw *) are output.

通常、上位制御系等から与えられる周波数指令値ω*は、インバータ周波数指令値ω1に比べると変化の周期は非常に長いため、モータが1回転する間においては一定値と見ても良い。そのため、速度制御器によって、モータはほぼ一定周波数で回転する。この時、インバータ周波数指令値ω1を積分することで得られる推定磁極位置θdcは、ほぼ一様に増加する。   Normally, the frequency command value ω * given by the host control system or the like has a very long change period compared to the inverter frequency command value ω1, and therefore may be regarded as a constant value during one rotation of the motor. Therefore, the motor is rotated at a substantially constant frequency by the speed controller. At this time, the estimated magnetic pole position θdc obtained by integrating the inverter frequency command value ω1 increases substantially uniformly.

以上が、電圧指令値演算手段34の基本動作である。   The basic operation of the voltage command value calculation unit 34 has been described above.

<通電方式切替>
モータ6の状態量(位置、速度、トルクなど)を制御する場合、状態量の変化に対して感度が高い情報もしくは線形に変化する情報を用いることが適している。
<Energization method switching>
When the state quantity (position, speed, torque, etc.) of the motor 6 is controlled, it is suitable to use information with high sensitivity or information that changes linearly with respect to a change in the state quantity.

前述の通り、非通電相の開放相起電圧は、モータが停止または極低速で回転している際にも検出可能である。一方、速度起電圧は、モータの回転速度に比例する起電圧であるため、回転速度が大きくなるにつれて速度起電圧は大きくなり、中高速域では非通電相の開放相起電圧よりも速度起電圧の方が支配的となる。   As described above, the open phase electromotive voltage of the non-energized phase can be detected even when the motor is stopped or rotating at an extremely low speed. On the other hand, since the speed electromotive force is an electromotive voltage proportional to the rotational speed of the motor, the speed electromotive force increases as the rotational speed increases. Is more dominant.

このことから、モータが停止時から高速域において、モータの位置検出を行ってモータの状態量(位置、速度、トルクなど)を制御する場合には、開放相起電圧に基づいて制御する120度通電方式と、速度起電圧に基づいて制御する180度通電方式とを組み合わせることで、高精度な制御を実現できる。   From this, when the motor position is detected and the motor state quantity (position, speed, torque, etc.) is controlled in the high speed range from when the motor is stopped, the control is performed based on the open-phase electromotive voltage 120 degrees. By combining the energization method and the 180-degree energization method that is controlled based on the speed electromotive voltage, highly accurate control can be realized.

通電方式切替を判断する値の例として、ここでは上位制御系等から与えられる周波数指令値ω*(モータの回転数指令に相当)を使用する。例えば、予め速度起電圧が十分に大きくなり、速度起電圧を精度良く検出できる周波数指令値に達したら(定格速度の10〜20%程度が目安)、開放相起電圧に基づいて制御する120度通電方式から速度起電圧に基づいて制御する180度通電方式へ切り替える。   Here, as an example of a value for determining energization method switching, a frequency command value ω * (corresponding to a motor rotation speed command) given from a host control system or the like is used. For example, when the speed electromotive force becomes sufficiently large in advance and reaches a frequency command value that can accurately detect the speed electromotive voltage (approximately 10 to 20% of the rated speed is a guide), control is performed based on the open-phase electromotive voltage 120 degrees. Switching from the energization method to the 180-degree energization method controlled based on the speed electromotive force.

モータ6を起動する際の基本動作について説明し、その後、周期的に負荷トルクが変動する圧縮機構を用いた場合の課題について説明する。   A basic operation when starting the motor 6 will be described, and then a problem in the case of using a compression mechanism in which the load torque varies periodically will be described.

図20は、モータ6を起動する際の各運転モードの遷移を示した起動シーケンスの例である。起動シーケンスは、区間A〜区間Cの3つに分けられる。   FIG. 20 is an example of an activation sequence showing transition of each operation mode when the motor 6 is activated. The activation sequence is divided into three sections A to C.

区間Aは、所定の電圧指令値を120度通電方式にて周波数ゼロで印加する。つまり、直流の電流が流れることになる。これにより、ある位置に回転子が位置決めをされる。   In section A, a predetermined voltage command value is applied at a frequency of zero by a 120-degree energization method. That is, a direct current flows. Thereby, the rotor is positioned at a certain position.

位置決めが終了の後、期間Bに移行し、回転数指令(図20の一番上のグラフ中の一点鎖線)を一定の割合で増加させる。前述した方式によって、通電モードを順次変更することで、モータは加速して回転速度が上昇する。回転数指令またはモータの回転速度(図20の一番上のグラフ中の実線)がN1に達した時点で、通電方式を180度通電方式に切り替える。   After the positioning is completed, the period shifts to a period B, and the rotation speed command (one-dot chain line in the top graph of FIG. 20) is increased at a constant rate. By sequentially changing the energization mode by the above-described method, the motor is accelerated and the rotation speed is increased. When the rotational speed command or the rotational speed of the motor (solid line in the top graph of FIG. 20) reaches N1, the energization method is switched to the 180-degree energization method.

通電方式を切り替える際、図18のように電流跳ね上りや速度変動などが生じる時があった。電流の跳ね上がりが大きい場合、過電流保護回路によってモータが停止したり、スイッチング素子22やその他の電気品を損傷したりする恐れがある。モータ停止や破損に至らなくとも、通電方式切り替え時にモータの発生トルクが急に変わることで、急加減速したり、それによる振動や不快な音が発生したりする原因となる。   When switching the energization method, there are times when current jumps or speed fluctuations occur as shown in FIG. If the current jump is large, the motor may be stopped by the overcurrent protection circuit, or the switching element 22 and other electrical components may be damaged. Even if the motor does not stop or break down, the torque generated by the motor changes suddenly when the energization method is switched, causing sudden acceleration / deceleration and the resulting vibration and unpleasant noise.

図20に示した起動シーケンスの例は、回転数と通電方式の関係等を示した概略図である。実際には、モータ6の負荷(負荷トルク)、PLL制御器13、電流制御器12、速度制御器14の応答周波数(比例ゲインや積分ゲイン)に応じて、各値が変化する。そこで、通電方式切替時に、負荷トルクが変動した場合の挙動について、図27および図28を用いて説明する。   The example of the activation sequence shown in FIG. 20 is a schematic diagram showing the relationship between the rotational speed and the energization method. Actually, each value changes according to the load (load torque) of the motor 6, the response frequency (proportional gain or integral gain) of the PLL controller 13, the current controller 12, and the speed controller 14. Therefore, the behavior when the load torque fluctuates at the time of switching the energization method will be described using FIG. 27 and FIG.

図27は、通電方式切替時における負荷トルクが小さい場合を示している。この時、通電方式切替前後で、モータ6の発生トルクと負荷トルクに変化が無く、これにより各制御系は乱れなく、安定に切り替えることができる。   FIG. 27 shows a case where the load torque at the time of switching the energization method is small. At this time, there is no change in the generated torque and the load torque of the motor 6 before and after switching the energization method, whereby each control system can be switched stably without being disturbed.

図28は、通電方式切替時における負荷トルクが大きい場合を示している。負荷トルクが急変し、大きくなった場合、速度制御器の応答周波数に応じて、モータが一旦減速してしまう。回転数指令に追従するためには、より大きな電流が必要になる。最悪の場合は、過電流保護判定値を超えてしまい、モータ停止に至ることもある。   FIG. 28 shows a case where the load torque is large when the energization method is switched. When the load torque changes suddenly and increases, the motor once decelerates according to the response frequency of the speed controller. In order to follow the rotational speed command, a larger current is required. In the worst case, the overcurrent protection judgment value may be exceeded and the motor may stop.

本実施例においては、通電方式を切替えると同時に位置推定方式も切替る。そのため、120度用位置推定手段と180度用位置推定手段の出力が異なる場合、電流跳ね上りや速度変動などが生じてしまう原因の一つとなる。   In the present embodiment, the position estimation method is switched simultaneously with switching the energization method. Therefore, if the outputs of the 120-degree position estimating means and the 180-degree position estimating means are different, this is one of the causes of current jumping and speed fluctuation.

