JP3239426B2 - Drive device for brushless DC motor - Google Patents

Drive device for brushless DC motor

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JP3239426B2
JP3239426B2 JP07040192A JP7040192A JP3239426B2 JP 3239426 B2 JP3239426 B2 JP 3239426B2 JP 07040192 A JP07040192 A JP 07040192A JP 7040192 A JP7040192 A JP 7040192A JP 3239426 B2 JP3239426 B2 JP 3239426B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、能力可変型空気調和機
の圧縮機などの駆動に使用される、インバータ回路を用
いたブラシレスDCモータの駆動装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a drive device for a brushless DC motor using an inverter circuit, which is used for driving a compressor of a variable capacity air conditioner.

【0002】[0002]

【従来の技術】ブラシレスモータの駆動装置において、
固定子巻線と永久磁石の回転子との相対的位置を検出す
るのに、ホール素子等の位置検出素子を用いることな
く、固定子巻線に生じる誘起電圧を含む端子電圧を利用
する方式が知られている。さらには、動作の安定化制御
のために、上記の端子電圧に代えて、インバータ回路の
入力側、つまり直流側部分に流れる電流の波形に基づい
て力率を演算し、力率の進み、遅れを判断し、力率が1
になるように、インバータ回路に加える電圧と周波数を
フィードバック制御する方式が知られている(例えば特
開平3−155393号公報参照)。
2. Description of the Related Art In a brushless motor driving device,
In order to detect the relative position between the stator winding and the rotor of the permanent magnet, there is a method that uses a terminal voltage including an induced voltage generated in the stator winding without using a position detecting element such as a Hall element. Are known. Further, in order to stabilize the operation, the power factor is calculated based on the waveform of the current flowing to the input side of the inverter circuit, that is, the DC side portion, instead of the terminal voltage, and the power factor is advanced and delayed. And the power factor is 1
A method is known in which the voltage and frequency applied to the inverter circuit are feedback-controlled so that

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところが、この方式に
おいては、直流部の電流波形からは、力率の1は判明す
るが、進んでいる場合や、遅れている場合、力率の絶対
値は不明であり、電流位相を自由に制御することができ
なかった。このことは、運転効率の最適制御や運転範囲
の拡大制御を困難なものとしていた。さらには、モータ
の制御回路において、アナログ信号処理が必要であり、
設計が複雑で、コストが高くついていた。その他に、直
流部の電流検出が必要であるため、高価な直流電流検出
器(DCCT)を使用する必要があり、安価な交流電流
検出器(ACCT)を用いることができず、シャント抵
抗を用いた電流検出では、制御回路とモータ主回路が電
気的に接続されることにより信頼性が低下する要因とな
っていた。
However, in this method, the power factor of 1 is known from the current waveform of the DC section, but when the power is advanced or delayed, the absolute value of the power factor is It was unknown, and the current phase could not be freely controlled. This makes it difficult to optimally control the operation efficiency and control the expansion of the operation range. Furthermore, analog signal processing is required in the motor control circuit,
The design was complex and costly. In addition, since it is necessary to detect the current of the DC section, it is necessary to use an expensive DC current detector (DCCT). In the current detection, since the control circuit and the motor main circuit are electrically connected, reliability is reduced.

【0004】また、力率検出の際に、インバータ回路に
おけるチョッピング成分(キャリア)の影響で、誤差を
生じ、しかも、このキャリアをフィルタで十分に除去す
ることは不可能であるため、特に回転数が高いとき運転
が不安定となっていた(フィルタを用いると電流波形か
らの力率判断が困難となる)。また、従来、起動時から
最高速まで常に最適効率を狙い、位相指令を0付近に設
定していた。このため、起動時などの低周波数時には運
転が不安定になり易く、脱調することがあった。インバ
ータ最大電圧を迎えると、それ以上の高速回転は不可能
となる。
[0004] Further, at the time of power factor detection, an error occurs due to the effect of a chopping component (carrier) in the inverter circuit, and furthermore, it is impossible to sufficiently remove this carrier with a filter. When the value was high, the operation was unstable (if a filter was used, it was difficult to determine the power factor from the current waveform). Further, conventionally, the phase command has been set to around 0 in order to always aim for the optimum efficiency from the start to the maximum speed. For this reason, at a low frequency such as at the time of startup, the operation is likely to be unstable, and there is a case where a step-out occurs. When the inverter reaches its maximum voltage, further high-speed rotation becomes impossible.

