JP4467520B2 - Permanent magnet synchronous motor driving apparatus and driving method for expanding weakening magnetic flux region - Google Patents

Permanent magnet synchronous motor driving apparatus and driving method for expanding weakening magnetic flux region Download PDF

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Description

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

（技術分野）
本発明は、位置センサや電流センサを用いない広角（すなわち１２０度より大きく１８０度より小さい導通角）通電駆動の弱め磁束領域を拡張可能な永久磁石同期モータ（すなわち、表面磁石モータまたは埋込磁石モータ）の駆動技術に関する。 (Technical field)
The present invention relates to a permanent magnet synchronous motor (that is, a surface magnet motor or an embedded magnet) capable of expanding a weak magnetic flux region of energization driving without using a position sensor or a current sensor (that is, a conduction angle larger than 120 degrees and smaller than 180 degrees). (Motor) drive technology.

（背景技術）
電流センサ及び位置センサを用いずに逆起電圧を検出することによる表面磁石モータまたは埋込磁石モータの１２０度導通パルス幅変調（ＰＷＭ）駆動の開発についてよく報告されている（「センサレスブラシレスモータのマイコン制御(”Microcomputer control for sensorless brushless motor”, K.Iizuka, H.Uzuhashi, M.Kano, T.Endo and T.Mohri, IEEE transactions on Industry Applications, Vol. IA-21, No.4, May/June 1985, pp 595-691)」イイヅカ、ウズハシ、カノ、エンドウ、モウリ）。典型的なインバータの構成を図１に示す。インバータは、ＳＰＭまたはＩＰＭ同期モータの誘導された逆起電圧を検出するために三相端子のそれぞれについてＲ１とＲ２からなる分圧抵抗を備える。Ｒ１とＲ２からなる分圧抵抗の値は、モータの逆起電圧が、アナログ及びデジタル回路またはマイクロコントローラのＡ／Ｄポートに応じた適当な電圧レベルになるように選択される。 (Background technology)
The development of 120 degree conduction pulse width modulation (PWM) drive for surface magnet motors or embedded magnet motors by detecting back electromotive force without using current sensors and position sensors has been well reported ("sensorless brushless motors" “Microcomputer control for sensorless brushless motor”, K.Iizuka, H.Uzuhashi, M.Kano, T.Endo and T.Mohri, IEEE transactions on Industry Applications, Vol.IA-21, No.4, May / June 1985, pp 595-691) "Iizuka, Uzuhashi, Kano, Pea, Mouri). A typical inverter configuration is shown in FIG. The inverter comprises a voltage dividing resistor consisting of R1 and R2 for each of the three phase terminals to detect the induced back electromotive force of the SPM or IPM synchronous motor. The value of the voltage dividing resistor composed of R1 and R2 is selected so that the back electromotive voltage of the motor becomes an appropriate voltage level corresponding to the analog / digital circuit or the A / D port of the microcontroller.

第１の方法に関して、従来の１２０度通電駆動について３相に対するＰＷＭベースドライブ波形及び三相端子Ｕ、Ｖ、Ｗでの逆起電圧波形を図２に示す。上側トランジスタＴ1，Ｔ3，Ｔ5はＰＷＭモードにおいてデューティδでオン・オフし、下側トランジスタＴ2，Ｔ4，Ｔ6は１２０度導通期間の間、完全にオンする。 Regarding the first method, FIG. 2 shows a PWM base drive waveform for three phases and a back electromotive voltage waveform at three-phase terminals U, V, W for the conventional 120-degree energization drive. The upper transistors T 1 , T 3 , T 5 are turned on / off with a duty δ in the PWM mode, and the lower transistors T 2 , T 4 , T 6 are completely turned on during the 120-degree conduction period.

第２の方法において、典型的な３相ＰＷＭベースドライブ波形と３相端子における誘導された逆起電圧波形の別の波形の組を図３に示す。図３では、１２０度通電期間において、上側トランジスタＴ1、Ｔ3、Ｔ5と下側トランジスタＴ2、Ｔ4、Ｔ6の双方は、最初の６０度の間完全にオンし、その後、次の６０度の間のＰＷＭモードにおいてデューティδでオン、オフする。図２、３に示すように、特定の相の電流ゼロクロス期間の間、対応する誘導逆起電圧波形は中心がＥ／２となる台形波である。Ｅは主電源電圧である。中心線Ｅ／２は、誘導された逆起電圧のゼロクロスを示す。 In the second method, another set of waveforms of a typical three-phase PWM base drive waveform and an induced back-EMF waveform at the three-phase terminal is shown in FIG. In FIG. 3, in the 120-degree energization period, both the upper transistors T 1 , T 3 , T 5 and the lower transistors T 2 , T 4 , T 6 are completely turned on for the first 60 degrees, and then the next In the PWM mode between 60 degrees, it is turned on and off at a duty δ. As shown in FIGS. 2 and 3, during the current zero-cross period of a particular phase, the corresponding induced back-EMF waveform is a trapezoidal wave centered at E / 2. E is the main power supply voltage. Center line E / 2 shows the zero crossing of the induced back electromotive force.

この制御技術では、６０度毎に３相の逆起電圧のゼロクロスを検出し、新しい相の通電を開始する前の速度に対応する遅延（Ｄ）を事前に算出し、実質的に与える。３相の誘導逆起電圧からゼロクロスを検出することは、簡単なアナログ及びデジタル回路によるハードウェアで実現できる。これを図４に示す。検出されたゼロクロス信号は、モータを制御するマイコンの１つのチャンネルのＡ／Ｄポートに入力として与えられる。   In this control technique, the zero crossing of the three-phase counter electromotive voltage is detected every 60 degrees, and a delay (D) corresponding to the speed before starting energization of a new phase is calculated in advance and substantially given. Detection of zero crossing from the three-phase induced back electromotive force can be realized by hardware using simple analog and digital circuits. This is shown in FIG. The detected zero cross signal is given as an input to the A / D port of one channel of the microcomputer that controls the motor.

一方、３相分の誘導された逆起電圧は、マイコンの３つのチャンネルのＡ／Ｄポートに入力として与えられる。それらは、モータを制御するマイコン内部のソフトウェアによりゼロクロス検出信号を順次生成する。これを図５に示す。図６に閉ループ制御のブロック図を示す。ＰＷＭキャリア周波数の１サイクルに対応する回転子位置の増分Δθは、マイコン内部で、誘電逆起電圧の２つの連続したゼロクロスの間のＰＷＭ割り込みの合計数で６０度を分割することにより推定される。速度ωはΔθから推定される。推定された速度ωは最初にローパスフィルタ（ＬＰＦ）を通され、その後、基準速度ω*と比較される。ω*とωの誤差はＰＩ（Proportional and Integral）制御器で処理され、ＰＷＭオンデューティδを生成する。 On the other hand, the induced back electromotive force for three phases is given as an input to the A / D ports of the three channels of the microcomputer. They sequentially generate zero cross detection signals by software inside the microcomputer that controls the motor. This is shown in FIG. FIG. 6 shows a block diagram of the closed loop control. The rotor position increment Δθ corresponding to one cycle of the PWM carrier frequency is estimated inside the microcomputer by dividing 60 degrees by the total number of PWM interrupts between two consecutive zero crossings of the dielectric back-EMF voltage. . The speed ω is estimated from Δθ. The estimated speed ω is first passed through a low pass filter (LPF) and then compared with a reference speed ω * . The error between ω * and ω is processed by a PI (Proportional and Integral) controller to generate PWM on-duty δ.

近年、電流センサや位置センサを用いず誘導された逆起電圧を検出する広角の１５０度通電駆動が提案されている（特開２００２−０７８３７３号公報、特開２００２−３５９９９１号公報）。モータは１２０度通電駆動で起動され、速度がω1とω2の間にある間、３相に対する１２０度ＰＷＭベースドライブ波形が左方向に３０度だけ拡張され、これにより図７、８に示すように広角１５０度通電駆動になる。図７、８はまた広角１５０度通電駆動に対する３相端子Ｕ、Ｖ、Ｗでの誘導された逆起電圧を示している。１２０度通電駆動から１５０度通電駆動へ切り替わる間、ＰＷＭデューティδは常に９５％より小さい。 In recent years, wide-angle 150-degree energization driving that detects an induced back electromotive voltage without using a current sensor or a position sensor has been proposed (Japanese Patent Laid-Open Nos. 2002-078373 and 2002-359991). The motor is started by 120 degree energization drive, and while the speed is between ω 1 and ω 2 , the 120 degree PWM base drive waveform for the three phases is expanded by 30 degrees to the left, which is shown in FIGS. Thus, the wide-angle 150 ° energization drive is performed. FIGS. 7 and 8 also show induced back electromotive voltages at the three-phase terminals U, V, and W for a wide-angle 150 ° energization drive. While switching from the 120-degree energization drive to the 150-degree energization drive, the PWM duty δ is always less than 95%.

広角１５０度通電駆動について、駆動システムの低振動、効率的な動作を実現するベースドライブ波形の別の変調方法が提案されている。ベースドライブ波形の変調は、誘導された逆起電圧の完全なゼロクロス検出を保証する。そのような１つの変調方法においては、図９に示すように、最初の３０度のオン期間（δ）においてｋ％だけ増加し、最後の３０度のオン期間ではｋ％だけ減少させる（「埋め込み磁石型モータの新規なセンサレス制御」(”A novel sensorless control drive for an interior permanent magnet motor", S.Saha, T.Tazawa, T.Iijima, K.Narazaki, H.Murakami and Y.Honda:, in IEEE-IECON conference at Denever, USA, Nov. 2001, pp 1655-1660”)、サハ、タザワ、イイジマ、ナラザキ、ムラカミ、ホンダ）。ｋの値は、モータが速度ω1とω2の間で１２０度導通角から１５０度導通角に変化するにつれて、０％からｋ1％まで増加する。１５０度導通角モードにおいては、ｋの値はモータの速度ωにしたがいｋ1％から０％へ線形に減少する。 For wide-angle 150-degree energization drive, another method of modulating the base drive waveform that realizes low vibration and efficient operation of the drive system has been proposed. The modulation of the base drive waveform ensures complete zero cross detection of the induced back EMF. In one such modulation method, as shown in FIG. 9, it increases by k% in the first 30 degrees on-period (δ) and decreases by k% in the last 30 degrees on-period (“embedding” "A novel sensorless control drive for an interior permanent magnet motor", S. Saha, T. Tazawa, T. Iijima, K. Narazaki, H. Murakami and Y. Honda :, in IEEE-IECON conference at Denever, USA, Nov. 2001, pp 1655-1660 ”), Saha, Tazawa, Iijima, Narazaki, Murakami, Honda). The value of k is 120 between the motor speed ω 1 and ω 2 As the conduction angle changes from 150 degrees conduction angle to 150 degrees conduction angle, it increases from 0% to k 1 % .In the 150 degree conduction angle mode, the value of k is linear from k 1 % to 0% according to the motor speed ω. Decrease.

