JP2020080647A - Brushless dc motor voltage controller and blower mounted therewith - Google Patents

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松夫 白石
Matsuo Shiraishi
松夫 白石
温元 伊藤
Harumoto Ito
温元 伊藤
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    • H02P27/08Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation

Abstract

To provide a brushless DC motor voltage controller capable of improving the accuracy in the estimation of rotor position at startup by detecting subtle changes in motor current even when the capacitor is downsized.SOLUTION: There is provided a brushless DC motor voltage controller which includes: a PWM output unit that is configured to adjust the duty on the basis of motor voltage at startup which is input from a position estimation voltage application unit and a value of a smoothing voltage which is stored later by the delay time than a value of the smoothing voltage one cycle before and which is input from the comparison determination unit, and to output the duty to an inverter circuit; an inverter circuit that is configured to apply a pulsed voltage corresponding to the adjusted duty to the brushless DC motor in a state that a rotor is stopped; a current detection unit configured to detect a motor current flowing on the brushless DC motor corresponding to the pulsed voltage; and a start position estimation unit configured to estimate the position in the stopped state just before the rotor starts to rotate on the basis of the current value detected by the current detection unit.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ブラシレスDCモータ電圧制御装置およびそれを搭載した送風装置に関する。   The present invention relates to a brushless DC motor voltage control device and a blower device equipped with the same.

近年、ブラシレスDCモータおよびその電圧制御装置は、効率が良く、省電力で耐久性に優れていることから、例えばレンジフード、天井埋込形換気扇、空気清浄機、または天井扇等の送風装置への搭載が増加している。そしてこのようなブラシレスDCモータおよびその電圧制御装置には、さらなる低コスト化および小型化が求められている。また、電圧制御装置においては、交流電源を整流平滑しているため、電源回路の力率が低下する。これより、高調波電流規制などの観点から力率を高くすることが求められている。   In recent years, since a brushless DC motor and its voltage control device are efficient, power-saving and have excellent durability, they are suitable for blowers such as range hoods, ceiling-embedded ventilation fans, air purifiers, or ceiling fans. Are being installed. Further, such a brushless DC motor and its voltage control device are required to be further reduced in cost and size. Further, in the voltage control device, since the AC power supply is rectified and smoothed, the power factor of the power supply circuit decreases. Therefore, it is required to increase the power factor from the viewpoint of regulation of harmonic current.

従来のブラシレスDCモータ電圧制御装置では、小型化および低コスト化の観点から、回転子は表面に磁石が施されている。そして、その回転子の位置検出には磁気センサを用いないセンサレスの方式が採用されることが多い。この方式では、起動時の回転子の位置推定は、例えば特許文献1に記載されている方法で行われる。   In the conventional brushless DC motor voltage control device, a magnet is provided on the surface of the rotor from the viewpoint of size reduction and cost reduction. A sensorless method that does not use a magnetic sensor is often used to detect the position of the rotor. In this method, the position estimation of the rotor at the time of startup is performed by the method described in Patent Document 1, for example.

特許文献1では、まずブラシレスDCモータの巻線にインバータ回路からパルス状の電圧を印加する。そして、この時、巻線に流れるモータ電流と回転子の磁束によりブラシレスDCモータの鉄心が飽和し、モータ電流の大きさが微小に変化することを利用して、回転子の位置を推定している。   In Patent Document 1, first, a pulsed voltage is applied from an inverter circuit to a winding of a brushless DC motor. At this time, the position of the rotor is estimated by utilizing the fact that the iron core of the brushless DC motor is saturated by the motor current flowing through the winding and the magnetic flux of the rotor, and the magnitude of the motor current changes slightly. There is.

また、非特許文献1には、インバータ回路からブラシレスDCモータの巻線に印加するパルス状の電圧をPWM制御する方法が記載されている。これにより、整流平滑後の平滑電圧の変動を抑制し、モータ電圧の微小な変化を精度良く検出する方法が記載されている。具体的には、平滑電圧が高い時はデューティを小さくし、また平滑電圧が低い時はデューティを大きくしている。これにより、パルス状の電圧は平滑電圧の変動の影響を受けにくい。   Further, Non-Patent Document 1 describes a method of PWM-controlling a pulsed voltage applied from an inverter circuit to a winding of a brushless DC motor. This describes a method of suppressing fluctuations in smoothed voltage after rectification and smoothing and detecting a minute change in motor voltage with high accuracy. Specifically, the duty is decreased when the smoothing voltage is high, and the duty is increased when the smoothing voltage is low. As a result, the pulsed voltage is unlikely to be affected by the fluctuation of the smoothed voltage.

特開平6−113585号公報JP, 6-113585, A

ブラシレスDCモータのベクトル制御技術 江崎雅康 CQ出版社Vector control technology of brushless DC motor Masayasu Ezaki CQ publisher

しかしながら、電圧制御装置の小型化および低コスト化のため、例えば、容量が小さい平滑コンデンサを用いると、平滑コンデンサの充放電にともなう平滑電圧の電圧変動が大きくなり、モータの巻線に印加される電圧の変動も大きくなる。これにより、鉄心の飽和によるモータ電流の微小な変化を正しく検出することが困難となる。   However, in order to reduce the size and cost of the voltage control device, for example, when a smoothing capacitor having a small capacity is used, the voltage fluctuation of the smoothing voltage due to charging/discharging of the smoothing capacitor becomes large and is applied to the winding of the motor. The fluctuation of the voltage also becomes large. This makes it difficult to correctly detect a minute change in the motor current due to saturation of the iron core.

また、入力された平滑電圧に基づいてPWM制御のデューティを計算してインバータ回路に出力するまでにはある程度の時間がかかる。このため、容量が小さい平滑コンデンサを使用する場合、上述したPWM制御に基づいて平滑電圧の変動を抑制しようとしても、実際に平滑電圧をPWM制御する時点では平滑電圧はさらに変化している。つまり、PWM制御のデューティを計算した平滑電圧と、実際のPWM制御対象の平滑電圧との間に差異が発生してしまう。この差異が原因となり、モータ電流の微小な変化を正しく検出できないため、起動時の回転子の位置推定ができないという課題がある。   Moreover, it takes some time to calculate the duty of the PWM control based on the input smoothed voltage and output it to the inverter circuit. Therefore, when a smoothing capacitor having a small capacity is used, even if an attempt is made to suppress the fluctuation of the smoothing voltage based on the PWM control described above, the smoothing voltage is further changed at the time when the smoothing voltage is actually PWM-controlled. That is, a difference occurs between the smoothed voltage for which the duty of the PWM control is calculated and the actual smoothed voltage of the PWM control target. Due to this difference, a minute change in the motor current cannot be correctly detected, so that there is a problem in that the position of the rotor at the time of startup cannot be estimated.

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、コンデンサを小型化した場合であっても起動時の回転子の位置推定の精度を向上でき、起動失敗を抑制できるブラシレスDCモータ電圧制御装置および送風装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention solves the above-mentioned conventional problems, and can improve the accuracy of rotor position estimation at startup even when the capacitor is downsized, and can suppress startup failure. An object is to provide a device and a blower.

本発明に係るブラシレスDCモータ電圧制御装置は、交流電圧を整流して直流電圧に変換する整流回路と、直流電圧を平滑して平滑電圧を出力する平滑回路と、入力されたデューティに基づいて、入力される平滑電圧をPWM制御してブラシレスDCモータに供給するインバータ回路と、平滑電圧の変動の周期を検出する周期検出部と、周期に対応させて平滑電圧の値を記憶する電圧記憶部と、ブラシレスDCモータに印加するモータ電圧を保持する位置推定電圧印加部と、平滑回路により平滑電圧が出力されてからインバータ回路を介して平滑電圧がブラシレスDCモータに出力されるまでの時間と、平滑回路により平滑電圧が出力されてから平滑電圧に基づいてインバータ回路にデューティが出力されるまでの時間と、の差である遅延時間を記憶する遅延時間記憶部と、位置推定電圧印加部から入力されるモータ電圧と比較判断部から入力される平滑電圧の値とに基づいてデューティを調整してインバータ回路に出力するPWM出力部とを備える。   A brushless DC motor voltage control device according to the present invention is based on a rectifier circuit that rectifies an AC voltage and converts it into a DC voltage, a smoothing circuit that smoothes the DC voltage and outputs a smoothed voltage, and an input duty, An inverter circuit that PWM-controls the input smoothed voltage and supplies the brushless DC motor to the brushless DC motor, a cycle detection unit that detects a cycle of fluctuations in the smoothed voltage, and a voltage storage unit that stores the value of the smoothed voltage corresponding to the cycle. , A position estimation voltage application unit that holds the motor voltage applied to the brushless DC motor, and the time from the smoothing voltage is output by the smoothing circuit until the smoothing voltage is output to the brushless DC motor via the inverter circuit, and smoothing The delay time storage unit stores the delay time, which is the difference between the time from the output of the smoothed voltage by the circuit to the output of the duty to the inverter circuit based on the smoothed voltage, and the input from the position estimation voltage application unit. A PWM output unit that adjusts the duty based on the motor voltage and the smoothed voltage value input from the comparison and determination unit and outputs the duty to the inverter circuit.

本発明によれば、コンデンサを小型化した場合であっても、モータ電流の微少な変化を検出し、起動時の回転子の位置推定の精度を向上できる。   According to the present invention, even when the capacitor is downsized, it is possible to detect a minute change in the motor current and improve the accuracy of estimating the position of the rotor at the time of starting.

図1は、実施の形態1に係るブラシレスDCモータ電圧制御装置の機能ブロック図である。FIG. 1 is a functional block diagram of the brushless DC motor voltage control device according to the first embodiment. 図2Aは、交流電圧の一例を示す図である。FIG. 2A is a diagram showing an example of an AC voltage. 図2Bは、交流電圧を整流平滑した平滑電圧の一例を示す図である。FIG. 2B is a diagram showing an example of a smoothed voltage obtained by rectifying and smoothing an AC voltage. 図3は、実施の形態1に係る周期検出部が電圧保持部の保持した平滑電圧の値から電圧変動の周期を検出する方法を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a method in which the cycle detection unit according to the first embodiment detects the cycle of voltage fluctuation from the value of the smoothed voltage held by the voltage holding unit. 図4は、実施の形態1に係る電圧記憶部が記憶した一周期分の平滑電圧の値を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the value of the smoothed voltage for one cycle stored in the voltage storage unit according to the first embodiment. 図5は、実施の形態1に係る遅延時間の詳細を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing details of the delay time according to the first embodiment. 図6は、実施の形態1に係る比較判断部が一周期前より遅延時間だけ遅い平滑電圧を決定する模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram in which the comparison/determination unit according to the first embodiment determines a smoothed voltage that is delayed by a delay time from one cycle before. 図7Aは、実施の形態1に係るPWM出力部が出力するデューティの波形を示す図である。FIG. 7A is a diagram showing a duty waveform output by the PWM output unit according to the first embodiment. 図7Bは、実施の形態1に係るPWM出力部が出力するデューティの波形を示す図である。FIG. 7B is a diagram showing a duty waveform output by the PWM output unit according to the first embodiment. 図8Aは、実施の形態1に係るブラシレスDCモータ電圧制御装置において、モータに電圧を印加した場合に巻線に印加される電圧を示す図である。FIG. 8A is a diagram showing a voltage applied to the winding when the voltage is applied to the motor in the brushless DC motor voltage control device according to the first embodiment. 図8Bは、図8A時にモータの巻線に流れる電流を示す図である。FIG. 8B is a diagram showing a current flowing through the winding of the motor at the time of FIG. 8A. 図9は、実施の形態1に係るブラシレスDCモータ電圧制御装置の動作を説明するフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart illustrating the operation of the brushless DC motor voltage control device according to the first embodiment. 図10は、実施の形態3に係るブラシレスDCモータ電圧制御装置に係る機能ブロック図である。FIG. 10 is a functional block diagram of the brushless DC motor voltage control device according to the third embodiment. 図11Aは、交流電圧の一例を示す図である。FIG. 11A is a diagram showing an example of an AC voltage. 図11Bは、バレーフィル回路を利用して交流電圧を整流平滑した平滑電圧の一例を示す図である。FIG. 11B is a diagram showing an example of a smoothed voltage obtained by rectifying and smoothing an AC voltage using a valley fill circuit. 図12は、実施の形態4に係るレンジフードを示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a range hood according to the fourth embodiment. 図13は、実施の形態5に係るブラシレスDCモータ電圧制御装置のブロック図である。FIG. 13 is a block diagram of a brushless DC motor voltage control device according to the fifth embodiment. 図14Aは、実施の形態5に係るブラシレスDCモータ電圧制御装置において、PWM制御のデューティを調整した場合におけるモータ電流の一例を示す図である。FIG. 14A is a diagram showing an example of a motor current when the duty of PWM control is adjusted in the brushless DC motor voltage control device according to the fifth embodiment. 図14Bは、実施の形態5に係るブラシレスDCモータ電圧制御装置において、PWM制御のデューティを調整しない場合におけるモータ電流の一例を示す図である。FIG. 14B is a diagram showing an example of the motor current when the duty of PWM control is not adjusted in the brushless DC motor voltage control device according to the fifth embodiment. 図15は、実施の形態5に係るブラシレスDCモータ電圧制御装置の動作を説明するフローチャートである。FIG. 15 is a flowchart for explaining the operation of the brushless DC motor voltage control device according to the fifth embodiment. 図16Aは、従来例に係るブラシレスDCモータ電圧制御装置を搭載したレンジフードを側面から見た説明図である。FIG. 16A is an explanatory view of a range hood equipped with a brushless DC motor voltage control device according to a conventional example as seen from a side surface. 図16Bは、図16Aに示すレンジフードの設置状態の説明図である。FIG. 16B is an explanatory diagram of an installed state of the range hood shown in FIG. 16A.