【0005】本発明は、上述した問題点を解決するもの
で、インバータ回路の直流側部分に流れる電流を利用す
ることなく、モータ電流のゼロクロス時の電圧位相を基
準とする電流位相を求め、この電流位相を所望の値にな
るように制御するようにしたことにより、任意の電流位
相に制御でき、動作の安定化、運転効率の最適化、高信
頼性、低コスト化が図れるブラシレスDCモータの駆動
装置を提供することを目的とする。また、インバータ回
路の周波数に応じて電流位相指令を与えることにより、
起動時から高速時まで運転の安定化を図ったブラシレス
DCモータの駆動装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problem, and obtains a current phase based on a voltage phase at the time of zero crossing of a motor current without using a current flowing in a DC side portion of an inverter circuit. By controlling the current phase to a desired value, it is possible to control the current phase to an arbitrary value, and to achieve stable operation, optimization of operation efficiency, high reliability, and low cost of a brushless DC motor. It is an object to provide a driving device. Also, by giving the current phase command according to the frequency of the inverter circuit,
It is an object of the present invention to provide a brushless DC motor drive device that stabilizes operation from startup to high speed.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1記載の発明は、直流電圧を交流電圧に変換し
てブラシレスDCモータに電圧を供給するスイッチング
素子により構成されるインバータ回路を有したブラシレ
スDCモータの駆動装置において、モータ電流を検出す
る電流検出手段と、この電流検出手段からの検出信号に
基づいて前記インバータ回路のスイッチング素子を駆動
制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記電流
検出手段による電流ゼロクロス時のモータ電圧位相を検
出し、この電圧位相を基準とするモータ電流位相を検出
する電流位相検出手段と、この検出された電流位相が任
意に指定される所望の電流位相になるように、前記イン
バータ回路への電圧指令または周波数指令を演算する演
算手段とを有し、この演算手段の演算結果に基づいて前
記インバータ回路を制御するようにしたものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an inverter circuit comprising a switching element for converting a DC voltage into an AC voltage and supplying the voltage to a brushless DC motor. A brushless DC motor driving device, comprising: a current detecting means for detecting a motor current; and a control circuit for driving and controlling a switching element of the inverter circuit based on a detection signal from the current detecting means. A current phase detecting means for detecting a motor voltage phase at the time of current zero crossing by the current detecting means, and detecting a motor current phase with reference to the voltage phase; Computing means for computing a voltage command or a frequency command to the inverter circuit so that the current phase becomes In which the it was to control the inverter circuit based on the calculation result of the calculating means.

【0007】請求項2記載の発明は、請求項1記載の装
置において、モータ電流検出手段には交流電流検出器を
用い、制御回路にはゼロクロスを検出可能なマイクロコ
ンピュータを用いたものである。請求項3記載の発明
は、請求項1記載の装置において、モータ電流検出手段
には交流電流検出器を用い、この検出した電流出力をロ
ーパスフィルタに通してキャリア成分を除去するように
したものである。
According to a second aspect of the present invention, in the device of the first aspect, an AC current detector is used for the motor current detecting means, and a microcomputer capable of detecting zero crossing is used for the control circuit. According to a third aspect of the present invention, in the device according to the first aspect, an AC current detector is used as the motor current detecting means, and the detected current output is passed through a low-pass filter to remove a carrier component. is there.

【0008】請求項4記載の発明は、請求項1記載の装
置において、任意に指定される所望の電流位相を、イン
バータ回路の周波数に応じて変化させるようにしたもの
である。請求項5記載の発明は、請求項4記載の装置に
おいて、起動時などの低周波数時には、遅れ位相指令を
出力するようにしたものである。請求項6記載の発明
は、請求項4記載の装置において、高周波数時には、進
み位相指令を出力するようにしたものである。請求項7
記載の発明は、請求項4記載の装置において、インバー
タ回路が最大電圧出力とならないように進み位相指令を
出力するようにしたものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the device of the first aspect, a desired current phase arbitrarily designated is changed according to the frequency of the inverter circuit. According to a fifth aspect of the present invention, in the device according to the fourth aspect, a delay phase command is output at a low frequency such as at the time of starting. According to a sixth aspect of the present invention, in the device according to the fourth aspect, a leading phase command is output at a high frequency. Claim 7
According to the invention described in the fourth aspect, the inverter circuit outputs a leading phase command so that the inverter circuit does not have the maximum voltage output.

