JP4434636B2 - モータ駆動装置及び洗濯機,並びにモータの駆動制御方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータの回転位置を推定することでセンサレス方式により駆動を行うモータ駆動装置、及びその駆動装置を備えてなる洗濯機、並びにモータの駆動制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
図9は、磁極位置センサを用いてベクトル制御を行うモータ駆動装置の一構成例を示すものである。回転子に永久磁石を備えてなる永久磁石同期モータ1には、回転子の磁極位置θ(磁極によって生成される磁束方向。即ち、αβ直交座標に対する磁界の回転位置)を検出するためのセンサ2が設けられている。磁極位置センサ2には、例えば、複数個のホールICやロータリエンコーダ、レゾルバなどが使用される。磁極位置センサ2によって検出された磁極位置θは速度演算部3に与えられており、速度演算部3は、磁極位置θに基づいて回転角速度ωを演算(推定)する。
【0003】
図示しない制御回路からは、モータ1の速度指令としてωrefが与えられており、減算器4により速度指令ωrefと推定角速度ωとの偏差Δωが出力される。比例積分器5は、偏差Δωに基づいてPI制御を行うことで電流指令Irefを生成し、dq分配器6に出力する。dq分配器6は、q軸電流指令値Iqrとd軸電流指令値Idrとを生成して減算器7q,7dに被減算値として夫々出力する。減算器7q,7dは、指令値Iqr,Idrと、ベクトル回転器8より与えられるd軸電流Id,q軸電流Iqとの差を演算して比例積分器9q,9dに出力する。
【0004】
ここで、Id,Iqは、モータ1の巻線電流のd軸成分(励磁電流成分),q軸成分(トルク電流成分)であり、αβ座標系に対して角度(磁極位置)θで回転しているdq軸座標系で表される電流成分である。d軸は磁束方向に一致しており、q軸はd軸に直交している。
【0005】
比例積分器9q,9dは,q軸電流,d軸電流夫々の差分量に基づいてPI制御を行い、q軸電圧指令値Vq及びd軸電圧指令値Vdを生成して座標変換器10に出力する。座標変換器10には、磁極位置センサ2によって検出された磁極位置θに基づいて電圧指令値Vd,Vqを電圧指令値Vα,Vβに変換するようになっている。
【0006】
PWM形成器11は、電圧指令値Vα,Vβを三相電圧指令値Vu,Vv,Vwに変換すると共に、それらに基づきPWM(パルス幅変調)信号を生成してインバータ回路12に出力する。インバータ回路12は、例えばIGBTなどの半導体スイッチング素子を三相ブリッジ接続して構成されており、モータ1の各相巻線に交流電流を通電するように各スイッチング素子のオンオフが制御される。
【0007】
電流検出手段13a,13bは、インバータ回路12の出力端子とモータ1の巻線との間に配置されており、三相のうち何れか二相の電流を検出する。そして、検出された電流は三相/二相変換器14に与えられて残りの一相の電流が推定されると共に、二相電流Iα,Iβに変換される。ベクトル回転器7は、二相電流Iα,Iβを磁極位置θによりd軸電流Id,q軸電流Iqに変換する。
【0008】
ところで、上記のように、モータ駆動装置に磁極位置センサ2を設けた場合、コストアップや配置スペース確保の問題、また、配線引き回しなどの作業工程増加などが問題となる。そこで、そのような問題を解消するため、磁極位置センサ2のように回転子の回転位置を検出するための位置センサを使用することなくモータを駆動制御するセンサレス駆動方式が採用されている。
【0009】
図10は、センサレス駆動方式を採用したモータ駆動装置の一構成例であり、例えば、非特許文献1に開示されているものである。尚、図9と同一部分には同一符号を付している。この図10に示す構成では、磁極位置センサ2に代えて、磁極位置推定部15が配置されている。磁極位置推定部15は、電圧指令値Vd,Vq並びにd軸電流Id,q軸電流Iqに基づいて磁極位置θを演算によって推定している。
【0010】
