JP3241784B2 - モ−タ制御装置 - Google Patents
モ−タ制御装置Info
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- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Description
に関わり、とくに電気掃除機用のファンモータの制御装
置に係る。
開平2―237492号公報に記載のように、入力直流
電流(平均値)を電流指令値と比較して得られる信号に
よりファンモータのトルクを制御するようにしていた。
は、ファンモータ制御回路の入力直流電流を一定に保つ
ように動作するため、負荷が変化するとファンモ−タの
回転速度が変化するという問題があった。
るために上記入力直流の制御回路ゲインを調整すると入
力直流も変化してしまうという問題があった。
うに、ファンモータの回転速度Nを一定に保っても入力
電力Pinは風量Qに比例して変化し、また、吸込仕事率
Pはある風量Qにて最大値を示すように変化する。
定に保っても最大の吸込仕事率Pが得られず、また、吸
口を持ち上げた状態にて入力電力Pinが最大になってい
た。
ち上げたり下げたりする都度、消費電力が大きく変動
し、無駄な電力消費が大きいことも問題であった。
クとインバ−タ制御装置の入力電力とを独立に制御して
吸込特性を改善し、同時に電源電圧変動に関わりなく入
力電力が過度に増加することを防止する電気掃除機用の
モ−タ制御装置を提供することにある。
に、モ−タの平均入力電流を検出して入力電流制限指令
と比較し、上記平均入力電流が入力電流制限指令信号を
超過した分に応じてモ−タの回転速度指令信号を減少す
るようにする。
て入力電力制限値と比較して得られる入力電力偏差信号
により上記入力電流制限指令信号を補正するようにす
る。
モ−タの入力電力対出力特性よりその入力電力を割り出
すようにする。
送風機の風圧を所定の風圧基準値と比較して風圧偏差信
号を発生し、上記風圧が上記風圧基準値を下回る場合に
上記風圧偏差信号により上記入力電流制限指令信号を補
正するようにする。
定値だけ大きい第2の入力電流制限指令信号と上記平均
入力電流とを比較し、その超過分に応じて上記回転速度
指令信号を減少するようにする。
し、上記交流電源より可変抵抗を介して発光素子を点灯
してその光を受光素子により検出するフォトカプラ回路
の出力により上記モータへの印加電圧を調整できるよう
にする。
を超過した分による上記回転速度指令信号の制御によ
り、モ−タの入力電力の上限が制限される。
いて上記入力電流制限指令信号を補正することにより上
記モ−タの入力電力の制限値に対する電源電圧変動の影
響が低減される。
力電力を割り出すことにより、上記モ−タの入力電力検
出手段をソフト化する。
2の入力電流制限指令を超過した分による、上記回転速
度指令信号の制御により、上記モ−タの負荷変動による
平均入力電流の急激な増加に対する応答性を向上する。
には、上記送風機の風圧が風圧基準値を下回る場合に上
記入力電流制限指令信号を補正する。
モ−タを駆動する場合には、上記交流電圧のゼロクロス
をフォトカプラ回路により検出し、フォトカプラの入力
電流の調整により上記交流整流子モータの印加電圧位相
を調整する。
モータの制御回路実施例の回路図である。
路21により整流して得られる直流電圧Edをインバー
タ回路20によりスイッチングしてブラシレスモータ1
7の3相の電機子巻線に印加し永久磁石回転子Rを駆動
する。
はトランジスタTR1〜TR6とダイオードD1〜D6
等により構成される。
Pが検出する回転子Rの磁界信号を3相の磁極位置信号
18Sに変換してマイクロコンピュ−タ19に入力す
る。
が検出するファン33の静圧(圧力)を増幅して、マイ
クロコンピュ−タ19に入力する。
含まない電流)は抵抗R1により検出され、電流増幅回
路23により増幅され、入力電流検出回路28により平
均直流電流28Sに変換されてマイクロコンピュ−タ1
9に入力される。
を推定するためのピ−クホ−ルド回路を含み、ピ−ク値
が電流増幅回路23出力のピ−ク値に等しい脈流信号の
推定モ−タ電流24S(負荷電流と呼ぶ)を生成してマ
イクロコンピュ−タ19に入力する。
1,ROM19−2、RAM19−3、およびA/D変
換器(アナログ/ディジタル変換器)19ー4等を含
み、ROM19−2は例えば速度の演算、速度制御処理
(ASR)、入力制御処理(APR)等に必要なプログ
ラムが格納する。また、RAM19−3には上記プログ
ラム実行用のデータを一時記憶する。
平均入力電流28S、静圧信号31S等をディジタルデ
ータに変換する。
信号18Sより上記電機子巻線の転流信号19Sを生成
すると共に回転速度を求める。
ベースドライバ15を介して入力される上記転流信号1
9Sにより転流される。
