JP3400917B2 - Start control method for commutatorless motor - Google Patents

Start control method for commutatorless motor

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JP3400917B2
JP3400917B2 JP20837096A JP20837096A JP3400917B2 JP 3400917 B2 JP3400917 B2 JP 3400917B2 JP 20837096 A JP20837096 A JP 20837096A JP 20837096 A JP20837096 A JP 20837096A JP 3400917 B2 JP3400917 B2 JP 3400917B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、インバータ制御に
よる無整流子電動機の始動方法に係り、特に、インバー
タ回路の上アームのスイッチング素子駆動用電源として
ブートストラップ方式を用いた方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of starting a commutatorless motor by inverter control, and more particularly to a method of using a bootstrap method as a power source for driving a switching element of an upper arm of an inverter circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】無整流子電動機の駆動装置の一例が特公
平6ー46879号公報に記載されている。図4はイン
パータのスイッチング素子としてIGBTを用いた従来
の無整流子電動機の駆動回路の一例を示す回路図であっ
て、1は商用交流電源、2はコンバータ部、3a〜3c
はスイッチング素子としての上アームのIGBT(Insu
lated−Gate Bipolar Transistor)、3d〜3fは下ア
ームのIGBT、4,4a〜4cは直流電源、12は無
整流子電動機である。
2. Description of the Related Art An example of a drive device for a commutatorless motor is described in Japanese Patent Publication No. 6-46879. FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of a drive circuit of a conventional commutatorless motor using an IGBT as a switching element of an impactor, where 1 is a commercial AC power supply, 2 is a converter unit, and 3a to 3c.
Is an upper arm IGBT (Insu
Plated-Gate Bipolar Transistor), 3d to 3f are lower arm IGBTs, 4, 4a to 4c are DC power supplies, and 12 is a non-rectifier motor.

【0003】同図において、商用交流電源1より供給さ
れる交流電圧がコンバ−タ部2で整流・平滑され、直流
電圧が生成される。この直流電圧が出力される端子2
a,2b間にIGBT3a〜3fや直流電源4,4a〜
4cから構成されるインバータが接続され、この直流電
圧が供給される。
In the figure, an AC voltage supplied from a commercial AC power source 1 is rectified and smoothed by a converter unit 2 to generate a DC voltage. Terminal 2 that outputs this DC voltage
IGBTs 3a to 3f and DC power sources 4, 4a to between a and 2b
An inverter composed of 4c is connected and this DC voltage is supplied.

【0004】このインバータにおいては、上アームのI
GBT3a,3b,3cのコレクタが夫々コンバータ2
の一方の出力端子2aに、エミッタが夫々下アームのI
GBT3d,3e,3fのコレクタに接続されており、
これら下アームのIGBT3d,3e,3fのエミッタ
がコンバータ2の他方の出力端子2bに接続されてい
る。また、IGBT3a,3dの接続点,IGBT3
a,3dの接続点,IGBT3a,3dの接続点は夫々
インバータの出力端子をなしており、無整流子電動機1
2の図示しない3相の巻線に接続されている。さらに、
上アームのIGBT3a,3b,3c夫々のゲート・エ
ミッタ間に直流電源4a,4b,4cが接続され、下ア
ームのIGBT3d,3e,3fのゲートには、共通の
直流電源4から直流電圧が供給されている。
In this inverter, the I of the upper arm
The collectors of the GBTs 3a, 3b, 3c are converters 2 respectively.
One of the output terminals 2a has the emitters of the lower arm I
It is connected to the collectors of the GBTs 3d, 3e, 3f,
The emitters of these lower arm IGBTs 3d, 3e, 3f are connected to the other output terminal 2b of the converter 2. Also, the connection point of the IGBTs 3a and 3d, the IGBT 3
The connection points of a and 3d and the connection points of IGBTs 3a and 3d are respectively
It forms the output terminal of the inverter , and the commutatorless motor 1
It is connected to two windings of three phases (not shown). further,
DC power supplies 4a, 4b, 4c are connected between the gates and emitters of the upper arm IGBTs 3a, 3b, 3c, respectively, and a common DC power supply 4 supplies a DC voltage to the gates of the lower arm IGBTs 3d, 3e, 3f. ing.

【0005】次に、かかるインバータによる無整流子電
動機12の駆動動作を図5を用いて説明する。
Next, the driving operation of the non-rectifier motor 12 by the inverter will be described with reference to FIG.