ここで、モータ1の端子電圧は電圧検出器を用いれば検出できるが、モータ1はインバータ回路12の出力端子に直結されているので、前記端子電圧はインバータ回路12の出力電圧に略等しいとみなすことができる。従って、インバータ回路12の実際の出力電圧が指令値通りに制御されているとみなせれば、上記のように電圧指令値Vd,Vqを用いて磁極位置θを推定できる。故に、図10において実際に検出を行なっているものは、電流検出手段13a,13bによるモータ1の電機子電流のみである。
【0011】
【非特許文献1】
電気学会論文誌D「産業応用部門誌」1997年1月号,「速度起電力推定に基づくセンサレス突極形ブラシレスDCモータ制御」(竹下,市川,李,松井)
【0012】
【特許文献1】
特開平11−75394号公報
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、これらの構成においては、制御系に所定の異常、例えば瞬時停電やノイズの印加、過電流検出などが発生した場合には、インバータ回路12によるモータ1の駆動を一旦停止し、異常が解消されたと判断される場合に駆動を再開することも必要に応じて行われる。
【0014】
その場合、図9に示す構成によれば、回転子の磁極位置θは磁極位置センサ2によって常時検出することができる。従って、制御系に何らかの異常が発生し、インバータ回路12によってモータ1を一時的に駆動制御できなくなり、モータ1が空転状態に陥ったとしても、磁極位置θに基づいてモータ1を容易に再起動(ベクトル制御を再開すること)することが可能である。
【0015】
しかしながら、図10に示すセンサレス駆動方式では、インバータ回路12によるモータ1の駆動を停止させると各スイッチング素子は全てオフとなってモータ1の巻線には電流が流れなくなる。そのため、磁極位置推定部15は、磁極位置θが推定不能な状態となってしまい、モータ1を再起動することができない。
【0016】
この場合でも、電圧検出器によってモータ1の端子電圧を検出できれば、モータ1の逆起電力の位相及び周波数を知ることができ、磁極位置θを推定することができるが、電圧検出器は一般に効果であり、センサレス駆動方式を採用することのメリットを損なってしまう。
【0017】
そこで、異常が検出されてモータが空転状態となった場合は、モータの回転が停止するまで待機し、回転停止を判定した時点で再起動を行うことも考えられるが、回転子が停止するまでに相当の時間を要する。
【0018】
特許文献1には、上記のようにモータが空転状態となった場合、モータの巻線を短絡させて巻線に電流を流すことで空転期間中における磁極位置を推定し、再起動を行う技術が開示されている。しかしながら、モータの巻線を短絡させると回転速度が低下するため、モータを高速で回転させている状態で空転が発生した場合には、速度をロスした分だけ制御状態を復帰させるのに時間がかかってしまう。
【0019】
また、センサレス駆動方式では、モータ1の回転速度が低い領域においては、インバータ回路12の出力電流、即ちモータ1の電機子電流振幅が小さくなるため磁極位置推定が不正確となる傾向にあり、モータ1の回転が停止したことを判定することは極めて困難である。例えば、モータ1を起動させる場合には、所定レベルのd軸電流Idを流して回転子を所定位置に固定する「位置決め」を行った後、強制転流によってモータを回転させる必要があるが、「位置決め」を行ったつもりでも実際にはモータが回転していれば、起動が失敗することになってしまう。
【0021】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、センサレス駆動方式において、モータの回転停止を確実に判定することができるモータ駆動装置、及びその駆動装置を備えてなる洗濯機、並びにモータの駆動制御方法を提供することにある。
【0022】
【課題を解決するための手段】
【0024】
請求項1記載のモータ駆動装置は、モータの巻線に交流電流を出力するインバータ回路を備え、位置推定手段によって前記モータの回転位置を推定することで、センサレス方式により当該モータを駆動するものにおいて、
前記モータの巻線に流れる電流を検知する電流検知手段と、
前記インバータ回路を構成する半導体スイッチング素子のオンオフを制御することで前記モータの巻線を短絡させ、その状態で前記電流検知手段によって検知される巻線電流の値を2回以上参照し、それらの値が一致した場合に前記モータの回転停止を判定する停止判定手段とを備えたことを特徴とする。
