JP3477189B2 - モータの運転を制御する装置及びその方法 - Google Patents

モータの運転を制御する装置及びその方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、モータの運転を制
御するための装置及びその方法に係るもので、詳しく
は、洗濯機内部のモータの温度上昇による相抵抗値（Ph
ase resistance value）に応じてモータを運転させ
る、モータの運転を制御する装置及びその方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】一般的に、センサレス・ブラシレスDC(B
LDC)（sensorless brushless direct current）モー
タを使用する洗濯機は、内部のモータに供給される相電
流（Phase current）及び相電圧（Phase voltage）を
検出してモータを動作させる。
【０００３】そして、従来のセンサレスBLDCモータの運
転制御装置は、図3に示したように、使用者が希望する
モータ5の指令速度（ωｒ）（速度信号）とモータ5の推
定速度信号とを比較して比較信号を出力する比較器1
と、この比較器1からの比較信号が入力されて速度制御
信号を出力する速度制御器2と、この速度制御器2から出
力される速度制御信号及びモータ5内の回転子の位置信
号が入力されて電流及び電圧指令を発生する電流／電圧
指令発生器3と、前記の電圧指令によって発生される直
流電圧を3相交流電圧に変えてモータ5に出力するインバ
ータ部4と、モータ5に印加される各相（three phase
s）の相電圧（Phase voltage）値及び相電流（Phase
current）値を検出して電流／電圧検出信号を出力する
電流／電圧検出器6と、上記相電圧値及び相電流値を演
算することによってモータ5内の回転子位置を検出して
位置信号を出力すると共に、モータ5の実際の速度を検
出して速度信号を出力する速度／位置演算部7と、を包
含して構成されていた。
【０００４】以下、このように構成された従来のセンサ
レスBLDCモータの運転制御装置の動作について説明す
る。
【０００５】先ず、比較器1は、使用者が希望するモー
タの速度（速度信号）とモータの推定速度信号とを比較
して比較信号を出力する。
【０００６】次いで、速度制御器2は、比較器1からの比
較信号が入力されて速度制御信号を出力する。即ち、速
度制御器2は、上記比較信号に基づいてモータ5の実際の
速度が使用者希望の速度よりも遅いとモータ5の速度を
増加させる速度制御信号を出力するが、もし、モータ5
の実際の速度が使用者希望の速度よりも速いとモータ5
の速度を減少させる速度制御信号を出力する。
【０００７】次いで、電流／電圧指令発生器3は、速度
制御器2からの速度制御信号及び速度／位置演算部7から
のモータ5内の回転子位置信号がそれぞれ入力されるこ
とによって電流指令及び電圧指令を発生してインバータ
部4内の各スイッチング素子にスイッチング信号を印加
し、インバータ部4が上記電圧指令により発生される直
流電圧を3相交流電圧に変えてモータ5に出力することに
よって、モータ5は、インバータ部4から発生される3相
交流電圧により駆動される。
【０００８】一方、電流／電圧検出器6は、モータ5に印
加される各相の相電圧値及び相電流値を検出して、電流
／電圧検出信号を速度／位置演算部7に出力し、この速
度／位置演算部7は、電流／電圧検出器6から入力された
相電圧値及び相電流値を演算してモータ5内の回転子位
置を検出し、この位置信号を電流／電圧指令発生器3に
出力すると共に、モータ5の実際の速度を検出して速度
信号を比較器1に出力する。ここで、速度／位置演算部7
は、次式1を利用してモータ5の速度または前記モータ5
内の回転子の位置を計算する。
【０００９】
【数１】
【００１０】上式中、Rは抵抗、θｒはモータの回転子
位置、Lｓはインダクタンス、ωｒはモータの速度、
Vａ、Vｂ、Vｃはモータに印加される各相電圧、iａ、i
ｂ、iｃはモータに印加される各相電流、KＥは逆起電力
定数、をそれぞれ示したものである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】然るに、このように構
成された従来のセンサレスBLDCモータの運転制御装置及
びその方法においては、上記センサレスBLDCモータを長