【0006】上アームのIGBT3a,3b,3cに
は、図示しない駆動手段により、 0 期間ずつ順にチョ
ッパ信号が供給され、夫々T1期間ずつオン/オフ動作
し、コンバータ2からの直流電圧をチョッピングする。
これとともに、下アームのIGBT3dが上アームのI
GBT3aのオン/オフ期間T1に、下アームのIGB
T3eが上アームのIGBT3bのオン/オフ期間T1
に、下アームのIGBT3fが上アームのIGBT3c
のオン/オフ期間T1に夫々チョッパ信号が供給され、
夫々上アームのIGBT3a,3b,3cとは逆位相で
オン/オフ動作する。また、上アームのIGBT3a,
3b,3cのチョッピング動作期間T1に対して時間T1
/2だけ遅れて、下アームのIGBT3f,3d,3e
の順にT1期間ずつ直流電圧が供給され、夫々T1期間ず
つオン状態が保たれる。
A chopper signal is sequentially supplied to the upper arm IGBTs 3a, 3b, 3c by a driving means (not shown) for each T 0 period, and each ON / OFF operation is performed for each T 1 period to chop the DC voltage from the converter 2. To do.
At the same time, the lower arm IGBT 3d is connected to the upper arm I
During the on / off period T 1 of the GBT 3a, the IGB of the lower arm
T3e is of the upper arm IGBT3b of the on / off period T 1
And the lower arm IGBT3f is the upper arm IGBT3c
The chopper signal is supplied during the on / off period T 1 of
On / off operations are performed in opposite phases to the upper arm IGBTs 3a, 3b, 3c, respectively. In addition, the upper arm IGBT3a,
Time T 1 for chopping operation period T 1 of 3b and 3c
IGBTs 3f, 3d, 3e of the lower arm with a delay of / 2
In this order, the DC voltage is supplied for each T 1 period, and the ON state is maintained for each T 1 period.

【0007】このようにして、IGBT3aがオン/オ
フ動作するT1期間では、まず、その前半のT1/2の期
間に、下アームのIGBT3eがオン状態となり、コン
バータ2からの直流電流は上アームのIGBT3aでチ
ョッピングされて無整流子電動機12に供給され、下ア
ームのIGBT3eを通ってコンバータ2に戻る。IG
BT3aがオン/オフ動作するT1期間の後半のT1/2
の期間では、下アームのIGBT3fがオン状態とな
り、コンバータ2からの直流電流は上アームのIGBT
3aでチョッピングされて無整流子電動機12に供給さ
れ、下アームのIGBT3fを通ってコンバータ2に戻
る。次のIGBT3bがオン/オフ動作するT1期間で
は、その前半のT1期間に下アームのIGBT3fが、
その後半のT1/2の期間に下アームのIGBT3dが
夫々オン状態となり、さらに次のIGBT3cがオン/
オフ動作するT1期間では、その前半のT1期間に下アー
ムのIGBT3dが、その後半のT1 /2の期間に下ア
ームのIGBT3eが夫々オン状態となり、以上の動作
が繰り返される。
[0007] Thus, in the period T 1 which IGBT3a operates on / off, first, the period of T 1/2 of the first half, IGBT3e of the lower arm is turned on, the direct current from the converter 2 above It is chopped by the IGBT 3a of the arm and supplied to the non-commutator electric motor 12, and returns to the converter 2 through the IGBT 3e of the lower arm. IG
T 1/2 in the latter half of the T 1 period during which the BT3a is turned on / off
During the period of time, the lower arm IGBT3f is turned on, and the direct current from the converter 2 is increased by the upper arm IGBT3f.
It is chopped by 3a and supplied to the non-commutator motor 12, and returns to the converter 2 through the IGBT 3f of the lower arm. In period T 1 in which the following IGBT3b operates on / off, the IGBT3f lower arm in period T 1 of the first half,
During the latter half of T 1/2 , the lower arm IGBT3d is turned on and the next IGBT3c is turned on / off.
In the T 1 period during which the off operation is performed, the lower arm IGBT 3d is turned on during the first half T 1 period and the lower arm IGBT 3e is turned on during the latter half T 1/2 period, and the above operation is repeated.

【0008】このように、上アームのIGBT3a〜3
cと下アームのIGBT3d〜3fとのオン/オフ動作
を順次切り換える転流動作を行なうことにより、無整流
子電動機12が駆動される。
Thus, the upper arm IGBTs 3a-3
The commutatorless electric motor 12 is driven by performing a commutation operation that sequentially switches ON / OFF operations of c and the lower arm IGBTs 3d to 3f.

【0009】インバータの出力電力を変化させるため
に、このように、上アームのIGBT3a〜3cを1つ
の転流パターン内で高速にオン/オフして出力電圧及び
出力電流をチョッピングするのである。そして、下アー
ムのIGBT3d〜3fも、上アームのIGBT3a〜
3cのオン/オフに同期して、IGBT3a〜3cがオ
フしているときには、同列の下アームのIGBT3d〜
3fをオンするように、チョッピング動作させることに
より、無整流子電動機12の制御応答性を高めるように
している。
In order to change the output power of the inverter, the upper arm IGBTs 3a to 3c are turned on / off at high speed in one commutation pattern in this way to chop the output voltage and output current. The lower arm IGBTs 3d to 3f are also the upper arm IGBTs 3a to 3f.
When the IGBTs 3a to 3c are off in synchronization with the on / off of the 3c, the IGBTs 3d to 3d on the lower arm of the same row are turned on.
By performing a chopping operation so that 3f is turned on, the control response of the non-commutator motor 12 is improved.

【0010】逆に、このような制御応答性をあまり必要
としないときには、図6に示すように、下アームのIG
BT3d〜3fが出力電圧及び出力電流のチョッピング
に関与しないようにしてもよい。この場合、下アームの
IGBT3d〜3fでのスイッチング回数が減少するの
で、スイッチング損失を低減させることができる。
On the contrary, when such control responsiveness is not required so much, as shown in FIG.
The BTs 3d to 3f may not be involved in the chopping of the output voltage and the output current. In this case, the number of times of switching in the lower arm IGBTs 3d to 3f is reduced, so that the switching loss can be reduced.