【0009】[0009]

【作用】請求項1乃至3記載の構成によれば、制御回路
は、電流検出手段により検出した電流ゼロクロス時のモ
ータ電圧位相を検出し、この電圧位相を基準とするモー
タ電流位相を検出し、この検出された電流位相が外部か
ら指定された所望の電流位相指令になるように、インバ
ータ回路への電圧指令または周波数指令を演算する。こ
の演算結果に基づいてインバータ回路を駆動制御するこ
とにより、任意の電流位相での運転が行なえる。また、
請求項4乃至7記載の構成によれば、インバータ回路の
周波数に応じて電流位相を起動時から高速時まで適切に
与えることができる。
According to the first to third aspects of the present invention, the control circuit detects the motor voltage phase at the time of the current zero crossing detected by the current detecting means, and detects the motor current phase based on the voltage phase. A voltage command or a frequency command to the inverter circuit is calculated so that the detected current phase becomes a desired current phase command specified from the outside. By driving and controlling the inverter circuit based on the calculation result, operation at an arbitrary current phase can be performed. Also,
According to the configuration of the fourth to seventh aspects, the current phase can be appropriately given from the time of startup to the time of high speed according to the frequency of the inverter circuit.

【0010】[0010]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面とともに説明
する。図1はブラシレスDCモータの駆動装置の全体構
成を示す。図1において、交流電源1は全波整流回路2
に接続され、この全波整流回路2による直流出力端には
平滑用コンデンサ3が接続され、さらに、インバータ回
路4が接続されている。前記直流出力端には電圧Vdc
が得られる。インバータ回路4は、例えば、6個のスイ
ッチング素子たるトランジスタを3相ブリッジ接続して
なり、直流電圧を交流電圧に変換し、交流基本波の周波
数と電圧を任意の値にPWM(パルス幅変調)制御でき
るものである。このインバータ回路4の交流出力電圧が
ブラシレスDCモータ5のスター結線された3相の固定
子巻線に供給される。このブラシレスDCモータ5は固
定子巻線と永久磁石形の回転子とからなる。ブラシレス
DCモータ5は圧縮機6に内装され、圧縮要素7を駆動
する。圧縮機6はアキュームレータ8を経て不図示の熱
交換器などを含んだ冷凍回路に接続されている。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the overall configuration of a driving device for a brushless DC motor. In FIG. 1, an AC power supply 1 is a full-wave rectifier circuit 2.
The smoothing capacitor 3 is connected to a DC output terminal of the full-wave rectifier circuit 2, and further, an inverter circuit 4 is connected. A voltage Vdc is applied to the DC output terminal.
Is obtained. The inverter circuit 4 is formed, for example, by connecting six transistors as three switching elements in a three-phase bridge, converting a DC voltage into an AC voltage, and changing the frequency and voltage of the AC fundamental wave to arbitrary values by PWM (pulse width modulation). It can be controlled. The AC output voltage of the inverter circuit 4 is supplied to a star-connected three-phase stator winding of the brushless DC motor 5. The brushless DC motor 5 includes a stator winding and a permanent magnet type rotor. The brushless DC motor 5 is housed in a compressor 6 and drives a compression element 7. The compressor 6 is connected via an accumulator 8 to a refrigeration circuit including a heat exchanger and the like (not shown).

【0011】インバータ回路4からブラシレスモータ5
への給電ラインの1相上には交流電流検出器(ACC
T)9が設けられ、このACCT9の検出出力はフィル
タ回路10を経て、インバータ回路4のスイッチング素
子を駆動制御する制御回路11に入力される。この制御
回路11は、マイクロコンピュータ等でなり、ACCT
9とフィルタ回路10からの検出信号よりモータ電流の
ゼロクロス時の電圧位相に対する電流位相を求め、この
電流位相が外部より入力された電流位相指令値になるよ
うに前記インバータ回路4のスイッチング素子への印加
電圧と周波数を制御する機能を有する。
From the inverter circuit 4 to the brushless motor 5
AC current detector (ACC)
T) 9 is provided, and a detection output of the ACCT 9 is input to a control circuit 11 that drives and controls a switching element of the inverter circuit 4 via a filter circuit 10. The control circuit 11 comprises a microcomputer or the like, and
9 and a detection signal from the filter circuit 10, a current phase with respect to the voltage phase at the time of zero crossing of the motor current is obtained. It has the function of controlling the applied voltage and frequency.