時間運転する場合に、モータ内の温度上昇によりモータ
の相抵抗値が変化するため、モータの運転を正確に制御
することができず、また、モータの駆動力が低下すると
いう不都合な点があった。
【００１２】本発明は、このような従来の問題に鑑みて
なされたもので、モータの駆動時にモータ内の温度上昇
によるモータの相抵抗値の変化を補償することによっ
て、モータを正確かつ安定に動作させ得る、モータの運
転を制御する装置及びその方法を提供することを目的と
する。
【００１３】また、本発明の他の目的は、モータの駆動
時にモータ内の温度上昇によってモータの駆動力が低下
する現象を防止し得る、モータの運転を制御する装置及
びその方法を提供しようとする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るため、本発明に係るモータの運転を制御する方法は、
モータの正回転区間と逆回転区間の間でモータに印加さ
れる相電圧値及び相電流値を検出する段階と、上記の検
出された相電圧値及び相電流値に基づいて相抵抗値を計
算する段階と、この計算された相抵抗値に応じてモータ
に印加される電圧を制御してモータの運転を制御する段
階と、を順次行うことを特徴とする。
【００１５】そして、上記目的を達成するために、本発
明に係るモータの運転を制御する装置は、モータに印加
される相電圧値及び相電流値に基づいてモータの運転周
波数を計算し、この計算された運転周波数に応じてモー
タの運転区間を検出して区間検出信号を出力する回転区
間検出部と、前記の区間検出信号に応じて上記の相電圧
値及び相電流値の入力を受けて相抵抗値を計算する計算
部と、上記の計算された相抵抗値、上記相電圧値、及び
相電流値を演算してモータの回転子位置を検出すると共
に、モータの速度を計算する速度／位置演算部と、上記
回転子位置及びモータの速度に基づいてモータに電圧を
印加するための電圧指令を発生する電圧指令発生器と、
を備えて構成される。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を用いて説明する。
【００１７】本発明に係るセンサレスBLDC（sensorless
brushless direct current）モータの運転制御装置
においては、図１に示したように、使用者の希望のモー
タ15の速度（ωｒ）（速度信号）とモータ15の推定速度
信号とを比較して比較信号を出力する比較器11と、比較
器11からの比較信号が入力されて速度制御信号を出力す
る速度制御器12と、速度制御器12から出力される速度制
御信号及びモータ15の回転子の位置信号が入力されて、
それらの信号に基づいて電流あるいは電圧指令を発生す
る電流／電圧指令発生器13と、上記電圧指令により発生
される3相交流電圧を可変にしてモータ15に出力するイ
ンバータ部14と、モータ15に印加される各相（three p
hases）の相電圧値及び相電流値を検出して電流／電圧
検出信号を出力する電流／電圧検出器16と、上記の相電
圧値及び相電流値を利用してモータ15の運転周波数を計
算し、この計算された運転周波数を利用してモータ15の
正回転区間と逆回転区間の間の中間区間を検出して区間
検出信号を出力する回転区間検出部18と、上記区間検出
信号に応じて回転区間検出部18を介して前記の電流／電
圧検出信号が入力されて相抵抗値を計算する計算部19
と、この計算された相抵抗値の平均値を求めるフィルタ
部20と、上記の計算された相抵抗値、前記の相電圧値及
び相電流値をそれぞれ演算してモータ15の回転子位置を
検出して位置信号を出力すると共に、モータの実際の速
度を検出して速度信号を出力する速度／位置演算部17
と、を備えて構成される。ここで、計算部19は、前記の
相電圧値及び相電流値を利用してモータ15の運転周波数
を演算し、この演算された運転周波数に基づいてモータ
15の正回転区間と逆回転区間の間で前記の相抵抗値を計
算する。
【００１８】以下、このように構成された本発明に係る
センサレスBLDCモータの運転制御装置の動作について説
明する。
【００１９】先ず、比較器11は、使用者の希望のモータ
の速度（ωｒ）（速度信号）とモータの推定速度信号と
を比較して比較信号を速度制御器12に出力する。
【００２０】次いで、速度制御器12は、上記比較信号の
入力を受けて速度制御信号を前記電流／電圧指令発生器
13に出力する。即ち、速度制御器12は、上記の比較信号
に基づいて、モータ15の推定速度が使用者の希望の速度