（発明の開示）
（発明が解決しようとする課題）
１２０度通電駆動に対する、広角な１５０度通電駆動の主な利点は、弱め磁束領域を拡張できることである。これを図１０に示す。これは、位置センサレス１２０度通電駆動において装置の有効な導通角が完全には利用されないため、非常に低速で飽和した磁束状態を招くためである。図１１に、ＰＷＭベースドライブ変調を用いた広角な１５０度通電駆動の閉ループブロック図を示す。最大効率で動作させるために、広角１５０度通電駆動に対する本発明の制御技術は、逆起電圧Ｅ／２のゼロクロスの検出、及び逆起電圧ゼロクロスの瞬間と次の適切な位相のオンとの間の適切な遅延角（Ｄ）を必要とする１２０度通電駆動と類似している。このため、１５０度通電駆動の本センサレス制御技術により、基本相電圧と相磁気逆起電圧との間の負荷角εは常に間接的に固定される。そのため、弱め磁束領域をさらに拡張することは不可能である。 (Disclosure of the Invention)
(Problems to be solved by the invention)
The main advantage of the wide-angle 150 ° energization drive over the 120 ° energization drive is that the weakening magnetic flux region can be expanded. This is shown in FIG. This is because the effective conduction angle of the apparatus is not fully utilized in the position sensorless 120-degree energization drive, resulting in a magnetic flux state saturated at a very low speed. FIG. 11 shows a closed-loop block diagram of wide-angle 150 ° energization drive using PWM base drive modulation. In order to operate at maximum efficiency, the control technique of the present invention for wide-angle 150 ° energization drive detects the zero cross of the back electromotive voltage E / 2, and the instant of the back electromotive voltage zero cross and the next appropriate phase on. This is similar to a 120-degree conduction drive that requires an appropriate delay angle (D). For this reason, the load angle ε between the basic phase voltage and the phase magnetic counter electromotive voltage is always indirectly fixed by the present sensorless control technique of 150 ° energization drive. Therefore, it is impossible to further expand the weakening magnetic flux region.

本発明は、位置センサ及び電流センサを用いない広角通電駆動の弱め磁束領域を拡張可能な永久磁石同期モータの駆動方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a driving method of a permanent magnet synchronous motor capable of expanding a weak magnetic flux region of wide-angle energization driving without using a position sensor and a current sensor.

（その解決方法）
表面磁石モータ（ＳＰＭ）または埋込磁石モータ（ＩＰＭ）に対する位置センサ及び電流センサを用いない広角１５０度通電駆動の弱め磁束領域は、１５０度広角通電駆動の制御方法をモータの逆起電圧を検出する閉ループからモータの逆起電圧を検出しない強制的な駆動技術による開ループに変更すれば、拡張することができる。これにより、広角の位置センサ及び電流センサを用いない１５０度通電駆動のスピードとトルクの限界は、その強制的な駆動技術により拡張される。 (Solution)
The weak magnetic flux region of the wide-angle 150 ° energization drive that does not use the position sensor and current sensor for the surface magnet motor (SPM) or the embedded magnet motor (IPM) detects the back electromotive force of the motor using the control method of the 150 ° wide-angle energization drive. It can be expanded by changing from a closed loop to an open loop based on a forced drive technique that does not detect the back electromotive force of the motor. As a result, the speed and torque limits of 150-degree energization driving without using a wide-angle position sensor and current sensor are expanded by the forced driving technique.

強制駆動技術は逆起電圧を検出する必要がなく、このため、１５０度通電駆動におけるような電流ゼロクロス期間は必要とされない。よって、三相インバータにおいて逆ダイオードが導通を開始し、強制駆動モードにおいて１８０度位相電流導通を実現する。これが、弱め磁束領域が拡張される第１の基本的な理由である。強制ドライブモードにおいて駆動システムのスピード及びトルクが増加するとき、逆ダイオードは適当なタイミングで導通し、それにより、相電圧が相逆起電圧に対してより多く進み、負荷角εの値を増加させる。これにより弱め磁束領域はさらに拡張される。負荷角εの自動調整は、永久磁石同期モータ駆動システムの本質的な特性であって安定性を実現するものであり、自己同期化（self-synchronization）と呼ばれる。   The forced driving technique does not need to detect a back electromotive voltage, and therefore, a current zero cross period as in 150-degree energization driving is not required. Therefore, the reverse diode starts to conduct in the three-phase inverter, and 180 degree phase current conduction is realized in the forced drive mode. This is the first basic reason that the weak magnetic flux region is expanded. When the speed and torque of the drive system increase in forced drive mode, the reverse diode conducts at the right time, thereby causing the phase voltage to advance more than the phase back EMF and increase the value of the load angle ε. . As a result, the weakening magnetic flux region is further expanded. The automatic adjustment of the load angle ε is an essential characteristic of a permanent magnet synchronous motor drive system and realizes stability, and is called self-synchronization.

ＳＰＭ同期モータについては負荷角εが９０度を超えると、ＩＰＭ同期モータについては負荷角εが７０度〜８５度を超えると（ｑ軸リアクタンスＸq及びｄ軸リアクタンスＸdに依存するが）、モータ駆動システムは安定性を失い、脱調する。速度応答及びトルク応答はモータ駆動システムの高い慣性を考慮して適切に低く保持され、強制駆動モードにおいて、自己同期化現象が保証され、負荷角εは決して永久磁石同期モータにおける安定値を超えない。 When the load angle ε exceeds 90 degrees for the SPM synchronous motor and when the load angle ε exceeds 70 to 85 degrees for the IPM synchronous motor (depending on the q-axis reactance X q and the d-axis reactance X d ), The motor drive system loses stability and steps out. Speed response and torque response are kept appropriately low considering the high inertia of the motor drive system, self-synchronization phenomenon is guaranteed in forced drive mode, and the load angle ε never exceeds the stable value in a permanent magnet synchronous motor .

本発明の永久磁石同期モータの制御方法において、モータは、モータの逆起電圧を検出する閉ループによる駆動モードで駆動される。駆動状態が所定状態に達したときに、モータ駆動モードは、閉ループの駆動モードから、モータの逆起電圧を検出しない開ループの駆動モードに切り替わる。これにより、安定した強制駆動システムを実現し、永久磁石同期モータの弱め磁束領域が拡張される。強制駆動期間におけるモータの制御は、前回に検出された逆起電圧のゼロクロスの情報及び所定の加速及び減速の情報から推定されたロータ位置及び速度により実行される。逆起電圧のゼロクロスは強制駆動モードに入る前に常に完全に検出されるため、初期の非常に安定した、基本相電圧と相逆起電圧の間の負荷角εが常に確認される。   In the method for controlling a permanent magnet synchronous motor according to the present invention, the motor is driven in a closed loop driving mode for detecting a counter electromotive voltage of the motor. When the driving state reaches a predetermined state, the motor driving mode is switched from the closed-loop driving mode to the open-loop driving mode in which the back electromotive voltage of the motor is not detected. Thus, a stable forced drive system is realized, and the weakening magnetic flux region of the permanent magnet synchronous motor is expanded. The control of the motor in the forced drive period is executed based on the rotor position and speed estimated from the information of the zero cross of the back electromotive voltage detected last time and the information of predetermined acceleration and deceleration. Since the zero cross of the back electromotive voltage is always detected completely before entering the forced drive mode, the initial very stable load angle ε between the basic phase voltage and the phase back electromotive voltage is always confirmed.

本発明の第１の態様において、広角駆動ストラテジＩを提供する。駆動ストラテジＩでは、モータを、第１の導通角を用いた閉ループによる第１の駆動モードで起動する。加速時において、第１の駆動モードに対するＰＷＭデューティδが９５％よりも大きくなったときに、モータ駆動モードを、第１の駆動モードから、第１の導通角よりも広い第２の導通角を用いる閉ループによる第２の駆動モードへ切り替える。更なる加速時において、第２の駆動モードに対するＰＷＭデューティδが９５％よりも大きくなったときに、モータ駆動モードを、第２の駆動モードから、開ループでの強制駆動モードに切り替える。これにより、強制駆動は安定し、永久磁石同期モータの弱め磁束領域か拡張される。減速時において、逆起電圧のゼロクロスが連続して重ねて検出されたときに、モータ駆動モードを強制駆動モードから第２の駆動モードに切り替える。更なる減速時において、広角駆動に対するＰＷＭデューティδが８０％よりも小さくなったときに、モータ駆動モードを第２の駆動モードから第１の駆動モードに切り替える。   In a first aspect of the invention, a wide angle drive strategy I is provided. In drive strategy I, the motor is started in a first drive mode in a closed loop using the first conduction angle. At the time of acceleration, when the PWM duty δ for the first drive mode becomes larger than 95%, the motor drive mode is changed from the first drive mode to the second conduction angle wider than the first conduction angle. Switch to the second driving mode by the closed loop to be used. At the time of further acceleration, when the PWM duty δ for the second drive mode becomes larger than 95%, the motor drive mode is switched from the second drive mode to the forced drive mode in the open loop. As a result, the forced drive is stabilized and the weak magnetic flux region of the permanent magnet synchronous motor is expanded. At the time of deceleration, the motor drive mode is switched from the forced drive mode to the second drive mode when the zero cross of the back electromotive voltage is continuously detected. At the time of further deceleration, when the PWM duty δ for the wide angle drive becomes smaller than 80%, the motor drive mode is switched from the second drive mode to the first drive mode.