速度制御器14によって、モータ6の発生トルクに比例するq軸電流指令値を出力しているが、速度御器の応答周波数には、制約がある。速度制御器は、PLL制御器13と電流制御器12の影響を受けたり、発振したりしないよう、一番低い応答周波数が設定されている。3つの制御器の中で、一番高い応答周波数は、制御部の処理能力等により、制約を受けている。そのため、速度制御器の応答周波数には上限値がある。これも、通電方式切替時に、電流跳ね上りや速度変動などが生じてしまう原因の一つとなり、課題でもある。   The speed controller 14 outputs a q-axis current command value proportional to the torque generated by the motor 6, but the response frequency of the speed controller is limited. In the speed controller, the lowest response frequency is set so as not to be affected by the PLL controller 13 and the current controller 12 or to oscillate. Among the three controllers, the highest response frequency is restricted by the processing capability of the control unit. Therefore, there is an upper limit value for the response frequency of the speed controller. This is also one of the causes of current jumps and speed fluctuations when switching the energization method, and is also a problem.

このような課題を解決するため、通電方式を120度通電方式から180度通電方式に切り換える際に、電流跳ね上り、モータ発生トルクの不連続によるトルクショック、速度変動、などが生じない切替ショックレスを実現するモータ制御装置を提供することが、目的の1つである。   In order to solve such problems, when switching the energization method from the 120-degree energization method to the 180-degree energization method, switching shockless that does not cause a current jump, torque shock due to discontinuity of motor generated torque, speed fluctuation, etc. It is one of the objects to provide a motor control device that realizes the above.

通電方式を切り替えた際に電流跳ね上がり等の原因の1つは、通電方式切替時の各制御系(速度制御器や電流制御器など)の初期値(例えば積分項の値)が不適切な値に設定され、不安定になることである。   One of the causes of current jumps when switching the energization method is that the initial value (for example, the value of the integral term) of each control system (speed controller, current controller, etc.) at the time of switching the energization method is inappropriate. Is set to be unstable.

本実施例のモータ制御装置、およびそれを用いた駆動装置、冷凍機、空調機の負荷は、何らかの周期的な負荷変動を有することを前提としている。図6に示したように、特に圧縮機は、周期的な負荷変動が大きいため、機械角1周期の平均負荷トルクは小さくとも、周期的な負荷変動によって一時的に負荷が大きくなるタイミングがある。このタイミングと通電方式を切り替えるタイミングが重なった場合、起動失敗する可能性が高くなる。そのため、周期的な負荷変動が大きい場合にも起動失敗せず、安定にモータ6を起動させることが目的の一つである。   It is assumed that the load of the motor control device of the present embodiment and the drive device, refrigerator, and air conditioner using the motor control device has some periodic load fluctuation. As shown in FIG. 6, since the compressor has a large periodic load fluctuation, there is a timing at which the load temporarily increases due to the periodic load fluctuation even if the average load torque for one cycle of the mechanical angle is small. . When this timing and the timing for switching the energization method overlap, there is a high possibility that the activation will fail. Therefore, one of the purposes is to start the motor 6 stably without failing to start even when the periodic load fluctuation is large.

本実施例では、圧縮機構部500のピストン501は、直線的に動くレシプロ式を例に説明しているが、圧縮機構の別な方式として、ピストンが回転することで圧縮するロータリー式や、渦巻状の旋回翼からなるスクロール式などがある。それぞれの圧縮方式によって周期的な負荷変動の特性は異なるものの、いずれの圧縮方式においても圧縮工程に起因する負荷変動がある。そのため、周期的な負荷変動によって一時的に負荷が大きくなるタイミングと通電方式の切替タイミングとが重なることによって、起動失敗をする恐れがある。   In the present embodiment, the piston 501 of the compression mechanism unit 500 is described as an example of a reciprocating type that moves linearly. However, as another method of the compression mechanism, a rotary type that compresses by rotating the piston, a spiral type, or the like There are scroll types that consist of a swirling wing. Although the characteristic of periodic load fluctuation varies depending on the compression method, there is load fluctuation caused by the compression process in any compression method. For this reason, there is a risk of start-up failure due to the overlap of the timing at which the load temporarily increases due to periodic load fluctuations and the switching timing of the energization method.

そこで、いずれの圧縮方式にも適用可能な解決策を提供することが目的の一つである。
負荷トルクの変動は、圧縮機の形式でも変わり、同じ圧縮機でも運転条件(吸込み口や吐出口の圧力、圧縮機の温度など)やモータの回転数によっても変化する。
Therefore, one of the purposes is to provide a solution that can be applied to any compression method.
The variation of the load torque varies depending on the type of the compressor, and even in the same compressor, it varies depending on the operation conditions (pressure of the suction port and discharge port, the temperature of the compressor, etc.) and the rotational speed of the motor.

そのため、予め通電方式切替時の各制御系の初期値を決めておくよりも、実際の負荷変動から初期値を決定するのが良く、これが目的の一つである。   For this reason, it is better to determine the initial value from actual load fluctuations than to determine the initial value of each control system at the time of switching the energization method in advance, which is one of the purposes.

通電方式によっては、それぞれで電圧指令値を出力するまでの構成が異なる場合がある。そのため、通電方式によって、電圧指令値の構成が異なることを考慮して、通電方式切替時の各制御系の初期値を決定することが、目的の一つである。   Depending on the energization method, the configuration until the voltage command value is output may be different. Therefore, it is one of the purposes to determine the initial value of each control system at the time of switching the energization method in consideration that the configuration of the voltage command value varies depending on the energization method.

したがって、負荷トルクの影響を考慮して各制御系の初期値を決定することで、通電方式の切替前後において、安定に駆動することができるようになる。さらに、電圧指令値の構成にも注目することで、安定に駆動することができるようになる。   Therefore, by determining the initial value of each control system in consideration of the influence of the load torque, it becomes possible to drive stably before and after switching the energization method. Further, by paying attention to the configuration of the voltage command value, it becomes possible to drive stably.

図26は、モータをおよそ667rpmで駆動した際の電流検出値の測定結果の例である。図中には、制御器2で検出したq軸電流検出値(点線)と1次遅れフィルタ処理後のq軸電流検出値(実線)を示してある。図26のq軸電流検出値(点線)に注目すると、どちらも90msの周期で変化をしている。この周期は、機械角1周期(90ms)と等しく、このことから、電流の変化は負荷変動に一致していることが分かる。すなわち、電流の変化から負荷の変動を検出できることを意味する。   FIG. 26 is an example of the measurement result of the current detection value when the motor is driven at approximately 667 rpm. In the figure, the detected q-axis current value (dotted line) detected by the controller 2 and the detected q-axis current value (solid line) after the first-order lag filter processing are shown. When attention is paid to the q-axis current detection value (dotted line) in FIG. 26, both change at a period of 90 ms. This period is equal to one mechanical angle period (90 ms), and from this it can be seen that the change in current coincides with the load fluctuation. That is, it means that a change in load can be detected from a change in current.

なお、図26のq軸電流検出値(点線)は、櫛歯状の波形となっているが、これは、120度通電方式で駆動中に通電モードが変化したことに起因している。   Note that the q-axis current detection value (dotted line) in FIG. 26 has a comb-like waveform, which is due to the change in the energization mode during driving in the 120-degree energization method.

図26のq軸電流検出値(点線)と、図6に示した負荷トルクの変化の例を比較すると、両者の波形は似ている。図26の電流波形に、本実施例の圧縮機構の工程を記載すると、電流が増加する期間が圧縮工程に相当し、その後、電流が減少する期間が吐出および吸込み工程に相当する。なぜなら、圧縮工程では冷媒を圧縮するために、大きな負荷トルクが必要で、そのためにq軸電流を流して、モータのトルクを増加させているためである。   When the q-axis current detection value (dotted line) in FIG. 26 is compared with the example of the change in the load torque shown in FIG. 6, the waveforms of both are similar. When the process of the compression mechanism of the present embodiment is described in the current waveform of FIG. 26, the period during which the current increases corresponds to the compression process, and the period during which the current decreases thereafter corresponds to the discharge and suction processes. This is because in the compression process, a large load torque is required to compress the refrigerant, and for this purpose, a q-axis current is supplied to increase the torque of the motor.

<通電方式切替判定器>
上記の目的を実現する手段の1つである、初期値演算手段35について説明する。
<Energization method switching judgment device>
The initial value calculation means 35, which is one of means for realizing the above object, will be described.