【0025】
即ち、モータが回転している場合に、インバータ回路によりモータの巻線を短絡させる経路を形成すれば、その巻線には起電力に応じた交流電流が流れる。そして、モータの回転が停止すれば前記電流は流れなくなり、検知される電流値は一定となる。従って、その電流値が2回以上一致した場合には、モータの回転が停止したことを確実に判定することができる。
【0026】
請求項2記載のモータ駆動装置は、三相以上の多相交流モータの巻線に交流電流を出力するインバータ回路を備え、位置推定手段によって前記モータの回転位置を推定することで、センサレス方式により当該モータを駆動するものにおいて、
前記モータの巻線に流れる電流を検知する電流検知手段と、
前記インバータ回路を構成する半導体スイッチング素子のオンオフを制御することで前記モータの巻線を三相以上短絡させ、その状態で前記電流検知手段によって検知される巻線電流の値が三相以上一致した場合に前記モータの回転停止を判定する停止判定手段とを備えたことを特徴とする。
【0027】
例えば、三相交流モータが回転している場合、各相巻線電流の振幅値は、二相について一致することはあるが三相全てについて一致することは無いので、停止判定手段は、短絡経路を形成した巻線電流の値が三相一致したことを以ってモータの回転が停止したことを確実に判定することができる。そして、この原理は、四相以上の多相交流モータについても同様に適用することができるので、三相以上の多相交流モータであれば、巻線電流値が三相以上一致したことでモータの回転停止を確実に判定可能である。
【0028】
そして、請求項3に記載したように、停止判定手段を、巻線電流をサンプリングする周波数がモータの最大回転周波数よりも高くなるように設定することが好ましい。即ち、モータの回転周波数に同期してサンプリングを行うと、複数回サンプリングを行った結果の電流値が全て同じ値になってしまい、実際は回転しているにもかかわらず、回転停止を判定してしまうおそれがある。従って、請求項3のように構成すれば、そのような事態の発生を回避して、回転停止をより確実に判定することができる。
【0029】
また、請求項4に記載したように、モータの起動を開始する前に短絡制動を作用させる制動手段を備え、
停止判定手段を、前記制動手段による短絡制動の作用後に停止判定を行うように構成すると良い。斯様に構成すれば、短絡制動の作用によってモータの回転がより速く停止するようになり、回転停止の判定をより短い時間で行うことができる。
【0030】
請求項5記載の洗濯機は、請求項1乃至4の何れかに記載のモータ駆動装置を備えて構成されることを特徴とする。即ち、洗濯機に使用され、パルセータや回転槽を駆動するモータは、洗い運転やすすぎ運転時には停止,起動を頻繁に繰り返し、脱水運転時には高速で回転する。そして、脱水運転の終了後に洗濯物を取り出すため、筐体に備えられている蓋の開放を許可する場合にも、回転槽の回転が停止していることを確実に判定する必要がある。
【0032】
従って、請求項1乃至4記載のモータ駆動装置を適用すれば、センサレス駆動方式を採用した場合でも、モータの回転停止を確実に判定することができる。
【0033】
【発明の実施の形態】
(第1実施例)
以下、本発明のモータ駆動装置をドラム式洗濯機に適用した場合の第1実施例について図1乃至図4を参照して説明する。尚、図10と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。まず、ドラム式洗濯機の全体構成を示す図4において、ドラム式洗濯機の外殻をなす外箱(筐体)21の前面部には、中央部に扉22が設けられ、上部に、多数のスイッチや表示部(何れも図示せず)を備えた操作パネル23が設けられている。扉22は、外箱21の前面部中央部に形成された洗濯物出入れ口24を開閉するものである。
【0034】