よりも遅いとモータ15の速度を増加させる速度制御信号
を出力し、もし、モータ15の推定速度が使用者の希望の
速度より速いとモータ15の速度を減少させる速度制御信
号を出力する。
【００２１】次いで、電流／電圧指令発生器13は、速度
制御器12からの速度制御信号及び速度／位置演算部17か
らのモータ15の推定された回転子位置信号がそれぞれ入
力されて、電流あるいは電圧指令をインバータ部14に与
えその各スイッチング素子にスイッチング信号を印加す
る。
【００２２】次いで、インバータ部14は、上記電圧指令
により発生される3相交流電圧を可変にしてモータ15に
出力することにより、モータ15は、その3相交流電圧に
より駆動される。
【００２３】次いで、電流／電圧検出器16は、モータ15
に印加される各相（three phases）の相電圧値及び相
電流値を検出して電流／電圧検出信号を速度／位置演算
部17及び回転区間検出部18にそれぞれ出力する。
【００２４】次いで、回転区間検出部18は、上記相電圧
値及び相電流値を計算してモータ15の運転周波数を計算
し、この計算された運転周波数を利用してモータ15の正
回転区間と逆回転区間の間の中間区間を検出して区間検
出信号を計算部19に出力する。
【００２５】上記運転周波数は、上記の相電圧値及び相
電流値を前式(1)に代入することによって求めることが
可能で、このとき、上記運転周波数はモータ15の速度
（ωｒ）に比例する。すなわち、モータ15の速度
（ωｒ）値が0であると、運転周波数の値も0になる。
【００２６】ここで、前記のセンサレスBLDCモータを長
時間運転する場合、モータ15内の温度が上昇するので、
計算部19は、モータ15内部の温度上昇による相抵抗値の
変化を検出するために、モータ15の正回転区間と逆回転
区間の間の中間区間でモータ15の運転周波数が“0”に
近接することを利用して前記の相抵抗値を計算する。即
ち、計算部19は、前記の区間検出信号が入力されると、
前記の相電圧値を相電流値で割って前記の相抵抗値を求
め、この求められた相抵抗値を速度／位置演算部17に出
力する。
【００２７】計算部19は、センサレスBLDCモータの運転
が停止した時、所定時間毎に上記相抵抗値を求める。
【００２８】次いで、フィルタ部20は、上記の求められ
た相抵抗値の平均値を求めて速度／位置演算部17に出力
する。
【００２９】次いで、速度／位置演算部17は、上記の各
相抵抗値の平均値または相抵抗値、前記の相電圧値及び
相電流値を演算して、モータ15の回転子位置を検出して
位置信号を電流／電圧指令発生器13に出力すると共に、
上記相抵抗値の平均値または相抵抗値、上記の相電圧値
及び相電流値を演算して、モータ15の実際の速度を検出
して速度信号を比較器11に出力し、このようにモータ15
の回転子位置及びモータ15の実際の速度を検出する動作
を反復的に行って、モータ15を駆動するが、このとき、
モータ15に印加される電圧の大きさは、前記の求められ
た相抵抗値の大きさに比例して大きくまたは小さくな
る。
【００３０】ここで、上記相抵抗値は、モータ15内部の
温度などにより変化した値であって、図2に示したモー
タ15の正回転区間及び逆回転区間を参照して上記の相抵
抗値を求める方法について説明すると次のようである。
【００３１】例えば、センサレスBLDCモータを洗濯機に
適用した場合を仮定すると、モータ15の運転区間は、洗
濯前の停止区間と、洗濯中の正回転区間及び逆回転区間
と、脱水前の停止区間と、に区別される。
【００３２】本発明は、洗濯中、モータ15の運転区間が
正回転区間と逆回転区間の間の中間区間である時、上記
の相抵抗値を検出（計算）する。ここで、この相抵抗値
は、次式2を利用して計算する。
【００３３】
【数２】
【００３４】上式中、Rは抵抗、θｒはモータの回転子
位置、Lｓはインダクタンス、ωｒはモータの速度、
Vａ、Vｂ、Vｃは各相電圧、iａ、iｂ、iｃは各相電流、
KＥは逆起電力定数、をそれぞれ示したものである。
【００３５】このように、本発明は、洗濯機を長時間の
間運転する時、洗濯機内部のモータ15の温度（モータ内
部の巻線の温度）の上昇による相抵抗値の変化を精密に
検出するために、モータ15の正回転区間と逆回転区間の
間で運転周波数がほぼ“0”に近接することを利用して
相抵抗値を検出した後、この検出された相抵抗値を利用
してモータ15内部の温度変化に応じてモータ15の運転を