初期値演算手段35の構成図の例を図19に示す。初期値演算手段35は、1次遅れフィルタ73と、初期値算出手段74と、等から構成され、通電方式切替指令とq軸電流検出値を入力し、各制御系の初期値を出力する。   An example of a configuration diagram of the initial value calculating means 35 is shown in FIG. The initial value calculation means 35 includes a primary delay filter 73, an initial value calculation means 74, and the like. The initial value calculation means 35 inputs an energization method switching command and a q-axis current detection value, and outputs initial values of each control system.

<初期値算出方法>
初期値算出手段74は、通電方式切替指令が入力された際、つまり、通電方式を切替えるタイミングにおいて、入力したq軸電流検出値(Iqc)と、1次遅れフィルタ処理後のq軸電流検出値(Iqc_fil)を比較し、大きい方の値を速度制御器14および電流制御器12の初期値として出力する。
<Initial value calculation method>
The initial value calculation means 74 receives the input q-axis current detection value (Iqc) and the q-axis current detection value after the first-order lag filter processing when the energization method switching command is input, that is, at the timing of switching the energization method. (Iqc_fil) is compared, and the larger value is output as the initial value of the speed controller 14 and the current controller 12.

図27および図28の負荷トルクの波形には、点線で示した平均負荷トルクを示してある。1次遅れフィルタ処理後のq軸電流検出値(Iqc_fil)は、この平均負荷トルクに相当する。   The load torque waveforms in FIGS. 27 and 28 show the average load torque indicated by a dotted line. The q-axis current detection value (Iqc_fil) after the first-order lag filter processing corresponds to this average load torque.

図27の場合において、初期値算出手段74が出力する初期値を速度制御器14および電流制御器12の初期値に入力する場合を考える。この時は、q軸電流検出値(Iqc)よりも1次遅れフィルタ処理後のq軸電流検出値(Iqc_fil)の方が大きくなるため、1次遅れフィルタ処理後のq軸電流検出値(Iqc_fil)を初期値とする。こうすると、モータの回転速度は図26に示した実線よりは上がってしまう。しかし、回転数指令は上昇している点、しばらくした後負荷トルクが大きくなる点、等を考慮すると、悪影響は無いと言える。   In the case of FIG. 27, consider a case where the initial values output from the initial value calculation means 74 are input to the initial values of the speed controller 14 and the current controller 12. At this time, since the q-axis current detection value (Iqc_fil) after the first-order lag filter processing is larger than the q-axis current detection value (Iqc), the q-axis current detection value (Iqc_fil) after the first-order lag filter processing. ) Is the initial value. If it carries out like this, the rotational speed of a motor will go up from the continuous line shown in FIG. However, it can be said that there is no adverse effect in consideration of the fact that the rotational speed command is rising, the load torque increases after a while, and the like.

一方、図28の場合を考える。の時は、1次遅れフィルタ処理後のq軸電流検出値(Iqc_fil)よりもq軸電流検出値(Iqc)の方が大きくなるため、q軸電流検出値(Iqc)を初期値とする。このように、通電方式切替時に速度制御器14および電流制御器12の初期値を変更した場合の例を図29に示す。図29から分かるように、速度制御器14および電流制御器12の初期値を変更することで、電圧指令値は、通電方式切替時のタイミングで不連続となる。しかし、負荷トルク相当のモータトルクを発生できるため、図27では通電方式切替時に一旦減速していたモータの回転速度は、減速することはなくなり、電流跳ね上りや速度変動がなく、安定に駆動することができるようになる。   On the other hand, consider the case of FIG. In this case, since the q-axis current detection value (Iqc) is larger than the q-axis current detection value (Iqc_fil) after the first-order lag filter processing, the q-axis current detection value (Iqc) is set as the initial value. Thus, the example at the time of changing the initial value of the speed controller 14 and the current controller 12 at the time of energization system switching is shown in FIG. As can be seen from FIG. 29, by changing the initial values of the speed controller 14 and the current controller 12, the voltage command value becomes discontinuous at the timing when the energization method is switched. However, since the motor torque corresponding to the load torque can be generated, the rotational speed of the motor once decelerated at the time of switching the energization method in FIG. 27 is not decelerated, and there is no current jump or speed fluctuation, and the motor is driven stably. Will be able to.

以上のように、120度通電方式から180度通電方式に切り替える際の制御器の初期値を設定することにより、180度通電に移った時点で電動機に流れている電流の総和は、120度通電中に電動機に流れていた電流の総和と同じか増加することになり、安定に駆動することができるようになる。   As described above, by setting the initial value of the controller when switching from the 120-degree energization method to the 180-degree energization method, the sum of the currents flowing to the motor at the time of shifting to 180-degree energization is 120 degrees energization. It will be the same as or increased with the sum of the currents flowing in the electric motor, so that it can be driven stably.

<1次遅れフィルタの遮断周波数決定方法>
1次遅れフィルタ73では、定常的な負荷トルク分相当のq軸電流値を出力するのが望ましい。理由は、次のとおりである。例えば、図26において、45msの時点で通電方式を切替えるとする。この時点では、q軸電流検出値(Iqc)よりも1次遅れフィルタ処理後のq軸電流検出値(Iqc_fil)の方が大きい。しかし、通電方式切替直後に、負荷トルクが増加することが明らかであるため、通電方式切替時の速度制御器14および電流制御器12の初期値として、定常的な負荷トルク分相当のq軸電流値が適切な値である。
<Method for determining cutoff frequency of first-order lag filter>
The primary delay filter 73 desirably outputs a q-axis current value corresponding to a steady load torque. The reason is as follows. For example, in FIG. 26, the energization method is switched at 45 ms. At this time, the q-axis current detection value (Iqc_fil) after the first-order lag filter processing is larger than the q-axis current detection value (Iqc). However, since it is clear that the load torque increases immediately after switching the energization method, the q-axis current corresponding to the steady load torque is used as the initial value of the speed controller 14 and the current controller 12 when the energization method is switched. The value is an appropriate value.

定常的な負荷トルク分相当のq軸電流値を出力するため、1次遅れフィルタ73の遮断周波数は低い方が良い。遮断周波数を低くすると、収束するまでの時間がより長く必要になるという問題がある。そこで、1次遅れフィルタ73の遮断周波数の上限として、負荷変動の主要変動成分の1/4または通電方式を切り替える際の目標(指令)周波数の1/4を目安にする。もしくは、速度制御器14の応答周波数またはPLL制御器の1/4を目安にする。   In order to output a q-axis current value corresponding to a steady load torque, the cutoff frequency of the primary delay filter 73 is preferably low. If the cut-off frequency is lowered, there is a problem that it takes a longer time to converge. Therefore, as an upper limit of the cutoff frequency of the primary delay filter 73, 1/4 of the main fluctuation component of the load fluctuation or 1/4 of the target (command) frequency at the time of switching the energization method is used as a guide. Alternatively, the response frequency of the speed controller 14 or 1/4 of the PLL controller is used as a guide.

1次遅れフィルタのステップ応答は、次式のようになる。   The step response of the first-order lag filter is as follows.

ここで、y(t)は1次遅れフィルタの出力、eは自然対数、tは経過時間、τは1次遅れフィルタの時定数、fcは1次遅れフィルタの遮断周波数、である。   Here, y (t) is the output of the primary delay filter, e is the natural logarithm, t is the elapsed time, τ is the time constant of the primary delay filter, and fc is the cutoff frequency of the primary delay filter.

式5より、フィルタの出力は、時定数が経過した時点で0.632、時定数の5倍の時間を経過した時点で、0.98以上になる。時定数の5倍経過するとステップ入力の影響は無いと見做せる。すなわち、1次遅れフィルタの遮断周波数は、影響を除去したい周波数の5倍以上差があればよい。従って、上記の通り、負荷変動の主要変動成分の1/4または通電方式を切り替える際の目標(指令)周波数の1/4を目安にする。もしくは、速度制御器14の応答周波数またはPLL制御器の1/4を目安にすると良い。   From Equation 5, the output of the filter is 0.632 when the time constant elapses, and becomes 0.98 or more when the time 5 times the time constant elapses. It can be considered that there is no influence of step input after 5 times the time constant. That is, the cut-off frequency of the first-order lag filter only needs to have a difference of 5 times or more of the frequency whose influence is desired to be removed. Therefore, as described above, 1/4 of the main fluctuation component of the load fluctuation or 1/4 of the target (command) frequency when switching the energization method is used as a guide. Alternatively, the response frequency of the speed controller 14 or 1/4 of the PLL controller may be used as a guide.

