JP4168287B2 - ブラシレスdcモータの駆動装置および同期運転引き込み方法 - Google Patents
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Description
Ed=R・Id−P・ω・Lq・Iq+Ld・{d(Id)/dt} …(2)
Eq:モータへの出力電圧のq軸成分
Ed:モータへの出力電圧のd軸成分
Eo:モータの誘起電圧定数
ω:モータの回転子速度
P:回転子磁極対数
R:モータの電機子巻き線抵抗値
Lq:モータのq軸インダクタンス
Ld:モータのd軸インダクタンス
Iq:モータのq軸電流
Id:モータのd軸電流
永久磁石同期モータが同期状態で大きな正出力トルクを発生するためには、モータ電流が図2の丸印で示す位置にあることが必要である。
q軸電流増加率:d(Iq)/dt=一定>0
d軸電流増加率:d(Id)/dt=一定<0
となる。
Eq1=Eo・ω+Lq・{d(Iq)/dt}・・出力電圧q軸成分初期値
Ed1=Ld・{d(Id)/dt}・・・・・・・出力電圧d軸成分初期値
をモータに印加すればよいことになる。
Iq={d(Iq)/dt}・t1
Id={d(Id)/dt}・t1
となっている。これを(1),(2)式に代入すると、印加電圧Eq,Edは
Eq=Eo・ω+R・{d(Iq)/dt}・t1 +P・ω・Ld・{d(Id)/dt}・t1 +Lq・{d(Iq)/dt}
Ed=R・d{d(Id)/dt}・t1 −P・ω・Lq・{d(Iq)/dt}・t1 +Ld・{d(Id)/dt}
となる。
Eq=〔Eo・ω+Lq・{d(Iq)/dt}〕+P・ω・Ld・ {d(Id)/dt}・t1 +R・{d(Iq)/dt}・t1 =Eq1 +〔P・ω・Ld・{d(Id)/dt}+R・ {d(Iq)/dt}〕・t1
Ed=Ld・{d(Id)/dt}−P・ω・Lq・ {d(Iq)/dt}・t1 +R・{d(Id)/dt}・t1 =Ed1 +〔−P・ω・Lq・{d(Iq)/dt}+ R・{d(Id)/dt}〕・t1
となる。
Eq=Eq1 +〔R・{d(Iq)/dt}+P・ω・Ld・{d(Id)/dt}〕・t
Ed=Ed1 +〔R・{d(Id)/dt}−P・ω・Lq・{d(Iq)/dt}〕・t
となる。
Eq=Eq4 −Lq・{d(Iq)/dt}
=Eo・ω+R・Iq’+P・ω・Ld・Id’Ed=Ed4 −Ld・{d(Id)/dt}
=R・Id’−P・ω・Lq・Iq’
となる。ここで、Iq’,Id ’は目標地点P4 に達したときの電流値である。
d(Iq)/dt=Iq’/t0 ,d(Id)/dt=Id’/t0
が決定される。
Eq1 =Eo・ω+Lq・(Iq’/t0 )
Ed1 =Ld・(Id’/t0 )
さらに、目標(点P4 )到達時でのモータへの印加電圧Eq’,Ed’も(1),(2)式により次のように算出される。
Ed’=Ed1 +R・Id’−P・ω・Lq・Iq’
ここまでは、低速演算装置も高速演算装置も同じである。高速演算装置の場合、例えば、点P0 ではモータへの印加電圧実効値ErmsはErms=(Eq1 2+Ed1 2)1/2
モータのU相の誘起電圧位置がθならば、U相への印加電圧Euは、
Eu=21/2 ・Erms・sin{P・ω・t+(δ1 /Δt)・t+δ0+θ}
V相への印加電圧Evは
Ev=21/2 ・Erms・sin{P・ω・t+(δ1 /Δt)・t+δ0+θ+2π/3}
同様に、点P1 では、点P1 に到達するまでの時間をt1 としてモータへの印加電圧実効値Erms=(Eq2 2+Ed2 2)1/2
U相への印加電圧Euは
Eu=21/2 ・Erms・sin〔P・ω・t+(δ2 /Δt)・(t−t1 )+δ1 +δ0 +θ〕
V相への印加電圧Evは
Ev=21/2 ・Erms・sin〔P・ω・t+(δ2 /Δt)・(t−t1 )+δ1 +δ0 +θ+2π/3〕
以上、各点ごとに同様の処理を行うことになる。
0=R・Id−P・ω・Lq・Iq+Ld・{d(Id)/dt} …(4)
ここで、無通電回転中のブラシレスDCモータに対しゼロ電圧出力した場合のモータ電流の動きは上記(3),(4)式においてIqとIdの初期値を共にゼロとした場合の電流の動きとなる。
Irms={Iw・Iw/2+(Iw+2・Iv)・(Iw+2・Iv)/ 6}1/2 =(Iq・Iq+Id・Id)1/2 ≒−Iq (∵Id≒0)
とみなすことができ、さらには
d(Iq)/dt≒d(−Irms)/dt
とみなすこともできる。
d(Iq)/dt≒0
Iq≒0
とみなせること、およびブラシレスDCモータの各特性値(Eo,P,R,Ld,Lq)を使用して式(3)に代入すればブラシレスDCモータの回転子速度(ω)が検出できる。
非同期回転中のモータに直結した回転子位置検出手段を持たないブラシレスDCモータに対し、短時間で安定したモータ電流を起動でき、ブラシレスDCモータの回転を停止することなくそのまま起動して同期運転に引き込むことができる。
2 半導体スイッチング素子群
3A,3B 演算装置
4 ドライブ回路部
5,6 電流検出器
7,8,9 電機子コイル
10 回転子
11,12,13 出力端子
14 ブラシレスDCモータ
S1 〜S6 トランジスタ
Claims (2)
- 非同期回転状態にあるブラシレスDCモータの同期運転引き込み方法において、
ブラシレスDCモータの既知の回転子速度および回転子位相並びに設定されたdq軸の各目標電流および回転子速度一定とみなせる程度の所定期間に基づいて、q軸電流をゼロから正方向におよびd軸電流をゼロから負方向に、前記所定期間でかつ前記所定期間中一定増加率で前記各目標電流まで増加させ、
前記ブラシレスDCモータを回転状態のまま起動させることを特徴とするブラシレスDCモータの同期運転引き込み方法。 - 非同期回転状態にあるブラシレスDCモータの駆動装置において、
ブラシレスDCモータの回転子速度検出手段と、
ブラシレスDCモータの回転子位相検出手段と、
前記回転子速度検出手段および回転子位相検出手段の各検出値並びに設定されたdq軸の各目標電流及び回転子速度一定とみなせる程度の所定期間に基づいて、q軸電流をゼロから正方向におよびd軸電流をゼロから負方向に、前記所定期間でかつ前記所定期間中一定増加率で前記各目標電流まで増加させる手段を備えたことを特徴とするブラシレスDCモータの駆動装置。
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2006
- 2006-06-01 JP JP2006153176A patent/JP4168287B2/ja not_active Expired - Fee Related
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