本発明の第２の態様において、広角駆動ストラテジIIを提供する。駆動ストラテジIIでは、モータを、１２０度から１５０度の間の第１の導通角を用いる閉ループによる第１の駆動モードで起動する。加速時において、第１の駆動モードに対するＰＷＭデューティδが９５％よりも大きくなったときに、モータ駆動モードを、第１の駆動モードから、第１の導通角よりも広い第２の導通角を用いる閉ループによる第２の駆動モードへ切り替える。更なる加速時において、第２の駆動モードに対するＰＷＭデューティδが９５％よりも大きくなったときに、モータ駆動モードを、第２の駆動モードから、開ループによる強制駆動モードに切り替える。これにより、安定した強制駆動システムを実現し、永久磁石同期モータの弱め磁束領域か拡張される。減速時において、逆起電圧のゼロクロスが連続して重ねて検出されたときに、モータ駆動モードを強制駆動モードから第２の駆動モードに切り替える。更なる減速時において、第２の駆動に対するＰＷＭデューティδが８０％よりも小さくなったときに、モータ駆動モードを第２の駆動モードから第１の駆動モードに切り替える。   In a second aspect of the present invention, a wide angle drive strategy II is provided. In drive strategy II, the motor is started in a first drive mode with a closed loop using a first conduction angle between 120 and 150 degrees. At the time of acceleration, when the PWM duty δ for the first drive mode becomes larger than 95%, the motor drive mode is changed from the first drive mode to the second conduction angle wider than the first conduction angle. Switch to the second driving mode by the closed loop to be used. At the time of further acceleration, when the PWM duty δ for the second drive mode becomes larger than 95%, the motor drive mode is switched from the second drive mode to the forced drive mode by the open loop. As a result, a stable forced drive system is realized, and the weak magnetic flux region of the permanent magnet synchronous motor is expanded. At the time of deceleration, the motor drive mode is switched from the forced drive mode to the second drive mode when the zero cross of the back electromotive voltage is continuously detected. At the time of further deceleration, when the PWM duty δ for the second drive becomes less than 80%, the motor drive mode is switched from the second drive mode to the first drive mode.

本発明の第３の態様において、広角駆動ストラテジIIIを提供する。駆動ストラテジIIIでは、モータを、閉ループにおいて第１の導通角を用いる第１の駆動モードで起動する。加速時において、ＰＷＭデューティδが１０％から９５％の間にある第１の速度ω1と第２の速度ω2の間の速度のときに、モータ駆動モードを、第１の駆動モードから、第１の導通角よりも広い第２の導通角を用いる閉ループによる第２の駆動モードへ切り替える。更なる加速時において、第２の駆動モードに対するＰＷＭデューティδが９５％よりも大きくなったときに、モータ駆動モードを、第２の駆動モードから、開ループによる強制駆動モードに切り替える。これにより、安定した強制駆動システムを実現し、永久磁石同期モータの弱め磁束領域か拡張される。減速時において、逆起電圧のゼロクロスが連続して重ねて検出されたときに、モータ駆動モードを強制駆動モードから第２の駆動モードに切り替える。更なる減速時において、速度が一旦ω２に達すると、導通角は減少し始め、速度ω1において導通角は第１の導通角に戻る。 In a third aspect of the present invention, a wide angle drive strategy III is provided. In drive strategy III, the motor is started in a first drive mode using a first conduction angle in a closed loop. At the time of acceleration, when the PWM duty δ is a speed between the first speed ω 1 and the second speed ω 2 between 10% and 95%, the motor drive mode is changed from the first drive mode to Switching to the second drive mode by the closed loop using the second conduction angle wider than the first conduction angle. At the time of further acceleration, when the PWM duty δ for the second drive mode becomes larger than 95%, the motor drive mode is switched from the second drive mode to the forced drive mode by the open loop. As a result, a stable forced drive system is realized, and the weak magnetic flux region of the permanent magnet synchronous motor is expanded. At the time of deceleration, the motor drive mode is switched from the forced drive mode to the second drive mode when the zero cross of the back electromotive voltage is continuously detected. During a further deceleration, the speed once reaches omega 2, conduction angle starts decreasing, conduction angle at a rate omega 1 returns to the first conduction angle.

本発明の第４の態様において、広角駆動ストラテジIVを提供する。駆動ストラテジIVでは、モータを、閉ループにおいて第１の導通角を用いる第１の駆動モードで起動する。加速時において、ＰＷＭデューティδが１０％から９５％の間にある第１の速度ω1と第２の速度ω2の間の速度のときに、モータ駆動モードは、第１の駆動モードから、第１の導通角よりも広い第２の導通角を用いる閉ループによる第２の駆動モードへ切り替わる。更なる加速時において、ＰＷＭデューティδが常に１０％と９５％の間にあるときに、速度ω3にて、モータ駆動モードを、第２の駆動モードから、開ループによる強制駆動モードに切り替える。これにより、強制駆動システムは安定し、永久磁石同期モータの弱め磁束領域か拡張される。モータ駆動モードを強制駆動モードに切り替えるときに、ＰＷＭデューティδは固定される。減速時において、モータ速度がω3に達したときに、逆起電圧のゼロクロスが連続して重ねて検出された後、モータ駆動モードを第２の駆動モードに切り替える。更なる減速時において、第１の速度ω1と第２の速度ω2の間の速度においてモータ駆動モードを第２の駆動モードから第１の駆動モードに切り替える。 In a fourth aspect of the present invention, a wide angle drive strategy IV is provided. In drive strategy IV, the motor is started in a first drive mode using a first conduction angle in a closed loop. At the time of acceleration, when the PWM duty δ is a speed between the first speed ω 1 and the second speed ω 2 that is between 10% and 95%, the motor drive mode is changed from the first drive mode to The operation mode is switched to the second driving mode by the closed loop using the second conduction angle wider than the first conduction angle. During further acceleration, when the PWM duty δ is always between 10% and 95%, the motor drive mode is switched from the second drive mode to the forced drive mode by the open loop at the speed ω 3 . This stabilizes the forced drive system and expands the weaker flux region of the permanent magnet synchronous motor. When the motor drive mode is switched to the forced drive mode, the PWM duty δ is fixed. At the time of deceleration, when the motor speed reaches ω 3, after the zero cross of the back electromotive voltage is continuously detected, the motor drive mode is switched to the second drive mode. At the time of further deceleration, the motor drive mode is switched from the second drive mode to the first drive mode at a speed between the first speed ω 1 and the second speed ω 2 .

駆動ストラテジＩ、II、III、IVに関し、強制駆動モードは、強制駆動モードに入る直前に検出された逆起電圧のゼロクロス及びモータに対する所定の加速と減速に関する情報から推定したロータ位置及び速度に基づき実行することができる。   For drive strategies I, II, III, and IV, the forced drive mode is based on the rotor position and speed estimated from information about the zero cross of the back electromotive voltage detected immediately before entering the forced drive mode and the predetermined acceleration and deceleration for the motor. Can be executed.

駆動ストラテジＩ、II、III、IVに関し、第１の駆動モードにおいて、モータの閉ループ制御を、逆起電圧のゼロクロスを検出し、０度から３０度の間で変化する遅延を与えることで実行してもよい。第２の駆動モードにおいて、ＰＷＭベースドライブ波形が変調されなければ、モータの閉ループ制御を、逆起電圧のゼロクロスを検出し、０度の遅延を与えることで実行してもよい。ＰＷＭベースドライブ波形が変調されるときは、モータの閉ループ制御を、逆起電圧のゼロクロスを検出し、０度から１５度の間で変化する遅延を与えることで実行してもよい。   For drive strategies I, II, III, and IV, in the first drive mode, the motor closed-loop control is executed by detecting the zero cross of the back electromotive voltage and giving a delay that varies between 0 and 30 degrees. May be. In the second drive mode, if the PWM base drive waveform is not modulated, the closed loop control of the motor may be executed by detecting a zero cross of the back electromotive voltage and giving a delay of 0 degree. When the PWM base drive waveform is modulated, closed loop control of the motor may be performed by detecting a zero cross of the back electromotive voltage and providing a delay that varies between 0 degrees and 15 degrees.

駆動ストラテジＩ、II、III、IVにおいて、第１の導通角は１２０度であり、第２の導通角は１５０度であってもよい。   In the driving strategies I, II, III, and IV, the first conduction angle may be 120 degrees and the second conduction angle may be 150 degrees.

駆動ストラテジＩ、II、III、IVにおいて、第２の導通角は１２０度から１５０度の間にあってもよい。   In the driving strategies I, II, III, and IV, the second conduction angle may be between 120 degrees and 150 degrees.

ここに提案する、強制駆動技術を有する広角駆動システムは、冷蔵庫、電気自動車のエアコン及び室内用エアコンに対するコンプレッサの駆動装置として好適である。コンプレッサの駆動装置に対する速度及びトルク応答は比較的遅いため、提案する強制駆動技術は適している。   The wide-angle drive system having the forced drive technology proposed here is suitable as a compressor drive device for a refrigerator, an air conditioner for an electric vehicle, and an indoor air conditioner. The proposed forced drive technique is suitable because the speed and torque response to the compressor drive is relatively slow.

（発明を実施するための最良の形態）
本発明は、安定性を維持しようとする、永久磁石同期モータ駆動システムの本質的な特性である「自己同期化」原理を定義することで基本的に説明される。 (Best Mode for Carrying Out the Invention)
The present invention is basically described by defining a “self-synchronizing” principle, which is an essential characteristic of a permanent magnet synchronous motor drive system that seeks to maintain stability.

本発明は、誘導された逆起電圧のゼロクロスを検出せずに１５０度に等しい広い導通角に対してＳＰＭ、ＩＰＭ同期モータの弱め磁束領域を拡張するために議論されるユニークな方法に関する。閉ループの１５０度通電駆動に対する基本的なハードウェア構成及びソフトウェア制御アルゴリズムは１２０度通電駆動の場合と同じであり、背景技術のところで説明済みである。１５０度通電駆動と１２０度通電駆動の唯一の大きな違いは、モータの逆起電圧の検出期間が６０度から３０度に短縮されることであり、これは、改良されたハードウェアまたはソフトウェアスキームのいずれかにより実現される。モータ駆動が閉ループの１２０度通電駆動モードから１５０度通電駆動モードに、またはその逆に変更されるタイミングは、ＰＷＭディーティ（δ）とモータ速度（ω）に依存する。１５０度通電駆動モードにおいてモータの弱め磁束領域を拡張するために、モータの動作は、閉ループの制御モードから、誘導された逆起電圧のゼロクロスの検出を必要としない開ループの強制駆動モードに切り替わる。加速時において、モータ駆動が閉ループの１５０度通電駆動モードから開ループの強制駆動モードに切り替わるタイミングは、ＰＷＭディーティ（δ）とモータ速度（ω）に依存する。強制駆動モードに入る前に、ロータ位置と、最後に検出された逆起電圧のゼロクロスから推定されたモータ速度とが認識できる。強制駆動モードにおいて、加速及び減速の所定の値からモータ速度（ω）及びそれによるモータのロータ位置（θ）が推定される。減速時において、モータ駆動を開ループの強制駆動モードから閉ループの１５０度通電駆動モードに再度切り替えるタイミングは、連続した逆起電圧のゼロクロスの検出に依存する。このように、１５０度通電駆動モードに対する永久磁石同期モータの弱め磁束領域を拡張するために、ハードウェア・ストラテジをほぼ維持しつつ、ソフトウェア制御アルゴリズムのみを変更するだけでよい。   The present invention relates to a unique method discussed for extending the weakening flux region of SPM, IPM synchronous motors for a wide conduction angle equal to 150 degrees without detecting a zero crossing of the induced back electromotive force. The basic hardware configuration and software control algorithm for closed-loop 150-degree energization drive are the same as those for 120-degree energization drive and have been described in the background art. The only significant difference between 150 degree drive and 120 degree drive is that the detection period of the back electromotive force of the motor is reduced from 60 degrees to 30 degrees, which is an improvement of the improved hardware or software scheme. It is realized by either. The timing at which the motor drive is changed from the closed-loop 120-degree conduction drive mode to the 150-degree conduction drive mode or vice versa depends on the PWM duty (δ) and the motor speed (ω). In order to expand the weakening magnetic flux region of the motor in the 150 ° energization drive mode, the motor operation is switched from the closed loop control mode to an open loop forced drive mode that does not require detection of a zero cross of the induced back electromotive voltage. . At the time of acceleration, the timing at which the motor drive is switched from the closed-loop 150-degree energization drive mode to the open-loop forced drive mode depends on the PWM duty (δ) and the motor speed (ω). Before entering the forced drive mode, the rotor position and the motor speed estimated from the zero cross of the back electromotive voltage detected last can be recognized. In the forced drive mode, the motor speed (ω) and the resulting rotor position (θ) of the motor are estimated from predetermined acceleration and deceleration values. At the time of deceleration, the timing at which the motor drive is switched again from the open loop forced drive mode to the closed loop 150-degree energization drive mode depends on the detection of the continuous back electromotive voltage zero cross. Thus, in order to extend the weakening magnetic flux region of the permanent magnet synchronous motor for the 150-degree energization drive mode, only the software control algorithm needs to be changed while substantially maintaining the hardware strategy.