本発明に係るブラシレスDCモータの電圧制御装置は、交流電圧を整流して直流電圧に変換するにする整流回路と、直流電圧を平滑して平滑電圧を出力する平滑回路と、入力されたデューティに基づいて、入力される平滑電圧をPWM制御してブラシレスDCモータに供給するインバータ回路と、平滑電圧の変動の周期を検出する周期検出部と、周期に対応させて平滑電圧の値を記憶する電圧記憶部と、ブラシレスDCモータに印加するモータ電圧を保持する位置推定電圧印加部と、平滑回路により平滑電圧が出力されてからインバータ回路を介して平滑電圧がブラシレスDCモータに出力されるまで時間と、平滑回路により平滑電圧が出力されてから平滑電圧に基づいてインバータ回路にデューティが出力されるまでの時間と、の差である遅延時間を記憶する遅延時間記憶部と、ブラシレスDCモータの起動時に平滑回路が出力する平滑電圧の値と、電圧記憶部の記憶する一周期前の平滑電圧の値と、を比較して一致した場合には電圧記憶部の記憶する一周期前の平滑電圧の値よりさらに遅延時間だけ遅く記憶された平滑電圧の値を出力する比較判断部と、位置推定電圧印加部から入力されるモータ電圧と比較判断部から入力される平滑電圧の値とに基づいてデューティを調整してインバータ回路に出力するPWM出力部と、を備える。   A brushless DC motor voltage control device according to the present invention includes a rectifier circuit that rectifies an AC voltage and converts the AC voltage into a DC voltage, a smoothing circuit that smoothes the DC voltage and outputs a smoothed voltage, and an input duty cycle. An inverter circuit for PWM-controlling the input smoothed voltage to the brushless DC motor on the basis of the input voltage, a cycle detector for detecting the cycle of the fluctuation of the smoothed voltage, and a voltage for storing the value of the smoothed voltage corresponding to the cycle. The storage unit, the position estimation voltage application unit that holds the motor voltage applied to the brushless DC motor, and the time from when the smoothing voltage is output by the smoothing circuit to when the smoothing voltage is output to the brushless DC motor via the inverter circuit. , A delay time storage unit that stores a delay time that is a difference between a time from when the smoothing voltage is output by the smoothing circuit to when the duty is output to the inverter circuit based on the smoothing voltage, and a start time of the brushless DC motor. The value of the smoothed voltage output from the smoothing circuit is compared with the value of the smoothed voltage one cycle before stored in the voltage storage unit. If they match, the value of the smoothed voltage one cycle before stored in the voltage storage unit. The comparison/determination unit that outputs the stored smoothed voltage value later than the delay time, and the duty based on the motor voltage input from the position estimation voltage application unit and the smoothed voltage value input from the comparison determination unit. And a PWM output unit for adjusting and outputting to the inverter circuit.

また、本発明に係るブラシレスDCモータ電圧制御装置は、ブラシレスDCモータに流れるモータ電流を検出する電流検出部と、電流検出部が検出した電流値に基づいてブラシレスDCモータを構成する回転子の位置を推定する起動位置推定部と、をさらに備える。   Further, the brushless DC motor voltage control device according to the present invention includes a current detection unit that detects a motor current flowing through the brushless DC motor, and a position of a rotor that configures the brushless DC motor based on the current value detected by the current detection unit. And a starting position estimating unit for estimating

これにより、ブラシレスDCモータ電圧制御装置は、平滑回路のコンデンサの容量が小さくても平滑電圧の変動を抑制して精度よくモータ電圧をモータの巻線に印加できるので、モータ電流の微小な変化を検出し、起動時における回転子の位置推定の精度を向上できる。よって、低コストで小型化でき、起動失敗を抑制できる、ブラシレスDCモータ電圧制御装置を実現できる。   As a result, the brushless DC motor voltage control device can suppress the fluctuation of the smoothing voltage and accurately apply the motor voltage to the winding of the motor even if the capacity of the capacitor of the smoothing circuit is small. The accuracy of detection and position estimation of the rotor at the time of startup can be improved. Therefore, it is possible to realize a brushless DC motor voltage control device that can be downsized at low cost and can suppress failure in startup.

また、比較判断部は、ブラシレスDCモータの起動時に、平滑回路が出力する平滑電圧の値と電圧記憶部の記憶する一周期前の平滑電圧の値とが一致しない場合には、一致するまでPWM出力部への出力を待機する。   When the value of the smoothed voltage output from the smoothing circuit does not match the value of the smoothed voltage stored one cycle before stored in the voltage storage unit when the brushless DC motor is started, the comparison and determination unit performs PWM until the values match. Wait for output to the output section.

これにより、ブラシレスDCモータ電圧制御装置は、交流電圧が一時的に変動し、これにともなって平滑電圧が変動しても、交流電圧が一定になるまで待機する。つまり、交流電圧が安定している場合のみ、ブラシレスDCモータに電圧を印加するため、起動時の回転子の位置を精度よく推定でき、起動失敗を抑制できる、信頼性の高いブラシレスDCモータ電圧制御装置を提供できる。   As a result, the brushless DC motor voltage control device waits until the AC voltage becomes constant even if the AC voltage temporarily fluctuates and the smoothed voltage fluctuates accordingly. That is, since the voltage is applied to the brushless DC motor only when the AC voltage is stable, it is possible to accurately estimate the position of the rotor at the time of startup and to suppress failure of startup, which is highly reliable brushless DC motor voltage control. A device can be provided.

また、本発明に係るブラシレスDCモータ電圧制御装置は、ブラシレスDCモータに接続される送風ファンと、ブラシレスDCモータに流れるモータ電流を検出する電流検出部と、電流検出部が検出したモータ電流に基づいてモータ電流の大きさとブラシレスDCモータを構成する回転子の位置と速度とを検出する電流変換部と、送風ファンが送風すべき風量である目標風量を記憶する目標風量記憶部と、電流変換部が検出したモータ電流の大きさと回転子の速度を用いて送風ファンが送風している風量を演算して目標風量と比較し、目標風量を達成するための回転子の速度を決定する風量演算部と、電流変換部が検出した回転子の位置と風量演算部が決定した回転子の速度とに基づいてブラシレスDCモータに与えるモータ電圧を決定するモータ電圧制御部と、をさらに備える。そして、PWM出力部はモータ電圧制御部により決定されたモータ電圧と比較判断部が出力した平滑電圧の値とに基づいてデューティを調整してインバータ回路に出力する。   Further, the brushless DC motor voltage control device according to the present invention is based on a blower fan connected to the brushless DC motor, a current detection unit that detects a motor current flowing through the brushless DC motor, and a motor current detected by the current detection unit. Current detecting section for detecting the magnitude of the motor current and the position and speed of the rotor constituting the brushless DC motor, a target air volume storing section for storing a target air volume which is an air volume to be blown by the blower fan, and a current converting section. An air volume calculation unit that uses the magnitude of the motor current and the speed of the rotor detected to calculate the air volume being blown by the blower fan and compares it with the target air volume to determine the rotor speed for achieving the target air volume. And a motor voltage controller that determines the motor voltage to be applied to the brushless DC motor based on the rotor position detected by the current converter and the rotor speed determined by the air volume calculator. Then, the PWM output unit adjusts the duty based on the motor voltage determined by the motor voltage control unit and the value of the smoothed voltage output by the comparison determination unit, and outputs the duty to the inverter circuit.

これにより、ブラシレスDCモータ電圧制御装置は、駆動時において、回転子の速度を調整することで、送風ファンから送風される実際の風量を目標風量に調整することができる。   Accordingly, the brushless DC motor voltage control device can adjust the actual air volume blown by the blower fan to the target air volume by adjusting the speed of the rotor during driving.

また、比較判断部は、ブラシレスDCモータの駆動時に、平滑回路が出力する平滑電圧の値と電圧記憶部の記憶する一周期前の平滑電圧の値とが一致しないと場合には平滑回路が出力する平滑電圧の値をPWM出力部へ出力する。   Further, the comparison/determination unit outputs the smoothing circuit when the value of the smoothing voltage output by the smoothing circuit does not match the value of the smoothing voltage stored in the voltage storage unit one cycle before when the brushless DC motor is driven. And outputs the value of the smoothed voltage to the PWM output unit.

これにより、ブラシレスDCモータ電圧制御装置は、装置を停止させることなく、風量を確保することができる。   Accordingly, the brushless DC motor voltage control device can secure the air volume without stopping the device.

また、前記平滑回路は、バレーフィル回路としたブラシレスDCモータ電圧制御装置である。   The smoothing circuit is a brushless DC motor voltage control device that is a valley fill circuit.

これにより、力率の高いブラシレスDCモータ電圧制御装置を実現できる。さらに、バレーフィル回路の平滑電圧の変動においても、平滑電圧の変動を抑制して精度よくモータ電圧をモータの巻線に印加できるので、モータ電流の微小な変化を検出し、起動時における回転子の位置推定の精度を向上できる。よって、低コストで小型化できるブラシレスDCモータ電圧制御装置を実現できる。   As a result, a brushless DC motor voltage control device having a high power factor can be realized. Further, even when the smoothed voltage of the valley fill circuit fluctuates, the fluctuation of the smoothed voltage can be suppressed and the motor voltage can be accurately applied to the winding of the motor. Therefore, a minute change in the motor current can be detected and the rotor at start-up can be detected. The accuracy of position estimation can be improved. Therefore, it is possible to realize a brushless DC motor voltage control device that can be downsized at low cost.

また、本発明の送風装置は、本発明に係るブラシレスDCモータ電圧制御装置を搭載したものである。   Further, the blower device of the present invention is equipped with the brushless DC motor voltage control device of the present invention.

これにより、レンジフードのような送風ファンが大型で重い場合であっても、起動時に回転子の位置を精度よく検出できるので、すばやく起動でき、熱気煙および蒸気等をすばやく室外へ排出できる。また、駆動時に風量を目標風量に調整できるので、過風量となって消費電力が増加したり室内温度が余分に排出したりすることは無くなり、省電力にできる。   As a result, even when a blower fan such as a range hood is large and heavy, the position of the rotor can be accurately detected at the time of startup, so that the rotor can be quickly started and hot air smoke, steam, and the like can be quickly discharged to the outside of the room. In addition, since the air volume can be adjusted to the target air volume during driving, excessive air volume does not increase the power consumption and the room temperature is not excessively discharged, and the power can be saved.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態は本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。また、全図面を通して、同一の部位については同一の符号を付して二度目以降の説明を省略している。さらに、書く図面において、本発明に直接には関係しない各部の詳細については説明を省略している。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the following embodiments are examples of embodying the present invention and do not limit the technical scope of the present invention. In addition, the same reference numerals are given to the same portions throughout the drawings, and the second and subsequent explanations are omitted. Further, in the drawings to be written, the description of the details of each part not directly related to the present invention is omitted.

なお、本明細書を通して起動時とは、回転子の位置推定を行う処理であり、回転子が停止状態で回転子を回転し始める直前のタイミングを指す。また起動時の処理は回転起動を始める前の準備段階の処理とすることができる。   It should be noted that throughout the present specification, "start-up" is a process of estimating the position of the rotor, and refers to the timing immediately before starting to rotate the rotor in a stopped state. Further, the process at the time of starting can be a process of a preparatory stage before starting the rotational start.

(実施の形態1)
図16Aは、従来例に係るブラシレスDCモータ電圧制御装置を搭載したレンジフードを側面から見た説明図である。レンジフード119は、キャビネット126の内部にブラシレスDCモータ102、回路ケース125、フィルタ140およびフード141を備える。回路ケース125には、従来例に係るブラシレスDCモータ電圧制御装置が内蔵されている。また、ブラシレスDCモータ102には、送風ファン122が取り付けられており、ブラシレスDCモータ102が駆動することで送風ファン122を回転させている。フード141およびフィルタ140は、レンジフード119の下部に取り付けられている。
(Embodiment 1)
FIG. 16A is an explanatory view of a range hood equipped with a brushless DC motor voltage control device according to a conventional example as seen from a side surface. The range hood 119 includes the brushless DC motor 102, the circuit case 125, the filter 140, and the hood 141 inside the cabinet 126. The circuit case 125 contains a brushless DC motor voltage control device according to a conventional example. A blower fan 122 is attached to the brushless DC motor 102, and the blower fan 122 is rotated by being driven by the brushless DC motor 102. The hood 141 and the filter 140 are attached to the lower portion of the range hood 119.