外箱21の内部には、円筒状をなす水槽25が配設されている。この水槽25は、その軸方向が前後方向(図4では左右方向)となる横軸状で且つ前上がりの傾斜状に配設され、弾性支持装置26により弾性的に支持されている。水槽25の内部には、円筒状をなすドラム(回転槽)27が水槽25と同軸状に配設されている。このドラム27は、洗濯の他、脱水及び乾燥に共用の槽として機能するもので、胴部のほぼ全域に小孔28が多数形成され(図4に一部のみ図示)、胴部の内周部にはバッフル29が複数設けられている(図4に一つのみ図示)。
【0035】
水槽25及びドラム27は、夫々前面部に洗濯物出入れ用の開口部30,31を有し、水槽25の開口部30は前記洗濯物出入れ口24にベロー32により水密に連ねられ、ドラム27の開口部31はその水槽25の開口部30に臨んでいる。ドラム27の開口部31の周囲部には、バランスリング33が設けられている。
【0036】
上記水槽25の背面部には、ドラム27を回転駆動するモータ34が配設されている。モータ34はアウタロータ形のDCブラシレスモータ(永久磁石同期モータ)であり、そのステータ35が、水槽25の背部中央部に取り付けられた軸受ハウジング36の外周部に取り付けられている。ロータ(回転子)37は、ステータ35を外側から覆うように配置され、中心部に取り付けられた回転軸38が上記軸受ハウジング36に軸受39を介して回転可能に支承されている。軸受ハウジング36から突出した回転軸38の前端部はドラム27の背部の中央部に連結されている。即ち、モータ34のロータ37が回転すると、ロータ37と一体にドラム27も回転する構成となっている。
【0037】
水槽25の下面部には水溜部40が設けられており、この水溜部40の内部に洗濯水加熱用のヒータ41が配設され、水溜部40の後部に、排水弁42を介して排水ホース43が接続されている。
【0038】
水槽25の上部には温風生成装置44が設けられ、背部には熱交換器45が設けられている。温風生成装置44は、ケース46内に配設された温風用ヒータ47,ケーシング48内に配設されたファン49,ファン49をベルト伝動機構50を介して回転駆動するファンモータ51で構成され、ケース46とケーシング48とは連通されている。ケース46の前部にはダクト52が接続され、ダクト52の先端部は、水槽25内の前部に突出してドラム27の開口部32に臨んでいる。
【0039】
ここで、温風用ヒータ47とファン49とにより温風が生成され、その温風はダクト52を通してドラム27内に供給される。ドラム27内に供給された温風はドラム27内の洗濯物を加熱する共に水分を奪い、熱交換器45側へ排出される。
【0040】
熱交換器45は、上部が上記ケーシング48内と連通し、下部が水槽25内と連通しており、水が上部から注ぎ入れられて流下することで、内部を通る空気中の水蒸気を冷却し凝縮させて除湿する水冷式である。この熱交換器45を通った空気は再び温風生成装置44に戻され、温風化されて循環する。
【0041】
インバータ回路12は、図3に示すように、6個のIGBT(スイッチング素子)53a〜53fを三相ブリッジ接続して構成されており、下アーム側のIGBT53d,53eのエミッタは、夫々電流検出用のシャント抵抗(電流検出手段)61u,61vを介してグランドに接続されている。また、両者の共通接続点は、増幅・バイアス回路54u,54vを介して図10に示す三相/二相変換器14の入力端子に接続されている。三相/二相変換器14は、その電圧信号をA/D変換して読み込むようになっている。尚、シャント抵抗61の抵抗値は0.1Ω程度である。
【0042】
増幅・バイアス回路54はオペアンプなどを含んで構成されており、シャント抵抗61の端子電圧を増幅すると共にその増幅信号の出力範囲が正側に収まるように(例えば、0〜+5V)バイアスを与えるようになっている。また、増幅・バイアス回路54u,54vの出力端子は、ダイオード55u,55vを介して過電流検知部56の入力端子に共通に接続されている。
【0043】
過電流検知部56は、増幅・バイアス回路54u,54vの出力信号レベルを参照して何れかの相に過電流が流れたことを検出すると、過電流検出信号を制御部57に出力してインバータ回路12によるモータ34の駆動を停止させるようになっている。尚、W相の電流に関しては、U,V相の電流に基づいて間接的に推定を行うことができる。制御部(駆動制御手段,停止制御手段)57は、モータ34の駆動制御を行う部分については図10に示すものと同様の構成を含んでおり、DSP(Digital Signal Processor)を用いたり或いはRISC(Reduced Instruction Set Computer)マイコンなどを用いて構成されている。