しかし、1次遅れフィルタ73の遮断周波数は、必ずしも上記の目安と同じ値にする必要は無い。なぜなら、本願のモータ制御装置、およびそれを用いた駆動装置、冷凍機、空調機の負荷は、何らかの周期的な負荷変動を有することを前提としている。負荷変動がある場合、制御部2の制約等により、少なからず速度変動を生じてしまう。そのため、1次遅れフィルタ73の遮断周波数を決定する際もその速度変動を考慮する必要がある。   However, the cutoff frequency of the first-order lag filter 73 is not necessarily set to the same value as the above-mentioned standard. This is because the load of the motor control device of the present application and the drive device, refrigerator, and air conditioner using the motor control device is premised on having some periodic load fluctuation. When there is a load fluctuation, a speed fluctuation is generated due to restrictions of the control unit 2 or the like. Therefore, when determining the cutoff frequency of the first-order lag filter 73, it is necessary to consider the speed fluctuation.

たとえば、機械角1周期(回転子が1回転する周期)で1回の負荷変動がある場合、機械角1周期中の最小周波数から最大周波数の範囲に、1次遅れフィルタ73の遮断周波数を設定すればよく、本願の効果を得られる。   For example, when there is one load fluctuation in one mechanical angle cycle (cycle in which the rotor makes one rotation), the cutoff frequency of the first-order lag filter 73 is set in the range from the minimum frequency to the maximum frequency in one mechanical angle cycle. The effect of the present application can be obtained.

120度通電方式では、60度毎に速度演算を行うため、通電方式切替付近で駆動させ、機械角1回転中における、各通電モードの最小時間もしくは最大時間を予め求め、そこから算出した周波数を遮断周波数に設定しても良い。   In the 120-degree energization method, the speed calculation is performed every 60 degrees, so that it is driven near the energization method switching, the minimum time or the maximum time of each energization mode during one rotation of the mechanical angle is obtained in advance, and the frequency calculated therefrom is calculated. The cutoff frequency may be set.

以上のように初期値演算手段35を用いることにより、電流跳ね上り、モータ発生トルクの不連続によるトルクショック、速度変動、などが生じない切替ショックレスを実現するモータ制御装置を提供することができる。   As described above, by using the initial value calculation means 35, it is possible to provide a motor control device that realizes switching shockless in which current jumps, torque shock due to discontinuity of motor generated torque, speed fluctuation, and the like do not occur. .

本実施例で説明した初期値演算手段35は、1次遅れフィルタ73と、大小比較器からなる初期値算出手段74とで構成されているため、非常に容易に実現できるという効果がある。   Since the initial value calculating means 35 described in the present embodiment is composed of a first-order lag filter 73 and an initial value calculating means 74 composed of a magnitude comparator, there is an effect that it can be realized very easily.

モータ6の圧縮機の一工程での吸込み圧力Psと吐出圧力Pdは、圧縮機が繋がるシステム(例えば、冷凍サイクル)の状態によって変化するが、一工程における負荷トルク変動は発生する。そのため、1次遅れフィルタにより定常的な負荷トルク分相当のq軸電流値を求め、q軸電流検出値と比較を行い、大きい方を制御器の初期値に設定することで、様々な負荷特性のモータ制御装置へ適用可能である。   The suction pressure Ps and the discharge pressure Pd in one step of the compressor of the motor 6 vary depending on the state of the system (for example, the refrigeration cycle) connected to the compressor, but load torque fluctuations in one step occur. Therefore, the q-axis current value corresponding to the steady load torque is obtained by the first order lag filter, compared with the q-axis current detection value, and the larger one is set as the initial value of the controller. It can be applied to the motor control apparatus.

圧縮機だけでなく、周期的に変動する負荷トルク特性を有するモータ制御装置、およびそれを用いた駆動装置、冷凍機、空調機にも適用可能で、同様の効果があることは言うまでもない。   Needless to say, the present invention can be applied not only to the compressor but also to a motor control device having a load torque characteristic that fluctuates periodically, and a driving device, a refrigerator, and an air conditioner using the motor control device.

本実施例では、モータ制御装置を用いた冷凍機および空調機の例を説明する。   In this embodiment, an example of a refrigerator and an air conditioner using a motor control device will be described.

なお、実施例1に示した、同一の符号を付された構成と同一の機能を有する部分については、説明を省略する。   In addition, description is abbreviate | omitted about the part which has the same function as the structure to which the same code | symbol shown in Example 1 was attached | subjected.

図30は、実施例2におけるモータ制御装置を用いた冷凍機および空調機の例として、冷蔵庫を示す構成図の例である。   FIG. 30 is an example of a configuration diagram illustrating a refrigerator as an example of a refrigerator and an air conditioner using the motor control device according to the second embodiment.

冷蔵庫301は、図30に示すように、熱交換機302、送風機303、圧縮機304、圧縮機駆動用モータ305、などにより構成されている。また、冷蔵庫制御装置306は、各種センサ情報により、送風機や庫内灯などを制御する庫内制御装置307とモータ制御装置1から構成される。   As shown in FIG. 30, the refrigerator 301 includes a heat exchanger 302, a blower 303, a compressor 304, a compressor driving motor 305, and the like. The refrigerator control device 306 includes an internal control device 307 and a motor control device 1 that control a blower, an internal light, and the like based on various sensor information.

冷蔵庫においては、真空断熱材等により、冷蔵庫内の熱が外気に漏れる熱漏洩量が非常に少ない。そのため、一旦庫内が冷えると、その後は小さい冷力(庫内を冷やす能力)で良い。つまり、圧縮機304の回転数は低い状態で運転される。一方、初めて電源を投入して庫内を速く冷やしたい場合や、熱い食品を庫内に入れたため急速に庫内を冷やしたい場合等では、圧縮機304の回転数を高くし、大きい冷力を確保する必要がある。つまり、冷蔵庫では、圧縮機304が位置回転する際の負荷変動に加え、定常負荷トルクの変化幅も大きいという課題がある。   In a refrigerator, the amount of heat leakage from which heat in the refrigerator leaks to the outside air due to a vacuum heat insulating material or the like is very small. Therefore, once the interior is cooled, a small cooling power (ability to cool the interior) is sufficient thereafter. That is, the compressor 304 is operated at a low rotational speed. On the other hand, if you want to cool the interior quickly by turning on the power for the first time, or if you want to cool the interior quickly because hot food is put in the interior, increase the rotation speed of the compressor 304 and increase the cooling power. It is necessary to secure. That is, in the refrigerator, there is a problem that the variation range of the steady load torque is large in addition to the load fluctuation when the compressor 304 rotates.

冷凍機および空調機で使われる圧縮機の内部は、高温・高圧となるため、圧縮機駆動用モータの回転角度位置を検出する位置センサ等を設置するのが難しい。圧縮機駆動用モータ駆動する場合、回転子の回転角度位置情報は、モータに流れる電流およびモータ印加電圧からモータの推定位置を出力する位置センサレス制御によって得る。   Since the interior of the compressor used in the refrigerator and the air conditioner is at a high temperature and a high pressure, it is difficult to install a position sensor or the like that detects the rotational angle position of the compressor driving motor. When the motor for driving the compressor is driven, the rotational angle position information of the rotor is obtained by position sensorless control that outputs the estimated position of the motor from the current flowing through the motor and the applied voltage of the motor.

前述の通り、低速においては速度起電圧が小さくなるため、位置推定が困難になる。一方、開放相起電圧は速度起電圧と異なり、モータが停止または極低速で回転している際にも検出可能である。したがって、モータ6の回転速度が零速度近傍から低速度域においては、開放相起電圧に基づいた位置センサレス制御を行う。なお、ここでの低速とは、速度起電圧が、電力変換回路5の直流電圧源20の10%程度以下の電圧となる速度を意味する。   As described above, since the speed electromotive force is small at low speed, position estimation becomes difficult. On the other hand, the open-phase electromotive voltage can be detected even when the motor is stopped or rotating at an extremely low speed, unlike the speed electromotive voltage. Therefore, when the rotational speed of the motor 6 is in the low speed range from near zero speed, position sensorless control based on the open phase electromotive force is performed. Here, the term “low speed” means a speed at which the speed electromotive voltage is about 10% or less of the DC voltage source 20 of the power conversion circuit 5.