図16Bは、図16Aに示すレンジフード119の設置状態の説明図である。図16Bに示すように設置することで、台所で調理する時に発生する熱気、煙および蒸気等は、ブラシレスDCモータ102に取り付けられた送風ファン122が回転することによって、フード141の中央部分よりフィルタ140を通ってキャビネット126内に取り込まれる。   FIG. 16B is an explanatory diagram of the installed state of the range hood 119 shown in FIG. 16A. By installing as shown in FIG. 16B, hot air, smoke, steam, etc. generated when cooking in the kitchen are filtered from the central portion of the hood 141 by the rotation of the blower fan 122 attached to the brushless DC motor 102. It is taken into the cabinet 126 through 140.

キャビネット126に取り込まれた熱気、煙および蒸気等は、さらに送風ファン122の回転により、外壁124に設けられた排気口123を通って、室外に排出される。   The hot air, smoke, steam and the like taken into the cabinet 126 are further discharged to the outside through the exhaust port 123 provided in the outer wall 124 by the rotation of the blower fan 122.

最初に、図1を参照しながら本実施の形態に係るブラシレスDCモータ電圧制御装置の構成を説明する。図1は、実施の形態1に係るブラシレスDCモータ電圧制御装置20aの機能ブロック図である。   First, the configuration of the brushless DC motor voltage control device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a functional block diagram of a brushless DC motor voltage control device 20a according to the first embodiment.

ブラシレスDCモータ電圧制御装置20aは、交流電源12と、ブラシレスDCモータ2とに電気的に接続されている。   The brushless DC motor voltage control device 20a is electrically connected to the AC power supply 12 and the brushless DC motor 2.

交流電源12は、例えば家庭内のコンセント等を介してブラシレスDCモータ電圧制御装置20aに電圧を供給する。   The AC power supply 12 supplies a voltage to the brushless DC motor voltage control device 20a via, for example, an outlet in the home.

ブラシレスDCモータ2は、表面に磁石を施した回転子4と、固定子鉄心に巻かれた巻線3とを備えており、巻線3に電圧を印加することで、回転子4が回転駆動する。回転子4には、例えばファン等が接続されており、当該ファンが回転駆動することで例えば送風装置の機能を実現できる。なお、ブラシレスDCモータ2のさらなる詳細については、本発明に直接関係しないため省略する。   The brushless DC motor 2 includes a rotor 4 having a magnet on its surface, and a winding 3 wound around a stator core. The rotor 4 is driven to rotate by applying a voltage to the winding 3. To do. For example, a fan or the like is connected to the rotor 4, and the fan can be rotationally driven to realize, for example, the function of a blower. Note that further details of the brushless DC motor 2 are omitted because they are not directly related to the present invention.

ブラシレスDCモータ電圧制御装置20aは、整流回路13と、平滑回路14と、インバータ回路1と、電圧分圧部15と、電流検出部5と、制御部21aとを備える。   The brushless DC motor voltage control device 20a includes a rectifier circuit 13, a smoothing circuit 14, an inverter circuit 1, a voltage divider 15, a current detector 5, and a controller 21a.

整流回路13は、交流電源12から供給される交流電圧を整流して直流電圧に変換し、得られた直流電圧を平滑回路14に出力する。   The rectifier circuit 13 rectifies the AC voltage supplied from the AC power supply 12, converts it into a DC voltage, and outputs the obtained DC voltage to the smoothing circuit 14.

平滑回路14は、整流回路13から入力された直流電圧を平滑化し、得られた平滑電圧をインバータ回路1および電圧分圧部15に出力する。平滑回路14の具体的な部品としてコンデンサが挙げられる。   The smoothing circuit 14 smoothes the DC voltage input from the rectifier circuit 13 and outputs the obtained smoothed voltage to the inverter circuit 1 and the voltage dividing unit 15. A specific component of the smoothing circuit 14 is a capacitor.

インバータ回路1は、平滑回路14から入力された平滑電圧と、制御部21aを構成する後述するPWM出力部16から入力されたデューティとに基づいて、ブラシレスDCモータ2の巻線3にPWM制御した平滑電圧を印加する。インバータ回路1は、U、V、W相からなる3相ブリッジの構成を有している。U、V、W相からなる3相ブリッジを構成する各スイッチング素子Q1、Q2、Q3はそれぞれU、V、W相の上アームスイッチング素子である。同様に各スイッチング素子Q4、Q5、Q6はそれぞれU、V、W相の下アームスイッチング素子である。ブラシレスDCモータ2の巻線3も巻線Lu、Lv、Lwからなる3相巻線の構成をしており、それぞれ対応するアームスイッチング素子に電気的に接続されている。   The inverter circuit 1 PWM-controls the winding 3 of the brushless DC motor 2 based on the smoothed voltage input from the smoothing circuit 14 and the duty input from a PWM output unit 16 which will be described later and forms the control unit 21a. Apply a smooth voltage. The inverter circuit 1 has a three-phase bridge configuration including U, V, and W phases. Each switching element Q1, Q2, Q3 forming a three-phase bridge composed of U, V, W phases is an upper arm switching element of U, V, W phase, respectively. Similarly, the switching elements Q4, Q5, Q6 are lower arm switching elements of U, V, W phases, respectively. The winding 3 of the brushless DC motor 2 also has a configuration of a three-phase winding including windings Lu, Lv, and Lw, and is electrically connected to the corresponding arm switching element.

電圧分圧部15は、平滑回路14から入力された平滑電圧を分圧して、平滑回路14から入力された平滑電圧よりもさらに低圧の平滑電圧を制御部21aに出力する。電圧分圧部15は、具体的には抵抗で構成され、直列に接続された当該抵抗により平滑電圧が降圧される。   The voltage dividing unit 15 divides the smoothed voltage input from the smoothing circuit 14 and outputs a smoothed voltage that is lower than the smoothed voltage input from the smoothing circuit 14 to the control unit 21a. The voltage dividing unit 15 is specifically configured by a resistor, and the smoothing voltage is stepped down by the resistor connected in series.

電流検出部5は、インバータ回路1の各スイッチング素子Q4、Q5、Q6とブラシレスDCモータ電圧制御装置20aのグランドとの間に電気的に接続され、ブラシレスDCモータ2の各相の巻線Lu、Lv、Lwに流れる電流を検出する。電流検出部5は、具体的には3つのシャント抵抗Ru、Rv、Rwで構成される。   The current detection unit 5 is electrically connected between the switching elements Q4, Q5, Q6 of the inverter circuit 1 and the ground of the brushless DC motor voltage control device 20a, and the winding Lu of each phase of the brushless DC motor 2 is The current flowing through Lv and Lw is detected. The current detection unit 5 is specifically composed of three shunt resistors Ru, Rv, and Rw.

制御部21aは、電圧保持部8と、周期検出部6と、電圧記憶部7と、比較判断部9と、PWM出力部16と、遅延時間記憶部17と、起動位置推定部10と、位置推定電圧印加部11とを備える。   The control unit 21a includes a voltage holding unit 8, a cycle detection unit 6, a voltage storage unit 7, a comparison determination unit 9, a PWM output unit 16, a delay time storage unit 17, a start position estimation unit 10, and a position. The estimated voltage applying unit 11 is provided.

ここで、交流電圧を平滑化して平滑電圧を得る場合の電圧変動の問題について説明する。   Here, the problem of voltage fluctuation when smoothing an AC voltage to obtain a smooth voltage will be described.

図2Aは、交流電圧の一例を示す図である。図2Bは、交流電圧を整流平滑した平滑電圧の一例を示す図である。図2Bに示す平滑電圧の電圧変動Xは、平滑回路14に使用されるコンデンサの容量に影響され、コンデンサの容量が大きいほど電圧変動Xは小さくなる傾向がある。一般的に、コンデンサの容量が大きいほど、コンデンサの大きさは大きくなり、平滑回路14に使用されるコンデンサの大きさは、回路内で大きな体積を占める。つまり、ブラシレスDCモータ電圧制御装置20aを小型化する方法の1つとして、平滑回路14に使用するコンデンサの大きさを小さくすることがあげられる。しかしながら、コンデンサの大きさを小さくするとコンデンサの容量も小さくなり、電圧変動Xが大きくなってしまう。インバータ回路1は、上述したように、平滑回路14から入力された平滑電圧と、PWM出力部16から入力されたデューティとに基づいて、ブラシレスDCモータ2にパルス状の電圧を印加する。つまり、平滑電圧の電圧変動Xが大きくなると、インバータ回路1からブラシレスDCモータ2へ出力されるパルス状の電圧の変動も大きくなる。電圧の変動が大きくなると、ブラシレスDCモータ2を構成する鉄心の飽和によるモータ電流の微小な変化を検出することが困難となり、回転子4の位置を精度よく推定できない。   FIG. 2A is a diagram showing an example of an AC voltage. FIG. 2B is a diagram showing an example of a smoothed voltage obtained by rectifying and smoothing an AC voltage. The voltage fluctuation X of the smoothed voltage shown in FIG. 2B is influenced by the capacity of the capacitor used in the smoothing circuit 14, and the larger the capacity of the capacitor, the smaller the voltage fluctuation X tends to be. Generally, the larger the capacity of the capacitor, the larger the size of the capacitor, and the size of the capacitor used in the smoothing circuit 14 occupies a large volume in the circuit. That is, one of the methods for downsizing the brushless DC motor voltage control device 20a is to reduce the size of the capacitor used in the smoothing circuit 14. However, if the size of the capacitor is reduced, the capacitance of the capacitor also decreases, and the voltage fluctuation X increases. As described above, the inverter circuit 1 applies the pulsed voltage to the brushless DC motor 2 based on the smoothed voltage input from the smoothing circuit 14 and the duty input from the PWM output unit 16. That is, when the voltage fluctuation X of the smoothed voltage increases, the fluctuation of the pulsed voltage output from the inverter circuit 1 to the brushless DC motor 2 also increases. When the voltage fluctuation increases, it becomes difficult to detect a minute change in the motor current due to the saturation of the iron core forming the brushless DC motor 2, and the position of the rotor 4 cannot be accurately estimated.

そこで、制御部21aにより、平滑電圧の電圧変動Xを抑制する。以下、制御部21aが備える各部の処理について、図を参照しながら説明する。   Therefore, the control unit 21a suppresses the voltage fluctuation X of the smoothed voltage. Hereinafter, processing of each unit included in the control unit 21a will be described with reference to the drawings.

電圧保持部8は、電圧分圧部15から入力された平滑電圧を、PWM制御毎に保持(記憶)する。ここでPWM制御毎とは、PWM制御時の回路の処理の1ステップを意味する。   The voltage holding unit 8 holds (stores) the smoothed voltage input from the voltage dividing unit 15 for each PWM control. Here, “each PWM control” means one step of processing of the circuit during PWM control.

周期検出部6は、電圧保持部8に保持された平滑電圧の値から、平滑電圧の変動の周期を検出する。この周期は、平滑回路14が、インバータ回路1に出力する平滑電圧の電圧変動Xの周期と一致する。   The cycle detection unit 6 detects the cycle of fluctuations in the smoothed voltage from the value of the smoothed voltage held in the voltage holding unit 8. This cycle matches the cycle of the voltage fluctuation X of the smoothed voltage that the smoothing circuit 14 outputs to the inverter circuit 1.

電圧保持部8が保持する平滑電圧と、周期検出部6が平滑電圧の変動の周期を検出する方法について、図3を参照しながら詳しく説明する。図3は、周期検出部6が、電圧保持部8の保持した平滑電圧の値から平滑電圧の変動の周期を検出する方法を示す図である。図3の上部に、電圧保持部8が保持する平滑電圧のイメージを示す。電圧分圧部15から取得した平滑電圧は、所定の起点からの経過時間と、当該経過時間の経過毎の電圧値とを関連付けて電圧保持部8に記憶される。なお経過時間の単位は、具体的にはPWM制御の周期と同じかこれよりも短い時間である。周期の検出は、例えば以下のように行われる。すなわち、図3の上部に示すように、周期検出部6は、電圧保持部8に保持した平滑電圧の値に基づき、平滑電圧の最大電圧値と最小電圧値との和の1/2の値をしきい値とする。そして平滑電圧の値がしきい値より大きい場合を『H』、小さい場合を『L』と定義する。ここで、周期検出部6が、『L』から『H』の切り替りから、次の『L』から『H』の切り替りの時間を一周期として検出する。   The smoothed voltage held by the voltage holding unit 8 and the method by which the cycle detection unit 6 detects the cycle of fluctuations in the smoothed voltage will be described in detail with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram showing a method in which the cycle detection unit 6 detects the cycle of the fluctuation of the smoothed voltage from the value of the smoothed voltage held by the voltage holding unit 8. An image of the smoothed voltage held by the voltage holding unit 8 is shown in the upper part of FIG. The smoothed voltage acquired from the voltage dividing unit 15 is stored in the voltage holding unit 8 in association with an elapsed time from a predetermined starting point and a voltage value for each passage of the elapsed time. The unit of the elapsed time is specifically the same as or shorter than the cycle of the PWM control. The period is detected, for example, as follows. That is, as shown in the upper part of FIG. 3, the cycle detection unit 6 determines, based on the value of the smoothed voltage held in the voltage holding unit 8, a value that is ½ of the sum of the maximum voltage value and the minimum voltage value of the smoothed voltage. Is the threshold. When the value of the smoothed voltage is larger than the threshold value, it is defined as "H", and when it is smaller, it is defined as "L". Here, the cycle detection unit 6 detects the time of switching from "L" to "H" to the next switching from "L" to "H" as one cycle.