【0044】
また、インバータ回路12は、100Vの交流電源58を、ダイオードブリッジで構成される全波整流回路59及び直列接続された2個のコンデンサ60a,60bにより倍電圧全波整流した約280Vの直流電圧が印加されるようになっている。
【0045】
次に、本実施例の作用について図1及び図2をも参照して説明する。図1は、制御部57による本発明の要旨にかかる部分を示すフローチャートである。また、図2には、図1のフローチャートに従ってインバータ回路12によるモータ34の駆動を停止させ、その後再起動を行う場合における各信号波形のタイミングチャートを示す。
【0046】
制御部57は、洗濯機の定常運転を行っている場合(ステップS1)、制御系に異常が発生したか否かを監視している(ステップS2)。ここでの「異常」とは、過電流検知部56による過電流検知、その他過電圧を検知した場合や瞬時停電が発生した場合などを言う。
【0047】
また、制御部57の磁極位置推定部(角周波数推定手段,位置推定手段)15は、定常運転中においては、モータ34の回転角周波数ωを(1)式によって推定している(非特許文献1参照)。
【0048】
Ed=Vd−R・Id−ωL・Iq ・・・(1)
尚、R,Lは巻線の抵抗,インダクタンスである。(1)式において、定常運転は励磁電圧Ed=0となるように制御するので、その他の値に基づいて角周波数ωが演算される。そして、推定した角周波数ωを積分処理することで、磁極位置θを推定している。
【0049】
そして、制御部57は、異常を検出すると(ステップS2,「YES」)インバータ回路12を構成するIGBT53を全てOFFにすることで、モータ34の駆動制御を停止し、モータ34を空転状態にする(ステップS3)。それから、その時点における出力電圧Vd,Vq,推定角周波数ω,磁極位置θをメモリに書き込んで保存し(ステップS4)、時間T0が経過するまで待機する(ステップS5)。
【0050】
ここで、時間T0の経過を待つのは、異常状態が解消されることを期待するからである。例えば、瞬時停電が発生した場合や、或いは過電流が検知された場合でも制御部57の入力ポートにノイズが印加された結果によることも想定される。そのような異常状態については、例えば数10m〜数100m秒程度の時間が経過すれば、制御系は正常な状態に復帰すると予想される。
時間T0の経過を待つ期間内では、インバータ回路12が完全にOFFとなることで、巻線35u,35v,35wに電流は流れず、出力電圧Vd,Vqも観測不能となる。
【0051】
それから、制御部57は、時間T0が経過すると、再起動時の制御指令値として用いるためメモリに保存していた出力電圧Vd,Vq及び推定角周波数ωを読み出す(ステップS6)。そして、制御部57は、インバータ回路12によるモータ34の起動を再開し(ステップS7)、時間T1が経過するまで待機する(ステップS8)。
【0052】
ここで、期間T1はm秒オーダーの比較的短い時間であり、その間にモータ34が空転しているとしても、ロータ37の慣性によって角速度ωは急激に低下することは無く、ステップS4において保存した値を略維持しているものと想定される。
【0053】
従って、制御部57は、ステップS7でモータ34の起動を再開する際には定常運転時における磁極位置推定は行わず、磁極位置θを、ステップS4で記憶させた磁極位置θ(@ステップS3)にω(@ステップS3)×T0を加えて推定する。即ち、期間T0〜T1においてω(@ステップS3)が略維持されていれば、磁極位置θを良好に推定することが可能である。
【0054】
そして、期間T1内において駆動制御を行う場合も同様に、ω(@ステップS3)に基づき経過時間に応じて磁極位置θを推定する。その後、時間T1が経過すると、磁極位置θの推定は定常運転時と同様の方式に復帰させるが(ステップS9)、出力電圧Vd,Vqについては、ステップS4でメモリに保存していた値をそのまま使用し続ける。その後、時間T2が経過すると(ステップS10)ステップS1に戻り、完全に定常運転制御に復帰する。