本実施例では開放相起電圧に基づいた位置推定の120度通電方式を用いる。120度通電方式で駆動する際、図23の速度変換器57および式3に示した方法で、モータの速度を求める。式3から分かるように、モータの回転数が上がってくると、三角波キャリア信号の山または谷の割込みタイミングでカウントしたカウント数(N_pwm)は減少する。   In this embodiment, a 120-degree energization method of position estimation based on the open phase electromotive voltage is used. When driving by the 120-degree energization method, the speed of the motor is obtained by the speed converter 57 in FIG. As can be seen from Equation 3, when the motor rotation speed increases, the count number (N_pwm) counted at the peak or valley interrupt timing of the triangular wave carrier signal decreases.

例えば、PWMキャリア周波数を2kHzとし、三角波キャリア信号の山のタイミング毎で、通電モードの経過時間をカウントした場合における速度ω1_120の算出結果の例を図31に示す。カウント数が20カウント程度では、1カウントの速度差は1Hz程度であるのに対し、5カウント程度になると、1カウントの速度差が十数Hzとなる。つまり、1カウントによる速度差が実際の速度変動に対して過大になると、制御系にとっては外乱となり、速度制御器14やPLL制御器13が振動的になったり発振したりする恐れがある。特に、比例積分制御による速度制御の応答周波数が高い場合には、モータ6の速度が不安定になるという課題がある。   For example, FIG. 31 shows an example of a calculation result of the speed ω1_120 when the PWM carrier frequency is 2 kHz and the elapsed time of the energization mode is counted at each peak timing of the triangular wave carrier signal. When the count number is about 20 counts, the speed difference of 1 count is about 1 Hz, whereas when the count number is about 5 counts, the speed difference of 1 count becomes several tens of Hz. That is, if the speed difference due to one count is excessive with respect to the actual speed fluctuation, the control system is disturbed, and the speed controller 14 and the PLL controller 13 may be vibrated or oscillate. In particular, when the response frequency of speed control by proportional-integral control is high, there is a problem that the speed of the motor 6 becomes unstable.

そこで、一般的に使われている比例積分制御による速度制御は行わずとも、上位制御器等から与えられる速度指令値に追従し、かつ、定常負荷トルクが大きく変動する適用先においても、負荷トルクに応じて所望のトルクを発生することが可能なモータ制御装置およびそれを用いた冷凍機および空調機を提供することが目的の一つである。   Therefore, even if the speed control by the proportional integral control that is generally used is not performed, the load torque can be applied even in the application destination that follows the speed command value given from the host controller and the steady load torque greatly varies. One of the objects is to provide a motor control device capable of generating a desired torque according to the above, and a refrigerator and an air conditioner using the motor control device.

本実施例におけるモータ制御装置の構成図の例は、多くの箇所が実施例1と同じであるが、電圧指令値演算手段34の構成が異なる。図32は、本実施例における電圧指令値演算手段34aの構成図の例である。実施例1と異なる特徴的な点は、q軸電流検出値を遅れ要素75に入力し、120度通電駆動時のq軸電流指令値を出力する点である。つまり、120度通電駆動中は、比例積分制御などによる速度制御器が無い構成となっている。   Many examples of the configuration diagram of the motor control device in the present embodiment are the same as those in the first embodiment, but the configuration of the voltage command value calculation means 34 is different. FIG. 32 is an example of a configuration diagram of the voltage command value calculation means 34a in the present embodiment. A characteristic point different from the first embodiment is that the q-axis current detection value is input to the delay element 75 and the q-axis current command value at the time of 120-degree energization driving is output. That is, during 120-degree energization driving, there is no speed controller based on proportional-integral control or the like.

モータ6の負荷が大きい場合はq軸電流検出値が大きくなり、負荷が小さい場合はq軸電流検出値が小さくなるという特性がある。そこで、モータ6の特性を利用し、本実施例の構成では、q軸電流検出値を遅れ要素75に入力しq軸電流指令値(Iq*_120)を得る。遅れ要素75の構成例としては、例えば、次式の構成がある。   When the load of the motor 6 is large, the q-axis current detection value is large, and when the load is small, the q-axis current detection value is small. Therefore, using the characteristics of the motor 6, in the configuration of this embodiment, the q-axis current detection value is input to the delay element 75 to obtain the q-axis current command value (Iq * _120). As a configuration example of the delay element 75, for example, there is a configuration of the following equation.

ここで、T_120は時定数、sはラプラス演算子である。   Here, T_120 is a time constant, and s is a Laplace operator.

遅れ要素は、例えば、移動平均などで構成しても構わない。   The delay element may be constituted by, for example, a moving average.

本実施例における初期値演算手段35について説明する。   The initial value calculation means 35 in the present embodiment will be described.

初期値演算手段35の構成図の例は、図19に示した構成と同じであるが、入力値が異なる。本実施例の初期値演算手段35には、q軸電流検出値と、q軸電流指令値(Iq*_120)を入力する。   The example of the configuration diagram of the initial value calculating means 35 is the same as the configuration shown in FIG. 19, but the input values are different. The q-axis current detection value and the q-axis current command value (Iq * _120) are input to the initial value calculation means 35 of the present embodiment.

初期値算出手段74は、通電方式切替指令が入力された際、つまり、通電方式を切替えるタイミングにおいて、入力した1次遅れフィルタ処理後のq軸電流検出値(Iqc_fil)と、q軸電流指令値(Iq*_120)を比較し、大きい方の値を速度制御器14および電流制御器12の初期値として出力する。   The initial value calculation means 74 receives the input q-axis current detection value (Iqc_fil) after the first-order lag filter processing and the q-axis current command value when the energization method switching command is input, that is, at the timing of switching the energization method. (Iq * _120) is compared, and the larger value is output as the initial value of the speed controller 14 and the current controller 12.

q軸電流指令値(Iq*_120)もq軸電流検出値を遅れ要素75に入力した結果であるが、例えば、フィルタ時定数はモータ6の電気時定数相当とする。モータ6に流れる電流は、印加した電圧は電気時定数に応じて変化するためである。つまり、負荷トルク変動に応じて、変化する。一方、1次遅れフィルタ処理後のq軸電流検出値(Iqc_fil)の時定数は、定常負荷を検出するために、例えば、100msとし、q軸電流指令値(Iq*_120)を得るための時定数より長くする。従って、両者で求める値が異なる。両者で求める値が異なることで、すなわち、定常的な負荷トルク分相当のq軸電流値と、瞬時的な負荷トルク分相当のq軸電流値を検出し、比較する構成により、本願の目的を達成することができる。   The q-axis current command value (Iq * _120) is also a result of inputting the q-axis current detection value to the delay element 75. For example, the filter time constant is equivalent to the electric time constant of the motor 6. This is because the applied current of the motor 6 changes according to the electrical time constant. That is, it changes according to the load torque fluctuation. On the other hand, the time constant of the q-axis current detection value (Iqc_fil) after the first-order lag filter processing is, for example, 100 ms in order to detect a steady load, and the time for obtaining the q-axis current command value (Iq * _120). Make it longer than a constant. Therefore, the values to be obtained are different between the two. The purpose of the present application is to detect and compare the q-axis current value corresponding to the steady load torque and the q-axis current value corresponding to the instantaneous load torque because the calculated values are different. Can be achieved.

このように、電圧指令値演算手段34aを用いることで、速度演算の誤差が大きい場合においても、q軸電流検出値を用いてq軸電流指令値を出力することにより、速度制御器による速度制御は行わずとも速度指令値通りに制御可能で、定常負荷トルクが大きく変動する際においても安定にモータ6を起動させることができる。   In this way, by using the voltage command value calculation means 34a, even when a speed calculation error is large, the q-axis current command value is output using the q-axis current detection value, so that the speed control by the speed controller can be performed. Can be controlled according to the speed command value, and the motor 6 can be stably started even when the steady load torque fluctuates greatly.

本実施例の方法によれば、120度通電駆動時の速度演算精度を気にする必要が無い。
つまり、PWMキャリア周波数を低いままある程度の速度まで駆動せざるを得ない場合などに適した方式である。
According to the method of this embodiment, there is no need to worry about speed calculation accuracy during 120-degree energization drive.
That is, this method is suitable for a case where the PWM carrier frequency must be driven to a certain speed while being low.

また、逆にPWMキャリア周波数が高い場合には、速度演算のためのカウント値が保存領域を超え、つまりオーバフローする可能性があるが、本実施例の構成を用いれば問題無く、保存領域の削減できるといった効果もある。   On the other hand, when the PWM carrier frequency is high, the count value for speed calculation may exceed the storage area, that is, overflow, but there is no problem if the configuration of this embodiment is used, and the storage area is reduced. There is also an effect that can be done.