電圧記憶部7は、周期検出部6に検出された平滑電圧の周期に対応させて、少なくとも一周期分の平滑電圧の値を記憶する。   The voltage storage unit 7 stores the value of the smoothed voltage for at least one cycle in association with the cycle of the smoothed voltage detected by the cycle detection unit 6.

電圧記憶部7が記憶する平滑電圧について、図4を参照しながら説明する。図4は、電圧記憶部7が記憶した一周期分の平滑電圧の値を示す図である。右端は最新の平滑電圧の値であり、左端は一周期前の平滑電圧の値である。PWM制御毎に電圧記憶部7が記憶する一周期分の平滑電圧の値は更新され、それにともなって最新の平滑電圧の値と、一周期前の平滑電圧の値も更新される。なお、図4では一周期分の平滑電圧の値のみを図示しているが、一周期分以上を記憶しても問題ない。   The smoothed voltage stored in the voltage storage unit 7 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram showing the value of the smoothed voltage for one cycle stored in the voltage storage unit 7. The right end is the latest smoothed voltage value, and the left end is the smoothed voltage value one cycle before. The value of the smoothed voltage for one cycle stored in the voltage storage unit 7 is updated for each PWM control, and the latest value of the smoothed voltage and the value of the smoothed voltage one cycle before are also updated accordingly. Although only the value of the smoothed voltage for one cycle is shown in FIG. 4, there is no problem in storing more than one cycle.

遅延時間記憶部17は、遅延時間を記憶する。遅延時間は回路によって予め決まっており、固定値として遅延時間記憶部17に記憶される。なお、遅延時間の詳細については後述する。   The delay time storage unit 17 stores the delay time. The delay time is predetermined by the circuit and is stored in the delay time storage unit 17 as a fixed value. The details of the delay time will be described later.

比較判断部9は、ブラシレスDCモータ2の起動時に、電圧分圧部15を介して入力される平滑回路14が出力する最新の平滑電圧の値と、電圧記憶部7から入力される一周期前の平滑電圧の値とを比較する。そして一致した場合には電圧記憶部7の記憶する一周期前よりさらに遅延時間記憶部17に記憶された遅延時間だけ遅く記憶された平滑電圧の値を、PWM出力部16へ出力する。ここで、遅く記憶された平滑電圧の値とは、言い換えると一周期前の時点よりも遅延時間だけ時間が経過した時点における平滑電圧の値である。   When the brushless DC motor 2 is activated, the comparison/determination unit 9 receives the latest value of the smoothing voltage output from the smoothing circuit 14 via the voltage dividing unit 15 and one cycle before input from the voltage storage unit 7. And the smoothed voltage value of. If they match, the value of the smoothed voltage stored later than the one cycle stored in the voltage storage unit 7 by the delay time stored in the delay time storage unit 17 is output to the PWM output unit 16. Here, the value of the smoothed voltage stored late is, in other words, the value of the smoothed voltage at the time point when the delay time has elapsed from the time point one cycle before.

PWM出力部16は、比較判断部9から入力された平滑電圧の値と、後述する位置推定電圧印加部11から入力されるモータ電圧VMとに基づいてPWM制御のデューティを調整してインバータ回路1に出力する。詳細については後述する。   The PWM output unit 16 adjusts the duty of the PWM control based on the value of the smoothed voltage input from the comparison determination unit 9 and the motor voltage VM input from the position estimation voltage application unit 11 described later, and the inverter circuit 1 Output to. Details will be described later.

起動位置推定部10は、ブラシレスDCモータ2が起動時か否かを判断し、起動時には、インバータ回路1から印加された電圧に基づいて巻線3に流れるモータ電流を、電流検出部5を介して取得する。詳細は後述する。   The starting position estimating unit 10 determines whether or not the brushless DC motor 2 is starting, and at the time of starting, the motor current flowing through the winding 3 based on the voltage applied from the inverter circuit 1 is passed through the current detecting unit 5 via the current detecting unit 5. To get. Details will be described later.

位置推定電圧印加部11は、ブラシレスDCモータ2の起動時に、予め定められたパラメータとして記憶しているモータ電圧VMをPWM出力部16に送信する。PWM出力部16は、このモータ電圧VMに基づいて各スイッチング素子の通電時間tを算出し、インバータ回路1にデューティを出力する。詳細については後述する。   The position estimation voltage application unit 11 transmits the motor voltage VM stored as a predetermined parameter to the PWM output unit 16 when the brushless DC motor 2 is activated. The PWM output unit 16 calculates the energization time t of each switching element based on the motor voltage VM and outputs the duty to the inverter circuit 1. Details will be described later.

ここで遅延時間記憶部17が記憶する遅延時間について、図5を参照しながら説明する。図5は、実施の形態1に係る遅延時間の詳細を示した図である。ここで、交流の周波数を50Hzとすると、平滑電圧の一周期は10msとなる。これに対して、本実施の形態では、PWM制御の周期は、62.5μs(16kHz)である。平滑電圧の一周期に対し、PWM制御の周期は格段に短いので、拡大図で表している。   Here, the delay time stored in the delay time storage unit 17 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram showing details of the delay time according to the first embodiment. Here, if the frequency of the alternating current is 50 Hz, one cycle of the smoothing voltage is 10 ms. On the other hand, in the present embodiment, the PWM control cycle is 62.5 μs (16 kHz). The PWM control cycle is remarkably short with respect to one cycle of the smoothed voltage, and is therefore shown in an enlarged view.

電圧保持部8、比較判断部9、PWM出力部16は、それぞれ制御部21aによるPWM制御の周期毎に以下に示したA、B、Cの動作をする。   The voltage holding unit 8, the comparison/decision unit 9, and the PWM output unit 16 perform the following operations A, B, and C for each cycle of the PWM control by the control unit 21a.

A:電圧保持部8は、電圧分圧部15から取得した平滑電圧の値を保持する。   A: The voltage holding unit 8 holds the value of the smoothed voltage acquired from the voltage dividing unit 15.

B:比較判断部9は、電圧分圧部15を介して入力される最新の平滑電圧の値と、電圧記憶部7から入力される一周期前の平滑電圧の値とを比較してインバータ回路1に入力する平滑電圧の値を決定し、決定した平滑電圧をPWM出力部16に出力する。   B: The comparison and determination section 9 compares the latest smoothed voltage value input via the voltage dividing section 15 with the smoothed voltage value one cycle before input from the voltage storage section 7, and compares the latest smoothed voltage value with the inverter circuit. The value of the smoothed voltage input to 1 is determined, and the determined smoothed voltage is output to the PWM output unit 16.

C:PWM出力部16は、比較判断部9から入力される平滑電圧の値と、位置推定電圧印加部11から入力されるモータ電圧VMとに基づいてPWM制御のデューティを調整、つまり通電時間tを算出し、インバータ回路1にデューティを出力する。   C: The PWM output unit 16 adjusts the duty of the PWM control based on the value of the smoothed voltage input from the comparison determination unit 9 and the motor voltage VM input from the position estimation voltage application unit 11, that is, the energization time t. Is calculated and the duty is output to the inverter circuit 1.

すなわち、A、B、Cの処理時間の和が、「平滑回路14から出力された平滑電圧に基づいて、インバータ回路1にデューティを出力するまでの時間」である。そして遅延時間とは、「A、B、Cの処理時間の和」から「平滑回路14により出力された平滑電圧がインバータ回路1を介してブラシレスDCモータ2に出力されるまでの時間」を引いた、値である。遅延時間が発生した場合、図5に示す電圧差が発生する。   That is, the sum of the processing times of A, B, and C is “the time until the duty is output to the inverter circuit 1 based on the smoothed voltage output from the smoothing circuit 14”. The delay time is obtained by subtracting "the time until the smoothed voltage output by the smoothing circuit 14 is output to the brushless DC motor 2 via the inverter circuit 1" from "the sum of the processing times of A, B, and C". It is a value. When the delay time occurs, the voltage difference shown in FIG. 5 occurs.

次に、PWM出力部16が、PWM制御のデューティを調整してインバータ回路1に出力する過程について説明する。   Next, the process in which the PWM output unit 16 adjusts the duty of PWM control and outputs the adjusted duty to the inverter circuit 1 will be described.

ここで比較判断部9が行う比較処理について、図6を参照しながら説明する。図6は、比較判断部9が一周期前より遅延時間だけ遅い平滑電圧を決定する模式図である。   Here, the comparison process performed by the comparison determination unit 9 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic diagram in which the comparison/determination unit 9 determines a smoothed voltage that is delayed by a delay time compared to one cycle before.

比較判断部9は、電圧記憶部7から取得したか、あるいは平滑回路14から電圧保持部8を介して取得した最新の平滑電圧の値Vaと、電圧記憶部7が記憶する、最新の平滑電圧の一周期前の平滑電圧の値Vbの値とを比較する。通常、交流電圧が安定していれば、これら平滑電圧の値Vaと平滑電圧の値Vbとは一致する。そして、比較判断部9は、一致したことを確認すると、電圧記憶部7が記憶する、一周期前の平滑電圧の値Vbの値から、遅延時間記憶部17にて記憶されている遅延時間の分だけ遅く記憶された平滑電圧の値Vhを取得し、PWM出力部16に出力する。   The comparison/determination unit 9 obtains the latest smoothed voltage value Va acquired from the voltage storage unit 7 or the smoothing circuit 14 via the voltage holding unit 8 and the latest smoothed voltage stored in the voltage storage unit 7. The value of the smoothed voltage value Vb of one cycle before is compared. Normally, if the AC voltage is stable, the smoothed voltage value Va and the smoothed voltage value Vb match. Then, when the comparison/judgment unit 9 confirms that they match with each other, the comparison result of the delay time stored in the delay time storage unit 17 is calculated from the value of the smoothed voltage value Vb stored in the voltage storage unit 7 one cycle before. The value Vh of the smoothed voltage stored later by the amount is acquired and output to the PWM output unit 16.

PWM出力部16は、インバータ回路1にデューティを出力するために、平滑電圧の値Vhと、PWM制御の周期T(定数)と、位置推定電圧印加部11から得られるモータ電圧VMとを用いて、PWM制御に必要な通電時間tを式(1)より計算する。なお、上述したとおり、モータ電圧VMは予め定められたパラメータとして位置推定電圧印加部11に記憶された値、つまり一定値であり、遅延時間の影響を受けない。   The PWM output unit 16 uses the smoothed voltage value Vh, the PWM control cycle T (constant), and the motor voltage VM obtained from the position estimation voltage application unit 11 in order to output the duty to the inverter circuit 1. , The energization time t required for the PWM control is calculated from the equation (1). As described above, the motor voltage VM is a value stored in the position estimation voltage applying unit 11 as a predetermined parameter, that is, a constant value, and is not affected by the delay time.

通電時間t = VM× T / Vh ・・・・式(1)
式(1)にて示したように、PWM制御に必要な通電時間tは、平滑電圧の値Vhの大きさによって決定される。
Energization time t=VM×T/Vh... Equation (1)
As shown in Expression (1), the energization time t required for the PWM control is determined by the magnitude of the smoothed voltage value Vh.

図7A、図7Bは、実施の形態1に係るPWM出力部が出力するディーティの波形を示す図である。図7Aは平滑電圧の値Vhがしきい値より低い場合を示し、図7Bは平滑電圧の値Vhがしきい値より高い場合を示している。図7A、図7Bに示すように、インバータ回路1は、平滑電圧の値Vhがしきい値より低い場合は通電時間が長く、平滑電圧の値Vhがしきい値より高い場合は通電時間が短くなるよう、デューティを制御する。つまり、モータ電圧VMの値が平滑電圧Vhの値によらず一定となるよう、デューティが制御されている。   7A and 7B are diagrams showing the waveform of the duty output by the PWM output unit according to the first embodiment. 7A shows the case where the smoothed voltage value Vh is lower than the threshold value, and FIG. 7B shows the case where the smoothed voltage value Vh is higher than the threshold value. As shown in FIGS. 7A and 7B, in the inverter circuit 1, the energization time is long when the smoothed voltage value Vh is lower than the threshold value, and the energized time is short when the smoothed voltage value Vh is higher than the threshold value. The duty is controlled so that That is, the duty is controlled so that the value of the motor voltage VM is constant regardless of the value of the smoothed voltage Vh.

これにより、インバータ回路1から巻線3に印加されるパルス電圧は、制御部21aによって、モータ電圧VMと等しくなるように制御される。   As a result, the pulse voltage applied from the inverter circuit 1 to the winding 3 is controlled by the controller 21a to be equal to the motor voltage VM.

次に、回転子4の位置推定方法について、図8A、図8Bを用いて説明する。   Next, a method of estimating the position of the rotor 4 will be described with reference to FIGS. 8A and 8B.