【0055】
尚、ノイズの印加による一時的な異常検出ではなく、実際に発生した過電流状態が検出された場合には、上記のプロセスを繰り返しても異常状態が解消されることはない。従って、そのような場合には、モータ34の駆動制御を完全に停止させるようにする。
【0056】
以上のように本実施例によれば、制御部57は、制御系に所定の異常が発生したことが検知されると、インバータ回路12によるモータ34の駆動を停止させると共に、その時点で磁極位置推定部15によって推定されている回転角周波数ωに基づいて駆動停止期間T0におけるモータ34の回転位置θを推定し、所定時間の経過後にモータ34の駆動を再開させるようにした。従って、制御部57は、モータ34の駆動を確実に再開させることができる。
【0057】
そして、センサレス駆動方式を採用した駆動装置を洗濯機のドラム27を回転駆動するモータ34に適用したので、例えば脱水運転時において瞬時停電やノイズの印加による異常が検知され、モータ34を一時的に空転させたとしても、ドラム27の回転速度を殆ど低下させることなく再起動を行なうことが可能となる。
【0058】
(第2実施例)
図5及び図6は本発明の第2実施例を示すものであり、第1実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。第2実施例は、ドラム27、即ちモータ(多相交流モータ)34の駆動制御を開始する場合の処理に関するものである。図5に示すフローチャートにおいて、制御部(制動手段)57は、先ず、インバータ回路12における下アーム側のIGBT53d〜53fを全てONにすることでモータ34のU,V,W各相巻線35u,35v,35wを短絡させ、短絡制動を作用させる(ステップS11)。それから、モータ34の回転が停止したか否かを判断する(ステップS12)。
【0059】
即ち、モータ34の各相巻線35u,35v,35wを短絡させた場合にロータ34が回転していれば、モータ34に発生する起電力により、各巻線35u,35v,35wには図6に示すような三相交流が流れる。そして、斯様な三相交流波形は、何れか二相の波形振幅値が一致する位相は存在するが、三相全ての波形振幅値が一致する位相は存在しない。逆に、ロータ34の回転が停止すると三相全ての波形振幅値が一致する。
【0060】
従って、制御部57は、三相全ての電流を夫々サンプリングしてそれらの値を比較し、同じタイミングでサンプリングした三相全ての電流値が一致した場合に回転停止を判断する(ステップS12,「YES」)。
【0061】
続いて、制御部57は、インバータ回路12の例えばIGBT53a,53fだけをONにすることでモータ34に直流励磁を行い、ロータ34の位置決め制御を行うと(ステップS13)、インバータ回路12のIGBT53を所定の通電パターンでON,OFFし、モータ34を強制転流させて起動する(ステップS14)。そして、モータ34が始動して回転数がある程度上昇すると巻線電流が観測可能となるので、その段階で定常運転、即ちセンサレスベクトル駆動方式に切替える(ステップS15)。
【0062】
以上のように第2実施例によれば、制御部57は、インバータ回路12を構成するIGBT53d〜53fをONすることでモータ34の巻線35u,35v,35wを三相全て短絡させ、その状態でサンプリングされる巻線電流の値が三相全て一致した場合にモータ34の回転停止を判定するようにした。センサレス駆動方式においても、モータ34の回転停止を確実に判定することができる。
【0063】
そして、制御部57は、モータ34の起動を開始する前に短絡制動を作用させ、その短絡制動の作用後に停止判定を行うので、短絡制動の作用によりモータ34の回転がより速く停止するようになり、回転停止の判定をより短い時間で行うことができる。
【0064】
また、洗濯機に使用され、ドラム27を駆動するモータ34は、洗い運転やすすぎ運転時には停止,起動を頻繁に繰り返し、脱水運転時には1000rpm程度の高速で回転する。そして、脱水運転の終了後に洗濯物を取り出すため、扉22の開放を許可する場合にも、ドラム27の回転が停止していることを確実に判定する必要がある。従って、本発明を極めて有効に適用することができる。
