JP3096490B2

JP3096490B2 - Ｄｃブラシレスモータの速度検出方法

Info

Publication number: JP3096490B2
Application number: JP03185455A
Authority: JP
Inventors: 仁志田村
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1991-06-29
Filing date: 1991-06-29
Publication date: 2000-10-10
Anticipated expiration: 2015-10-10
Also published as: JPH0515189A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エアコンのコンプレッ
サモータ等のＰＷＭ制御でインバータ駆動されるＤＣブ
ラシレスモータの速度検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、エアコンのコンプレッサモータに
は、効率，騒音等の面からインバータ駆動式のＤＣブラ
シレスモータが用いられる。この場合、１回転中におけ
る吸入，圧縮，排出の各過程での必要なトルクが異な
り、定トルクで運転すると、速度変動が生じて振動，騒
音が生じるため、１回転をいくつかの区間に分割して各
区間の速度が同一になるようにトルクを区間毎に調整す
る必要がある。

【０００３】そして、この種ＤＣブラシレスモータの駆
動回路はトランジスタ駆動の場合、一般に図２に示すよ
うに構成され、駆動用のトランジスタ１〜６に制御装置
７から例えば図３の（ａ）〜（ｆ）の定トルク駆動用の
駆動信号を与えると、各トランジスタ１〜６のスイッチ
ングに基づく直流電源８の給電によりモータ９の３相の
端子１０，１１，１２に同図の（ｇ），（ｈ），（ｉ）
それぞれの実線に示す電圧が誘起する。

【０００４】このとき、各端子１０，１１，１２の実際
の端子電圧はモータ９の逆起電力と内部インピーダンス
とに基づき、図３の（ｇ），（ｈ），（ｉ）の点線に示
す台形波になる。

【０００５】また、端子１０，１１，１２にＹ接続され
た同一抵抗値の３本の抵抗１３，１４，１５の接続点
（以下疑似中性点という）１６の電位はモータ９の中性
点の電位になる。

【０００６】そして、端子１０，１１，１２及び疑似中
性点１６の電位は図３の（ｊ）の実線Ｖ₁₀，Ｖ₁₁，Ｖ₁₂
及びＶ₁₆に示す関係を有し、中性点１６の電位は２極モ
ータの場合６０度毎（４極モータの場合３０度毎）に図
中の１点鎖線の電源８の電圧（以下電源電圧という）の
１／２の基準電位Ｖｒｅｆと交差する。

【０００７】したがって、例えば比較器構成の位置検出
器１７により疑似中性点１６の電位Ｖ₁₆と抵抗１８，１
９の分圧回路で形成した電源電圧の１／２の基準電位Ｖ
ｒｅｆとを比較し、両電位Ｖ₁₆，Ｖｒｅｆが一致する各
交差タイミング（時刻）を検出すると、直前の交差の検
出タイミングとの差（時間）により区間毎のモータ９の
速度を検出できる。そして、検出した速度が所定値にな
るようにトランジスタ１〜６の駆動信号のパルス幅等を
可変すれば、各区間の速度が同一になり、速度変動が防
止される。

【０００８】ところで、モータ９を温度調節等に応じて
可変速駆動するときは、周波数と電圧の両方に自由度を
もたせるため、通常、電源周波数より十分高い周波数の
ＰＷＭ制御が採用される。この場合、トランジスタ１〜
６は例えば図３の（ａ）〜（ｆ）それぞれのハイレベル
のオン期間に高周波のスイッチング動作をくり返す。

【０００９】そして、トランジスタ１〜６がＰＷＭ制御
で高周波スイッチングするため、疑似中性点１６の電位
は図４の（ａ）の実線に示すようにＰＷＭ制御の周期，
デューティに依存して高周波パルス変動する。そのた
め、検出器１７を設けるのみでは前記の各交差タイミン
グが正確に求まらなくなる。

【００１０】すなわち、図４の（ｂ）に示すように疑似
中性点１６の電位Ｖ₁₆が検出すべき●印のタイミングで
基準電位Ｖｒｅｆと実際に一致するＰＷＭ制御のオン期
間中は、検出器１７の出力反転から交差のタイミングを
正しく検出できるが、同図の（ｃ）に示すように疑似中
性点１６の電位Ｖ₁₆が●印のタイミングで基準電位Ｖｒ
ｅｆと一致しないスイッチングのオフ期間中は、つぎの
オン期間の始端の○印のタイミングを交差タイミングと
して検出する。