図8Aは、実施の形態1に係るブラシレスDCモータ電圧制御装置20aにおいて、ブラシレスDCモータ2にモータ電圧VMを印加した場合に、巻線Lu、Lv、Lwに印加される電圧を示す図である。図8Aは、回転子4が、U相の巻線Luを基準にして30度、90度、150度、210度、270度、330度の位置にある状態で、巻線3にパルス状のモータ電圧VMが印加された場合に各相の巻線Lu、Lv、Lwに印加されるパルス状のモータ電圧を示す。パルス状の電圧は、図2Bに示した平滑電圧の電圧変動Xの影響を受けて、大きさが変動している。   FIG. 8A is a diagram showing voltages applied to the windings Lu, Lv, and Lw when the motor voltage VM is applied to the brushless DC motor 2 in the brushless DC motor voltage control device 20a according to the first embodiment. .. FIG. 8A shows that when the rotor 4 is at the positions of 30 degrees, 90 degrees, 150 degrees, 210 degrees, 270 degrees, and 330 degrees with reference to the U-phase winding Lu, the winding 3 is pulsed. The pulsed motor voltage applied to the windings Lu, Lv, and Lw of each phase when the motor voltage VM is applied is shown. The magnitude of the pulsed voltage fluctuates under the influence of the voltage fluctuation X of the smoothed voltage shown in FIG. 2B.

図8Bは、図8A時にモータの各相の巻線に流れる電流を示す図である。図8Bには、実際にパルス状の電圧VMをU相、V相、W相の巻線Lu、Lv、Lwに印加した際に電流検出部5のシャントRu、Rv、Rwに流れるモータ電流の一例を示している。起動時には、比較判断部9から遅延時間の分だけ遅く記憶された平滑電圧の値VhがPWM出力部16に出力され、デューティに反映されている。このため、インバータ回路1に入力された平滑電圧の電圧変化はPWM制御によって抑制され、モータには一定の大きさのパルス状のモータ電圧VMを加えることができる。つまり、図8Aに示すように、インバータ回路1から出力されるパルス状の電圧の形状は不揃いであっても、巻線Lu、Lv、Lwに印加される電圧は、回路上の平滑電圧の遅延までも考慮されて、一定なモータ電圧VMになるように制御されている。したがって、起動位置推定部10は、モータ電流の微小な差を判別することができる。   FIG. 8B is a diagram showing currents flowing through windings of respective phases of the motor at the time of FIG. 8A. FIG. 8B shows the motor current flowing through the shunts Ru, Rv, Rw of the current detector 5 when the pulsed voltage VM is actually applied to the U-phase, V-phase, and W-phase windings Lu, Lv, Lw. An example is shown. At the time of startup, the smoothing voltage value Vh stored late by the delay time is output from the comparison and determination unit 9 to the PWM output unit 16 and is reflected in the duty. Therefore, the voltage change of the smoothed voltage input to the inverter circuit 1 is suppressed by the PWM control, and the motor voltage VM of a certain magnitude can be applied in a pulse form. That is, as shown in FIG. 8A, even if the pulse-shaped voltage output from the inverter circuit 1 is not uniform in shape, the voltage applied to the windings Lu, Lv, and Lw is a delay of the smoothed voltage on the circuit. In consideration of the above, the control is performed so that the motor voltage VM becomes constant. Therefore, the starting position estimation unit 10 can determine the minute difference in the motor current.

具体的に、起動位置推定部10がモータ電流の微小な差を判別することにより、回転子4の位置を精度よく推定する手順を説明する。モータ電流はU相の巻線Luを基準にして各角度に流れており、モータ電流から発生する磁束の磁極と、回転子4の表面磁石から発生する磁束の磁極が一致した場合は、鉄心が飽和して流れるモータ電流が増加する。一致しない場合は、鉄心が飽和せず、モータ電流は増加しない。図8Bの例では、電流検出部5が検出するモータ電流は、90度の位置で他の角度より大きく、最大となっている。起動位置推定部10は、各角度の各相のモータ電流を比較し、90度のV相、W相のモータ電流が他の電流より大きく、最大になっていることを検出して、回転子4の位置が90度の位置にあることが推定できる。このようなモータ電流の微小な差の判別は、回路上の遅延時間を考慮することで実現するものである。つまり、遅延時間を考慮しない場合においては平滑電圧の遅延時間における電圧変化がモータ電流の値に影響を与えるため、図8Bに示したモータ電流の値が不均一になり、最大値を精度よく判別することができないのである。本実施の形態では、起動時において、平滑電圧の遅延時間を考慮しているため、回転子4の位置を精度よく特定することが可能となっている。   A procedure for estimating the position of the rotor 4 with high accuracy by the activation position estimation unit 10 discriminating a minute difference in the motor current will be specifically described. The motor current flows at each angle with reference to the U-phase winding Lu, and when the magnetic poles of the magnetic flux generated from the motor current and the magnetic poles of the magnetic flux generated from the surface magnet of the rotor 4 match, the iron core The saturated motor current increases. If they do not match, the iron core is not saturated and the motor current does not increase. In the example of FIG. 8B, the motor current detected by the current detection unit 5 is larger than the other angles at the position of 90 degrees and is the maximum. The starting position estimating unit 10 compares the motor currents of the respective phases at the respective angles, detects that the 90-degree V-phase and W-phase motor currents are larger than the other currents, and is the maximum. It can be estimated that the position of 4 is at the position of 90 degrees. The determination of such a minute difference in motor current is realized by considering the delay time on the circuit. That is, when the delay time is not taken into consideration, the voltage change in the delay time of the smoothed voltage affects the value of the motor current, so the values of the motor current shown in FIG. 8B become non-uniform, and the maximum value is accurately determined. You cannot do it. In the present embodiment, since the delay time of the smoothed voltage is taken into consideration at the time of startup, it is possible to accurately specify the position of the rotor 4.

続いて、本実施の形態に係るブラシレスDCモータ電圧制御装置20aの動作を、図9を参照しながら説明する。図9は、実施の形態1に係るブラシレスDCモータ電圧制御装置20aの動作を説明するフローチャートである。図9は、電圧保持部8が平滑電圧を保持してから起動位置推定部10が回転子4の位置を推定するまでのフローチャートを示す。なお、以下に示した処理は、PWM制御における1ステップ毎に行われる。   Next, the operation of the brushless DC motor voltage control device 20a according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a flowchart illustrating the operation of brushless DC motor voltage control device 20a according to the first embodiment. FIG. 9 shows a flowchart from the voltage holding unit 8 holding the smoothed voltage to the starting position estimating unit 10 estimating the position of the rotor 4. The processing described below is performed for each step in PWM control.

まず電圧保持部8は、電圧分圧部15から入力される平滑電圧の値を保持する(S1)。   First, the voltage holding unit 8 holds the value of the smoothed voltage input from the voltage dividing unit 15 (S1).

次に周期検出部6は、電圧保持部8が保持した平滑電圧の電圧変動の周期を検出する(S2)。   Next, the cycle detection unit 6 detects the cycle of voltage fluctuation of the smoothed voltage held by the voltage holding unit 8 (S2).

続いて電圧記憶部7は、周期検出部6が保持した一周期分の平滑電圧の値を記憶する(S3)。   Subsequently, the voltage storage unit 7 stores the value of the smoothed voltage for one cycle held by the cycle detection unit 6 (S3).

続いて起動位置推定部10は、起動時か否かを判断して起動時には次の比較判断部9の処理(S5)に進む。停止時または、運転時においては何もせずに終了(S11)に進む(S4)。   Then, the starting position estimating unit 10 determines whether or not it is at the time of starting, and at the time of starting, proceeds to the process of the next comparison and determination unit 9 (S5). When stopped or during operation, the process proceeds to the end (S11) without doing anything (S4).

次に比較判断部9は、一周期前の平滑電圧の値Vbと最新の平滑電圧の値Vaとを比較し一致した場合、次の比較判断部9の平滑電圧の値の決定(S6)に進む(S5)。   Next, the comparison and determination unit 9 compares the smoothed voltage value Vb one cycle before and the latest smoothed voltage value Va, and if they match, determines the smoothing voltage value of the next comparison and determination unit 9 (S6). Proceed (S5).

続いて比較判断部9は、電圧記憶部7の記憶する一周期前よりさらに遅延時間記憶部17に記憶された遅延時間だけ遅く記憶された平滑電圧の値VhをPWM出力部16に出力する(S6)。   Subsequently, the comparison and determination unit 9 outputs to the PWM output unit 16 the smoothed voltage value Vh stored later by the delay time stored in the delay time storage unit 17 than one cycle before stored in the voltage storage unit 7 ( S6).

続いてPWM出力部16は、比較判断部9から入力される平滑電圧の値Vhと位置推定電圧印加部11から入力されるモータ電圧VMとに基づいてPWM制御のデューティを計算してインバータ回路1に出力する(S7)。   Subsequently, the PWM output unit 16 calculates the duty of the PWM control based on the smoothed voltage value Vh input from the comparison determination unit 9 and the motor voltage VM input from the position estimation voltage application unit 11 to calculate the duty ratio of the inverter circuit 1. (S7).

続いてインバータ回路1は、平滑回路14から入力される平滑電圧を、PWM出力部16が出力したデューティを用いてPWM制御し、パルス状の電圧を各相の巻線Lu、Lv、Lwに印加してモータ電流を流す(S8)。   Subsequently, the inverter circuit 1 performs PWM control of the smoothed voltage input from the smoothing circuit 14 using the duty output from the PWM output unit 16, and applies a pulsed voltage to the windings Lu, Lv, Lw of each phase. Then, the motor current is supplied (S8).

続いて起動位置推定部10は、モータ電流の大きさを電流検出部5から入力される(S9)。   Then, the starting position estimation unit 10 receives the magnitude of the motor current from the current detection unit 5 (S9).

続いて起動位置推定部10は、各相の巻線に流れるモータ電流を比較し、回転子4の位置を推定する(S10)。   Then, the starting position estimating unit 10 compares the motor currents flowing through the windings of the respective phases and estimates the position of the rotor 4 (S10).

回転子4の位置を推定した後は、その位置に基づいて通常の起動処理を行う。回転子4の位置が精度よく推定されているため、起動失敗を抑制することが可能となる。   After estimating the position of the rotor 4, a normal starting process is performed based on the position. Since the position of the rotor 4 is accurately estimated, it is possible to suppress the start failure.

以上の構成により、PWM出力部16は、一周期前から遅延時間だけ遅い時点の平滑電圧からPWM制御のデューティを計算している。これにより、インバータ回路1は、遅延時間により発生する平滑電圧の差を補正してモータ電圧VMを正確に出力することができる。また、起動位置推定部10は、モータ電流の微小な変化を精度よく判断し、回転子4の位置を精度よく推定できる。つまり、平滑回路14のコンデンサの容量が小さくても平滑電圧を補正してモータ電圧VMを精度よくブラシレスDCモータ2の巻線3に印加できるので、モータ電流の微小な変化を精度よく検出し、起動時の回転子4の位置推定の精度を向上できる。したがって、低コストで小型化できるブラシレスDCモータ電圧制御装置20aを実現できる。   With the above configuration, the PWM output unit 16 calculates the duty of the PWM control from the smoothed voltage at the time point delayed by the delay time from the previous cycle. As a result, the inverter circuit 1 can correct the smoothed voltage difference caused by the delay time and accurately output the motor voltage VM. In addition, the starting position estimation unit 10 can accurately determine a minute change in the motor current and accurately estimate the position of the rotor 4. That is, even if the capacity of the capacitor of the smoothing circuit 14 is small, the smoothing voltage can be corrected and the motor voltage VM can be accurately applied to the winding 3 of the brushless DC motor 2. Therefore, a minute change in the motor current can be accurately detected, The position estimation accuracy of the rotor 4 at the time of startup can be improved. Therefore, it is possible to realize the brushless DC motor voltage control device 20a that can be downsized at low cost.

なお、周期検出部6は平滑電圧の電圧変化から一周期を検出しているが、交流から直接一周期を検出してもよい。   Although the cycle detection unit 6 detects one cycle from the voltage change of the smoothed voltage, it may detect one cycle directly from the alternating current.

また、起動時の回転子の位置推定方法については、パルス状のモータ電圧を30度、90度、150度、210度、270度、330度に6回印加する方法を述べたが、他の角度や回数を印加する方法で位置を推定してもよい。   As for the rotor position estimation method at the time of startup, the method of applying the pulsed motor voltage six times at 30, 90, 150, 210, 270 and 330 degrees has been described. The position may be estimated by applying an angle or a number of times.