【0065】
本発明は上記し且つ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形または拡張が可能である。
第2実施例の停止判定方式を、四相以上の多相交流モータについても同様に適用することができる。即ち、三相以上の多相交流モータであっても、巻線電流値が三相以上一致したことでモータの回転停止を判定すれば良い。
また、第2実施例では、三相全ての巻線35u,35v,35wを短絡させた。以下のように判定を行っても良い。例えば、IGBT53d,53fのみをONさせれば、U,W相の巻線35u,35vのみが短絡状態となる。この場合、例えばU相電流だけを2回以上サンプリングし、それらのサンプリング値が全て一致した場合に回転停止を判定しても良い。
【0066】
即ち、モータ34の回転が停止すれば起電力に応じた交流電流は流れなくなり、検知される電流値は一定となるので、その電流値が2回以上一致した場合にモータ34の回転が停止したことを確実に判定することができる。
尚、この場合、電流値のサンプリング周波数は、モータ34の最高回転数(洗濯機であれば、脱水運転時におけるドラム27の回転数)に対応する周波数よりも高くなるように設定する。例えば、図7に示すように、サンプリング周波数と電流波形の周波数がたまたま一致してしまうと、モータ34は回転しているにもかかわらずサンプリングした電流値は同じ値となり、回転停止を判定してしまう可能性があるからである。斯様な事態の発生を防止するため、上記のように設定を行う。
また、この場合、電流値が「0」となることで停止判定を行わずに、複数のサンプリング値の一致によって判定を行うのは、制御部57がリセット直後の状態のように、A/D変換におけるゼロオフセットの設定が行われていないような場合でも、判定を可能とするためである。
【0067】
更に、例えば、IGBT53dのみをONさせれば、U相の巻線35uのみがIGBT53fのダイオードを介して接続される。この場合、図8に示すように、モータ34が回転しているとU相電流は脈流波形となる。従って、その脈流周期内においてU相電流を2回以上サンプリングし、それらのサンプリング値が全て一致した場合に回転停止を判定しても良い。
モータの駆動方式は、ベクトル制御に限ることはない。
ドラム式洗濯機に限ることなく、縦型で洗い及び濯ぎ運転時にはパルセータを回転させる構成の洗濯機に適用しても良い。
洗濯機以外に適用しても良いことは言うまでもない。
【0068】
【発明の効果】
【0069】
請求項1記載のモータ駆動装置によれば、停止判定手段は、インバータ回路を構成する半導体スイッチング素子のオンオフを制御することでモータの巻線を短絡させ、その状態で電流検知手段によって検知される巻線電流の値を2回以上参照し、それらの値が一致した場合にモータの回転停止を判定するので、センサレス駆動方式を採用した場合でもモータの回転が停止したことを確実に判定することができる。
【0070】
請求項2記載のモータ駆動装置によれば、停止判定手段は、インバータ回路を構成する半導体スイッチング素子のオンオフを制御することでモータの巻線を三相以上短絡させ、その状態で電流検知手段によって検知される巻線電流の値が三相以上一致した場合にモータの回転停止を判定するので、センサレス駆動方式を採用した場合でも、三相以上の多相交流モータについてその回転停止を確実に判定することができる。
【0071】
請求項5記載の洗濯機によれば、請求項1乃至4の何れかに記載のモータ駆動装置を備えて構成される。従って、センサレス駆動方式を採用した場合でも、モータの回転停止を確実に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のモータ駆動装置をドラム式洗濯機に適用した場合の第1実施例であり、制御部による本発明の要旨にかかる部分を示すフローチャート
【図2】 図1のフローチャートに従ってインバータ回路によるモータの駆動を停止させ、その後再起動を行う場合における各信号波形のタイミングチャート
【図3】 インバータ回路を中心とする電気的構成を示す図
【図4】 ドラム式洗濯機の全体構成を示す図