速度より電流指令19Dを生成し、D/A変換回路27
はこれをアナログ信号に変換する。
の出力と負荷電流検出回路24の出力を合成し、三角波
発生回路26の出力と比較してパルス幅変調信号15I
を生成する。
上記制御回路をソフトウェア部とハードウェア部に分け
て示した図である。
の出力は圧力増幅回路31により増幅されて静圧検出値
31SとなりA/D変換され、圧力信号Hとしてソフト
ウェア部の入力処理部に送られる。
検出した直流の入力電流23Iは電流増幅回路23によ
り増幅後、抵抗R5とコンデンサC1よりなるローパス
フィルタによりその平均の直流電流成分28Sが抽出さ
れ、A/D変換されて入力直流電流デ−タIdとしてソ
フトウェア部の入力処理部に送られる。
検出回路24内で、ピークホールド後ブラシレスモータ
17の時定数で放電される脈流波形の推定モ−タ電流2
4Sに変換されて電流制御回路25に入力される。
負荷電流信号Imとしてソフトウェア部の入力処理部に
送られる。
ェア部内の速度演算処理部によりモ−タの回転速度信号
Nに変換されて入力処理部に送られる。
号Im、モータの入力直流電流信号Id,同速度信号N
よりモ−タの回転速度の補正信号ΔNを算出し、これに
より回転速度指令N0の補正信号N1を生成し、次いでA
SR部にて回転速度Nとの偏差εNを求めこれにPI
(比例、積分)処理を施して電流指令19D(Icmd)
を生成する。
によりアナログ変換され、電流制御回路25により負荷
電流信号24Sとの偏差を比例積分して電圧指令に変換
され、次いで比較器C6により三角波発生回路26の出
力と比較されパルス幅変調信号15Iに変換される。
体を示すブロック図である。
回転速度信号Nと比較して得られる速度誤差信号εNを
ASR(自動速度調整器)処理して電流指令信号19D
に変換し、次いで電流指令信号19Dより負荷電流検出
回路24の出力24Sを差し引いてACR(自動電流調
整器)処理した信号をPWM変調してインバ−タ回路2
0に印加しファンモ−タ17を制御するようにしてい
た。
下側に示したAPR(自動電力調整器)系を付加したこ
とにある。
所定のレベルを超過するとこれを一定値に制限するよう
に動作する。
流Idに比例するので、上記APR系においては入力直
流電流Idを入力電流制限値Idoと比較し、IdがIdo
を越えた場合に速度補正信号ΔNを発生してこれを基本
速度指令N0より減じファンモ−タ17の回転数を低下
せしめるようにする。
図4の点線の特性から実線のように変化され、入力電力
PinはPin(0)より一定制御される。しかし、APR
が効き始める入力電力の値Pin(0)を最適に設定する
ことにより、吸い込み仕事率Pの最大値は殆ど影響を受
けないようにすることができる。
不足や、電源電圧変動によるモ−タの出力変動等を補償
する制御ル−プを上記APR系に付加するようにしてい
る。
を説明する本発明によるファンモータの制御特性図であ
る。なお、実線は本発明が目的とする特性であり、鎖線
は図12に示した従来装置の特性である。
入力電力Pinは風量Qに比例して増大し許容入力電力値
を越える場合が生じるので、本発明では途中から回転速
度Nを風量Qに逆比例させて入力電力Pinが入力許容値
を越えないようにする。
転速度Nを一定化するASR制御を行ない、風量Qが高
くなるとAPR制御により回転速度を制限するようにす
る。
ることもできる。このため図3においては、圧力検出回
路31が検出する静圧Hが所定レベルを下回ると静圧H
の不足量に反比例した静圧補正値ΔIhを生成して入力
電流制限指令値Idoと比較し偏差Id1を生成するように
する。
す。
Poutと同入力直流電流Idの特性図であり、モータ出力
Poutは電源電圧変動の影響を受けないものの、入力直
流電流Idの方は電源電圧により大きく変化することが
わかる。
電力Pinを制御すると電源電圧の影響を強く受けること
になる。
補正するには電源電圧の検出回路を新たに付加する必要
が生じ、図3の制御系をIC化する場合には少なくとも
電源電圧入力端子が必要になる。
電源電圧変動分を抽出するようにして上記電源電圧検出
回路やICの端子増加等を省略するようにする。
図5におけるPin−Pout特性(電源電圧の影響を受け
ない)と、APRが効き始める入力電力値Pin(0)を
記憶し、さらに、負荷電流信号Im[A]と回転速度N
[rpm]とからモータ出力Poutを演算して上記Pin−P
out特性から対応するPinの値を割り出す。
者の偏差値を求め、この偏差値に所定の変換係数を乗じ
て電源電圧補正信号ΔIpを生成して上記入力制限値Id
1に加えId2を生成するようにする。このId2が上記静
圧Hと電源電圧とにより補正された入力制限値特性Id0
に相当するので、このId2と入力直流電流Idを比較
し、IdがId2を越えた場合に速度補正信号ΔNを発生
してこれを基本速度指令N0より減じファンモ−タ17