本実施例の電圧指令値演算手段34aにおいては、電流制御器が無い構成について説明したが、電流制御器を付加しても問題は無く、同様の効果を得られる。   In the voltage command value calculation means 34a of the present embodiment, the configuration without the current controller has been described, but there is no problem even if the current controller is added, and the same effect can be obtained.

本実施例では、上述した速度制御器14を有するモータ制御装置、およびそれを用いた駆動装置、冷凍機、空調機において、加速中に制御方式を切替える構成に好適な方式について説明する。   In the present embodiment, a method suitable for a configuration in which the control method is switched during acceleration in the motor control device having the speed controller 14 described above, and a drive device, a refrigerator, and an air conditioner using the speed controller 14 will be described.

前述の通り、速度制御器14によって、モータ6の発生トルクに比例するq軸電流指令値を出力しているが、速度御器の応答周波数には、制約がある。速度制御器は、PLL制御器13と電流制御器12の影響を受けたり、発振したりしないよう、一番低い応答周波数が設定されている。3つの制御器の中で、一番高い応答周波数は、制御部の処理能力等により、制約を受けている。そのため、当然のことながら速度制御器の応答周波数には上限値がある。これも、通電方式切替時に、電流跳ね上りや速度変動などが生じてしまう原因の一つとなり、課題でもある。   As described above, the speed controller 14 outputs a q-axis current command value proportional to the torque generated by the motor 6, but the response frequency of the speed controller is limited. In the speed controller, the lowest response frequency is set so as not to be affected by the PLL controller 13 and the current controller 12 or to oscillate. Among the three controllers, the highest response frequency is restricted by the processing capability of the control unit. Therefore, as a matter of course, the response frequency of the speed controller has an upper limit value. This is also one of the causes of current jumps and speed fluctuations when switching the energization method, and is also a problem.

応答周波数が低い場合、初期値を適切な値に設定しても、その後の負荷変動による負荷トルク増加のため、減速してしまうという課題がある。   When the response frequency is low, there is a problem that even if the initial value is set to an appropriate value, the speed is reduced due to an increase in load torque due to subsequent load fluctuations.

そこで、本実施例においては、速度制御器の応答周波数が制約を受けている構成においても、加速中に制御方式を切替えることが可能なモータ制御装置、およびそれを用いた駆動装置、冷凍機、空調機を提供することが、目的の1つである。   Therefore, in this embodiment, even in a configuration in which the response frequency of the speed controller is restricted, a motor control device capable of switching the control method during acceleration, and a drive device, a refrigerator using the same, Providing an air conditioner is one of the purposes.

図15および図16に示した、速度制御器14の動作に注目して説明する。モータ6を加速する、つまり、発生トルクを大きくするためには、モータのトルクに比例するq軸電流指令値を大きくすれば良い。   Description will be made by paying attention to the operation of the speed controller 14 shown in FIGS. In order to accelerate the motor 6, that is, increase the generated torque, the q-axis current command value proportional to the motor torque may be increased.

q軸電流指令値を大きくするためには、速度制御器の入力が正であればよい。つまり、回転角速度指令値ω*の方がインバータ周波数指令値ω1よりも大きければよい。   In order to increase the q-axis current command value, the input of the speed controller may be positive. That is, it is sufficient that the rotational angular velocity command value ω * is larger than the inverter frequency command value ω1.

一方、前述の通り、モータ6の回転速度が高くなると速度起電圧に基づいて回転子位置情報や回転速度を検出する方が精度良くなる。そのため、所定の回転数以上で速度起電圧に基づいた構成に切替を行うのが良い。   On the other hand, as described above, when the rotational speed of the motor 6 increases, it becomes more accurate to detect the rotor position information and the rotational speed based on the speed electromotive voltage. Therefore, it is preferable to switch to a configuration based on the speed electromotive force at a predetermined rotational speed or higher.

従って、通電方式切替判定器の通電方式切替判定を次式のようにする。   Therefore, the energization method switching determination of the energization method switching determiner is as follows.

ここで、ω_judgeは、通電方式切替判定を開始する周波数である。回転周波数(インバータ周波数指令値ω1)が通電方式切替判定開始周波数ω_judge未満の場合は、通電方式切替判定を行わない事により、処理時間短縮等の効果を得られる。   Here, ω_judge is a frequency at which the energization method switching determination is started. When the rotation frequency (inverter frequency command value ω1) is less than the energization method switching determination start frequency ω_judge, the effect of shortening the processing time can be obtained by not performing the energization method switching determination.

本実施例における通電方式切替判定器30の構成図の例を図34に示す。   An example of a configuration diagram of the energization method switching determination unit 30 in the present embodiment is shown in FIG.

通電方式切替判定器の通電方式切替判定を、数8式のようにすることで、速度制御器の応答周波数に制約がある場合(速度制御器の応答をあまり上げられない場合)においても、q軸電流指令値を増加方向に保つことができるため、加速し続けることができる。   Even when there is a restriction on the response frequency of the speed controller (when the response of the speed controller cannot be increased so much), the q Since the shaft current command value can be maintained in the increasing direction, the acceleration can be continued.

本実施例においては、120度通電方式から180度通電方式に切り替える構成について説明したが、本実施例の内容はこの構成に限らず、速度制御手段を有するモータ制御装置、およびそれを用いた駆動装置、冷凍機、空調機において、モータ6が加速中に制御方式を切替える構成においても適用が可能で、同様の効果を得られる。例えば、位置フィードバックは行わず、予め決定した電流指令値と速度指令値から電圧指令値を決定する同期運転と呼ぶ手法で所定の回転数まで駆動し、その後、速度制御手段を有する制御方式に切り替える場合などにも問題無く適用ができ、本実施例の目的を達成することができる。   In the present embodiment, the configuration for switching from the 120-degree energization method to the 180-degree energization method has been described. However, the content of the present embodiment is not limited to this configuration, and a motor control device having speed control means and a drive using the same In the apparatus, the refrigerator, and the air conditioner, the present invention can be applied to a configuration in which the control method is switched while the motor 6 is accelerated, and the same effect can be obtained. For example, position feedback is not performed, and driving is performed up to a predetermined rotational speed by a technique called synchronous operation in which a voltage command value is determined from a predetermined current command value and speed command value, and then the control method is switched to a control method having speed control means. The present invention can be applied without problems to achieve the object of the present embodiment.

各実施例に関わるモータ制御装置、およびそれを用いた駆動装置、冷凍機、空調機の制御部2の多くは、マイコン(マイクロコンピュータ)やDSPなどの半導体集積回路(演算制御手段)によって構成され、ソフトウェアなどで実現していることが多い。そのため、制御部2が正しく構成されているか、検証することが難しいという課題がある。そこで、本実施例においては、各実施例に関する構成が正しく動作しているかを検証する方法について説明する。図33は、検証手段の例である。   Most of the motor control devices according to each embodiment, and the drive units, refrigerators, and air conditioner control units 2 using the motor control devices are configured by semiconductor integrated circuits (arithmetic control means) such as microcomputers and DSPs. It is often realized by software. Therefore, there is a problem that it is difficult to verify whether the control unit 2 is correctly configured. Therefore, in this embodiment, a method for verifying whether the configuration related to each embodiment is operating correctly will be described. FIG. 33 shows an example of verification means.

なお、実施例1から3に示した、同一の符号を付された構成と同一の機能を有する部分については、説明を省略する。   In addition, description is abbreviate | omitted about the part which has the same function as the structure which attached | subjected the same code | symbol shown in Examples 1-3.

以下、検証手段90について説明する。測定が必要な値は、モータまたは電力変換回路の交流出力の3相電流、または電力変換回路5の直流側のシャント抵抗25に流れる電流のどちらか一方と、ドライブ信号(ゲート信号)、またはモータの端子電圧か電力変換回路の出力電圧のどちらか一方と、モータ6の磁極位置、である。   Hereinafter, the verification unit 90 will be described. The values that need to be measured are either the three-phase current of the AC output of the motor or power conversion circuit, or the current flowing through the shunt resistor 25 on the DC side of the power conversion circuit 5, the drive signal (gate signal), or the motor Or the output voltage of the power conversion circuit and the magnetic pole position of the motor 6.