【0012】図4はモータの1相(ここではW相)の電
圧(基本波とPWM波形)と、内部変数として持つW相
電圧位相角θvと、W相電流波形及びフィルタ出力のタ
イムチャートを示す。この例は電圧に対して電流位相が
遅れている場合を示している。ACCT9で検出された
1相のモータ電流は、図示のように、基本波とPWMの
キャリア成分に支配される。求めようとする基本波の力
率を検出するためにはキャリア成分を除去するのが望ま
しい。そこで、上記のように、ACCT9の出力端にフ
ィルタ回路10を設けている。図4において、T1はイ
ンバータ回路における電源の1周期であり、電源周波数
をfとしたとき、T1=1/2πfである。
FIG. 4 is a time chart of one phase (here, W phase) voltage (fundamental wave and PWM waveform) of the motor, a W phase voltage phase angle θv as an internal variable, a W phase current waveform, and a filter output. Show. This example shows a case where the current phase is delayed with respect to the voltage. The one-phase motor current detected by the ACCT 9 is governed by the fundamental wave and the PWM carrier component as shown in the figure. In order to detect the power factor of the fundamental wave to be obtained, it is desirable to remove the carrier component. Therefore, the filter circuit 10 is provided at the output terminal of the ACCT 9 as described above. In FIG. 4, T1 is one cycle of the power supply in the inverter circuit, and when the power supply frequency is f, T1 = 1 / 2πf.

【0013】このフィルタ回路10の実施例を図2に、
その周波数に対するゲイン特性及び遅れ位相(θfilt)
特性を図3の(a)(b)に示す。この特性は補正テー
ブル(フィルタ定数テーブル)として用いる。図示のよ
うに、フィルタ回路10は抵抗RとコンデンサCからな
るローパスフィルタである。一般に、圧縮機用ブラシレ
スDCモータの基本波の周波数は約20〜300Hzで
あり、キャリア周波数は約3kHz程度である。このよ
うに周波数比が10倍程度しかないので、理想的な特性
(基本波に対しては位相遅れが非常に小さく、キャリア
周波数に対してはゲインが非常に小さい。)を得ること
は困難である。
An embodiment of the filter circuit 10 is shown in FIG.
Gain characteristics and delay phase (θfilt) for that frequency
The characteristics are shown in FIGS. This characteristic is used as a correction table (filter constant table). As illustrated, the filter circuit 10 is a low-pass filter including a resistor R and a capacitor C. Generally, the frequency of the fundamental wave of a brushless DC motor for a compressor is about 20 to 300 Hz, and the carrier frequency is about 3 kHz. As described above, since the frequency ratio is only about 10 times, it is difficult to obtain ideal characteristics (the phase delay is very small for the fundamental wave and the gain is very small for the carrier frequency). is there.

【0014】ここではキャリア成分によりゼロクロス信
号がチャタリングを起こさない範囲で、できるだけ基本
波位相が遅れないような、フィルタを設計した。実際に
は、上記の理由で基本波に対して位相遅れが存在するの
で、あらかじめ図3の(b)に示す太線部分をメモリ上
のテーブルに格納しておき、フィルタの影響を補正する
ために用いる。制御回路11をなすマイクロコンピュー
タは、5V単一で動作し、かつAC入力に対してゼロク
ロス割り込みが可能であるものを使用する。これによ
り、より少ないハードウエアで本発明を実施することが
できる。
Here, a filter is designed such that the fundamental wave phase is not delayed as much as possible within a range where the zero-cross signal does not cause chattering due to the carrier component. Actually, since there is a phase delay with respect to the fundamental wave for the above reason, the bold line shown in FIG. 3B is stored in advance in a table on the memory to correct the effect of the filter. Used. The microcomputer constituting the control circuit 11 operates at a single voltage of 5 V and is capable of performing a zero-cross interrupt on the AC input. As a result, the present invention can be implemented with less hardware.