【００１１】そのため、とくにＰＷＭ制御のスイッチン
グのオフ期間に電位Ｖ₁₆，Ｖｒｅｆの交差タイミングの
検出遅れが生じる。

【００１２】この検出遅れが生じると、各区間の速度検
出の誤差が大きくなり、モータ９の速度変動を抑えられ
なくなり、モータ９が安定に定速駆動されなくなる。そ
こで、特開平２−１５９９９２号公報｛特願昭６３−３
１１３６８号（Ｈ０２Ｐ６／０２）｝には、つぎに説
明する速度検出方法を用いることが記載されている。

【００１３】すなわち、前記公報には検出器１７の出力
から交差タイミングを検出するとともに、そのタイミン
グが正しいか否かも検出し、正しくなければ、検出した
交差タイミングから速度を求める代わりに１周期前の速
度を用いて速度を求め、前記の検出遅れを防止すること
が記載されている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】前記公報に記載の従来
の速度検出方法の場合、モータ９が低速で可変駆動され
るときには検出遅れが防止されない問題点がある。

【００１５】すなわち、検出器１７の出力反転から検出
される交差タイミングが正しいか否かは偶然性に左右さ
れ、長期間にわたって連続的に検出が正しく行えないと
きもある。そして、ＰＷＭ制御で可変速駆動する場合
は、図４の（ｂ），（ｃ）からも明らかなようにスイッ
チングのオフ期間が長くなる低速時程、検出される交差
タイミングの正しくない状態（検出ミス状態）が連続し
易い。

【００１６】したがって、低速で可変速駆動されるとき
は、検出ミス状態が連続して速度検出が速度可変に追従
しなくなり、検出遅れが生じる問題点がある。本発明
は、モータの速度によらず検出遅れなく各区間の速度を
正確に検出するようにすることを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明のＤＣブラシレスモータの速度検出方法に
おいては、ＤＣブラシレスモータのＰＷＭ制御のスイッ
チングの周期，デューティから前記モータの疑似中性点
の電位が直流電源の１／２の電位に一致するタイミング
の検出遅れの期待値を求め、前記一致するタイミングの
検出遅れを前記期待値の減算で補正する。

【００１８】

【作用】前記のように構成された本発明の速度検出方法
の場合、ＰＷＭ制御のスイッチングの周期，デューティ
（スイッチングのオン期間）をＴ，ｄとすると、疑似中
性点の電位が直流電源の１／２の基準電位と一致する交
差タイミングがスイッチングのオン期間，オフ期間に生
じる確率はｄ，（１−ｄ）になり、さらに、検出遅れ時
間の平均がスイッチングのオン期間に０，オフ期間にＴ
（１−ｄ）／２になり、スイッチングの１周期全体の交
差タイミングの検出遅れの期待値（平均値）がＴ（１−
ｄ）²／２として求まることを利用し、交差タイミング
が検出される毎に、このタイミングに期待値Ｔ（１−
ｄ）²／２を減算して検出遅れを補正する。

【００１９】そして、各交差タイミング（検出時刻）に
その遅れの期待値を減算して検出遅れを補正するため、
モータの速度によらず、１回転全体としての検出遅れが
極めて少なくなり、各区間の速度が正確に検出される。

【００２０】

【実施例】１実施例について、図１を参照して説明す
る。図１において、図２と同一符号は同一もしくは相当
するものを示し、異なる点は補償器１８を付加し、この
補償器１８により検出器１７の検出タイミング（時刻）
を補正して制御装置７に通知した点である。なお、制御
装置７，補償器１８はマイクロコンピュータにより形成
され、バスを介して相互に通信する。

【００２１】そして、制御装置７はＰＷＭ制御に基づく
インバータ駆動によりトランジスタ１〜６を高周波スイ
ッチングし、モータ９を駆動する。また、トランジスタ
１〜６のスイッチングに基づいて疑似中性点１６に形成
される電位Ｖ₁₆と抵抗１８，１９の分圧に基づく基準電
位Ｖｒｅｆとが一致すると、検出器１７の出力が反転
し、この反転のタイミングが電位Ｖ₁₆，Ｖｒｅｆの交差
タイミングになる。