3相電流は、例えば、CT91(91a、91b、91c)で測定できる。シャント抵抗25に流れる電流は、シャント抵抗の両端の電圧を電圧検出器92で測定し、シャント抵抗の値で除算し電流値を求める。ドライブ信号(ゲート信号)は、制御部2もしくはゲートドライバ回路23の基準電位からの電位差で測定できる。出力電圧は、直流電圧源20のN側と各端子間の電圧を電圧計93(93a、93b、93c)で測ることで測定できる。もしくは、各相の線間電圧を測定してそこから算出しても良い。モータ6の磁極位置は、例えば、エンコーダ等を用いた磁極位置センサ94を取り付けることで測定できる。   The three-phase current can be measured by CT91 (91a, 91b, 91c), for example. The current flowing through the shunt resistor 25 is obtained by measuring the voltage across the shunt resistor with the voltage detector 92 and dividing it by the value of the shunt resistor. The drive signal (gate signal) can be measured by a potential difference from the reference potential of the control unit 2 or the gate driver circuit 23. The output voltage can be measured by measuring the voltage between the N side of the DC voltage source 20 and each terminal with a voltmeter 93 (93a, 93b, 93c). Alternatively, the line voltage of each phase may be measured and calculated therefrom. The magnetic pole position of the motor 6 can be measured, for example, by attaching a magnetic pole position sensor 94 using an encoder or the like.

3相電流値またはシャント抵抗に流れる電流と、磁極位置を3φ/dq座標変換器95に入力し、q軸電流検出値を得る。3φ/dq座標変換器95は、例えば、数9式を用いて3相軸上の電流をd−q軸上の電流に座標変換でき、q軸電流検出値を得る。   The three-phase current value or the current flowing through the shunt resistor and the magnetic pole position are input to the 3φ / dq coordinate converter 95 to obtain the q-axis current detection value. The 3φ / dq coordinate converter 95 can coordinate-convert the current on the three-phase axis into the current on the dq axis using, for example, Equation 9, and obtain the q-axis current detection value.

ここで、θdは、モータ6の磁極位置である。   Here, θd is the magnetic pole position of the motor 6.

検出したq軸電流検出値を初期値演算手段96に入力する。初期値演算手段96は、初期値演算手段35と同じように、1次遅れフィルタ73と、初期値算出手段74と、等から構成する。   The detected q-axis current detection value is input to the initial value calculation means 96. Similar to the initial value calculation means 35, the initial value calculation means 96 includes a first-order lag filter 73, an initial value calculation means 74, and the like.

検出したq軸電流検出値とそれを1次遅れフィルタ処理をしたq軸電流検出値を比較し、大きい方の値を判断する。同時に、電圧判定手段97入力した、ドライブ信号(ゲート信号)、またはモータの端子電圧か電力変換回路の出力電圧の波形から、120度通電方式か180度通電方式かを判別する。通電方式の判別は、例えば、図7、図21、図22を参考にすれば良い。   The detected q-axis current detection value is compared with the q-axis current detection value obtained by subjecting it to the first-order lag filter process, and the larger value is determined. At the same time, it is determined from the drive signal (gate signal) input by the voltage determination means 97, the motor terminal voltage, or the output voltage waveform of the power conversion circuit, whether the 120-degree energization method or the 180-degree energization method. The determination of the energization method may be made with reference to FIGS. 7, 21, and 22, for example.

通電方式が変わった際に、電力変換回路5から出力される電圧を検出し、q軸電流検出値とそれを1次遅れフィルタ処理をしたq軸電流検出値のどちらを基に初期値を設定したかを判定する。   When the energization method changes, the voltage output from the power conversion circuit 5 is detected, and the initial value is set based on either the q-axis current detection value or the q-axis current detection value that has been subjected to first-order lag filtering. Determine if you did.

例えば、電圧指令値作成器3の演算(数1式)に、q軸電流検出値とそれを1次遅れフィルタ処理をしたq軸電流検出値を入力し、どちらを基に演算した電圧指令値の方が、近いかを判断すれば良い。なぜなら、数1式の他のパラメータは既知であるからである。   For example, a q-axis current detection value and a q-axis current detection value obtained by performing a first-order lag filtering process are input to the calculation (equation 1) of the voltage command value generator 3, and the voltage command value calculated based on which is input. It is only necessary to judge whether is closer. This is because the other parameters of Equation 1 are known.

例えば、負荷変動幅が小さく、q軸電流検出値とそれを1次遅れフィルタ処理をしたq軸電流検出値の差が十分大きくない場合は、CT91もしくは電圧検出器92の信号を制御部2に入れる際に、意図的にテスト信号を入力し、1次遅れフィルタ処理した値と差が出るようにすればよい。   For example, when the load fluctuation range is small and the difference between the q-axis current detection value and the q-axis current detection value obtained by performing the first-order lag filtering process is not sufficiently large, the signal of CT91 or the voltage detector 92 is sent to the control unit 2 When entering, a test signal is intentionally input so that a difference from the value obtained by the first-order lag filter processing is obtained.

以上のように、3相電流またはシャント抵抗に流れる電流、およびドライブ信号(ゲート信号)またはモータの端子電圧か電力変換回路の出力電圧を測定することにより、本発明に関わる構成をソフトウェアなどで実現した場合においても、正しく動作しているかを検証することができる。   As described above, the configuration related to the present invention is realized by software or the like by measuring the three-phase current or the current flowing through the shunt resistor and the drive signal (gate signal), the motor terminal voltage or the output voltage of the power conversion circuit. Even in this case, it is possible to verify whether it is operating correctly.

なお、本実施例では、モータ6の磁極位置を検出する方式について説明したが、磁極位置の情報は必須では無い。なぜなら、q軸電流値は3相交流電流の振幅に等しい、もしくは比例する。従って、例えば、シャント抵抗25に流れる電流を観測しても、図20のq軸電流検出値と略同じ波形を得られる。そのため、シャント抵抗25に流れる電流を電流判定手段96に入力しても、本発明に関わる構成を検証することができる。シャント抵抗25に流れる電流を用いると、検証手段90の入力値を減らせるため、部品点数、基板面積縮小、信頼性向上、等といった効果が得られる。   In the present embodiment, the method of detecting the magnetic pole position of the motor 6 has been described, but information on the magnetic pole position is not essential. This is because the q-axis current value is equal to or proportional to the amplitude of the three-phase alternating current. Therefore, for example, even when the current flowing through the shunt resistor 25 is observed, a waveform substantially the same as the q-axis current detection value in FIG. 20 can be obtained. Therefore, even if the current flowing through the shunt resistor 25 is input to the current determination means 96, the configuration related to the present invention can be verified. When the current flowing through the shunt resistor 25 is used, the input value of the verification means 90 can be reduced, so that the effects such as the number of parts, reduction of the board area, and improvement of reliability can be obtained.

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。
例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
In addition, this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included.
For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.

また、上記の各構成、機能、処理部、処理手続き等は、それらの一部または全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現しても良い。また、上記の各構成や機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現しても良い。   Each of the above-described configurations, functions, processing units, processing procedures, and the like may be realized by hardware by designing a part or all of them with, for example, an integrated circuit. Each of the above-described configurations, functions, and the like may be realized by software by interpreting and executing a program that realizes each function by the processor.

モータは、永久磁石モータとして説明したが、その他の電動機(例えば、誘導機、同期機、スイッチトリラクタンスモータ、シンクロナスリラクタンスモータなど)を用いても構わない。その際、電動機によっては電圧指令値作成器での演算方法が変わるが、それ以外については同様に適用でき、目的を達成可能である。   Although the motor has been described as a permanent magnet motor, other electric motors (for example, induction machines, synchronous machines, switched reluctance motors, synchronous reluctance motors, etc.) may be used. At that time, the calculation method in the voltage command value generator varies depending on the electric motor, but the other methods can be applied in the same manner, and the object can be achieved.

モータの位置検出を行う手段は、120度通電方式として開放相起電圧に基づいた構成について説明し、180度通電方式では速度起電圧に基づいた構成について説明した。しかし、本発明の構成から分かるように、各通電方式におけるモータ6の回転角度位置の検出(あるいは推定)手段や方法は上記の実施例に記載の方式に限らない。例えば、120度通電方式では開放相で速度起電圧を検出する方式や、180度通電方式では高調波を重畳して回転角度位置を検出する方式など、モータの位置検出を行う手段は他の方式を用いても、目的を達成可能である。   As the means for detecting the position of the motor, the configuration based on the open phase electromotive voltage is described as the 120-degree energization method, and the configuration based on the speed electromotive voltage is described in the 180-degree energization method. However, as can be seen from the configuration of the present invention, the means or method for detecting (or estimating) the rotational angle position of the motor 6 in each energization method is not limited to the method described in the above embodiment. For example, the method for detecting the position of the motor, such as the method for detecting the speed electromotive voltage in the open phase in the 120-degree energization method, or the method for detecting the rotational angle position by superimposing the harmonics in the 180-degree energization method is another method. Even if is used, the purpose can be achieved.