制御する。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るモー
タの運転を制御する装置及びその方法においては、モー
タを長時間の間運転させた時、モータ内部の巻線の温度
上昇による相抵抗値の変化を精密に検出し、この検出さ
れた相抵抗値に応じてモータの運転を制御して、モータ
の駆動力低下を防止し、モータを安定に運転し得るとい
う効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るセンサレスBLDCモータの運転制御
装置を示したブロック図である。
【図２】本発明に係るモータの正回転区間及び逆回転区
間を示したグラフである。
【図３】従来のセンサレスBLDCモータの運転制御装置を
示したブロック図である。
【符号の説明】
11…比較器 12…速度制御器 13…電流／電圧指令発生器 14…インバータ部 15…モータ 16…電流／電圧検出器 17…速度／位置演算部 18…回転区間検出部 19…計算部 20…フィルタ部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ホン チャン ヒー 大韓民国，ソウル，セオチョ−グ，バン ポ ４−ドン，バンポミド アパートメ ント 305−1510 (56)参考文献 特開2002−165478（ＪＰ，Ａ) 特開2001−211699（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02P 6/06 D06F 33/02

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 洗濯機に設置されたモータの正回転区間
    と逆回転区間の間の停止区間で前記モータに印加される
    相電圧値及び相電流値を検出する段階と、 前記の検出された相電圧値を前記の検出された相電流値
    で割って前記モータの相抵抗値を計算する段階と、 前記の計算された相抵抗値に応じて前記モータに印加さ
    れる電圧を制御して前記モータの運転を制御する段階
    と、 を行うことを特徴とするモータの運転を制御する方法。
  2. 【請求項２】 前記モータは、センサレス・ブラシレス
    DCモータであることを特徴とする請求項1に記載のモー
    タの運転を制御する方法。
  3. 【請求項３】 前記モータに印加される電圧は、前記相
    抵抗値の大きさに比例することを特徴とする請求項1に
    記載のモータの運転を制御する方法。
  4. 【請求項４】 前記モータが停止する時、所定時間毎に
    前記相抵抗値を計算し、該計算された相抵抗値の平均値
    に比例して前記モータに印加される電圧を制御すること
    を特徴とする請求項1に記載のモータの運転を制御する
    方法。
  5. 【請求項５】 洗濯機に設置されたモータに印加される
    相電圧値及び相電流値に基づいて前記モータの運転周波
    数を計算し、該計算された運転周波数に応じて前記モー
    タの正回転区間と逆回転区間の間の停止区間を検出して
    区間検出信号を出力する回転区間検出部と、 前記区間検出信号に応じて前記相電圧値を相電流値で割
    って前記モータの相抵抗値を計算する計算部と、 前記の計算された相抵抗値、前記相電圧値及び相電流値
    をそれぞれ演算して前記モータの回転子の位置を検出す
    ると共に、前記モータの速度を計算する速度／位置演算
    部と、 前記回転子の位置及び前記モータの速度に基づいて前記
    モータに電圧を印加するための電圧指令を発生する電圧
    指令発生器と、 を備えて構成されることを特徴とするモータの運転を制
    御する装置。
  6. 【請求項６】 前記モータは、センサレス・ブラシレス
    DCモータであることを特徴とする請求項５に記載のモー
    タの運転を制御する装置。
  7. 【請求項７】 前記モータに印加される電圧は、前記相
    抵抗値の大きさに比例することを特徴とする請求項５に
    記載のモータの運転を制御する装置。
  8. 【請求項８】 前記計算部は、所定期間毎に前記相抵抗
    値を計算し、該計算された相抵抗値の平均値を計算する
    ことを特徴とする請求項５に記載のモータの運転を制御
    する装置。
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