（第１の実施の形態）
弱め磁束領域を拡張する、強制駆動技術及び１５０度通電駆動を用いた広角駆動ストラテジＩの主な特徴を以下に順に説明する。広角駆動システムはマイコンにより実行される。図１２Ａに、ＰＷＭベースドライブ波形変調を伴わない広角駆動ストラテジＩに対して変更した閉ループブロック図を示す。図１２Ａから、広角の１５０通電駆動の基本的な制御ストラテジは１２０度通電駆動と同じであることが理解できる。 (First embodiment)
The main features of the wide-angle driving strategy I using the forced driving technique and the 150-degree energization driving for expanding the weakening magnetic flux region will be described below in order. The wide-angle drive system is executed by a microcomputer. FIG. 12A shows a modified closed loop block diagram for wide angle drive strategy I without PWM base drive waveform modulation. From FIG. 12A, it can be understood that the basic control strategy of the wide-angle 150 energization drive is the same as that of the 120-degree energization drive.

（ｉ）表面磁石（ＳＰＭ）または埋め込み磁石（ＩＰＭ）同期モータ１０は、初期ＰＷＭオンデューティ（δi）及びモータ１０の初期起動周波数（ｆi）で、開ループの１２０度通電駆動として起動される。逆起電圧はセンサ２１により検出され、逆起電圧のゼロクロスはモジュール２２により検出される。逆起電圧のゼロクロスが６回連続して検出された後、モータ制御は１２０度導通角の開ループから閉ループに切り替えられる。１２０度ベースドライブ波形は図２または図３に示されたいずれかと同様のものとなり得る。閉ループの１２０度通電駆動の制御技術は、逆起電圧のゼロクロスを検出すること、及び他の適切な相をオンする前の遅延（Ｄ）を与えることを含む。遅延角（Ｄ）はｘ度であり、ｘは０度から３０度の間で変化する。ＰＷＭキャリア周波数のサイクルに対応するロータ位置の増分Δθは、６０度を、２つの連続するゼロクロス間のＰＷＭインタラプトの総数で除算することで推定される。このΔθの推定はモータの初期起動から連続して実行される（モジュール２３）。今、モータ速度（ω）を以下のように推定する（モジュール２４）。
ω=Δθ*fs ...(1)
ここで、ｆsはキャリア周波数である。推定された速度（ω）はローパスフィルタ（ＬＰＦ）２５を通過し、基準速度（ω*）と比較される。ωとω*の誤差はＰＩ（Proportional and Integral）コントローラ２３で処理され、ＰＷＭオンデューティ（δ）が生成される。 (I) The surface magnet (SPM) or embedded magnet (IPM) synchronous motor 10 is activated as an open-loop 120 degree energization drive with an initial PWM on-duty (δ i ) and an initial activation frequency (f i ) of the motor 10. The The counter electromotive voltage is detected by the sensor 21, and the zero cross of the counter electromotive voltage is detected by the module 22. After the zero cross of the back electromotive voltage is detected six times in succession, the motor control is switched from the open loop with a 120 degree conduction angle to the closed loop. The 120 degree base drive waveform can be similar to either that shown in FIG. 2 or FIG. Control techniques for closed loop 120 degree energization drive include detecting a zero crossing of the back electromotive voltage and providing a delay (D) before turning on the other appropriate phase. The delay angle (D) is x degrees, and x varies between 0 degrees and 30 degrees. The rotor position increment Δθ corresponding to the PWM carrier frequency cycle is estimated by dividing 60 degrees by the total number of PWM interrupts between two consecutive zero crossings. This estimation of Δθ is executed continuously from the initial startup of the motor (module 23). The motor speed (ω) is now estimated as follows (module 24).
ω = Δθ * f s ... (1)
Here, f s is a carrier frequency. The estimated speed (ω) passes through a low-pass filter (LPF) 25 and is compared with a reference speed (ω * ). The error between ω and ω * is processed by a PI (Proportional and Integral) controller 23 to generate PWM on-duty (δ).

（ii）加速時において、１２０度通電駆動に対するＰＷＭデューティδが一旦９５％よりも大きくなると、３相に対する１２０度ＰＷＭベースドライブ波形は左方向にｘ度だけ、右方向に（３０−ｘ）度だけ拡張され、広角の１５０度通電駆動となる（モジュール３０）。このように、誘導された逆起電圧のゼロクロスが検出された後の遅延角（Ｄ）は、広角の１５０度通電駆動に対しては０度となる。導通角は、１２０度から１５０度の間までに増加するまで、１ｍｓのインタラプト毎にΔθずつ増加する。Δθは、ＰＷＭキャリア周波数の各サイクルに対応する。逆起電圧のゼロクロスが検出された後の広角の１５０度通電駆動の基本的な制御技術は１２０度の場合と同様である。図１２Ｂに、正弦曲線の磁束密度分布を仮定した場合の、広角の１５０度通電駆動モードにおける埋め込み磁石（ＩＰＭ）モータの一つの相のベクトル図を示す。図１２Ｂに示すパラメータは次のとおりである。
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
I: 相電流
iq: モータのｑ軸電流
id: モータのｄ軸電流
Φm: 磁束
Ef: 磁気誘導電圧すなわち逆起電圧
Φr: リラクタンス磁束(=Lq iq+ Ld id);
ωΦr: リラクタンス磁束による誘導電圧すなわち逆起電圧
(=ω Lq iq+ ω Ld id=xq iq+ xd id);
Φ0: 総磁束(=Φm+Φr);
ωΦ0: 総誘導電圧すなわち総逆起電圧(=Ef+ωΦr);
R: 巻線の１相あたりの抵抗
Vt: 端子電圧
ε: 負荷角 (Ii) During acceleration, once the PWM duty δ for 120-degree conduction drive is greater than 95%, the 120-degree PWM base drive waveform for the three phases is x degrees in the left direction and (30-x) degrees in the right direction. Only a wide-angle 150 ° energization drive (module 30). As described above, the delay angle (D) after the zero cross of the induced back electromotive voltage is detected is 0 degree with respect to the wide-angle 150-degree conduction drive. The conduction angle increases by Δθ every 1 ms interrupt until it increases between 120 and 150 degrees. Δθ corresponds to each cycle of the PWM carrier frequency. The basic control technique of the wide-angle 150 ° energization drive after the detection of the zero cross of the back electromotive voltage is the same as in the case of 120 °. FIG. 12B shows a vector diagram of one phase of the embedded magnet (IPM) motor in the wide-angle 150 ° conduction drive mode assuming a sinusoidal magnetic flux density distribution. The parameters shown in FIG. 12B are as follows.
L q : q-axis inductance of motor
L d : Motor d-axis inductance
I: Phase current
i q : q-axis current of motor
i d : d-axis current of motor Φ m : magnetic flux
E f : Magnetic induction voltage, ie back electromotive force Φ r : Reluctance magnetic flux (= L q i q + L d i d );
ω Φr : Inductive voltage due to reluctance magnetic flux
(= ω L q i q + ω L d i d = x q i q + x d i d );
Φ 0 : Total magnetic flux (= Φ m + Φ r );
ω Φ0 : Total induced voltage, that is, total counter electromotive voltage (= E f + ω Φr );
R: Resistance per phase of winding
Vt: Terminal voltage ε: Load angle

（iii）更なる加速時において、広角１５０度駆動のＰＷＭデューティδが一旦９５％よりも大きくなると、永久磁石同期モータ１０は強制駆動モードに切り替わり、弱め磁束領域がさらに拡張される（モジュール２８）。強制駆動モードにおいて、モータの制御動作は閉ループから開ループに切り替わる。強制駆動モードでは、逆起電圧は検出されない。このため、１２０度及び１５０度通電駆動時のように電流ゼロクロス期間は必要ない。強制駆動モード期間中のモータの制御は、前回に検出された逆起電圧のゼロクロスとモータの所定の加速及び減速に関する情報から推定されるロータ位置とモータ速度から実行される。ωfiを前回に検出された逆起電圧から推定されるモータ速度とすると、モータが１５０度通電駆動から強制駆動モードに切り替わる時点ｔ1での強制駆動モードの初期速度は、ωfiである。今、強制駆動モードにおけるタイミングｔ2でのモータ速度は次式で与えられる。
ωff = ωfi + a*(t2 t1) ...(2)
ここで、"ａ"はモータの加速度である。ＰＷＭキャリア周波数のサイクル毎に対応するロータ位置の増分Δθは次式で与えられる。
Δθ = ωff / fs ...(3) (Iii) At the time of further acceleration, once the PWM duty δ of the wide-angle 150 ° drive becomes larger than 95%, the permanent magnet synchronous motor 10 is switched to the forced drive mode, and the weakening magnetic flux region is further expanded (module 28). . In the forced drive mode, the motor control operation is switched from the closed loop to the open loop. In the forced drive mode, the back electromotive voltage is not detected. For this reason, the current zero crossing period is not required as in the 120-degree and 150-degree conduction driving. Control of the motor during the forced drive mode is executed from the rotor position and the motor speed estimated from the information on the zero cross of the back electromotive voltage detected last time and the predetermined acceleration and deceleration of the motor. Assuming that ω fi is a motor speed estimated from the counter electromotive voltage detected last time, the initial speed in the forced drive mode at the time point t 1 when the motor switches from the 150 ° energization drive to the forced drive mode is ω fi . Now, the motor speed at timing t 2 in the forced drive mode is given by the following equation.
ω ff = ω fi + a * (t 2 t 1 ) ... (2)
Here, “a” is the acceleration of the motor. The rotor position increment Δθ corresponding to each cycle of the PWM carrier frequency is given by:
Δθ = ω ff / f s ... (3)

Δθを認識することは、強制駆動モード時におけるロータ位置の算出、モータの制御に有効である。   Recognizing Δθ is effective in calculating the rotor position and controlling the motor in the forced drive mode.