【００２２】そして、従来は検出器１７の出力が制御装
置７に供給され、交差タイミングがそのまま制御装置７
に通知されるが、図１の場合は検出器１７の出力が補償
器１８に供給される。さらに、ＰＷＭ制御に基づくイン
バータ駆動の周期，デューティをＴ，ｄとすると、制御
装置７はＴ，ｄを常時補償器１８に通知する。

【００２３】そして、補償器１８は検出器１７の出力が
反転して交差タイミングが通知されると、そのときの
Ｔ，ｄに基づき、通知された交差タイミングについての
検出遅れの期待値（平均値）を求める。すなわち、図４
の（ｂ），（ｃ）からも明らかなように、スイッチング
のオン期間は交差タイミングの検出が正しく行われて検
出遅れが発生せず、スイッチングのオフ期間は交差タイ
ミングの検出が正しく行われず検出遅れが発生する。

【００２４】そして、スイッチングのオン期間，オフ期
間に交差タイミングが生じる確率はｄ，１−ｄであり、
これらの検出遅れの平均値は０，Ｔ（１−ｄ）／２それ
ぞれになり、スイッチングの１周期の検出遅れの期待値
はＴ（１−ｄ）²／２として求まる。この期待値Ｔ（１
−ｄ）²／２を交差タイミングに減算することにより、
モータ９の速度によらず、各交差タイミングが検出遅れ
を極力少なくして求まる。

【００２５】そこで、補償器１８は通知された交差タイ
ミングの時刻に期待値Ｔ（１−ｄ）²／２を減算して補
正した時刻を交差タイミングとして制御装置７に通知す
る。この通知に基づき制御装置７は直前に通知された交
差タイミングとの差から各区間の回転に要する時間を求
めて速度を検出し、この速度が一定になるようにＴ，ｄ
を調整してモータ９の速度をフィードバック制御する。

【００２６】なお、制御装置７は温度調節等に基づくモ
ータ９の可変速制御により、フィードバック制御の目標
速度が変化する。そして、制御装置７に通知される各交
差タイミングの検出遅れがモータ９の速度によらず極め
て少なくなるため、とくに、低速で可変速駆動するとき
にも速度制御が安定に行われる。

【００２７】なお、前記実施例ではトランジスタ１〜６
を用いて駆動回路を構成したが、トランジスタ１〜６の
代わりにサイリスタ等を用いて駆動回路を構成してもよ
い。そして、エアコンのコンプレッサモータ以外のサイ
リストモータ等の種々のＤＣブラシレスモータの速度検
出に適用できるのは勿論である。

【００２８】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているため、以下に記載する効果を奏する。ＤＣブラシ
レスモータ９のＹ結線された疑似中性点１６の電位Ｖ₁₆
が直流電源８の１／２の基準電位Ｖｒｅｆに一致するタ
イミングの検出遅れを、このタイミングにＰＷＭ制御の
インバータ駆動のスイッチングの周期Ｔ，デューティｄ
に基づく検出遅れの期待値Ｔ（１−ｄ）²／２を減算し
て補正し、この補正したタイミングによりモータ９の１
回転を分割した区間毎の速度を検出したため、モータ９
の速度によらず、検出遅れを極めて少なくして高精度に
各区間の速度を検出することができ、制御の安定性等が
向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＤＣブラシレスモータの速度検出方法
の１実施例のブロック図である。

【図２】従来例のブロック図である。

【図３】（ａ）〜（ｊ）は図２の動作説明用の波形図で
ある。

【図４】（ａ）〜（ｃ）はＰＷＭ制御に基づく従来例の
検出遅れの説明図である。

【符号の説明】

７制御装置８直流電源９ＤＣブラシレスモータ１６疑似中性点１７位置検出器１８補償器

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ＰＷＭ制御によりインバータ駆動される
ＤＣブラシレスモータの各相をＹ結線し前記ＰＷＭ制御
のスイッチングに同期して脈動変化する疑似中性点の電
位を形成し、前記疑似中性点の電位が直流電源の１／２の電位に一致
するタイミングを検出して前記モータの１回転を分割し
た区間毎の速度を検出するＤＣブラシレスモータの速度
検出方法において、前記ＰＷＭ制御のスイッチングの周期，デューティから
前記一致するタイミングの検出遅れの期待値を求め、前記一致するタイミングの検出遅れを前記期待値の減算
で補正することを特徴とするＤＣブラシレスモータの速
度検出方法。