の回転数を減少するようにする。
したがって求める。
m]である。
デ−タであり、電源電圧に無関係に入力電力Pinを精度
良く制御できることを示している。
る。一般に電気掃除機は風量Qが大きいと負荷変動も大
きくなるので、入力電力Pinを一定化しようとしても点
線のように右上がりの特性となる。しかし、静圧Hに応
じた補正を行うと上記点線の特性を実線のように水平化
することができる。
た場合の応答特性図である。通常、負荷が急激に増加す
ると鎖線に示すような応答の遅れが発生するので、本発
明では入力電力Pinの制限値を第1制限値(制御バンド
の上限値)と第2制限値の2段に設定するようにする。
動の小さい場合には入力検出値が第1制限値を超えぬよ
うに回転速度指令N0を補正し、入力検出値が制御バン
ドの下限値に達したならば回転速度指令N0とN1とを比
較し、N0>N1ならば回転速度指令N0を比較的ゆっく
りと第1制限値に近づけて新たな回転速度指令N1を出
力し制御バンド内に収まるようにする。逆にN0<N1な
らば通常の回転速度制御に復帰する。
内で小刻みに変動することとなる。しかし、吸口に吸い
付いたビニールなどを急に取り除いた場合のように風量
Qが急増(負荷が急増)し、このとき入力検出値が第1
制限値を超えると点線で示すように大きなオーバーシュ
ートが発生する。このような場合には第2制限値を設定
し、入力検出値が第2制限値を超えたときに補正ゲンイ
を大きくして実線で示すように入力電力Pinが速やかに
制御バンド内に納まるように制御し応答速度を向上する
ようにする。
に交流整流子モータを用いた場合のブロック図である。
(FLS)を用いた位相制御回路51により位相制御さ
れた交流電源29の電圧が印加される。
検出する交流電源29のゼロクロス信号55Sをトリガ
パルスとして交流整流子モータ52への点弧位相を決定
する。可変抵抗器VR10はフォトカプラ55の入力電
流を調整して上記ゼロクロス信号55Sのタイミングを
変え、入力電力Pinを微調整するためのものである。ま
た、圧力増幅回路31は図1及び図2と同様の作用をす
る。
る。
いときにはフォトカプラ55の入力電流が減少するの
で、点線で示すようなゼロクロス信号55Sが出力され
る。
ち下がりエッジ(立ち上がりエッジでもよい)から所定
のt秒後にトリガパルスを出力して位相制御回路51を
制御する。
くするとフォトカプラ55の入力電流が増加し、ゼロク
ロス信号55Sは実線のように点線のゼロクロス信号よ
りΔtだけ遅れたトリガパルスを出力する。したがっ
て、図11に示すように縦軸に入力電力Pin可変用の抵
抗器VR10によりトリガパルスの位置を変えて入力電
力Pinを微調整することができる。
適切に制限することができる。
する電源電圧変動の影響を低減することができる。
て入力電力検出回路を省略することができる。
する応答性を向上することができる。
において、上記送風機の風圧が風圧基準値を下回る場合
に上記モ−タ入力電力を安定させることができる。
動や電源電圧等の変化に関わりなくモータの回転速度や
入力電力、トルク等を所定の特性に制御することがで
き、これにより過負荷を防止した電気掃除機を提供する
ことができる。
図である。
ある。
ク図である。
である。
8…磁極位置検出回路、19…マイクロコンピュ−タ、
20…インバータ回路、23…電流増幅回路、24…負
荷電流検出回路、25…電流制御回路、28…入力電流
検出回路、29…交流電源、31…圧力増幅回路、33
…フアン、51…位相制御回路、52…交流整流子モ−
タ、53…フォトカプラ、56…制御回路。
Claims (4)
- 【請求項1】 インバータを有し、モータの回転速度信
号を回転速度指令信号と比較して得られる速度誤差信号
により電源電圧をパルス幅変調してモータの回転速度を
制御するモータ制御装置において、 上記モータの電機子巻線に流れる電流から上記インバー
タの平均直流電流を検出する平均入力電流を検出する手
段と、上記モータの入力電力の所定値に相応する入力電
流制限指令信号を発生する手段と、上記平均入力電流が
上記入力電流制限指令信号を超過する超過成分を検出す
る手段と、上記超過成分により上記回転速度指令信号を
減少せしめる手段を含み、上記超過成分の発生時に上記
モータの入力電力を一定に制御する自動電力調整手段を
備えたことを特徴とするモータ制御装置。 - 【請求項2】 請求項1において、 上記モータの入力電力を算出する手段と、上記所定値と
なる入力電力制限指令を発生する手段と、上記モータの
入力電力と上記入力電力制限指令とを比較して得られる
入力電力偏差信号により電源電圧補正信号を作成する手
段と、上記電源電圧補正信号を上記入力電流制限指令信
号に加える手段とを備えたことを特徴とするモータ制御
装置。 - 【請求項3】 請求項2において、 上記モータの負荷電流と回転速度からモータ出力を算出