【0011】また、この無整流子電動機12が、その回
転子が永久磁石であって、さらに、ホール素子などの回
転子磁極位置検出手段を持たないときには、始動時、最
初の転流パターンで無整流子電動機12の固定子巻線に
電流を流しても、回転子の磁極の位置によっては、大き
いトルクを得ることができず、すぐに高速回転させるこ
とが難しい。従って、このような場合には、回転子位置
決めを行なった方がよい。これは、回転子をある決めら
れた位置に移動させ、次の転流パターンで最大トルクが
得られるようにするものである。
Further, when the rotor of the non-commutator motor 12 is a permanent magnet and the rotor magnetic pole position detecting means such as a Hall element is not provided, the commutation pattern of the first commutation does not occur at the time of starting. Even if a current is passed through the stator winding of the commutator motor 12, a large torque cannot be obtained depending on the position of the magnetic pole of the rotor, and it is difficult to rotate the rotor immediately at a high speed. Therefore, in such a case, it is better to perform rotor positioning. This moves the rotor to a predetermined position so that maximum torque is obtained in the next commutation pattern.

【0012】ところで、図4に示した従来例において
は、直流電源が4個設けられているが、これは、IGB
T3a〜3cをオン/オフするためには、それらのエミ
ッタが独立であるため、夫々のゲート・エミッタ間に独
立に直流電圧を印加する必要があり、また、下アームの
IGBT3d〜3fは、エミッタが共通であるため、1
つの直流電源を共用できるためである。
By the way, in the conventional example shown in FIG. 4, four DC power supplies are provided.
In order to turn on / off T3a to 3c , since their emitters are independent, it is necessary to apply a DC voltage independently between the respective gates and emitters, and the IGBTs 3d to 3f of the lower arms are Is common, so 1
This is because one DC power source can be shared.

【0013】これに対し、かかる構成のインバータにお
いて、直流電源4を上アームのIGBT3a〜3cにも
共用して直流電源を1つだけとする方法もある。図7は
一般的にブートストラップ方式と呼ばれるその一例を示
すものであって、5は抵抗、6a〜6cはダイオード、
7a〜7cはコンデンサであり、図4に対応する部分に
は同一符号をつけて重複する説明を省略する。
On the other hand, in the inverter having such a structure, there is also a method in which the DC power supply 4 is shared by the upper arm IGBTs 3a to 3c and only one DC power supply is provided. FIG. 7 shows an example of the so-called bootstrap method, in which 5 is a resistor, 6a to 6c are diodes,
Reference numerals 7a to 7c are capacitors, and portions corresponding to those in FIG.

【0014】同図において、上アームのIGBT3a,
3b,3c夫々のゲート・エミッタ間にコンデンサ7a
が接続され、また、上アームのIGBT3a,3b,3
c夫々のゲートにダイオード6a,6b,6c及び抵抗
5を介して直流電源4が接続されている。
In the figure, the upper arm IGBT3a,
A capacitor 7a is provided between the gate and emitter of each of 3b and 3c.
Are connected to the upper arm IGBTs 3a, 3b, 3
The DC power source 4 is connected to the gates of the respective c's through the diodes 6a, 6b, 6c and the resistor 5.

【0015】かかる従来例は、コンデンサ7a,7b,
7cを充電することにより、図4での直流電源4a,4
b,4cの代わりとするものであり、いま、例えば、下
アームのIGBT3dがオンしたとすると、直流電源
4,抵抗5,ダイオード6a,キャパシタ7a及びIG
BT3dからなる閉回路が形成されて電流が流れ、キャ
パシタ7aが直流電源4とほぼ同じ電圧に充電される。
この充電電圧によって上アームのIGBT3aがオンす
るものであり、上アームのIGBT3b,3cについて
も同様である。
In this conventional example, the capacitors 7a, 7b,
By charging 7c, the DC power supplies 4a, 4a in FIG.
b, 4c. For example, if the lower arm IGBT 3d is turned on, the DC power supply 4, the resistor 5, the diode 6a, the capacitor 7a and the IG
A closed circuit made up of BT3d is formed, a current flows, and the capacitor 7a is charged to substantially the same voltage as the DC power supply 4.
This charging voltage turns on the upper arm IGBT 3a, and the same applies to the upper arm IGBTs 3b and 3c.

【0016】かかる無整流電動機の駆動装置について
も、インバータは図5や図6に示したように動作させ
る。
Also in the drive device for such a non-rectifying motor, the inverter operates as shown in FIGS. 5 and 6.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の従来
例には、次のような問題点がある。即ち、上アームのス
イッチング素子駆動用電源としてブートストラップ方式
によるインバータ回路を用い、回転子が永久磁石で、か
つホール素子などの磁極位置検出手段を持たない無整流
子電動機を駆動する場合、下アームのスイッチング素子
を出力電圧及び出力電流のチョッピングに関与しない制
御とする場合には、無整流子電動機の始動時、ブートス
トラップ回路のコンデンサ7a〜7cが充電されていな
いため、上アームのスイッチング素子がオンすることが
できず、回転子位置決めや始動ができない。
By the way, the above-mentioned conventional example has the following problems. That is, when a bootstrap type inverter circuit is used as a power supply for driving the switching element of the upper arm, and the rotor is a permanent magnet and a non-commutator motor without a magnetic pole position detection means such as a Hall element is driven, the lower arm is driven. When the switching element of No. 1 is controlled not to be involved in the chopping of the output voltage and the output current, since the capacitors 7a to 7c of the bootstrap circuit are not charged when the non-rectifier motor is started, the switching element of the upper arm is It cannot be turned on and cannot position or start the rotor.