(実施の形態2)
本実施の形態では、比較判断部9の処理について実施の形態1と異なる点を説明する。実施の形態1と同じ構成については同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
(Embodiment 2)
In the present embodiment, the points of processing of the comparison/determination unit 9 different from those of the first embodiment will be described. The same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

実施の形態1では、比較判断部9が比較する、ブラシレスDCモータ2の起動時に平滑回路14が出力する最新の平滑電圧の値Vaと、電圧記憶部7の記憶する一周期前の平滑電圧の値Vbとが一致するものとして説明した。しかしながら、交流電源が不安定な場合には、図2Aに示す電圧のブレY等によって一致しないことがある。電圧のブレYが発生する原因としては、交流電源の立ち上げ、交流電源の電圧変動、雷サージのノイズ印加等があり、一過性のものである。本実施の形態では、比較判断部9は、最新の平滑電圧の値Vaと、一周期前の平滑電圧の値Vbとを比較し、一致しない場合には、一致するまでPWM出力部16への出力を待機する。   In the first embodiment, the latest smoothed voltage value Va output by the smoothing circuit 14 when the brushless DC motor 2 is started and the smoothed voltage stored in the voltage storage unit 7 and which is one cycle before are compared with each other. The description has been made assuming that the value Vb matches. However, when the AC power supply is unstable, the voltage fluctuation Y shown in FIG. The causes of the voltage fluctuation Y are transient, such as startup of the AC power supply, voltage fluctuation of the AC power supply, noise application of lightning surge, and the like. In the present embodiment, the comparison/determination unit 9 compares the latest smoothed voltage value Va with the smoothed voltage value Vb one cycle before, and if they do not match, the PWM output unit 16 outputs until they match. Wait for output.

また、本実施の形態に係る比較判断部9は、図9に示すように、一周期前の平滑電圧の値Vbと、最新の平滑電圧の値Vaとを比較し、一致しない場合、何もせず終了(S11)に進むように設定されている。   Further, the comparison/determination unit 9 according to the present embodiment compares the smoothed voltage value Vb one cycle before and the latest smoothed voltage value Va, as shown in FIG. Instead, it is set to proceed to the end (S11).

以上の構成により、本実施の形態に係るブラシレスDCモータ電圧制御装置20aは、交流電圧が一時的に変動しても、復帰して平滑電圧が周期的に変動するまで待つので、インバータ回路1からブラシレスDCモータ2に電圧が精度よく出力されて、モータ電流の微小な変化を精度よく検出することができる。つまり、交流電圧が安定している場合のみ、ブラシレスDCモータ2の巻線3に電圧を印加するため、起動時の回転子の位置推定の精度を向上でき、起動失敗を抑制できる信頼性の高いブラシレスDCモータ電圧制御装置20aを得ることができる。   With the above-described configuration, the brushless DC motor voltage control device 20a according to the present embodiment waits until the smoothing voltage periodically changes and recovers from the inverter circuit 1 even if the AC voltage temporarily changes. The voltage is accurately output to the brushless DC motor 2, and a minute change in the motor current can be accurately detected. That is, since the voltage is applied to the winding 3 of the brushless DC motor 2 only when the AC voltage is stable, the accuracy of rotor position estimation at the time of startup can be improved and startup failure can be suppressed with high reliability. The brushless DC motor voltage control device 20a can be obtained.

(実施の形態3)
本実施の形態では、平滑回路14について、実施の形態1、2と異なる点を説明する。実施の形態1、2と同じ構成については同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
(Embodiment 3)
In the present embodiment, the smoothing circuit 14 will be described by referring to differences from the first and second embodiments. The same components as those in the first and second embodiments are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

実施の形態1、2では、平滑回路14が一つの平滑コンデンサからなる例を述べた。本実施の形態では、平滑回路14に、バレーフィル回路18を用いた例について説明する。   In the first and second embodiments, the smoothing circuit 14 includes one smoothing capacitor. In the present embodiment, an example in which the valley fill circuit 18 is used as the smoothing circuit 14 will be described.

本実施の形態において、バレーフィル回路18は、平滑コンデンサ、ダイオード、抵抗を備える。   In the present embodiment, the valley fill circuit 18 includes a smoothing capacitor, a diode, and a resistor.

図10は、実施の形態3に係るブラシレスDCモータ電圧制御装置20aにおける機能ブロック図である。図10に示すように、本実施の形態に係るブラシレスDCモータ電圧制御装置20aは、図1の平滑回路14をバレーフィル回路18に置換えたものである。この構成では、バレーフィル回路18は、二つの平滑コンデンサを含んでおり、二つの平滑コンデンサに電流が流れる時間、いわゆる充電時間が、平滑コンデンサが1つのみの場合よりも長くなる。つまり、交流電源12の電流波形が実施の形態1、2の場合よりも正弦波に近くなる。これにより、他の構成を変更することなく、力率を改善することができる。   FIG. 10 is a functional block diagram of the brushless DC motor voltage control device 20a according to the third embodiment. As shown in FIG. 10, the brushless DC motor voltage control device 20a according to the present embodiment is obtained by replacing the smoothing circuit 14 of FIG. 1 with a valley fill circuit 18. In this configuration, the valley fill circuit 18 includes two smoothing capacitors, and the time during which the current flows through the two smoothing capacitors, the so-called charging time, is longer than that when only one smoothing capacitor is used. That is, the current waveform of the AC power supply 12 is closer to a sine wave than in the first and second embodiments. As a result, the power factor can be improved without changing other configurations.

図11Aは、交流電圧の一例を示す図である。図11Bは、バレーフィル回路18を利用して交流電圧を整流平滑した平滑電圧の一例を示している。   FIG. 11A is a diagram showing an example of an AC voltage. FIG. 11B shows an example of a smoothed voltage obtained by rectifying and smoothing an AC voltage using the valley fill circuit 18.

図11A,図11Bに示すように、平滑回路14にバレーフィル回路18を用いても、バレーフィル回路18から出力される平滑電圧には、交流電源の周期的で大きな電圧変動が存在する。具体的には、バレーフィル回路18から出力される平滑電圧は、最大電圧Vmaxの1/2まで変動する。しかしながら、実施の形態1で説明したように、平滑電圧が変動したとしても、制御部21aによって、ブラシレスDCモータ2に入力される電圧は一定となるように設定されている。   As shown in FIGS. 11A and 11B, even if the valley fill circuit 18 is used for the smoothing circuit 14, the smoothed voltage output from the valley fill circuit 18 has a periodic large fluctuation of the AC power supply. Specifically, the smoothed voltage output from the valley fill circuit 18 changes to 1/2 of the maximum voltage Vmax. However, as described in the first embodiment, the voltage input to the brushless DC motor 2 is set to be constant by the control unit 21a even if the smoothed voltage changes.

以上の構成により、平滑回路14にバレーフィル回路18を用いても、実施の形態1、2と同じ方法で平滑電圧の変動の抑制ができ、起動時の回転子4の位置推定の精度を向上できる。つまり、バレーフィル回路18の力率改善特性により力率が高く、起動失敗を抑制できるブラシレスDCモータ電圧制御装置20aを提供できる。   With the above configuration, even if the valley fill circuit 18 is used for the smoothing circuit 14, the fluctuation of the smoothing voltage can be suppressed by the same method as in the first and second embodiments, and the accuracy of the position estimation of the rotor 4 at the time of startup can be improved. it can. That is, it is possible to provide the brushless DC motor voltage control device 20a that has a high power factor due to the power factor improving characteristic of the valley fill circuit 18 and that can suppress failure in startup.

なお、バレーフィル回路18の例として、コンデンサを2段とした構成のものを示したが、3段の構成のものでもよい。   As an example of the valley fill circuit 18, the capacitor having two stages is shown, but the capacitor may have three stages.

(実施の形態4)
本実施の形態では、実施の形態1〜3に係るブラシレスDCモータ電圧制御装置20aを搭載した送風装置について説明する。実施の形態1〜3と同じ構成については同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
(Embodiment 4)
In the present embodiment, an air blower equipped with the brushless DC motor voltage control device 20a according to the first to third embodiments will be described. The same components as those in the first to third embodiments are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

図12は、実施の形態4に係るレンジフードを示す図である。レンジフード19は、キャビネット26の内部にブラシレスDCモータ2、回路ケース25、フィルタ40およびフード41を備える。回路ケース25には、実施の形態1〜3に係るブラシレスDCモータ電圧制御装置20aが内蔵されている。また、ブラシレスDCモータ2には送風ファン22が取り付けられている。フィルタ40およびフード41は、レンジフード19の下部に取り付けられた構造である。   FIG. 12 is a diagram showing a range hood according to the fourth embodiment. The range hood 19 includes a brushless DC motor 2, a circuit case 25, a filter 40, and a hood 41 inside a cabinet 26. The circuit case 25 contains the brushless DC motor voltage control device 20a according to the first to third embodiments. A blower fan 22 is attached to the brushless DC motor 2. The filter 40 and the hood 41 are structures attached to the lower portion of the range hood 19.

台所で調理する時に発生する熱気、煙および蒸気等はブラシレスDCモータ2に取り付けられた送風ファン22が回転することによって、フード41の中央部分よりフィルタ40を通って室外に排出される。   Hot air, smoke, steam and the like generated when cooking in the kitchen are discharged from the central portion of the hood 41 through the filter 40 to the outside by the rotation of the blower fan 22 attached to the brushless DC motor 2.

ブラシレスDCモータ2は、回路ケース25に内蔵されたブラシレスDCモータ電圧制御装置20aで起動される。   The brushless DC motor 2 is started by a brushless DC motor voltage control device 20a built in the circuit case 25.

これにより、ブラシレスDCモータ2は、起動時に回転子4の位置が精度よく推定され、回転子4の位置に応じた電圧を印加されるので、十分なトルクで起動することができる。したがって、レンジフードのような送風ファンが大型で重い場合においても、素早く起動し、熱気、煙および蒸気等をすばやく排出できる送風装置を提供できる。   As a result, the brushless DC motor 2 can be started with sufficient torque because the position of the rotor 4 is accurately estimated at the time of starting and a voltage according to the position of the rotor 4 is applied. Therefore, even when a blower fan such as a range hood is large and heavy, it is possible to provide a blower that can be quickly activated and quickly discharge hot air, smoke, steam, and the like.

(実施の形態5)
本実施の形態では、制御部21aについて、実施の形態1〜4と異なる点を説明する。実施の形態1〜4と同じ構成については同じ符号をつけて詳細な説明を省略する。
(Embodiment 5)
In the present embodiment, the control unit 21a will be described by referring to differences from the first to fourth embodiments. The same components as those in the first to fourth embodiments are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

図13は、実施の形態5に係るブラシレスDCモータ電圧制御装置20bのブロック図である。図13に示すように、ブラシレスDCモータ電圧制御装置20bは、整流回路13と、平滑回路14と、インバータ回路1と、電圧分圧部15と、電流検出部5と、制御部21bとを備える。   FIG. 13 is a block diagram of a brushless DC motor voltage control device 20b according to the fifth embodiment. As shown in FIG. 13, the brushless DC motor voltage control device 20b includes a rectifier circuit 13, a smoothing circuit 14, an inverter circuit 1, a voltage divider 15, a current detector 5, and a controller 21b. ..

制御部21bは、ブラシレスDCモータ電圧制御装置20aの制御部21aに備えられた起動位置推定部10と位置推定電圧印加部11に代えて、電流変換部27と、目標風量記憶部28と、風量演算部29と、モータ電圧制御部30とを備える。   The control unit 21b replaces the starting position estimation unit 10 and the position estimation voltage application unit 11 included in the control unit 21a of the brushless DC motor voltage control device 20a, and replaces the current conversion unit 27, the target air volume storage unit 28, and the air volume. The calculation unit 29 and the motor voltage control unit 30 are provided.

電流変換部27は、巻線3に流れるモータ電流を、電流検出部5を介して取得する。そして、電流変換部27は、取得したモータ電流に基づいて、モータ電流の大きさと回転子4の位置θと速度ωを検出する。回転子4の位置θと速度ωとの検出は、いわゆるセンサレス正弦波駆動方式に基づく変換によって行われる。電流変換部27は、モータ電流の大きさと速度ωを目標風量記憶部28へ、回転子4の位置θをモータ電圧制御部30へ出力する。   The current converter 27 acquires the motor current flowing through the winding 3 via the current detector 5. Then, the current converter 27 detects the magnitude of the motor current, the position θ and the speed ω of the rotor 4 based on the acquired motor current. The position θ and the speed ω of the rotor 4 are detected by conversion based on the so-called sensorless sine wave driving method. The current converter 27 outputs the magnitude and speed ω of the motor current to the target air volume storage 28 and the position θ of the rotor 4 to the motor voltage controller 30.

目標風量記憶部28は、送風ファン22が回転することによりフード41の中央部分からフィルタ40を通って送風されるべき風量である、予め定められた目標風量Qsを記憶する。目標風量記憶部28は、目標風量Qsを風量演算部29へ出力する。   The target air volume storage unit 28 stores a predetermined target air volume Qs, which is the air volume to be blown from the central portion of the hood 41 through the filter 40 by the rotation of the blower fan 22. The target air volume storage unit 28 outputs the target air volume Qs to the air volume calculation unit 29.