する手段と、上記モータの入力電力対出力特性を記憶す
る手段とを備え、上記算出されたモータ出力と上記モー
タの入力電力対出力特性より上記モータの入力電力を算
出する手段を構成したことを特徴とするモータ制御装
置。 - 【請求項4】 インバータを有し、電気掃除機の送風機
を接続したモータの回転速度を回転速度指令信号との誤
差信号により制御するモータ制御装置において、上記モータの電機子巻線に流れる電流から上記インバー
タの平均直流電流を検出する平均入力電流を検出する手
段と、上記モータの入力電流制限指令信号を発 生する手
段と 、 上記送風機の風圧を検出し、所定の風圧基準値と
比較して風圧偏差信号を発生する手段と、上記風圧が上
記風圧基準値を下回る場合に上記風圧偏差信号により上
記入力電流制限指令を補正する手段と、上記平均入力電
流が上記入力電流制限指令を超過した成分により上記回
転速度指令信号を減少せしめる手段とを備えたことを特
徴とするモータ制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP03678992A JP3241784B2 (ja) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | モ−タ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP03678992A JP3241784B2 (ja) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | モ−タ制御装置 |
Publications (2)
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JPH05236784A JPH05236784A (ja) | 1993-09-10 |
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Family
ID=12479559
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP03678992A Expired - Fee Related JP3241784B2 (ja) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | モ−タ制御装置 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP3241784B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3829052A1 (en) * | 2019-11-28 | 2021-06-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Motor control apparatus and image forming apparatus with limiting coil current flowing through motor coil |
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KR100384620B1 (ko) * | 2000-02-11 | 2003-05-22 | 미래산업 주식회사 | 반도체 소자 검사시스템의 팬모터 에러 감지장치 |
JP2006220124A (ja) * | 2005-02-14 | 2006-08-24 | Denso Corp | 内燃機関の過給装置 |
WO2014198374A1 (de) * | 2013-06-11 | 2014-12-18 | Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg | Verfahren und vorrichtung zum betrieb eines elektromotorischen gebläseantriebs |
JP2016176823A (ja) | 2015-03-20 | 2016-10-06 | 株式会社リコー | 電流計測装置、画像形成装置、搬送装置、及び電流計測方法 |
JP6833654B2 (ja) * | 2017-10-30 | 2021-02-24 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 電動機駆動装置 |
-
1992
- 1992-02-25 JP JP03678992A patent/JP3241784B2/ja not_active Expired - Fee Related
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