【0018】本発明の目的は、かかる問題を解消し、上
アームにブートストラップ回路を用いて、無整流子電動
機の始動時の回転子位置決めと始動とを確実に行なうこ
とができるようにした無整流子電動機の始動制御方法を
提供することにある。
An object of the present invention is to solve such a problem and to use a bootstrap circuit for the upper arm so that the rotor positioning and the starting at the start of the non-commutator motor can be surely performed. It is intended to provide a starting control method for a commutator motor.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、無整流子電動機の始動時、下アームのス
イッチング素子の中で、少なくとも、回転子位置決め時
のスイッチングパターンでオンさせる上アームのスイッ
チング素子と直列接続された下アームの第1のスイッチ
ング素子を所定期間オンし、しかる後、この所定期間に
重ならないように所定時間長のデットタイムを置いて、
この下アームの第1のスイッチング素子と直列接続され
た上アームの第1のスイッチング素子と、それに直列接
続されない下アームの第2のスイッチング素子とを同時
にオンして、始動を開始させる。
In order to achieve the above object, the present invention turns on at least a switching pattern at the time of rotor positioning in the switching elements of the lower arm when the commutator motor is started. The first switching element of the lower arm, which is connected in series with the switching element of the upper arm, is turned on for a predetermined period, and thereafter, a dead time of a predetermined time period is set so as not to overlap this predetermined period,
The first switching element of the upper arm, which is connected in series with the first switching element of the lower arm, and the second switching element of the lower arm, which is not connected in series with the first switching element, are turned on at the same time to start the start.

【0020】まず、上記の下アームの第1のスイッチン
グ素子をオンにすると、これに直列接続されている上ア
ームの第1のスイッチング素子でブートストラップ回路
のコンデンサが充電され、その充電電圧がこの上アーム
の第1のスイッチング素子のドライブ回路の直流電源電
圧となり、この上アームの第1のスイッチング素子がオ
ンすることができるようになる。
First, when the first switching element of the lower arm is turned on, the capacitor of the bootstrap circuit is charged by the first switching element of the upper arm which is connected in series to the first switching element, and the charging voltage is It becomes the DC power supply voltage of the drive circuit of the first switching element of the upper arm, and the first switching element of the upper arm can be turned on.

【0021】この下アームの第1のスイッチング素子を
オフにし、上記のデットタイムを経過するようにして直
列接続されている上,下アームの第1,第2のスイッチ
ング素子が同時にオンすることがないようにした後、こ
の上アームの第1のスイッチング素子とこの上アームの
第1のスイッチング素子と直列接続されている下アーム
の第1のスイッチング素子以外の下アームの第2のスイ
ッチングとをオンする。これにより、無整流子電動機の
回転子位置決めが行なわれ、しかる後、かかる状態から
始まる転流パターンで上アームのスイッチング素子と下
アームのスイッチング素子とをオン/オフ制御する。こ
れにより、無整流子電動機は始動する。
It is possible that the first switching element of the lower arm is turned off and the first and second switching elements of the lower arm which are connected in series so that the dead time elapses are turned on at the same time. Then, the first switching element of the upper arm and the second switching of the lower arm other than the first switching element of the lower arm connected in series with the first switching element of the upper arm are turned off. Turn on. As a result, the rotor of the commutatorless motor is positioned, and thereafter, the switching elements of the upper arm and the switching elements of the lower arm are on / off controlled in a commutation pattern starting from this state. As a result, the commutatorless motor is started.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
より説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0023】図2は本発明による無整流子電動機の始動
制御方法の一実施形態を用いた電動機駆動回路を示す回
路図であって、8はドライブ回路、9は転流信号出力回
路、10はチョッパ信号出力回路、11a〜11cはア
ンドゲートであり、前出図面に対応する部分には同一符
号をつけて重複する説明を省略する。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an electric motor drive circuit using an embodiment of the start-up control method for a non-rectifier electric motor according to the present invention. 8 is a drive circuit, 9 is a commutation signal output circuit, and 10 is a circuit. The chopper signal output circuits 11a to 11c are AND gates, and the portions corresponding to those in the above drawings are designated by the same reference numerals to omit redundant description.

【0024】図3はこの電動機駆動回路でのインバータ
の電動機駆動動作を示すタイミング図であって、T1
6期間は全て等しい時間長(T1=T2=T3=T4=T5
=T6=t0)であり、かつT5,T6,T4期間は夫々
1,T2,T3期間よりも時間t0/2だけ遅れている。
FIG. 3 is a timing diagram illustrating a motor driving operation of the inverter in the motor drive circuit, T 1 ~
All T 6 periods have the same time length (T 1 = T 2 = T 3 = T 4 = T 5
= T 6 = a t 0), and T 5, T 6, T 4 period is delayed by a time t 0/2 than each T 1, T 2, T 3 duration.

【0025】この実施形態も、図7で示した従来例と同
様のブートストラップ方式によるものであり、インバー
タは図6で示したように動作するものとする。
This embodiment is also based on the bootstrap method similar to the conventional example shown in FIG. 7, and the inverter operates as shown in FIG.