風量演算部29は、ブラシレスDCモータ2が駆動時か否かを判断し、駆動時には電流変換部27より入力されるモータ電流の大きさと回転子4の速度ωを用いて、送風ファン22が実際に送風している風量Qを演算する。そして、風量演算部29は、目標風量記憶部28より入力される目標風量Qsと風量Qを比較して目標速度ωsを決定し、得られた目標速度ωsをモータ電圧制御部30へ出力する。つまり、風量演算部29は、風量が多いと判断した場合、風量が少なくなるように速度ωを下げ、風量が少ないと判断した場合、風量が多くなるように速度ωを上げる。また、風量演算部29は、ブラシレスDCモータ2が停止時または起動時の場合は何の処理も行わない。なお駆動時とは、回転子が起動した後、回転を継続し、回転子に取り付けられた送風ファンが送風している状態を指す。   The air volume calculation unit 29 determines whether or not the brushless DC motor 2 is driven, and at the time of driving, the blower fan 22 is actually used by using the magnitude of the motor current input from the current conversion unit 27 and the speed ω of the rotor 4. The air volume Q that is being blown to is calculated. Then, the air volume calculation unit 29 compares the target air volume Qs input from the target air volume storage unit 28 with the air volume Q to determine the target speed ωs, and outputs the obtained target speed ωs to the motor voltage control unit 30. That is, when the air volume is determined to be large, the air volume calculation unit 29 decreases the speed ω so that the air volume is small, and when the air volume is small, the air volume is increased to increase the air volume. Further, the air volume calculation unit 29 does not perform any processing when the brushless DC motor 2 is stopped or started. The term “during driving” refers to a state in which the rotor continues to rotate after being activated, and a blower fan attached to the rotor is blowing air.

モータ電圧制御部30は、電流変換部27より入力される回転子4の位置θと、風量演算部29より入力される目標速度ωsとに基づいて決定される目標モータ電圧VMSとをPWM出力部16へ出力する。   The motor voltage control unit 30 outputs the position θ of the rotor 4 input from the current conversion unit 27 and the target motor voltage VMS determined based on the target speed ωs input from the air volume calculation unit 29 to the PWM output unit. Output to 16.

PWM出力部16は、比較判断部9より入力される平滑電圧の値と、モータ電圧制御部30より入力されるモータ電圧VMSに基づいてPWM制御のデューティを調整してインバータ回路1に出力する。   The PWM output unit 16 adjusts the duty of PWM control based on the value of the smoothed voltage input from the comparison determination unit 9 and the motor voltage VMS input from the motor voltage control unit 30, and outputs the duty to the inverter circuit 1.

ここで、モータ電圧制御部30が出力する目標モータ電圧VMSは、PWM制御によるデューティを正弦波状にした電圧である。   Here, the target motor voltage VMS output by the motor voltage control unit 30 is a voltage in which the duty under PWM control is a sine wave.

図14A、図14Bは、PWM出力部16により、比較判断部9から入力される平滑電圧の値と、モータ電圧制御部30から入力される目標モータ電圧VMSとに基づいてPWM制御のデューティを調整した場合と、調整しない場合とのモータ電流の一例を示す。図14Aは、デューティを調整した場合を示す図である。図14Aに示すように、比較判断部9から入力される平滑電圧の値に基づいてPWM制御のデューティを調整しているので、モータ電流は一定の大きさになっている。図14Bは、デューティを調整しない場合を示す図である。図14Bに示すように、この場合、モータ電流は大きさが常に変化している。電流変換部27はインバータ回路1が出力する一定の大きさのモータ電流を取得して、モータ電流の大きさと回転子の速度ωを検出する。風量演算部29は、電流変換部27が出力するモータ電流の大きさと回転子4の速度ωを用いて送風ファン22から発生している風量Qを演算する。   14A and 14B, the PWM output unit 16 adjusts the duty of PWM control based on the value of the smoothed voltage input from the comparison determination unit 9 and the target motor voltage VMS input from the motor voltage control unit 30. An example of the motor current with and without adjustment is shown. FIG. 14A is a diagram showing a case where the duty is adjusted. As shown in FIG. 14A, the duty of the PWM control is adjusted based on the value of the smoothed voltage input from the comparison/determination unit 9, so that the motor current has a constant magnitude. FIG. 14B is a diagram showing a case where the duty is not adjusted. In this case, as shown in FIG. 14B, the magnitude of the motor current is constantly changing. The current converter 27 acquires a constant magnitude motor current output from the inverter circuit 1, and detects the magnitude of the motor current and the rotor speed ω. The air volume calculation unit 29 calculates the air volume Q generated from the blower fan 22 using the magnitude of the motor current output by the current conversion unit 27 and the speed ω of the rotor 4.

続いて、本実施の形態に係るブラシレスDCモータ電圧制御装置20bの動作を、図15を参照しながら説明する。図15は、実施の形態5に係るブラシレスDCモータ電圧制御装置20bの動作を説明するフローチャートである。図15は、電圧保持部8が平滑電圧を保持してからPWM出力部16がデューティを出力するまでのフローチャートを示す。図9と同じ動作のものは、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。なお、以下に示した処理は、PWM制御における1ステップ毎に行われる。   Next, the operation of the brushless DC motor voltage control device 20b according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 15 is a flowchart explaining the operation of the brushless DC motor voltage control device 20b according to the fifth embodiment. FIG. 15 shows a flowchart from the voltage holding unit 8 holding the smoothed voltage to the PWM output unit 16 outputting the duty. The same operations as those in FIG. 9 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. The processing described below is performed for each step in PWM control.

まず、電圧保持部8は、電圧分圧部15より入力される平滑電圧の値を保持する(S1)。   First, the voltage holding unit 8 holds the value of the smoothed voltage input from the voltage dividing unit 15 (S1).

次に周期検出部6は、電圧保持部8が保持した平滑電圧の電圧変動の周期を検出する(S2)。   Next, the cycle detection unit 6 detects the cycle of voltage fluctuation of the smoothed voltage held by the voltage holding unit 8 (S2).

続いて電圧記憶部7は、周期検出部6が保持した一周期分の平滑電圧の値を記憶する(S3)。   Subsequently, the voltage storage unit 7 stores the value of the smoothed voltage for one cycle held by the cycle detection unit 6 (S3).

続いて風量演算部29は、駆動時か否かを判断し、駆動時には、次の電流変換部27の処理(S22)に進む。停止時または、起動時においては、何もせずに終了(S11)する(S21)。   Subsequently, the air volume calculation unit 29 determines whether or not it is driving, and when driving, proceeds to the next process of the current conversion unit 27 (S22). At the time of stopping or starting, the operation ends without doing anything (S11) (S21).

次に電流変換部27は、印加される電圧に基づいて巻線3に流れるモータ電流より、モータ電流の大きさと回転子4の位置θと速度ωを検出する(S22)。   Next, the current converter 27 detects the magnitude of the motor current, the position θ and the speed ω of the rotor 4 from the motor current flowing through the winding 3 based on the applied voltage (S22).

続いて風量演算部29は、モータ電流の大きさと回転子4の速度ωを用いて、送風ファン22から発生している風量Qを演算する。そして、風量演算部29は、目標風量記憶部28から入力される目標風量Qsと風量Qを比較して目標速度ωsを決定する(S23)。   Subsequently, the air volume calculation unit 29 calculates the air volume Q generated from the blower fan 22 using the magnitude of the motor current and the speed ω of the rotor 4. Then, the air volume calculation unit 29 compares the target air volume Qs input from the target air volume storage unit 28 with the air volume Q to determine the target speed ωs (S23).

続いてモータ電圧制御部30は、電流変換部27から入力される回転子4の位置θと風量演算部29から入力される目標速度ωsとに基づいて目標モータ電圧VMSを決定し、PWM出力部16へ出力する(S24)。   Subsequently, the motor voltage control unit 30 determines the target motor voltage VMS based on the position θ of the rotor 4 input from the current conversion unit 27 and the target speed ωs input from the air volume calculation unit 29, and the PWM output unit It outputs to 16 (S24).

次に比較判断部9は、一周期前の平滑電圧の値Vbと最新の平滑電圧の値Vaとを比較して一致した場合、次の比較判断部9の平滑電圧の値に決定(S6)に進む(S5)。   Next, the comparison/judgment unit 9 compares the smoothed voltage value Vb one cycle before and the latest smoothed voltage value Va, and if they match, determines the smoothing voltage value of the next comparison/judgment unit 9 (S6). (S5).

続いて比較判断部9は、電圧記憶部7の記憶する一周期前よりさらに遅延時間記憶部17に記憶された遅延時間だけ遅く記憶された平滑電圧の値VhをPWM出力部16に出力する(S6)。   Subsequently, the comparison and determination unit 9 outputs to the PWM output unit 16 the smoothed voltage value Vh stored later by the delay time stored in the delay time storage unit 17 than one cycle before stored in the voltage storage unit 7 ( S6).

続いてPWM出力部16は、比較判断部9から入力される平滑電圧の値Vhとモータ電圧制御部30から入力される目標モータ電圧VMSとに基づいてPWM制御のデューティを調整してインバータ回路1に出力する(S7)。   Subsequently, the PWM output unit 16 adjusts the duty of the PWM control based on the smoothed voltage value Vh input from the comparison/determination unit 9 and the target motor voltage VMS input from the motor voltage control unit 30, and the inverter circuit 1 (S7).

以上の構成により、本実施の形態に係るブラシレスDCモータ電圧制御装置20bは、駆動時において、回転子4の速度ωを調整することで、送風ファン22から送風される実際の風量Qを目標風量Qsに調整することができる。さらに、本実施の形態に係るブラシレスDCモータ電圧制御装置20bは、一周期前から遅延時間だけ遅い時点の平滑電圧に基づいてPWM制御のデューティを計算している。これにより、インバータ回路1は、遅延時間により発生する平滑電圧の差を補正して目標モータ電圧VMSを正確に出力することができる。したがって、電流変換部27は、電流検出部5を介してモータ電流を精度よく検出することができる。風量Qは、このモータ電流を変換した、モータ電流の大きさと速度ωを用いて求められる。つまり、本実施の形態では、精度よく風量Qが演算されるため、送風ファンから送風される実際の風量Qを精度よく目標風量Qsに調整することができる。   With the above configuration, the brushless DC motor voltage control device 20b according to the present embodiment adjusts the speed ω of the rotor 4 at the time of driving so that the actual air volume Q blown from the blower fan 22 becomes the target air volume. It can be adjusted to Qs. Further, the brushless DC motor voltage control device 20b according to the present embodiment calculates the duty of the PWM control based on the smoothed voltage at the time point delayed by the delay time from the previous cycle. As a result, the inverter circuit 1 can correct the difference in smoothed voltage caused by the delay time and accurately output the target motor voltage VMS. Therefore, the current converter 27 can accurately detect the motor current via the current detector 5. The air volume Q is obtained by converting the motor current and using the magnitude of the motor current and the speed ω. That is, in the present embodiment, since the air volume Q is accurately calculated, it is possible to accurately adjust the actual air volume Q blown from the air blowing fan to the target air volume Qs.

なお、風量演算部29は、モータ電流と速度ωを用いて風量Qを演算しているが、速度ωに代わって、例えば、モータ電圧を用いて風量を演算してもよい。   Although the air volume calculation unit 29 calculates the air volume Q using the motor current and the speed ω, the air volume may be calculated using, for example, the motor voltage instead of the speed ω.

また、電流変換部27は、モータ電流を用いて速度ωを検出しているが、回転子4に施された表面磁石の近傍の磁気センサの信号を用いて検出してもよい。   Further, although the current converter 27 detects the speed ω using the motor current, it may detect the speed ω using a signal from a magnetic sensor in the vicinity of the surface magnet applied to the rotor 4.

また、本実施の形態において、平滑回路14として、バレーフィル回路18を利用してもよい。バレーフィル回路18を使用した場合の効果等の説明については、実施の形態3に記載したものと同等である為、省略する。   Further, in the present embodiment, the valley fill circuit 18 may be used as the smoothing circuit 14. The description of the effects and the like when the valley fill circuit 18 is used is the same as that described in the third embodiment, and therefore will be omitted.

(実施の形態6)
本実施の形態では、比較判断部9の処理について実施の形態5と異なる点を説明する。
(Embodiment 6)
In the present embodiment, the points of processing of the comparison/determination unit 9 different from those of the fifth embodiment will be described.

実施の形態5では、比較判断部9が比較する、ブラシレスDCモータ2の駆動時に平滑回路14が出力する最新の平滑電圧の値Vaと、電圧記憶部7の記憶する一周期前の平滑電圧の値Vbとが一致するものとして説明した。しかしながら、実施の形態2で説明したように、交流電源が不安定な場合には、図2Aの電圧のブレY等によって一致しないことがある。本実施の形態では、比較判断部9は、最新の平滑電圧の値Vaと、一周期前の平滑電圧の値Vbとを比較し、一致しない場合、最新の平滑電圧の値VaをPWM出力部16への出力するようにしたものである。ここでいう最新の平滑電圧の値Vaとは、一周期前の平滑電圧Vbと一致しなかった平滑電圧の値のことである。   In the fifth embodiment, the latest smoothing voltage value Va output by the smoothing circuit 14 when the brushless DC motor 2 is driven and the smoothing voltage stored by the voltage storage unit 7 and compared with the previous smoothing voltage are compared. The description has been made assuming that the value Vb matches. However, as described in the second embodiment, when the AC power supply is unstable, there is a case where they do not match due to the voltage fluctuation Y in FIG. 2A. In the present embodiment, the comparison/determination unit 9 compares the latest smoothed voltage value Va with the smoothed voltage value Vb one cycle before, and if they do not match, the latest smoothed voltage value Va is determined by the PWM output unit. The output to 16 is made. The latest smoothed voltage value Va here is a smoothed voltage value that does not match the smoothed voltage Vb one cycle before.