強制駆動モードにおいて、インバータ１１内の逆ダイオードは導通し、１８０度の相電流通電が実現される。これは弱め磁束領域が拡張される第１の基本的な理由である。図１３Ａは、強制駆動モードにおける埋め込み磁石同期モータの、トルクＴ1、速度ω1での典型的なＵ相電流、端子電圧及び逆起電圧波形を示し、図１３Ｂは、トルクＴ1、速度ω2での典型的なＵ相電流、端子電圧及び逆起電圧波形を示す。ここで、ω2はω1よりも大きい速度である。これらの図において、線”Ｘ”はＵ相端子電圧（Ｖu）を、線”Ｙ”はＵ相電流を、線”Ｚ”はＵ相逆起電圧を示す。強制駆動モードにおいてトルクＴ1で速度ω1の間、図１３Ａから、逆起電圧のゼロクロスは得られていないが、Ｕ相電流（線Ｙ）のゼロクロス期間（Ｃ0）はまだ認識できることがわかる。強制駆動モードにおいてトルクＴ1で速度ω2の間、図１３Ｂから、Ｕ相電流のゼロクロス期間はなく、１８０度の相電流通電となっていることがわかる。図１３Ｂから、Ｕ相電流に関して、約１サイクルにおいて６つの導通期間Ｃ1〜Ｃ6が存在していることがわかる。各期間は以下のとおりである。
Ｃ1：この期間中、ダイオードＤ1とトランジスタＴ5が導通する。
Ｃ2：この期間中、ダイオードＤ2とトランジスタＴ4が導通する。
Ｃ3：この期間中、トランジスタＴ1と他の素子が１５０度の期間、導通する。
Ｃ4：この期間中、ダイオードＤ2とトランジスタＴ6が導通する。
Ｃ5：この期間中、ダイオードＤ1とトランジスタＴ3が導通する。
Ｃ6：この期間中、トランジスタＴ2と他の素子が１５０度の期間、導通する。 In the forced drive mode, the reverse diode in the inverter 11 conducts, and 180-degree phase current conduction is realized. This is the first basic reason why the weakening magnetic flux region is expanded. FIG. 13A shows typical U-phase current, terminal voltage and counter-electromotive voltage waveforms at torque T 1 and speed ω 1 for an embedded magnet synchronous motor in forced drive mode, and FIG. 13B shows torque T 1 and speed ω. 2 shows typical U-phase current, terminal voltage, and counter-electromotive voltage waveforms in FIG. Here, ω 2 is a speed larger than ω 1 . In these drawings, the line “X” represents the U-phase terminal voltage (Vu), the line “Y” represents the U-phase current, and the line “Z” represents the U-phase counter electromotive voltage. FIG. 13A shows that the zero cross of the back electromotive voltage is not obtained during the torque T 1 and the speed ω 1 in the forced drive mode, but the zero cross period (C 0 ) of the U-phase current (line Y) can still be recognized. . From FIG. 13B, it can be seen that there is no zero-cross period of the U-phase current and the phase current is 180 degrees in the forced drive mode during the torque T 1 and the speed ω 2 . From FIG. 13B, it can be seen that there are six conduction periods C 1 to C 6 in about one cycle for the U-phase current. Each period is as follows.
C 1 : During this period, the diode D 1 and the transistor T 5 become conductive.
C 2 : During this period, the diode D 2 and the transistor T 4 conduct.
C 3 : During this period, the transistor T 1 and other elements conduct for a period of 150 degrees.
C 4 : During this period, the diode D 2 and the transistor T 6 conduct.
C 5 : During this period, the diode D 1 and the transistor T 3 become conductive.
C 6 : During this period, the transistor T 2 and other elements are conductive for a period of 150 degrees.

図１３Ｃは、強制駆動モードにおける埋め込み磁石同期モータの、トルクＴ2、速度ω2での典型的なＵ相電流、端子電圧及び逆起電圧波形を示す。ここで、Ｔ2はＴ1よりも大きい。図１３Ｃでは図１３Ｂに比して、期間Ｃ1は増加し、期間Ｃ2は減少し、一方、期間Ｃ3は増加し、期間Ｃ5は減少する。これにより、適当なタイミングでインタバータの逆ダイオードが自然導通するために、モータのトルク及び速度の増加にともない、強制駆動モード時において、Ｕ相モータ巻線の基本的な印加電圧がＵ相逆起電圧に対してシフトする。相逆起電圧に対する相電圧が進むことは、負荷角εの増加を招き、それにより弱め磁束領域が拡張される。 FIG. 13C shows typical U-phase current, terminal voltage, and counter-electromotive voltage waveforms at the torque T 2 and the speed ω 2 of the embedded magnet synchronous motor in the forced drive mode. Here, T 2 is larger than T 1 . In FIG. 13C, the period C 1 increases and the period C 2 decreases while the period C 3 increases and the period C 5 decreases compared to FIG. 13B. As a result, the reverse diode of the inverter naturally conducts at an appropriate timing, so that the basic applied voltage of the U-phase motor winding becomes the U-phase counter-electromotive force in the forced drive mode as the motor torque and speed increase. Shift with respect to voltage. Advancing of the phase voltage with respect to the phase back electromotive voltage causes an increase in the load angle ε, thereby expanding the weakening magnetic flux region.

図１４に、強制駆動モードにおける埋め込み磁石（ＩＰＭ）モータの相ベクトル図を示す。広角の１５０度通電駆動モードに対する図１２Ｂの場合に比して負荷角εが増加している。このような負荷角εの自動調整は安定性を実現する永久磁石同期モータの本質的な特性であり、「自己同期化」と呼ばれることがある。図１５に強制駆動の速度−トルク（Ｓ−Ｔ）特性を示す。ＳＰＭとＩＰＭ同期モータのトルク方程式はそれぞれ式（４）、（５）で与えられる。

Figure 0004467520
ここで、Ｖtは相電圧、Ｅfは逆起電圧、ωはモータ速度、εは負荷角、ｘsはＳＰＭの同期リラクタンス、ｘdとｘqはそれぞれＩＰＭのｄ軸とｑ軸のリラクタンスである。 FIG. 14 shows a phase vector diagram of an embedded magnet (IPM) motor in the forced drive mode. The load angle ε is increased as compared to the case of FIG. 12B for the wide-angle 150 ° energization drive mode. Such automatic adjustment of the load angle ε is an essential characteristic of a permanent magnet synchronous motor that achieves stability, and is sometimes referred to as “self-synchronization”. FIG. 15 shows the speed-torque (ST) characteristics of forced driving. The torque equations for SPM and IPM synchronous motors are given by equations (4) and (5), respectively.
Figure 0004467520
 Where V t is the phase voltage, E f is the back electromotive force, ω is the motor speed, ε is the load angle, x s is the SPM synchronous reluctance, x d and x q are the IPM d-axis and q-axis reluctances, respectively. It is.

上記方程式から、ＳＰＭモータに対する引っ張りトルクは負荷角εが９０度のときに発生し、ＩＰＭモータに対する引っ張りトルクは負荷角εが７０度と８５度の間にあるときに発生する（ｑ軸リラクタンスｘqとｄ軸リラクタンスｘdに依存して）。よって、ＳＰＭモータでは負荷角εが９０度を超えると、ＩＰＭモータでは７０度−８５度の範囲を超えると、モータ駆動システムは安定性を失い、同期がはずれる。強制駆動システムの速度とトルク応答が適切に低い値に維持され、モータ駆動システムの大きな慣性が考慮されている場合、強制駆動モードの間、永久磁石同期モータにおいて自己同期化の現象が保証され、負荷角εは決して安定値を超えることはない。 From the above equation, the tensile torque for the SPM motor is generated when the load angle ε is 90 degrees, and the tensile torque for the IPM motor is generated when the load angle ε is between 70 degrees and 85 degrees (q-axis reluctance x depending on q and d-axis reluctance x d ). Therefore, when the load angle ε exceeds 90 degrees in the SPM motor and exceeds the range of 70 degrees to 85 degrees in the IPM motor, the motor drive system loses stability and is out of synchronization. When the speed and torque response of the forced drive system is maintained at a reasonably low value and the large inertia of the motor drive system is taken into account, the self-synchronization phenomenon is guaranteed in the permanent magnet synchronous motor during the forced drive mode, The load angle ε never exceeds a stable value.

（iv）減速時は、逆起電圧のゼロクロスが一旦連続して重ねて検出されると、モータは、開ループの強制駆動モードから閉ループの広角の１５０度通電駆動モードに切り替わる。駆動システムを開ループの強制駆動モードから閉ループの広角の１５０度通電駆動モードに切り替える前に、逆起電圧のゼロクロスが１２回の連続して検出される。同様に、さらに減速する場合、１５０度通電駆動のＰＷＭデューティδが一旦８０％より小さくなると、導通角は減少し始め、モータは１５０度通電駆動モードから１２０度通電駆動モードに切り替えられる（モジュール２９）。   (Iv) During deceleration, once the zero cross of the back electromotive voltage is detected continuously and repeatedly, the motor switches from the open loop forced drive mode to the closed loop wide-angle 150 degree energization drive mode. Before switching the drive system from the open-loop forced drive mode to the closed-loop wide-angle 150 degree energization drive mode, the zero cross of the back electromotive voltage is detected 12 times in succession. Similarly, when further decelerating, once the PWM duty δ of the 150 ° energization drive becomes smaller than 80%, the conduction angle starts to decrease, and the motor is switched from the 150 ° energization drive mode to the 120 ° energization drive mode (module 29). ).