【0015】次に、制御回路11において行われるPW
M制御のソフトウエア処理について説明する。この概略
機能は図1の点線ブロック内に示す。電流位相検出ブロ
ック12は電流のゼロクロス割り込み時に回路内部の変
数である電圧位相角φvを読み込み、フィルタの影響を
含む電流位相φ´を演算する。補正ブロック13では、
現在の運転周波数に対する、フィルタの遅れ量φfiltを
テーブルから読み込み、減算により補正し、真の電流位
相φを求める。
Next, the PW performed in the control circuit 11
The software processing of the M control will be described. This general function is shown in the dashed block in FIG. The current phase detection block 12 reads the voltage phase angle φv which is a variable in the circuit at the time of a zero-cross interruption of the current, and calculates the current phase φ ′ including the influence of the filter. In the correction block 13,
The filter delay amount φfilt for the current operation frequency is read from the table, corrected by subtraction, and the true current phase φ is obtained.

【0016】PI制御ブロック14では位相差が所望の
値になるように、周波数と電圧に対し、所定のアルゴリ
ズムでPI(比例積分)制御を行う。加算器15では、
指令ブロック17からの指定された初期の周波数指令f
0と電圧指令v0に、PI演算結果ΔfとΔvを加算す
ることにより、PWM演算出力ブロック16に対する最
終の電圧および周波数指令を作成する。
The PI control block 14 performs PI (proportional integration) control on the frequency and the voltage by a predetermined algorithm so that the phase difference becomes a desired value. In the adder 15,
The specified initial frequency command f from the command block 17
By adding the PI calculation results Δf and Δv to 0 and the voltage command v0, a final voltage and frequency command for the PWM calculation output block 16 is created.

【0017】図5、図6のフローチャートを参照してソ
フトウエア処理の詳細を説明する。まず、図5により電
流ゼロクロスの割り込み処理を説明する。制御回路11
は電流ゼロクロスを検出すると、割り込み処理に入る。
まず、マイクロコンピュータの内部変数である電圧位相
θv(角度)を読込み(#1)、次いで、電流が立上が
りかどうかを調べ(#2)、立ち上がりであれば、フィ
ルタ回路10の影響を含む電流位相φ´を−θvとする
(#3)。これは電流位相検出ブロック12の処理に該
当する。次に、周波数(内部変数)fを読み込み(#
4)、さらに、フィルタ定数テーブルから周波数に対す
る遅れ位相θfiltを読込み(#5)、フィルタの影響補
正を行うべく、実電流位相φをφ´−θfiltとして求め
る(#6)。このフィルタの影響補正は補正ブロック1
3の処理に該当する。この実電流位相φをメモリに格納
して(#7)、割り込み処理を終える。
The details of the software processing will be described with reference to the flowcharts of FIGS. First, the interruption process of the current zero cross will be described with reference to FIG. Control circuit 11
Detects the current zero crossing, and enters an interrupt process.
First, the voltage phase θv (angle), which is an internal variable of the microcomputer, is read (# 1). Then, it is checked whether the current rises (# 2). If the current rises, the current phase including the influence of the filter circuit 10 is detected. φ ′ is set to −θv (# 3). This corresponds to the processing of the current phase detection block 12. Next, the frequency (internal variable) f is read (#
4) Further, the delay phase θfilt with respect to the frequency is read from the filter constant table (# 5), and the actual current phase φ is obtained as φ′−θfilt (# 6) in order to correct the influence of the filter. Correction of the effect of this filter is performed by correction block 1
This corresponds to the process of No. 3. This actual current phase φ is stored in the memory (# 7), and the interrupt processing ends.

【0018】また、#2で、電流が立上がりでなく、立
ち下がりであれば、電圧位相θvが正であるかを調べ
(#8)、正であれば、進み電流位相であり、フィルタ
回路10の影響を含む電流位相φ´を−θv+πとし
(#9)、また、電圧位相θvが正でなければ、フィル
タ回路10の影響を含む電流位相φ´を−θv−πとし
て(#10)、いずれも#4へ進む。
In step # 2, if the current is not rising but falling, it is checked whether the voltage phase θv is positive (# 8). The current phase φ ′ including the influence of the filter circuit 10 is set to −θv + π (# 9). If the voltage phase θv is not positive, the current phase φ ′ including the influence of the filter circuit 10 is set to −θv−π (# 10). In each case, the process proceeds to # 4.