これにより、装置を停止させることなく、風量を確保することができる。その後、比較判断部9は、最新の平滑電圧の値Vaと、一周期前の平滑電圧の値Vbとが一致すれば、実施の形態5に記載したとおりの通常動作を行う。   As a result, the air volume can be secured without stopping the device. After that, if the latest smoothed voltage value Va and the smoothed voltage value Vb one cycle before match, the comparison/determination unit 9 performs the normal operation as described in the fifth embodiment.

続いて、比較判断部9が、最新の平滑電圧の値Vaと、一周期前の平滑電圧の値Vbとを比較し、一致しない場合のブラシレスDCモータ電圧制御装置20bの動作を、図15を参照しながら説明する。   Next, the comparison/determination unit 9 compares the latest smoothed voltage value Va with the smoothed voltage value Vb one cycle before, and the operation of the brushless DC motor voltage control device 20b when they do not match is shown in FIG. Explanations will be given with reference.

図15に示すように、比較判断部9は、最新の平滑電圧の値Vaと、一周期前の平滑電圧の値Vbとを比較し、一致しない場合、次の比較判断部9の平滑電圧の値を最新の平滑電圧の値に決定の処理(S25)に進む(S5)。   As shown in FIG. 15, the comparison/determination unit 9 compares the latest smoothed voltage value Va with the smoothed voltage value Vb one cycle before, and if they do not match, the next smoothed voltage of the comparison/determination unit 9 is determined. The process proceeds to the process of determining the latest value of the smoothed voltage (S25) (S5).

続いて比較判断部9は、最新の平滑電圧の値を平滑電圧の値Vhに決定する(S25)。   Then, the comparison and determination unit 9 determines the latest smoothed voltage value to be the smoothed voltage value Vh (S25).

続いてPWM出力部16は、比較判断部9から入力された平滑電圧の値Vhとモータ電圧制御部30から入力される目標モータ電圧VMSとに基づいてPWM制御のデューティを調整してインバータ回路1に出力する(S7)。   Subsequently, the PWM output unit 16 adjusts the duty of the PWM control based on the smoothed voltage value Vh input from the comparison/determination unit 9 and the target motor voltage VMS input from the motor voltage control unit 30, and the inverter circuit 1 (S7).

以上の構成により、交流電圧が一時的に変動しても、モータが停止することなく風量を確保することができ、交流電圧が正常となった場合はモータ電圧が出力されてモータ電流を精度よく検出することができる。つまり風量をほぼ一定にでき、信頼性の高いブラシレスDCモータ電圧制御装置20bを提供できる。   With the above configuration, even if the AC voltage fluctuates temporarily, the air volume can be secured without stopping the motor, and when the AC voltage becomes normal, the motor voltage is output and the motor current is accurately measured. Can be detected. That is, it is possible to provide a highly reliable brushless DC motor voltage control device 20b that can keep the air volume substantially constant.

また、本実施の形態において、平滑回路14として、バレーフィル回路18を利用してもよい。バレーフィル回路18を使用した場合の効果等の説明については、実施の形態3に記載したものと同等である為、省略する。   Further, in the present embodiment, the valley fill circuit 18 may be used as the smoothing circuit 14. The description of the effects and the like when the valley fill circuit 18 is used is the same as that described in the third embodiment, and therefore will be omitted.

本発明に係るブラシレスDCモータの電圧制御装置は、コンデンサを小型化しても回転子の位置を推定することができるので、小型化を必要とする電圧制御装置として有用である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The voltage controller for a brushless DC motor according to the present invention can estimate the rotor position even if the capacitor is downsized, and is therefore useful as a voltage controller that needs to be downsized.

1 インバータ回路
2,102 ブラシレスDCモータ
3,Lu,Lv,Lw 巻線
4 回転子
5 電流検出部
6 周期検出部
7 電圧記憶部
8 電圧保持部
9 比較判断部
10 起動位置推定部
11 位置推定電圧印加部
12 交流電源
13 整流回路
14 平滑回路
15 電圧分圧部
16 PWM出力部
17 遅延時間記憶部
18 バレーフィル回路
19 レンジフード
20a,20b ブラシレスDCモータ電圧制御装置
21a,21b 制御部
22 送風ファン
25 回路ケース
26 キャビネット
27 電流変換部
28 目標風量記憶部
29 風量演算部
30 モータ電圧制御部
40 フィルタ
41 フード
119 レンジフード
122 送風ファン
123 排気口
124 外壁
125 回路ケース
126 キャビネット
140 フィルタ
141 フード
1 Inverter Circuit 2, 102 Brushless DC Motor 3, Lu, Lv, Lw Winding 4 Rotor 5 Current Detection Section 6 Cycle Detection Section 7 Voltage Storage Section 8 Voltage Holding Section 9 Comparison Judgment Section 10 Start Position Estimation Section 11 Position Estimated Voltage Applying unit 12 AC power supply 13 Rectifying circuit 14 Smoothing circuit 15 Voltage dividing unit 16 PWM output unit 17 Delay time storage unit 18 Valley fill circuit 19 Range hood 20a, 20b Brushless DC motor voltage control device 21a, 21b Control unit 22 Blower fan 25 Circuit case 26 Cabinet 27 Current conversion unit 28 Target air volume storage unit 29 Air volume calculation unit 30 Motor voltage control unit 40 Filter 41 Hood 119 Range hood 122 Blower fan 123 Exhaust outlet 124 Outer wall 125 Circuit case 126 Cabinet 140 Filter 141 Hood

Claims (6)

交流電圧を整流して直流電圧に変換する整流回路と、
前記直流電圧を平滑して平滑電圧を出力する平滑回路と、
入力されたデューティに基づいて、入力される前記平滑電圧をPWM制御してブラシレスDCモータに供給するインバータ回路と、
前記平滑電圧の変動の周期を検出する周期検出部と、
前記周期に対応させて前記平滑電圧の値を記憶する電圧記憶部と、
前記平滑回路により前記平滑電圧が出力されてから前記インバータ回路を介して前記平滑電圧が前記ブラシレスDCモータに出力されるまでの時間と、前記平滑回路により前記平滑電圧が出力されてから前記平滑電圧に基づいて前記インバータ回路に前記デューティが出力されるまでの時間と、の差である遅延時間を記憶する遅延時間記憶部と、
前記ブラシレスDCモータの起動時に前記電圧記憶部の記憶する一周期前の平滑電圧の値よりさらに前記遅延時間だけ遅く記憶された平滑電圧の値を出力する比較判断部と、
前記デューティを前記インバータ回路に出力するPWM出力部と、
前記ブラシレスDCモータに流れるモータ電流を検出する電流検出部と、
起動時に前記ブラシレスDCモータに印加するためのモータ電圧を保持する位置推定電圧印加部と、
前記ブラシレスDCモータを構成する回転子の位置を推定する起動位置推定部と、を備え、
前記PWM出力部は、
前記位置推定電圧印加部から入力される起動時のモータ電圧と前記比較判断部から入力される前記電圧記憶部の記憶する一周期前の平滑電圧の値よりさらに前記遅延時間だけ遅く記憶された平滑電圧の値とに基づいて前記デューティを調整して前記インバータ回路に出力し、
前記インバータ回路は、
前記回転子が停止状態で前記ブラシレスDCモータに前記調整されたデューティに対応するパルス状の電圧を印加し、
前記電流検出部は、
前記パルス状の電圧に対応して前記ブラシレスDCモータに流れたモータ電流を検出し、
前記起動位置推定部は、
前記電流検出部が検出した、前記パルス状の電圧に対応した電流値に基づいて、前記回転子が回転し始める直前の停止状態での位置を推定する、
ブラシレスDCモータ電圧制御装置。
A rectifier circuit that rectifies AC voltage and converts it to DC voltage,
A smoothing circuit that smoothes the DC voltage and outputs a smoothed voltage;
An inverter circuit that PWM-controls the smoothed voltage that is input based on the input duty and supplies the smoothed voltage to a brushless DC motor;
A cycle detection unit that detects the cycle of fluctuations in the smoothed voltage,
A voltage storage unit that stores the value of the smoothed voltage in association with the cycle,
The time from the output of the smoothed voltage by the smoothing circuit to the output of the smoothed voltage to the brushless DC motor via the inverter circuit, and the smoothed voltage after the smoothing voltage is output by the smoothing circuit. A delay time storage unit that stores a delay time that is a difference between the time until the duty is output to the inverter circuit based on
A comparison and determination unit that outputs a stored smoothing voltage value that is later by the delay time than the smoothing voltage value stored in the voltage storage unit one cycle before when the brushless DC motor is activated;
A PWM output unit that outputs the duty to the inverter circuit;
A current detector for detecting a motor current flowing through the brushless DC motor;
A position estimation voltage applying section that holds a motor voltage to be applied to the brushless DC motor at startup,
A starting position estimating unit that estimates the position of the rotor that constitutes the brushless DC motor,
The PWM output section is
Smoothing stored later by the delay time than the value of the motor voltage at the time of startup input from the position estimation voltage application unit and the value of the smoothed voltage stored in the voltage storage unit input from the comparison and determination unit. The duty is adjusted based on the value of the voltage and output to the inverter circuit,
The inverter circuit is
A pulsed voltage corresponding to the adjusted duty is applied to the brushless DC motor when the rotor is stopped,
The current detector is
Detecting a motor current flowing through the brushless DC motor corresponding to the pulsed voltage,
The starting position estimating unit,
The current detection unit detects, based on the current value corresponding to the pulsed voltage, to estimate the position in a stopped state immediately before the rotor starts rotating,
Brushless DC motor voltage controller.
前記比較判断部は、
前記ブラシレスDCモータの起動時に、前記平滑回路が出力する平滑電圧の値と前記電圧記憶部の記憶する一周期前の平滑電圧の値とが一致しない場合には、一致するまで前記PWM出力部への出力を待機する請求項1に記載のブラシレスDCモータ電圧制御装置。
The comparison and determination unit,
When the value of the smoothed voltage output by the smoothing circuit does not match the value of the smoothed voltage stored in the voltage storage unit one cycle before when the brushless DC motor is started, the PWM output unit is operated until the values match. The brushless DC motor voltage control device according to claim 1, which waits for the output of the brushless DC motor.
前記ブラシレスDCモータに接続される送風ファンと、
前記ブラシレスDCモータに流れるモータ電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部が検出したモータ電流に基づいてモータ電流の大きさと前記ブラシレスDCモータを構成する回転子の位置と速度とを検出する電流変換部と、
前記送風ファンが送風すべき風量である目標風量を記憶する目標風量記憶部と、
前記電流変換部が検出したモータ電流の大きさと回転子の速度を用いて前記送風ファンが送風している風量を演算して前記目標風量と比較し、前記目標風量を達成するための前記回転子の速度を決定する風量演算部と、
前記電流変換部が検出した前記回転子の位置と前記風量演算部が決定した前記回転子の速度とに基づいて前記ブラシレスDCモータに与えるモータ電圧を決定するモータ電圧制御部と、を備え、
前記PWM出力部は、
前記モータ電圧制御部により決定されたモータ電圧と前記比較判断部が出力した平滑電圧の値とに基づいて前記デューティを調整して前記インバータ回路に出力する請求項1に記載のブラシレスDCモータ電圧制御装置。
A blower fan connected to the brushless DC motor,
A current detector for detecting a motor current flowing through the brushless DC motor;
A current converter that detects the magnitude of the motor current and the position and speed of the rotor that constitutes the brushless DC motor based on the motor current detected by the current detector;
A target air volume storage unit that stores a target air volume that is the air volume to be blown by the blower fan;
Using the magnitude of the motor current detected by the current converter and the speed of the rotor, the air volume blown by the air blowing fan is calculated and compared with the target air volume, and the rotor for achieving the target air volume is calculated. An air volume calculator that determines the speed of
A motor voltage controller that determines a motor voltage to be applied to the brushless DC motor based on the position of the rotor detected by the current converter and the speed of the rotor determined by the airflow calculator.
The PWM output section is
The brushless DC motor voltage control according to claim 1, wherein the duty is adjusted and output to the inverter circuit based on the motor voltage determined by the motor voltage control unit and the value of the smoothed voltage output by the comparison determination unit. apparatus.
前記比較判断部は、
前記ブラシレスDCモータの駆動時に、
前記平滑回路が出力する平滑電圧の値と前記電圧記憶部の記憶する一周期前の平滑電圧の値とが一致しない場合には、前記平滑回路が出力する平滑電圧の値を前記PWM出力部へ出力する請求項1に記載のブラシレスDCモータ電圧制御装置。
The comparison and determination unit,
When driving the brushless DC motor,
When the value of the smoothed voltage output by the smoothing circuit does not match the value of the smoothed voltage stored in the voltage storage unit one cycle before, the value of the smoothed voltage output by the smoothing circuit is sent to the PWM output unit. The brushless DC motor voltage control device according to claim 1, which outputs the voltage.
前記平滑回路は、バレーフィル回路である請求項1に記載のブラシレスDCモータ電圧制御装置。 The brushless DC motor voltage control device according to claim 1, wherein the smoothing circuit is a valley fill circuit. 請求項1に記載のブラシレスDCモータ電圧制御装置を搭載した送風装置。 An air blower equipped with the brushless DC motor voltage controller according to claim 1.
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