（第２の実施の形態）
弱め磁束領域を拡張する、１５０度導通角及び強制駆動技術を用いた広角駆動ストラテジIIの主な特徴を以下に順に説明する。図１６Ａに、広角駆動ストラテジIIについて変更した閉ループブロック図を示す。 (Second Embodiment)
The main features of the wide-angle drive strategy II using the 150-degree conduction angle and the forced drive technology for expanding the weakening magnetic flux region will be described below in order. FIG. 16A shows a modified closed loop block diagram for the wide angle drive strategy II.

（ｉ）表面磁石（ＳＰＭ）または埋め込み磁石（ＩＰＭ）同期モータ１０は、従来の１２０度通電駆動の代わりに、１２０度から１５０度の間で変化する導通角（Ｃ）を用いた開ループの広角通電駆動として起動される。６回連続して逆起電圧のゼロクロス検出が成功した後、モータ制御は広角通電駆動の開ループから閉ループに切り替えられる。広角駆動の制御技術は、逆起電圧のゼロクロスを検出すること、及び、新しい相の開始前に遅延（Ｄ）を与えることを含む。遅延角（Ｄ）はｘ度であり、０度≦ｘ≦（１５０−Ｃ）度である。広角通電モードにおける、ロータ位置の増分Δθ、速度ω、ＰＷＭオンデューティδの推定技術は、第１の実施の形態の場合と同様である（モジュール２３〜２６による）。   (I) The surface magnet (SPM) or embedded magnet (IPM) synchronous motor 10 is an open loop using a conduction angle (C) that changes between 120 degrees and 150 degrees, instead of the conventional 120 degree conduction drive. It is activated as wide-angle energization drive. After the zero-cross detection of the back electromotive voltage has succeeded six times in succession, the motor control is switched from the open loop of the wide angle energization drive to the closed loop. Wide-angle drive control techniques include detecting a zero crossing of the back-EMF voltage and providing a delay (D) before the start of a new phase. The delay angle (D) is x degrees, and 0 degrees ≦ x ≦ (150−C) degrees. In the wide-angle energization mode, the estimation technique of the rotor position increment Δθ, speed ω, and PWM on-duty δ is the same as that in the first embodiment (by modules 23 to 26).

（ii）加速時において、広角通電駆動のＰＷＭデューティδが一旦９５％よりも大きくなると、３相に対する広角のベースドライブ波形は左方向にｘ度だけ、右方向に（１５０−Ｃ−ｘ）度だけ拡張され、１５０度通電駆動となる。導通角の増加率は第１の実施形態のものと同じである。この場合もまた、誘導された逆起電圧のゼロクロスが検出された後の遅延角（Ｄ）は、広角の１５０度通電駆動に対しては０度となる。逆起電圧のゼロクロスが検出された後の広角の１５０度通電駆動の基本的な制御技術は、導通角（Ｃ）での広角駆動の場合と同様である。   (Ii) During acceleration, once the PWM duty δ of the wide-angle energization drive becomes larger than 95%, the wide-angle base drive waveform for the three phases is x degrees in the left direction and (150-Cx) degrees in the right direction. Only 150 degrees energization drive. The increasing rate of the conduction angle is the same as that of the first embodiment. Also in this case, the delay angle (D) after the zero cross of the induced back electromotive voltage is detected is 0 degree for a wide-angle 150-degree conduction drive. The basic control technique of the wide-angle 150 ° energization drive after the detection of the zero cross of the back electromotive voltage is the same as that of the wide-angle drive at the conduction angle (C).

（iii）加速時において、１５０度通電駆動のＰＷＭデューティδが一旦９５％よりも大きくなると、モータ駆動は開ループの強制駆動モードに切り替えられる。モータ制御が強制駆動モードに一旦切り替えられたときの技術は、第１の実施の形態の場合と同様である。   (Iii) At the time of acceleration, once the PWM duty δ of the 150 ° energization drive becomes greater than 95%, the motor drive is switched to the open loop forced drive mode. The technique when the motor control is once switched to the forced drive mode is the same as that in the first embodiment.

（iv）減速時において、強制駆動モードから１５０度通電駆動モードに切り替え、その後に、１５０度通電駆動から、導通角（Ｃ）の広角駆動に切り替える技術は、第１の実施の形態の場合と同様である。   (Iv) At the time of deceleration, the technique for switching from the forced drive mode to the 150-degree conduction drive mode and then switching from the 150-degree conduction drive to the wide-angle drive with the conduction angle (C) is the same as in the first embodiment. It is the same.

（第３の実施の形態）
弱め磁束領域を拡張する、１５０度通電駆動及び強制駆動技術を用いた広角駆動ストラテジIIIの主な特徴を以下に順に説明する。図１６Ｂに、広角駆動ストラテジIIについて変更した閉ループブロック図を示す。 (Third embodiment)
The main features of the wide-angle drive strategy III using the 150-degree energization drive and forced drive technology that expands the weakening magnetic flux region will be described in order below. FIG. 16B shows a modified closed loop block diagram for the wide angle drive strategy II.

（ｉ）モータ１０は、第１の実施の形態と同様の方法で、１２０度通電駆動で起動され、速度が所定速度ω1に達するまで１２０度通電駆動モードの閉ループで回転させられる。 (I) The motor 10 is started by 120-degree energization drive in the same manner as in the first embodiment, and is rotated in a closed loop in the 120-degree energization drive mode until the speed reaches a predetermined speed ω 1 .

（ii）加速時において、ＰＷＭデューティδが１０％から９５％の間の所定値にあるときに、ω1とω2の間の速度で１２０度通電駆動から１５０度通電駆動に切り替わる。ω1とω2の間の速度では、３相に対する１２０度ＰＷＭベースドライブ波形が左方向に３０度だけ拡張され、図８に示すように広角の１５０度通電となる（モジュール３３）。この技術の特筆すべき特徴は、１５０度通電駆動モードにおいて、ＰＷＭベースドライブ波形が変調されることである。ＰＷＭベースドライブ波形の変調は、図９に示したのと同様の方法でなされる。つまり、最初の３０度におけるオン期間（δ）がｋ％だけ増加し、最後の３０度におけるオン期間がｋ％だけ減少する。ｋの値は、ω1とω2の間の速度でモータ制御が１２０度通電駆動から１５０度通電駆動に切り替わるときに０％からｋ1％まで増加する。１５０度通電駆動モードにおいて、ＰＷＭオンデューティδが９５％に達したとき、ｋの値は、モータ１０の速度ωに応じて、速度ω2でのｋ1％から、速度ω3での０％まで線形に減少する。１５０度通電駆動に対する制御技術は、誘導された逆起電圧のゼロクロスを検出すること、及びｘ度（０度＜ｘ≦１５度）の遅延（Ｄ）を与えることを含む。ベースドライブ波形の変調を伴う１５０度通電駆動モードにおける、ロータ位置の増分Δθ、速度ω、ＰＷＭオンデューティδの推定技術は、第１の実施の形態の場合と同様である（モジュール２３〜２６による）。 (Ii) At the time of acceleration, when the PWM duty δ is at a predetermined value between 10% and 95%, the drive is switched from the 120-degree conduction drive to the 150-degree conduction drive at a speed between ω 1 and ω 2 . At a speed between ω 1 and ω 2, the 120-degree PWM base drive waveform for the three phases is expanded by 30 degrees to the left, resulting in wide-angle 150-degree conduction as shown in FIG. 8 (module 33). A notable feature of this technique is that the PWM base drive waveform is modulated in the 150-degree conduction drive mode. The modulation of the PWM base drive waveform is performed by the same method as shown in FIG. That is, the on period (δ) at the first 30 degrees increases by k%, and the on period at the last 30 degrees decreases by k%. The value of k increases from 0% to k 1 % when the motor control is switched from 120 ° energization drive to 150 ° energization drive at a speed between ω 1 and ω 2 . When the PWM on-duty δ reaches 95% in the 150-degree energization drive mode, the value of k varies from k 1 % at the speed ω 2 to 0% at the speed ω 3 according to the speed ω of the motor 10. Linearly decreases until. Control techniques for 150 degree energization drive include detecting a zero crossing of the induced back electromotive force and providing a delay (D) of x degrees (0 degrees <x ≦ 15 degrees). The estimation technique of the rotor position increment Δθ, speed ω, and PWM on-duty δ in the 150-degree energization drive mode with base drive waveform modulation is the same as in the first embodiment (by modules 23 to 26). ).

（iii）更なる加速時において、１５０度通電駆動のＰＷＭデューティδが一旦９５％よりも大きくなると、モータ制御は開ループの強制駆動モードに切り替えられる（モジュール２８）。モータ制御が強制駆動モードに一旦切り替えられたときの技術は、第１の実施の形態の場合と同様である。   (Iii) At the time of further acceleration, once the PWM duty δ of the 150 ° energization drive becomes larger than 95%, the motor control is switched to the open loop forced drive mode (module 28). The technique when the motor control is once switched to the forced drive mode is the same as that in the first embodiment.

（iv）減速時において、強制駆動モードから１５０度通電駆動モードに切り替える技術は、第１の実施の形態の場合と同様である。１５０度通電駆動モードにおいて、減速時に速度が一旦ω2に達すると、導通角は減少し始め、速度ω1で導通角は再度１２０度に戻る。 (Iv) At the time of deceleration, the technology for switching from the forced drive mode to the 150-degree energization drive mode is the same as in the case of the first embodiment. In the 150-degree energization drive mode, once the speed reaches ω 2 during deceleration, the conduction angle begins to decrease, and at the speed ω 1 , the conduction angle returns to 120 degrees again.

（第４の実施の形態）
弱め磁束領域を拡張する、１５０度通電駆動及び強制駆動技術を用いた広角駆動ストラテジIIの主な特徴を以下に順に説明する。図１６Ｃに、広角駆動ストラテジIVについて変更した閉ループブロック図を示す。 (Fourth embodiment)
The main features of the wide-angle drive strategy II using the 150-degree energization drive and forced drive technology for expanding the field-weakening magnetic field will be described in order below. FIG. 16C shows a modified closed loop block diagram for the wide angle drive strategy IV.

（ｉ）モータ１０は、第１の実施の形態と同様の方法で、１２０度通電駆動で起動され、速度が所定速度ω1に達するまで１２０度通電駆動モードの閉ループで回転させられる。 (I) The motor 10 is started by 120-degree energization drive in the same manner as in the first embodiment, and is rotated in a closed loop in the 120-degree energization drive mode until the speed reaches a predetermined speed ω 1 .