【0026】図2において、チョッパ信号出力回路10
はチョッパ信号Aを連続的に出力しており、アンドゲー
ト11a,11b,11cに供給する。転流信号出力回
路9は、T1期間にゲート信号としての転流信号 1 をア
ンドゲート11aに供給し、次のT2期間にゲート信号
としての転流信号2をアンドゲート11bに供給し、
さらに次のT3期間にゲート信号としての転流信号B3
アンドゲート11cに供給する。これにより、ドライブ
回路8aは、T1期間、アンドゲート11aからチョッ
パ信号Aを受け、これに応じてIGBT3aをオン/オ
フ動作させる。また、ドライブ回路8bは、T2期間、
アンドゲート11bからチョッパ信号Aを受け、これに
応じてIGBT3bをオン/オフ動作させる。さらに、
ドライブ回路8cは、T3期間、アンドゲート11cか
らチョッパ信号Aを受け、これに応じてIGBT3cを
オン/オフ動作させる。
In FIG. 2, the chopper signal output circuit 10
Continuously outputs the chopper signal A and supplies it to the AND gates 11a, 11b and 11c. Commutation signal output circuit 9, the commutation signals B 1 as the gate signal supplied to the AND gates 11a to period T 1, the gate signal to the next period T 2
The commutation signal B 2 as supplied to the AND gates 11b,
Further, in the next T 3 period, the commutation signal B 3 as a gate signal is supplied to the AND gate 11c. As a result, the drive circuit 8a receives the chopper signal A from the AND gate 11a during the period T 1 and turns on / off the IGBT 3a accordingly. In addition, the drive circuit 8b is, T 2 period,
The chopper signal A is received from the AND gate 11b, and the IGBT 3b is turned on / off in response to this. further,
The drive circuit 8c receives the chopper signal A from the AND gate 11c during the T 3 period, and turns on / off the IGBT 3c in response thereto.

【0027】また、転流信号出力回路9は、T1期間の
後半とT2期間の前半とのT5期間に転流信号C1を、T2
期間の後半とT3期間の前半とのT6期間に転流信号C3
を、T3期間の後半とT1期間の前半とのT4期間に転流
信号C3を夫々出力する。ドライブ回路8fは転流信号
1が供給され、これにより、T5期間、IGBT3fを
オン状態に保持し、ドライブ回路8dは転流信号C2
供給され、これにより、T6期間、IGBT3dをオン
状態に保持し、ドライブ回路8eは転流信号C3が供給
され、これにより、T4期間、IGBT3eをオン状態
に保持する。
Further, the commutation signal output circuit 9 outputs the commutation signal C 1 to T 2 during the T 5 period which is the latter half of the T 1 period and the first half of the T 2 period.
The commutation signal C 3 is generated during the T 6 period, which is the latter half of the period and the first half of the T 3 period.
, The commutation signal C 3 is output during the T 4 period, which is the latter half of the T 3 period and the first half of the T 1 period. The drive circuit 8f is supplied with the commutation signal C 1 , which keeps the IGBT 3f in the ON state for the period of T 5 , and the drive circuit 8d is supplied with the commutation signal C 2 , which causes the IGBT 3d to remain in the T 6 period. The drive circuit 8e is kept in the ON state, and the commutation signal C 3 is supplied to the drive circuit 8e, so that the IGBT 3e is kept in the ON state for the period T 4 .

【0028】以上のように、IGBT3a〜3fを夫々
ドライブ回路8a〜8fによって駆動することにより、
図3に示すように、上アームのIGBT3a〜3cが夫
々転流期間であるT1,T2,T3期間でオン/オフ動作
を繰り返すようにして、無整流子電動機12への出力電
圧及び出力電流のチョッピングを行ない、このチョッピ
ングのデューティ比を可変とすることにより、負荷(即
ち、無整流子電動機12の運転状態)に合わせてインバ
ータの出力が可変となるようにしているが、下アームの
IGBT3d〜3fは、転流信号のみを受けるので、チ
ョッピングには関与していない。
As described above, by driving the IGBTs 3a to 3f by the drive circuits 8a to 8f, respectively,
As shown in FIG. 3, as IGBT3a~3c the upper arm is repeatedly turned on / off at T 1, T 2, T 3 periods a respective commutation period, the output voltage to the non-commutator motor 12 and The output current is chopped and the duty ratio of this chopping is made variable so that the output of the inverter can be made variable according to the load (that is, the operating state of the non-rectifier motor 12). Since the IGBTs 3d to 3f receive only commutation signals, they are not involved in chopping.

【0029】ここで、無整流子電動機12は、その回転
子が永久磁石であって、ホール素子などの回転子磁極位
置検出手段を持たない。
The commutatorless motor 12 has a permanent magnet as its rotor and has no rotor magnetic pole position detecting means such as a Hall element.

【0030】次に、図1により、かかる無整流子電動機
12の駆動装置での本発明による無整流子電動機の始動
制御方法の一実施形態を説明する。なお、同図は上アー
ムのIGBT3a〜3cと下アームのIGBT3d〜3
fとの設定されるオン状態の順序を示しており、上アー
ムのIGBT3a〜3cは、そのオン期間、チョッパ動
作を行なう。
Next, referring to FIG. 1, an embodiment of a start control method for a non-commutator electric motor according to the present invention in the drive device for the non-commutator electric motor 12 will be described. In the figure, the upper arm IGBTs 3a to 3c and the lower arm IGBTs 3d to 3c are shown.
The sequence of the ON states set with f is shown, and the upper arm IGBTs 3a to 3c perform the chopper operation during the ON period.