1 モータ制御装置
2 制御部
3 電圧指令値作成器
5 電力変換回路
6 モータ(電動機)
7 電流検出手段
10 軸誤差演算器
30 通電方式切替判定器
31 通電方式切替器
40 120度用位置推定手段
41 180度用位置推定手段
51 切替トリガ発生器
52 非通電相電位選択器
53 基準レベル切替器
54 比較器
55 通電モード切替器
60 開放相電圧検出手段
301 冷蔵庫
500 負荷(圧縮機構部)
502 シャフト
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motor control apparatus 2 Control part 3 Voltage command value preparation device 5 Power conversion circuit 6 Motor (electric motor)
7 Current detection means 10 Axis error computing unit 30 Energization method switching determination unit 31 Energization method switch 40 Position estimation unit for 120 degrees 41 Position estimation unit for 180 degrees 51 Switching trigger generator 52 Non-conduction phase potential selector 53 Reference level switching 54 Comparator 55 Energization mode switch 60 Open phase voltage detection means 301 Refrigerator 500 Load (compression mechanism)
502 shaft

Claims (6)

直流電力を交流電力に変換する電力変換回路と、前記電力変換回路を駆動するドライブ信号を出力する制御器と、前記電力変換回路によって駆動される電動機と、前記電動機に接続される負荷とを備え、前記電力変換回路の通電方式を120度通電方式と180度通電方式とを切り替えるモータ制御装置において、
120度通電方式から180度通電方式に切り替える時に、180度通電に移った時点で前記電動機に流れている電流の総和は、120度通電中に前記電動機に流れていた電流の総和と同じか増加していることを特徴とするモータ制御装置。
A power conversion circuit that converts DC power into AC power; a controller that outputs a drive signal that drives the power conversion circuit; an electric motor that is driven by the power conversion circuit; and a load that is connected to the electric motor. In the motor control device that switches the energization method of the power conversion circuit between the 120-degree energization method and the 180-degree energization method,
When switching from the 120-degree energization method to the 180-degree energization method, the sum of the currents flowing to the motor at the time of shifting to 180-degree energization is the same or increased as the sum of the currents flowing to the motor during the 120-degree energization A motor control device characterized by that.
直流電力を交流電力に変換する電力変換回路と、前記電力変換回路を駆動するドライブ信号を出力する制御器と、前記電力変換回路によって駆動される電動機と、前記電動機に接続される負荷とを備え、前記電動機の3相巻線のうち通電する2相を選択してパルス状電圧を印加し、非通電相起電圧に基づいて位相および速度推定を行うモータ制御装置において、
qc軸上の電流検出値に遅れ要素を与えた値に基づいて、q軸電流指令値またはq軸電圧指令値を出力することを特徴とするモータ制御装置。
A power conversion circuit that converts DC power into AC power; a controller that outputs a drive signal that drives the power conversion circuit; an electric motor that is driven by the power conversion circuit; and a load that is connected to the electric motor. In the motor control device that selects two phases to be energized among the three-phase windings of the electric motor, applies a pulsed voltage, and estimates the phase and speed based on the non-energized phase electromotive voltage.
A motor control device that outputs a q-axis current command value or a q-axis voltage command value based on a value obtained by adding a delay element to a current detection value on the qc axis.
請求項1又は2において、
前記電動機の速度を調整する速度制御器と、モータに印加する電圧を求める電圧指令値作成器とを備え、
通電方式を120度通電方式と180度通電方式とを切り替える際に、前記電動機のトルクに比例する電流値と、前記電流に遅れ要素を与えた第2の電流値とを比較し、大きい方の値を前記速度制御器又は前記電圧指令値作成器のいずれかの初期値に設定することを特徴とするモータ制御装置。
In claim 1 or 2,
A speed controller for adjusting the speed of the electric motor, and a voltage command value creator for obtaining a voltage to be applied to the motor,
When switching the energization method between the 120-degree energization method and the 180-degree energization method, the current value proportional to the torque of the motor is compared with the second current value obtained by adding a delay element to the current, and the larger one A motor control device characterized in that a value is set to an initial value of either the speed controller or the voltage command value generator.
請求項1又は2において、
通電方式を120度通電方式と180度通電方式とを切り替える際に、前記電動機のトルクに比例する電流値を基に算出した前記電力変換回路を駆動するパルス幅と、前記電流に遅れ要素を与えた第2の電流値を基に算出した前記電力変換回路を駆動するパルス幅とを比較し、大きい方のパルス幅を通電方式を120度通電方式と180度通電方式とを切り替える際の初期パルス幅として出力することを特徴とするモータ制御装置。
In claim 1 or 2,
When switching the energization method between the 120-degree energization method and the 180-degree energization method, a pulse width for driving the power conversion circuit calculated based on a current value proportional to the torque of the motor and a delay element are given to the current The pulse width for driving the power conversion circuit calculated based on the second current value is compared, and the larger pulse width is set to the initial pulse when the energization method is switched between the 120-degree energization method and the 180-degree energization method. A motor control device that outputs as a width.
請求項1又は2において、
所定値よりも高い周波数において通電方式を120度通電方式と180度通電方式とを切り替え、かつ、前記電動機の回転周波数が目標周波数より低い期間において通電方式を切替えることを特徴とするモータ制御装置。
In claim 1 or 2,
A motor control device characterized in that the energization method is switched between a 120-degree energization method and a 180-degree energization method at a frequency higher than a predetermined value, and the energization method is switched during a period when the rotational frequency of the electric motor is lower than a target frequency.
請求項1又は2のモータ制御装置を備えたことを特徴とする冷凍機。   A refrigerator comprising the motor control device according to claim 1.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016051456A1 (en) * 2014-09-29 2016-04-07 ジョンソンコントロールズ ヒタチ エア コンディショニング テクノロジー (ホンコン) リミテッド Winding changeover motor drive device, drive control method for winding changeover motor, and refrigeration and air-conditioning device using same
CN111733509A (en) * 2020-06-18 2020-10-02 常熟理工学院 Multi-machine cooperative intelligent control system for three-dimensional multilayer profiling weaving process

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001352777A (en) * 2000-06-08 2001-12-21 Sharp Corp Motor controller
JP2006149097A (en) * 2004-11-19 2006-06-08 Sharp Corp Motor controller
JP2010088205A (en) * 2008-09-30 2010-04-15 Toyota Motor Corp Controller of ac motor
JP2010089772A (en) * 2008-09-11 2010-04-22 Jtekt Corp Power steering device
JP2010226842A (en) * 2009-03-23 2010-10-07 Fujitsu General Ltd Control method and control apparatus for brushless dc motor
JP2011062000A (en) * 2009-09-11 2011-03-24 Denso Corp Controller of ac motor

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001352777A (en) * 2000-06-08 2001-12-21 Sharp Corp Motor controller
JP2006149097A (en) * 2004-11-19 2006-06-08 Sharp Corp Motor controller
JP2010089772A (en) * 2008-09-11 2010-04-22 Jtekt Corp Power steering device
JP2010088205A (en) * 2008-09-30 2010-04-15 Toyota Motor Corp Controller of ac motor
JP2010226842A (en) * 2009-03-23 2010-10-07 Fujitsu General Ltd Control method and control apparatus for brushless dc motor
JP2011062000A (en) * 2009-09-11 2011-03-24 Denso Corp Controller of ac motor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016051456A1 (en) * 2014-09-29 2016-04-07 ジョンソンコントロールズ ヒタチ エア コンディショニング テクノロジー (ホンコン) リミテッド Winding changeover motor drive device, drive control method for winding changeover motor, and refrigeration and air-conditioning device using same
JPWO2016051456A1 (en) * 2014-09-29 2017-04-27 ジョンソンコントロールズ ヒタチ エア コンディショニング テクノロジー(ホンコン)リミテッド Winding switching motor driving apparatus, winding switching motor driving control method, and refrigeration air conditioning equipment using them
CN111733509A (en) * 2020-06-18 2020-10-02 常熟理工学院 Multi-machine cooperative intelligent control system for three-dimensional multilayer profiling weaving process

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