【0019】次に、図6によりPWM制御の割り込み処
理を説明する。この処理はキャリア周波数、つまり、P
WMインバータの制御周期毎に行われる。任意に指定さ
れた電流位相指令φrefを読込み(#11)、次い
で、実電流位相φをメモリから読込み(#12)、電流
位相差Δφをφ−φrefとして演算する(#13)。
次に、周波数PI制御(#14)及び電圧PI制御を行
う(#15)。これはPI制御ブロック14の処理に該
当し、微調整分の周波数Δf、電圧Δvを次の式にて求
める。ここに、Kpf、Kpvはゲイン(定数)、Ti
f、Tivは積分時間(定数)、Tは制御周期、添字の
kは割り込み処理回数である。位相遅れの場合、周波数
は高くする方向に制御するが、電圧は低くする方向に制
御するので、Kpf<0、Kpv>0である。
Next, the interrupt processing of the PWM control will be described with reference to FIG. This process is performed at the carrier frequency, that is, P
This is performed for each control cycle of the WM inverter. The current phase command φref arbitrarily specified is read (# 11), then the actual current phase φ is read from the memory (# 12), and the current phase difference Δφ is calculated as φ−φref (# 13).
Next, frequency PI control (# 14) and voltage PI control are performed (# 15). This corresponds to the processing of the PI control block 14, and the frequency Δf and the voltage Δv for the fine adjustment are obtained by the following equations. Here, Kpf and Kpv are gain (constant), Ti
f and Tiv are integration times (constants), T is the control cycle, and the subscript k is the number of interrupts. In the case of a phase delay, the frequency is controlled to increase, but the voltage is controlled to decrease, so that Kpf <0 and Kpv> 0.

【0020】[0020]

【数1】 (Equation 1)

【0021】次に、インバータ回路をPWM制御するた
めの周波数指令fを、f=f0+Δf、電圧指令vを、
v=v0+Δvなる式により演算する(#16)。そし
て、PWM波形演算として電圧ベクトルの決定、スイッ
チング信号出力を行い(#17)、割り込み処理を終え
る。上記の処理により、電流位相指令φrefと実電流
位相φとの差が0になるように制御される。
Next, a frequency command f for PWM control of the inverter circuit is given by f = f0 + Δf, and a voltage command v is given by
The calculation is performed using the equation v = v0 + Δv (# 16). Then, the voltage vector is determined and the switching signal is output as the PWM waveform calculation (# 17), and the interrupt processing is completed. By the above processing, control is performed such that the difference between the current phase command φref and the actual current phase φ becomes zero.

【0022】図7は他の実施例によるブラシレスDCモ
ータの駆動装置の全体構成を示す。前述の実施例におい
ては電流位相を任意に所望の値に指定するものとした
が、図7に示す実施例での制御回路11は、電流位相指
令をインバータ回路の周波数に応じて変化させるように
している。すなわち、制御回路11は予め設定した位相
指令テーブル18を有し、加算器15から出力される周
波数指令fを読込み、この周波数指令fに応じて、該位
相指令テーブル18より電流位相指令φrefを読込
み、これをPI制御ブロック14に与える。この位相指
令テーブル18からの読込み処理は前述図6の#11の
処理に該当する。その他の電流ゼロクロス割り込み及び
PWM制御割り込みの各処理は前述と同様であるので、
重複説明は省略する。
FIG. 7 shows the overall configuration of a brushless DC motor driving apparatus according to another embodiment. In the above embodiment, the current phase is arbitrarily set to a desired value. However, the control circuit 11 in the embodiment shown in FIG. 7 changes the current phase command according to the frequency of the inverter circuit. ing. That is, the control circuit 11 has a preset phase command table 18, reads the frequency command f output from the adder 15, and reads the current phase command φref from the phase command table 18 according to the frequency command f. Are supplied to the PI control block 14. The reading process from the phase command table 18 corresponds to the process of # 11 in FIG. The other processes of the current zero cross interrupt and the PWM control interrupt are the same as those described above.
Duplicate description is omitted.

【0023】この実施例での、周波数fに応じた電流位
相指令φrefと、その時のインバータ出力電圧値の例
を図8の(a)(b)に示す。同図に示されるように、
起動時などの低周波数時には、安定性を重視して、遅れ
位相指令を出力するようにしている。また、高周波数時
には、進み位相指令を出力するようにして、周波数限界
を上昇させている。また、その時、安定化のための電圧
制御が常に機能するように、インバータ回路の出力電圧
が最大電圧にならないような、進み位相を設定してい
る。
FIGS. 8A and 8B show examples of the current phase command φref according to the frequency f and the inverter output voltage value at that time in this embodiment. As shown in the figure,
At the time of low frequency such as at the time of startup, the delay phase command is output with emphasis on stability. At the time of high frequency, the advance phase command is output to increase the frequency limit. At that time, the leading phase is set so that the output voltage of the inverter circuit does not reach the maximum voltage so that the voltage control for stabilization always functions.