【0031】以下、図2に示す無整流子電動機駆動装置
を例にして、この実施形態について説明する。
This embodiment will be described below by taking the non-commutator motor driving device shown in FIG. 2 as an example.

【0032】無整流子電動機12が停止しているときに
は、コンデンサ7a〜7cには、電荷は蓄えられておら
ず、このままの状態では、IGBT3a〜3cをオンさ
せることができない。
When the commutatorless electric motor 12 is stopped, no electric charge is stored in the capacitors 7a to 7c, and the IGBTs 3a to 3c cannot be turned on in this state.

【0033】そこで、図1に示すように、まず、Ta期
間に、IGBT3dをオンさせ、直流電源4,抵抗5,
ダイオード6a,コンデンサ7a及びIGBT3dから
なる閉回路を形成し、これに電流を流してコンデンサ7
aを充電することにより、IGBT3aをオンが可能な
状態にする。
Therefore, as shown in FIG. 1, first, during the Ta period, the IGBT 3d is turned on to turn on the DC power supply 4, the resistor 5, and the resistor 5.
A closed circuit composed of the diode 6a, the capacitor 7a, and the IGBT 3d is formed, and a current is passed through this to form the capacitor 7
By charging a, the IGBT 3a is turned on.

【0034】ここで、IGBT3dがオンしてからt
[sec]経過したときのコンデンサ7aの両端電圧Vc
は、 Vc=(Vs−Vf−Vce){1−exp(−t/CR)} [V] ………(1) 但し、Vs:直流電源4の電圧 Vf:ダイオード6aの順電圧 Vce:IGBT3dのコレクタ・エミッタ飽和電圧 C:コンデンサ7aの静電容量 R:抵抗5の抵抗値 で表わされる。
Here, after the IGBT 3d is turned on, t
The voltage Vc across the capacitor 7a when [sec] has elapsed
Is Vc = (Vs-Vf-Vce) {1-exp (-t / CR)} [V] (1) where Vs: voltage of DC power supply 4 Vf: forward voltage of diode 6a Vce: IGBT3d Collector / emitter saturation voltage C: capacitance of capacitor 7a R: resistance value of resistor 5

【0035】いま、Vs=15[V],Vf=0.7
[V],Vce=1[V],C=0.47[μF],R=
100[Ω]として、上記の充電のTa期間を時定数C
Rの3倍のt=141[μsec]に設定すると、コンデ
ンサ7aには、直流電源4の電圧Vsの約95%まで充
電されることになり、IGBT3aはオン可能となる。
Now, Vs = 15 [V], Vf = 0.7
[V], Vce = 1 [V], C = 0.47 [μF], R =
Assuming 100 [Ω], the Ta period of the above charging is the time constant C
When t = 141 [μsec], which is three times R, is set, the capacitor 7a is charged up to about 95% of the voltage Vs of the DC power supply 4, and the IGBT 3a can be turned on.

【0036】無整流子電動機12の回転子の位置決めを
行なうために、このコンデンサ7aを充電するためのI
GBT3dがオンしているTa期間に続いて、IGBT
3a,3eをオンさせるのであるのであるが、IGBT
3dがオンしている期間にIGBT3aのオン期間が少
しでもかかると、コンバータ2の端子2a,2b間が短
絡状態となり、これらIGBT3a,3dに過大電流が
流れてしまう。
I for charging the capacitor 7a in order to position the rotor of the non-commutator motor 12
Following the Ta period in which the GBT 3d is on, the IGBT is
The IGBTs are turned on by turning on the 3a and 3e.
If the ON period of the IGBT 3a takes a little while the 3d is on, a short circuit occurs between the terminals 2a and 2b of the converter 2 and an excessive current flows through these IGBTs 3a and 3d.

【0037】これを防ぐために、IGBT3dがオンし
ている上記のTa期間が経過すると、全てのIGBT3
a〜3fをオフさせるデッドタイムTbを設ける。ここ
で、IGBT3a〜3cのオン/オフの周期を1〜4
[μsec]とすると、このデッドタイムTbの長さtb
は、この周期よりも長い10[μsec]程度とする。
In order to prevent this, when the above Ta period in which the IGBT 3d is turned on elapses, all the IGBTs 3
A dead time Tb for turning off a to 3f is provided. Here, the ON / OFF cycles of the IGBTs 3a to 3c are set to 1 to 4
If [μsec], the length tb of this dead time Tb
Is about 10 [μsec], which is longer than this period.

【0038】このデットタイムTbが経過すると、IG
BT3a,IGBT3eをオンして無整流子電動機12
の固定子巻線に電流を流すことにより、回転子位置決め
を行なう。また、このIGBT3eがオンすることによ
り、直流電源4,抵抗5,ダイオード6b,コンデンサ
7b及びIGBT3eからなる閉回路が形成され、これ
に電流が流れてコンデンサ7bが充電される。
When this dead time Tb elapses, IG
BT3a and IGBT3e are turned on and the commutatorless motor 12
Positioning of the rotor is carried out by passing an electric current through the stator winding of. When the IGBT 3e is turned on, a closed circuit composed of the DC power supply 4, the resistor 5, the diode 6b, the capacitor 7b and the IGBT 3e is formed, and a current flows through the closed circuit to charge the capacitor 7b .