（ii）加速時において、ＰＷＭデューティδが１０％から９５％の間の所定値にあるときに、ω1とω2の間の速度で１２０度通電駆動から１５０度通電駆動に切り替わる。１５０度通電駆動モードにおいて、ＰＷＭベースドライブ波形は変調されてもよいし、変調されなくても良い。よって、１５０度通電駆動モードにおける技術は、第１または第３の実施の形態のいずれかと同様である。 (Ii) At the time of acceleration, when the PWM duty δ is at a predetermined value between 10% and 95%, the drive is switched from the 120-degree conduction drive to the 150-degree conduction drive at a speed between ω 1 and ω 2 . In the 150-degree energization drive mode, the PWM base drive waveform may or may not be modulated. Therefore, the technique in the 150-degree energization drive mode is the same as that in either the first or third embodiment.

（iii）更なる加速時において、１５０度通電駆動のＰＷＭデューティδが常に１０％から９５％の間にあって速度ω3のときに、モータ制御は１５０度通電駆動モードから強制駆動モードに切り替わる（モジュール３５）。モータ制御が一旦強制駆動モードに切り替えられると、ＰＷＭオンデューティδは固定値に保持され、強制駆動モード時の制御技術は第１の実施の形態の場合と同様である。 (Iii) During further acceleration, when the PWM duty δ of the 150 ° energization drive is always between 10% and 95% and the speed ω 3 , the motor control is switched from the 150 ° energization drive mode to the forced drive mode (module 35). Once the motor control is switched to the forced drive mode, the PWM on-duty δ is held at a fixed value, and the control technique in the forced drive mode is the same as in the first embodiment.

（iv）減速時において、モータ速度が一旦ω3に達すると、１２回連続して逆起電圧の検出が成功した後で、モータ制御は再度１５０度通電駆動モードに切り替えられる。さらなる減速時において、ω１とω２の間の速度で、モータ制御は１５０度通電駆動モードから１２０度通電駆動モードに切り替わる。 (Iv) At the time of deceleration, once the motor speed reaches ω 3 , the motor control is switched again to the 150-degree energization drive mode after the detection of the back electromotive voltage has succeeded 12 times continuously. During further deceleration, the motor control is switched from the 150-degree energization drive mode to the 120-degree energization drive mode at a speed between ω 1 and ω 2 .

（産業上の利用の可能性）
上記に提案した、強制駆動技術を用いた広角の１５０度通電駆動は、冷蔵庫、電気自動車用エアコン及び室内用エアコンに対するコンプレッサ駆動装置に好適である。コンプレッサ駆動装置に対する速度及びトルク応答は比較的低いため、提案の強制駆動技術は適している。図１７は、冷蔵庫、電気自動車用エアコン及び室内用エアコンに対するコンプレッサ駆動装置への本発明の適用を例示した図である。コンプレッサ駆動装置１００は、コンプレッサ２００に連結したＳＰＭ（又はＩＰＭ）同期モータ１０を駆動するユニットであり、図１２Ａ、１６Ａ〜１６Ｃに示すインバータ１１や逆起電圧検出器２１等を含む構成を有する。 (Possibility of industrial use)
The wide-angle 150-degree energization drive using the forced drive technology proposed above is suitable for a compressor drive device for a refrigerator, an electric vehicle air conditioner, and an indoor air conditioner. Since the speed and torque response for the compressor drive is relatively low, the proposed forced drive technique is suitable. FIG. 17 is a diagram illustrating the application of the present invention to a compressor driving device for a refrigerator, an electric vehicle air conditioner, and an indoor air conditioner. The compressor driving device 100 is a unit that drives the SPM (or IPM) synchronous motor 10 connected to the compressor 200, and has a configuration including the inverter 11 and the counter electromotive voltage detector 21 shown in FIGS. 12A and 16A to 16C.

永久磁石同期モータに対する典型的な３相インバータの構成を示す図The figure which shows the structure of the typical three-phase inverter with respect to a permanent magnet synchronous motor ３相の永久磁石同期モータに対する従来の１２０度ＰＷＭベースドライブ波形と、スキームＩによる３相端子Ｕ、Ｖ、Ｗでの誘導逆起電圧の波形を示す図The figure which shows the waveform of the induced back electromotive force in the conventional 120 degree PWM base drive waveform with respect to a three-phase permanent magnet synchronous motor, and the three-phase terminal U, V, and W by the scheme I ３相の永久磁石同期モータに対する従来の１２０度ＰＷＭベースドライブ波形と、スキームIIによる３相端子Ｕ、Ｖ、Ｗでの誘導逆起電圧の波形を示す図The figure which shows the waveform of the induced back electromotive force in the conventional 120 degree PWM base drive waveform with respect to a three-phase permanent magnet synchronous motor, and the three-phase terminal U, V, and W by the scheme II 逆起電圧のゼロクロス検出のためのハードウェア・スキームHardware scheme for zero-crossing detection of back electromotive force 逆起電圧のゼロクロス検出のためのソフトウェア・スキームSoftware scheme for back-EMF zero-cross detection 従来の１２０度ＰＷＭ駆動の永久磁石同期モータの閉ループ制御に対するブロック図Block diagram for closed-loop control of a conventional permanent magnet synchronous motor with 120-degree PWM drive ３相の永久磁石同期モータに対する広角１５０度ＰＷＭベースドライブ波形と、スキームＩによる３相端子Ｕ、Ｖ、Ｗでの誘導逆起電圧の波形を示す図The figure which shows the wide-angle 150 degree PWM base drive waveform with respect to a three-phase permanent magnet synchronous motor, and the waveform of the induced back electromotive voltage in the three-phase terminal U, V, W by the scheme I ３相の永久磁石同期モータに対する広角１５０度ＰＷＭベースドライブ波形と、スキームIIによる３相端子Ｕ、Ｖ、Ｗでの誘導逆起電圧の波形を示す図A diagram showing a wide-angle 150 ° PWM base drive waveform for a three-phase permanent magnet synchronous motor and a waveform of an induced back electromotive force voltage at three-phase terminals U, V, and W according to Scheme II 広角１５０度ＰＷＭ駆動に対するユニークな電圧変調スキームUnique voltage modulation scheme for wide-angle 150 degree PWM drive 位置及び電流センサレス技術を用いた従来の１２０度駆動及び広角駆動時の永久磁石同期モータにおける速度−トルク特性。ωb1は、δが１００％のときの１２０度通電駆動に対する基本速度であり、ωb2は、δが１００％のときの１５０度通電駆動に対する基本速度である。Speed-torque characteristics in a permanent magnet synchronous motor during conventional 120 degree drive and wide angle drive using position and current sensorless technology. ω b1 is a basic speed for 120-degree conduction driving when δ is 100%, and ω b2 is a basic speed for 150-degree conduction driving when δ is 100%. 変調を伴う広角の１５０度ＰＷＭ駆動を行う永久磁石同期モータの閉ループ制御のブロック図Block diagram of closed-loop control of a permanent magnet synchronous motor that performs wide-angle 150 ° PWM drive with modulation 変調を伴わない１５０度通電駆動モードを有する永久磁石同期モータの弱め磁束領域を拡張する、本発明の第１の実施の形態のモータ制御装置の制御ブロック図Control block diagram of the motor control device according to the first embodiment of the present invention that expands the weakening magnetic flux region of the permanent magnet synchronous motor having the 150-degree energization drive mode without modulation. 電流及び位置センサレス制御技術を用いた１５０度通電駆動モード時の埋め込み磁石モータ（ＩＰＭ）の１つの相のベクトル図Vector diagram of one phase of an embedded magnet motor (IPM) in 150 degree conduction drive mode using current and position sensorless control technology 強制駆動モードにおけるトルクＴ1、速度ω1での、埋め込み磁石モータに対するＵ相端子電圧（Ｘ）、Ｕ相電流（Ｙ）、Ｕ相逆起電圧（Ｚ）をそれぞれ示す図Torque T 1 in the forced driving mode, at a speed omega 1, shows the U-phase terminal voltage with respect to an interior permanent magnet motor (X), U-phase current (Y), U-phase counter-electromotive force voltage (Z), respectively 強制駆動モードにおけるトルクＴ1、速度ω2での、埋め込み磁石モータに対するＵ相端子電圧（Ｘ）、Ｕ相電流（Ｙ）、Ｕ相逆起電圧（Ｚ）をそれぞれ示す図Torque T 1 in the forced driving mode, at a speed omega 2, shows the U-phase terminal voltage with respect to an interior permanent magnet motor (X), U-phase current (Y), U-phase counter-electromotive force voltage (Z), respectively 強制駆動モードにおけるトルクＴ2、速度ω2での、埋め込み磁石モータに対するＵ相端子電圧（Ｘ）、Ｕ相電流（Ｙ）、Ｕ相逆起電圧（Ｚ）をそれぞれ示す図Torque T 2 in the forced driving mode, at a speed omega 2, shows the U-phase terminal voltage with respect to an interior permanent magnet motor (X), U-phase current (Y), U-phase counter-electromotive force voltage (Z), respectively 強制駆動モード時の埋め込み磁石モータ（ＩＰＭ）の１つの相のベクトル図Vector diagram of one phase of embedded magnet motor (IPM) in forced drive mode 位置及び電流センサレス技術を用いた従来の１２０度駆動、広角１５０度駆動及び強制駆動時の永久磁石同期モータにおける速度−トルク特性。ωb1は、δが１００％のときの１２０度通電駆動に対する基本速度であり、ωb2は、δが１００％のときの１５０度通電駆動に対する基本速度である。Speed-torque characteristics in a permanent magnet synchronous motor during conventional 120 degree drive, wide angle 150 degree drive, and forced drive using position and current sensorless technology. ω b1 is a basic speed for 120-degree conduction driving when δ is 100%, and ω b2 is a basic speed for 150-degree conduction driving when δ is 100%. 本発明の第２の実施の形態のモータ制御装置の制御ブロック図を示す図The figure which shows the control block diagram of the motor control apparatus of the 2nd Embodiment of this invention 本発明の第３の実施の形態のモータ制御装置の制御ブロック図を示す図The figure which shows the control block diagram of the motor control apparatus of the 3rd Embodiment of this invention 本発明の第４の実施の形態のモータ制御装置の制御ブロック図を示す図The figure which shows the control block diagram of the motor control apparatus of the 4th Embodiment of this invention 本発明によるコンプレッサの駆動装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the drive device of the compressor by this invention

Claims (10)