【0024】なお、本発明は上記実施例構成に限られ
ず、種々の変形が可能であり、例えば、上記ではモータ
電流の1相のみを検出したが、安定性に問題があるモー
タでは、3相を検出するようにすれば、より一層の安定
度の改善ができる。なお、安定性が高い場合は、Kpf
またはKpvの一方を零にしてもよい。
The present invention is not limited to the configuration of the embodiment described above, and various modifications are possible. For example, in the above, only one phase of the motor current is detected. Is detected, the stability can be further improved. If the stability is high, Kpf
Alternatively, one of Kpv may be set to zero.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上のように請求項1の発明によれば、
モータ電流のゼロクロス時の、電圧位相に対する電流位
相を検出して、この電流位相が指定された所望の指令値
になるようにインバータへの指令周波数と指令電圧を制
御するようにしたので、電圧に対する電流の位相差を進
みから遅れまで任意の位相に制御でき、したがって、効
率の最適制御や運転範囲の拡大制御が可能となる。
As described above, according to the first aspect of the present invention,
At the time of zero crossing of the motor current, the current phase with respect to the voltage phase is detected, and the command frequency and the command voltage to the inverter are controlled so that the current phase becomes a specified desired command value. The phase difference of the current can be controlled to an arbitrary phase from the leading to the lag, so that the optimum control of the efficiency and the control of expanding the operation range can be performed.

【0026】請求項2の発明によれば、ACCTにより
モータ電流検出を行い、ゼロクロス検出可能な制御回路
を用いるので、上記効果に加えて、制御回路部分がモー
タ主回路と絶縁され、ノイズなどによる誤動作発生がな
くなり、また、少ない部品点数で容易に設計でき、低コ
スト化が図れる。
According to the second aspect of the present invention, since the motor current is detected by the ACCT and the control circuit capable of detecting the zero crossing is used, in addition to the above effects, the control circuit portion is insulated from the motor main circuit, and noise and the like are generated. Elimination of erroneous operation can be prevented, and design can be easily performed with a small number of parts, thereby achieving cost reduction.

【0027】請求項3の発明によれば、ACCT出力を
ローパスフィルタに通して、キャリア成分を適切に排除
できるので、上記効果に加えて、キャリアの影響を受け
なくなり、高回転域でも安定した運転が可能となり、高
信頼性、高機能なブラシレスDCモータ駆動装置が実現
できる。
According to the third aspect of the present invention, the ACCT output can be passed through the low-pass filter to appropriately eliminate the carrier component. And a highly reliable and high-performance brushless DC motor driving device can be realized.

【0028】請求項4乃至7の発明によれば、インバー
タの周波数に応じて電流位相指令を変化させるので、起
動時から高速時まで全運転範囲に安定性を確保した適切
な運転が可能となる。
According to the fourth to seventh aspects of the present invention, the current phase command is changed according to the frequency of the inverter, so that appropriate operation can be performed while ensuring stability in the entire operation range from the start to the high speed. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例によるブラシレスDCモータ
の駆動装置の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a driving device of a brushless DC motor according to an embodiment of the present invention.

【図2】同装置におけるフィルタ回路の実施例構成図で
ある。
FIG. 2 is a configuration diagram of an embodiment of a filter circuit in the device.

【図3】同フィルタ回路の特性図である。FIG. 3 is a characteristic diagram of the filter circuit.

【図4】同装置における電圧、電流波形のタイムチャー
トである。
FIG. 4 is a time chart of voltage and current waveforms in the device.

【図5】同装置における電流ゼロクロス割り込み処理の
フローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart of a current zero cross interruption process in the device.

【図6】同装置におけるPWM制御割り込み処理のフロ
ーチャートである。
FIG. 6 is a flowchart of a PWM control interrupt process in the same device.

【図7】本発明の他の実施例によるブラシレスDCモー
タの駆動装置の構成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram of a driving device of a brushless DC motor according to another embodiment of the present invention.

【図8】上記他の実施例での周波数に応じた電流位相指
令とその時のインバータ出力電圧値の例を示す図であ
る。
FIG. 8 is a diagram showing an example of a current phase command according to a frequency and an inverter output voltage value at that time in the other embodiment.