【0039】しかる後、IGBT3aが図3のTa期間
オン状態にあり、その1/2の期間経過してIGBT3
fがオンするようにすることにより、図3に示した通常
の動作に移行することになる。なお、IGBT3fがオ
ンすることにより、直流電源4,抵抗5,ダイオード6
c,コンデンサ7c及びIGBT3fからなる閉回路が
形成され、これに電流が流れてコンデンサ7cが充電さ
れる。
After that, the IGBT 3a is in the ON state for the period Ta in FIG.
By turning on f, the operation shifts to the normal operation shown in FIG. In addition, when the IGBT 3f is turned on, the DC power supply 4, the resistor 5, the diode 6
A closed circuit composed of the capacitor c, the capacitor 7c and the IGBT 3f is formed, and a current flows through the closed circuit to charge the capacitor 7c.

【0040】このようにして、この実施形態では、始動
時、最初に下アームの1つのスイッチング素子をオンし
てこれに直列接続されるコンデンサを充電させ、短絡防
止のためのデットタイムTbを経た後、通常の動作のと
きと同様の順序で各スイッチング素子をオン/オフ動作
させることにより、無整流子電動機12の固定子巻線に
電流が流れてその回転子の位置決めが行なわれるととも
に、上アームの他のスイッチング素子のコンデンサの充
電も順次行なわれて通常の動作に起動することになる。
As described above, in this embodiment, at the time of starting, one switching element of the lower arm is first turned on to charge the capacitor connected in series to the switching element, and the dead time Tb for preventing short circuit is passed. After that, by turning each switching element on and off in the same order as in the normal operation, a current flows through the stator winding of the non-commutator motor 12 to position the rotor and The capacitors of the other switching elements of the arm are sequentially charged, and normal operation is started.

【0041】従って、回転子が永久磁石であって、ホー
ル素子などの回転子磁極位置検出手段を持たない無整流
子電動機を始動するに際し、上アームのスイッチング素
子の駆動用電圧確保のために、ブートストラップ方式を
用い、また、下アームのスイッチング素子を出力電圧及
び出力電流のチョッピングに関与しない制御とする場合
においても、回転子位置決めを行ない、確実な始動をす
ることができる。
Therefore, when starting a non-commutator motor whose rotor is a permanent magnet and does not have a rotor magnetic pole position detecting means such as a Hall element, in order to secure a driving voltage for the switching element of the upper arm, Even when the bootstrap method is used and the switching element of the lower arm is controlled not to be involved in the chopping of the output voltage and the output current, the rotor can be positioned and a reliable start can be achieved.

【0042】なお、上記実施形態では、スイッチング素
子にIGBTを用いたが、IGBTに限らず、バイポー
ラトランジスタやMOSFET,サイリスタなどのよう
に、電流のオン/オフが行なえるようなものであるなら
ば、何でもよい。
In the above embodiment, the IGBT is used as the switching element, but the invention is not limited to the IGBT, and if the current can be turned on / off like a bipolar transistor, a MOSFET, a thyristor or the like. , Whatever.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
インバータ回路におけるスイッチング素子の駆動用電源
としてブートストラップ方式を用いて、回転子が永久磁
石であって、かつホール素子などの磁極位置検出手段を
持たない無整流子電動機を駆動するときに、下アームの
スイッチング素子を出力電圧及び出力電流のチョッピン
グに関与しない制御とする場合においても、無整流子電
動機の始動時に確実な回転子位置決めと始動とを行なう
ことができる。
As described above, according to the present invention,
When a bootstrap method is used as a power source for driving a switching element in an inverter circuit and a rotor is a permanent magnet and a non-commutator motor without a magnetic pole position detecting means such as a Hall element is driven, the lower arm is driven. Even when the switching element is controlled not to participate in the chopping of the output voltage and the output current, the rotor can be surely positioned and started at the time of starting the commutatorless motor.

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

【図1】本発明による無整流子電動機の始動制御方法の
一実施形態を示すタイミング図である。
FIG. 1 is a timing diagram showing an embodiment of a start control method for a commutatorless motor according to the present invention.

【図2】本発明による無整流子電動機の始動制御方法を
用いた無整流子電動機を駆動装置の一例を示す回路図で
ある。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a drive device for a non-commutator motor using the method for starting a non-commutator motor according to the present invention.

【図3】図2に示した無整流子電動機を駆動装置の始動
後の動作を示すタイミング図である。
FIG. 3 is a timing chart showing the operation of the non-commutator motor shown in FIG. 2 after the drive device is started.

【図4】電動機の駆動装置の一従来例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a conventional example of a drive device for an electric motor.

【図5】図4に示した駆動装置の一動作例を示すタイミ
ングを示す図である。
5 is a timing chart showing an operation example of the driving apparatus shown in FIG.

【図6】図4に示した駆動装置の他の動作例を示すタイ
ミングを示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing timings showing another operation example of the drive device shown in FIG.