【図5】 本発明の第2実施例を示す図1相当図
【図6】 モータの巻線を三相全て短絡させた場合に、ロータが回転している場合に流れる各相電流波形を示す図
【図7】 変形例を示すもので、電流波形とサンプリングタイミングとの関係を示す図(その1)
【図8】 図7相当図(その2)
【図9】 従来技術を示すもので、磁極位置センサを用いてベクトル制御を行うモータ駆動装置の一構成例を示す図
【図10】 センサレス駆動方式を採用したモータ駆動装置の一構成例を示す図
【符号の説明】
12はインバータ回路、15は磁極位置推定部(角周波数推定手段,位置推定手段)、27はドラム(回転槽)、34はモータ(多相交流モータ)、35u,35v,35wは巻線、37はロータ(回転子)、57は制御部(駆動制御手段,停止制御手段,制動手段)、61u,61vはシャント抵抗(電流検出手段)、を示す。
Claims (9)
- モータの巻線に交流電流を出力するインバータ回路を備え、位置推定手段によって前記モータの回転位置を推定することで、センサレス方式により当該モータを駆動するモータ駆動装置において、
前記モータの巻線に流れる電流を検知する電流検知手段と、
前記インバータ回路を構成する半導体スイッチング素子のオンオフを制御することで前記モータの巻線を短絡させ、その状態で前記電流検知手段によって検知される巻線電流の値を2回以上参照し、それらの値が一致した場合に前記モータの回転停止を判定する停止判定手段とを備えたことを特徴とするモータ駆動装置。 - 三相以上の多相交流モータの巻線に交流電流を出力するインバータ回路を備え、位置推定手段によって前記モータの回転位置を推定することで、センサレス方式により当該モータを駆動するモータ駆動装置において、
前記モータの巻線に流れる電流を検知する電流検知手段と、
前記インバータ回路を構成する半導体スイッチング素子のオンオフを制御することで前記モータの巻線を三相以上短絡させ、その状態で前記電流検知手段によって検知される巻線電流の値が三相以上一致した場合に前記モータの回転停止を判定する停止判定手段とを備えたことを特徴とするモータ駆動装置。 - 停止判定手段は、巻線電流をサンプリングする周波数が、モータの最大回転周波数よりも高くなるように設定されていることを特徴とする請求項1記載のモータ駆動装置。
- モータの起動を開始する前に短絡制動を作用させる制動手段を備え、
停止判定手段は、前記制動手段による短絡制動の作用後に停止判定を行うことを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のモータ駆動装置。 - 請求項1乃至4の何れかに記載のモータ駆動装置を備えて構成されることを特徴とする洗濯機。
- インバータ回路によりモータの巻線に交流電流を出力して駆動する場合に、前記モータの回転位置を推定することでセンサレス方式により当該モータを駆動する制御方法において、
前記モータの巻線に流れる電流を検知し、
前記インバータ回路を構成する半導体スイッチング素子のオンオフを制御することで前記モータの巻線を短絡させ、その状態で検知される巻線電流の値を2回以上参照し、それらの値が一致した場合に前記モータの回転停止を判定することを特徴とするモータの駆動制御方法。 - インバータ回路により三相以上の多相交流モータの巻線に交流電流を出力して駆動する場合に、前記モータの回転位置を推定することでセンサレス方式により当該モータを駆動する制御方法において、
前記モータの巻線に流れる電流を検知し、
前記インバータ回路を構成する半導体スイッチング素子のオンオフを制御することで前記モータの巻線を三相以上短絡させ、その状態で検知される巻線電流の値が三相以上一致した場合に前記モータの回転停止を判定することを特徴とするモータの駆動制御方法。 - 停止判定において、巻線電流をサンプリングする周波数を、モータの最大回転周波数よりも高くなるように設定ことを特徴とする請求項6記載のモータ駆動制御方法。
- モータの起動を開始する前に短絡制動を作用させ、
前記短絡制動の作用後に停止判定を行うことを特徴とする請求項6乃至8の何れかに記載のモータの駆動制御方法。
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