永久磁石同期モータの制御方法において、
第１の導通角を用いた閉ループによる第１の駆動モードでモータを起動し、
加速時に、第１の駆動モードにおけるＰＷＭデューティδが９５％を超えたときに、モータ駆動モードを、前記第１の駆動モードから、前記第１の導通角よりも大きい第２の導通角を用いた閉ループによる第２の駆動モードへ切替え、
更なる加速時に、前記第２の駆動モードにおけるＰＷＭデューティδが９５％を超えたときに、モータ駆動モードを、前記第２の駆動モードから、開ループの強制駆動モードへ切替え、これにより、安定した強制駆動システムを実現し、永久磁石モータの弱め磁束領域を拡張し、
減速時に、逆起電圧のゼロクロスが連続して重ねて検出されたときに、モータ駆動モードを、前記強制駆動モードから前記第２の駆動モードへ切替え、
更なる減速時に、広角駆動におけるＰＷＭデューティδが８０％を下回ったときに、モータ駆動モードを、前記第２の駆動モードから前記第１の駆動モードへ切替える、
永久磁石同期モータの制御方法。In the control method of the permanent magnet synchronous motor,
Starting the motor in a first drive mode with a closed loop using the first conduction angle;
When the PWM duty δ in the first drive mode exceeds 95% during acceleration, the motor drive mode is changed from the first drive mode to the second conduction angle larger than the first conduction angle. Switch to the second drive mode by closed loop,
During further acceleration, when the PWM duty δ in the second drive mode exceeds 95%, the motor drive mode is switched from the second drive mode to the open-loop forced drive mode, thereby stabilizing Realized the forced drive system, expanded the weak magnetic flux area of the permanent magnet motor,
When deceleration, when the zero cross of the back electromotive force is continuously detected, the motor drive mode is switched from the forced drive mode to the second drive mode,
During further deceleration, when the PWM duty δ in wide-angle driving falls below 80%, the motor driving mode is switched from the second driving mode to the first driving mode.
Control method of permanent magnet synchronous motor. 永久磁石同期モータの制御方法において、
１２０度と１５０度の間の第１の導通角を用いた閉ループによる第１の駆動モードでモータを起動し、
加速時に、前記第１の駆動モードにおけるＰＷＭデューティδが９５％を超えたときに、モータ駆動モードを、前記第１の駆動モードから、前記第１の導通角よりも大きい第２の導通角を用いた閉ループによる第２の駆動モードへ切替え、
更なる加速時に、前記第２の駆動モードにおけるＰＷＭデューティδが９５％を超えたときに、モータ駆動モードを、前記第２の駆動モードから、開ループの強制駆動モードへ切替え、これにより、安定した強制駆動システムを実現し、永久磁石モータの弱め磁束領域を拡張し、
減速時に、逆起電圧のゼロクロスが連続して重ねて検出されたときに、モータ駆動モードを、前記強制駆動モードから前記第２の駆動モードへ切替え、
更なる減速時に、前記第２の駆動モードにおけるＰＷＭデューティδが８０％を下回ったときに、モータ駆動モードを、前記第２の駆動モードから前記第１の駆動モードへ切替える、
永久磁石同期モータの制御方法。In the control method of the permanent magnet synchronous motor,
Starting the motor in a first drive mode in a closed loop with a first conduction angle between 120 and 150 degrees;
When the PWM duty δ in the first drive mode exceeds 95% during acceleration, the motor drive mode is changed from the first drive mode to a second conduction angle larger than the first conduction angle. Switch to the second drive mode by the closed loop used,
During further acceleration, when the PWM duty δ in the second drive mode exceeds 95%, the motor drive mode is switched from the second drive mode to the open-loop forced drive mode, thereby stabilizing Realized the forced drive system, expanded the weak magnetic flux area of the permanent magnet motor,
When deceleration, when the zero cross of the back electromotive force is continuously detected, the motor drive mode is switched from the forced drive mode to the second drive mode,
During further deceleration, when the PWM duty δ in the second drive mode falls below 80%, the motor drive mode is switched from the second drive mode to the first drive mode.
Control method of permanent magnet synchronous motor. 永久磁石同期モータの制御方法において、
第１の導通角を用いた閉ループによる第１の駆動モードでモータを起動し、
加速時に、ＰＷＭデューティδが１０％と９５％の間にあるときに、モータ駆動モードを、前記第１の駆動モードから、第１の速度ω1と第２の速度ω2の間の速度で、前記第１の導通角よりも大きい第２の導通角を用いた閉ループによる第２の駆動モードへ切替え、
更なる加速時に、前記第２の駆動モードにおけるＰＷＭデューティδが９５％を超えたときに、モータ駆動モードを、前記第２の駆動モードから、開ループの強制駆動モードへ切替え、これにより、安定した強制駆動システムを実現し、永久磁石モータの弱め磁束領域を拡張し、
減速時に、逆起電圧のゼロクロスが連続して重ねて検出されたときに、モータ駆動モードを前記強制駆動モードから前記第２の駆動モードへ切替え、
更なる減速時に、速度が一旦第２の速度ω2に達すると、導通角が減少し始め、前記第１の速度ω1で前記導通角は前記第１の導通角に戻る、
永久磁石同期モータの制御方法。In the control method of the permanent magnet synchronous motor,
Starting the motor in a first drive mode with a closed loop using the first conduction angle;
During acceleration, when the PWM duty δ is between 10% and 95%, the motor drive mode is changed from the first drive mode to a speed between the first speed ω 1 and the second speed ω 2. , Switching to a second driving mode by a closed loop using a second conduction angle larger than the first conduction angle,
During further acceleration, when the PWM duty δ in the second drive mode exceeds 95%, the motor drive mode is switched from the second drive mode to the open-loop forced drive mode, thereby stabilizing Realized the forced drive system, expanded the weak magnetic flux area of the permanent magnet motor,
During deceleration, when the zero cross of the back electromotive voltage is continuously detected, the motor drive mode is switched from the forced drive mode to the second drive mode,
During the further reduction, the speed once reaches the second speed omega 2, conduction angle starts decreasing, the conduction angle at the first speed omega 1 returns to the first conduction angle,
Control method of permanent magnet synchronous motor. 永久磁石同期モータの制御方法において、
第１の導通角を用いた閉ループによる第１の駆動モードでモータを起動し、
加速時に、ＰＷＭデューティδが１０％と９５％の間にあるときに、モータ駆動モードを、前記第１の駆動モードから、第１の速度ω1と第２の速度ω2の間の速度で、前記第１の導通角よりも大きい第２の導通角を用いた閉ループによる第２の駆動モードへ切替え、
更なる加速時に、ＰＷＭデューティδが常に１０％と９５％の間にあるときに、速度ω3で、モータ駆動モードを、前記第２の駆動モードから、開ループの強制駆動モードへ切替え、これにより、安定した強制駆動システムを実現し、永久磁石モータの弱め磁束領域を拡張し、
モータ駆動モードが前記強制駆動モードに切り替わったときにＰＷＭオンデューティδを固定値に保持し、
減速時に、モータ速度が速度ω3に達したときに、逆起電圧の検出が成功した後、モータ駆動モードを前記第２の駆動モードへ切替え、
更なる減速時に、第１の速度ω1と第２の速度ω2の間の速度で、モータ駆動モードを前記第２の駆動モードから前記第１の駆動モードに切り替える、
永久磁石同期モータの制御方法。In the control method of the permanent magnet synchronous motor,
Starting the motor in a first drive mode with a closed loop using the first conduction angle;
During acceleration, when the PWM duty δ is between 10% and 95%, the motor drive mode is changed from the first drive mode to a speed between the first speed ω 1 and the second speed ω 2. , Switching to a second driving mode by a closed loop using a second conduction angle larger than the first conduction angle,
During further acceleration, when the PWM duty δ is always between 10% and 95%, the motor drive mode is switched from the second drive mode to the open loop forced drive mode at the speed ω 3. Realizes a stable forced drive system, expands the weak magnetic flux area of the permanent magnet motor,
When the motor drive mode is switched to the forced drive mode, the PWM on-duty δ is held at a fixed value,
At the time of deceleration, when the motor speed reaches the speed ω 3 , after successful detection of the back electromotive force, the motor drive mode is switched to the second drive mode,
During further deceleration, the motor drive mode is switched from the second drive mode to the first drive mode at a speed between the first speed ω 1 and the second speed ω 2 .
Control method of permanent magnet synchronous motor. 強制駆動モードは、強制駆動モードに入る直前に検出された逆起電圧のゼロクロスの情報及びモータに対する所定の加速と減速に関する情報から推定したロータ位置及び速度に基づき実行される、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の永久磁石同期モータの制御方法。Forced drive mode is executed based on the rotor position and speed estimated from the information on the deceleration and the predetermined acceleration for information and motor of the zero-crossing of the detected counter electromotive voltage immediately before entering the forced drive mode, claims 1 4 The control method of the permanent-magnet synchronous motor as described in any one of these. 前記第１の駆動モードにおいてモータの閉ループ制御は、逆起電圧を検出し、０度から３０度の間で変化する遅延を与えることで実行され、
前記第２の駆動モードにおいてモータの閉ループ制御は、ＰＷＭベースドライブ波形が変調されないときは、逆起電圧を検出し、０度の遅延を与えることにより実行され、ＰＷＭベースドライブ波形が変調されるときは、逆起電圧を検出し、０度から１５度の間で変化する遅延を与えることで実行される、
請求項１ないし４のいずれか１つに記載の永久磁石同期モータの制御方法。In the first drive mode, the closed-loop control of the motor is executed by detecting a counter electromotive voltage and giving a delay that varies between 0 degrees and 30 degrees,
In the second drive mode, when the PWM base drive waveform is not modulated, the closed-loop control of the motor is executed by detecting a counter electromotive voltage and giving a delay of 0 degrees, and when the PWM base drive waveform is modulated. Is performed by detecting the back electromotive force and giving a delay that varies between 0 degrees and 15 degrees,
The method for controlling a permanent magnet synchronous motor according to any one of claims 1 to 4 . 前記第１の導通角は１２０度であり、前記第２の導通角は１５０度である、請求項１、３または４記載の永久磁石同期モータの制御方法。The method for controlling a permanent magnet synchronous motor according to claim 1, 3 or 4 , wherein the first conduction angle is 120 degrees and the second conduction angle is 150 degrees. 前記第２の導通角は１２０度と１８０度の間にある、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の永久磁石同期モータの制御方法。The method for controlling a permanent magnet synchronous motor according to claim 1 , wherein the second conduction angle is between 120 degrees and 180 degrees. 永久磁石同期モータを駆動するための電力を供給するインバータと、
請求項１ないし８のいずれか１つに記載の制御方法を用いて前記インバータを制御する制御部と
を備えたモータ制御装置。An inverter that supplies power for driving the permanent magnet synchronous motor;
The motor control apparatus provided with the control part which controls the said inverter using the control method as described in any one of Claims 1 thru | or 8 . 永久磁石同期モータと、請求項９記載のモータ制御装置とを備えたコンプレッサ。A compressor comprising a permanent magnet synchronous motor and the motor control device according to claim 9 .
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