【図7】ブートストラップ方式を用いたインバータによ
る電動機の駆動装置の一従来例を示す回路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a conventional example of a drive device for an electric motor by an inverter using a bootstrap method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 コンバータ部 3a〜3f IGBT 4 直流電源 5 抵抗 6a〜6c ダイオード 7a〜7c コンデンサ 8a〜8f ドライブ回路 9 転流信号出力回路 10 チョッパ信号出力回路 11a〜11c アンドゲート 12 無整流子電動機 2 Converter section 3a to 3f IGBT 4 DC power supply 5 resistance 6a to 6c diode 7a to 7c capacitors 8a-8f drive circuit 9 Commutation signal output circuit 10 Chopper signal output circuit 11a-11c AND gate 12 Non-commutator motor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−194156(JP,A) 特開 平5−137349(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02P 6/18 H02P 6/20 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-7-194156 (JP, A) JP-A-5-137349 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H02P 6/18 H02P 6/20

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 無整流子電動機の各巻線に電流を供給す
るために、上アームのスイッチング素子と下アームのス
イッチング素子との直列回路を該無整流子電動機の巻線
数だけ備え、かつ該直列回路の夫々にコンバータから直
流電源電圧が印加されるパワー素子部と、 転流信号を出力する転流信号出力回路と、 チョッパ信号を出力するチョッパ信号出力回路と、 該転流信号と該チョッパ信号とが供給されて、該上アー
ムの該スイッチング素子を所定の順序で所定の時間ずつ
オン/オフ動作させるようにした、ブートストラップ回
路を用いたドライブ回路と、 該転流信号が供給されて、該下アームのスイッチング素
子を所定の順序で所定の時間ずつオン状態に設定するド
ライブ回路ととから構成される無整流子電動機の駆動装
置において、 該無整流子電動機の始動時、第1の期間に、該下アーム
のスイッチング素子のうちの無整流子電動機の回転子の
位置決めを行なうための特定の1つをオンさせて、オン
させた該スイッチング素子に直列接続された該上アーム
のスイッチング素子をオン可能状態にし、 次いで、第2の期間に、オンさせた該スイッチング素子
と直列接続されるオン可能状態の該上アームのスイッチ
ング素子と、該下アームのスイッチング素子のうちのオ
ンさせた該スイッチング素子とは異なる該スイッチング
素子の1つとをオンさせることを特徴とする無整流子電
動機の始動制御方法。
1. A series circuit of an upper arm switching element and a lower arm switching element for supplying a current to each winding of the non-commutator motor is provided by the number of windings of the non-rectifier motor. A power element unit to which a DC power supply voltage is applied from a converter to each of the series circuits, a commutation signal output circuit that outputs a commutation signal, a chopper signal output circuit that outputs a chopper signal, the commutation signal and the chopper A drive circuit using a bootstrap circuit for turning on / off the switching elements of the upper arm in a predetermined order for a predetermined time, and the commutation signal is supplied. A drive circuit for setting the switching elements of the lower arm in an ON state for a predetermined time in a predetermined order, and At the start of the commutator motor, in the first period, the lower arm of the rotor of Brushless DC electric motor of the switching element
Turn on a specific one for positioning
The upper arm connected in series to the switching element
Of the switching elements of the upper arm and the switching elements of the lower arm that are in the ON-enabled state and are connected in series with the switching element that has been turned ON during the second period. A start-up control method for a commutatorless motor, characterized in that one of the switching elements different from the selected switching element is turned on.
【請求項2】 請求項1記載の無整流子電動機の始動制
御方法において、 前記第1の期間と前記第2の期間との間に、前記第1の
期間でオンさせた前記下アームのスイッチング素子とこ
れに直列接続された前記上アームのスイッチング素子と
を所定の時間同時にオフ状態とする第3の期間を設けた
ことを特徴とする無整流子電動機の始動制御方法。
2. The start-up control method for a commutatorless motor according to claim 1, wherein switching of the lower arm that is turned on in the first period is performed between the first period and the second period. A start-up control method for a non-commutator motor, comprising a third period in which an element and a switching element of the upper arm connected in series thereto are simultaneously turned off for a predetermined time.
【請求項3】 請求項1または2記載の無整流子電動機
の始動制御方法において、 前記無整流子電動機は、その回転子が永久磁石であっ
て、該回転子の磁極位置検出手段を持たない電動機であ
ることを特徴とする無整流子電動機の始動制御方法。
3. The start-up control method for a non-commutator motor according to claim 1 or 2, wherein the rotor of the non-commutator motor is a permanent magnet and has no magnetic pole position detecting means for the rotor. A starting control method for a commutatorless motor, which is an electric motor.
【請求項4】 請求項1,2または3記載の無整流子電
動機の始動制御方法において、 前記第1の期間がの時間長が、前記上アームのスイッチ
ング素子の前記ドライブ回路で用いられるブートストラ
ップ回路の充電時定数より長いことを特徴とする無整流
子電動機の始動制御方法。
4. The start-up control method for a commutatorless motor according to claim 1, 2 or 3, wherein the time length of the first period is used in the drive circuit of the switching element of the upper arm. A start-up control method for a non-rectifier motor, which is characterized by being longer than the charging time constant of the circuit.
【請求項5】 請求項2,3または4記載の無整流子電
動機の始動制御方法において、 前記第3の期間の時間長が、前記スイッチング素子のス
イッチングタイムよりも長いことを特徴とする無整流子
電動機の始動制御方法。
5. The start-up control method for a non-rectifier motor according to claim 2, 3 or 4, wherein the time length of the third period is longer than the switching time of the switching element. Start control method for slave motor.
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