【符号の説明】 4 インバータ回路 5 ブラシレスDCモータ 9 交流電流検出器 10 フィルタ回路 11 制御回路 12 電流位相検出ブロック 13 補正ブロック 14 PI制御ブロック 16 PWM演算出力ブロック 17 指令ブロック 18 位相指令テーブル[Description of Signs] 4 Inverter circuit 5 Brushless DC motor 9 AC current detector 10 Filter circuit 11 Control circuit 12 Current phase detection block 13 Correction block 14 PI control block 16 PWM calculation output block 17 Command block 18 Phase command table

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−15271(JP,A) 特開 平3−31778(JP,A) 特開 平3−215173(JP,A) 実開 平2−57285(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02P 6/18 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-3-15271 (JP, A) JP-A-3-31778 (JP, A) JP-A-3-215173 (JP, A) 57285 (JP, U) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H02P 6/18

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 直流電圧を交流電圧に変換してブラシレ
スDCモータに電圧を供給するスイッチング素子により
構成されるインバータ回路を有したブラシレスDCモー
タの駆動装置において、モータ電流を検出する電流検出
手段と、この電流検出手段からの検出信号に基づいて前
記インバータ回路のスイッチング素子を駆動制御する制
御回路とを備え、前記制御回路は、前記電流検出手段に
よる電流ゼロクロス時のモータ電圧位相を検出し、この
電圧位相を基準とするモータ電流位相を検出する電流位
相検出手段と、この検出された電流位相が任意に指定さ
れる所望の電流位相になるように、前記インバータ回路
への電圧指令または周波数指令を演算する演算手段とを
有し、この演算手段の演算結果に基づいて前記インバー
タ回路を制御するようにしたことを特徴とするブラシレ
スDCモータの駆動装置。
1. A brushless DC motor driving device having an inverter circuit comprising a switching element for converting a DC voltage into an AC voltage and supplying a voltage to the brushless DC motor, a current detecting means for detecting a motor current. A control circuit that drives and controls a switching element of the inverter circuit based on a detection signal from the current detection means.The control circuit detects a motor voltage phase at the time of current zero crossing by the current detection means, Current phase detection means for detecting a motor current phase based on a voltage phase, and a voltage command or a frequency command to the inverter circuit so that the detected current phase becomes a desired current phase arbitrarily specified. Calculating means for calculating, and controlling the inverter circuit based on the calculation result of the calculating means. A driving device for a brushless DC motor, characterized in that:
【請求項2】 モータ電流検出手段には交流電流検出器
を用い、制御回路にはゼロクロスを検出可能なマイクロ
コンピュータを用いたことを特徴とする請求項1記載の
ブラシレスDCモータの駆動装置。
2. The brushless DC motor drive device according to claim 1, wherein an AC current detector is used as the motor current detecting means, and a microcomputer capable of detecting zero crossing is used as the control circuit.
【請求項3】 モータ電流検出手段には交流電流検出器
を用い、この検出した電流出力をローパスフィルタに通
してキャリア成分を除去するようにしたことを特徴とす
る請求項1記載のブラシレスDCモータの駆動装置。
3. The brushless DC motor according to claim 1, wherein an AC current detector is used as the motor current detecting means, and the detected current output is passed through a low-pass filter to remove a carrier component. Drive.
【請求項4】 請求項1記載の任意に指定される所望の
電流位相を、インバータ回路の周波数に応じて変化させ
るようにしたことを特徴とするブラシレスDCモータの
駆動装置。
4. A brushless DC motor drive device according to claim 1, wherein a desired current phase arbitrarily specified according to claim 1 is changed in accordance with a frequency of said inverter circuit.
【請求項5】 起動時などの低周波数時には、遅れ位相
指令を出力するようにしたことを特徴とする請求項4記
載のブラシレスDCモータの駆動装置。
5. The brushless DC motor drive device according to claim 4, wherein a delay phase command is output at a low frequency such as at the time of starting.
【請求項6】 高周波数時には、進み位相指令を出力す
るようにしたことを特徴とする請求項4記載のブラシレ
スDCモータの駆動装置。
6. The brushless DC motor driving device according to claim 4, wherein a leading phase command is output at a high frequency.
【請求項7】 インバータ回路が最大電圧出力とならな
いように進み位相指令を出力するようにしたことを特徴
とする請求項4記載のブラシレスDCモータの駆動装
置。
7. The brushless DC motor driving device according to claim 4, wherein the inverter circuit outputs a leading phase command so as not to output the maximum voltage.
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