JP5369381B2 - ブラシレスdcモータの制御装置及び換気送風装置 - Google Patents
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Description
これにより同期運転からセンサレス運転に切換えるまでの過程を円滑・良好に行うとともに、起動時における脱調をすばやく検出し、再起動を行うことによりブラシレスDCモータの駆動の信頼性を高めるブラシレスDCモータの制御装置を搭載した換気送風装置、例えば、熱交換型冷却機が提供できる。
図1に示すように、インバータ回路1は3相インバータブリッジの構成であり、Q1、Q2、Q3はそれぞれU、V、W相の上アームスイッチング素子であり、同様にQ4、Q5、Q6はそれぞれU、V、W相の下アームスイッチング素子である。各スイッチング素子には、それぞれ並列に還流ダイオードD1、D2、D3、D4、D5、D6を接続する。ブラシレスDCモータ2は回転子3と固定子4から構成され、固定子4には電気角で120度の位相差を持つように固定子巻線L1、L2、L3が配置される。直流電源5とスイッチング素子の間には、図示するように直流電源5の出力電流を検出する電流検出抵抗6を配置する。
トルクを一定にして、固定子巻線に誘起される誘起電圧に対する固定子巻線に印加する電圧との位相を例えば−30度から30度まで変化させた時の電流変化率を式1により求めると、図3(a)のような電流変化率と固定子巻線に印加する電圧との位相関係が得られる。この位相関係から、演算処理の負担を軽減するために、図3(b)に示すような電流変化率と固定子巻線に印加する電圧との位相関係に簡略化し、これをあらかじめ記憶しておく。したがって、式1で得られた電流の変化率から図3(b)を用いて現在の位相を得ることができる。
る位相差は−5度であり、目標位相に対して進み位相であると判別できる。その位相差に応じて、次回の転流タイミングを遅らすことによって、電流波形を破線に近づけ、目標位相での運転を可能にする。
また、本実施例のように、発熱体が携帯基地局のような場合には、直流電源は24Vや48Vのような低圧の直流電源の場合が多く、その場合は、電流が多い状態で駆動されるので、電流検出の信頼性が高くなり、位相推定の精度もさらに高くなる。
実施の形態1と同一部分は同一符号を附し詳細な説明は省略する同期運転中は固定子巻線に誘起される誘起電圧と固定子巻線に印加する電圧のタイミングが回転子の位置によらず固定子巻線に通電を行って回転磁界を発生させているため、誘起電圧と固定子巻線に印加する電圧の通電切換えタイミングが必ずしも回転子を回転させるのに効率よく、適切なタイミングになっているとは限らず、位置センサレス運転に比べてモータ電流値が大きくなり、遅れ位相の波形となる。
実施の形態1、2と同一部分は同一符号を附し詳細な説明は省略する。図6は、同期運転中の周波数、モータ印加電圧の時間変化と電流検出抵抗に流れる電流波形を示している
。図に示す通り電流の変化率があらかじめ定められた変化率に到達したときに同期運転を終了し、位置センサレス運転に切換えるようにする。
実施の形態1乃至3と同一部分は同一符号を附し詳細な説明は省略する。同期運転中は固定子巻線に誘起される誘起電圧と固定子巻線に印加する電圧のタイミングが回転子の位置によらず固定子巻線に通電を行って回転磁界を発生させているため、誘起電圧と固定子巻線に印加する電圧の通電切換えタイミングが必ずしも回転子を回転させるのに効率よく、適切なタイミングになっているとは限らず、位置センサレス運転に比べてモータ電流値が大きくなり、遅れ位相の波形となることから、同期運転と位置センサレス運転時の電流の変化率を変えて、それぞれの運転毎に目標位相をもつことによって、同期運転から位置センサレス運転へ切換時の脱調を軽減するとともに、位置センサレス運転時の安定性を向上できる。
実施の形態1乃至4と同一部分は同一符号を附し詳細な説明は省略する。図7は、同期運転中に脱調・軸拘束等により回転していない時の電流検出抵抗に流れる電流波形を示す。この時の電流波形は相似形の波形が連続しており、電流の変化率は同じ傾向にある。
実施の形態1乃至5と同一部分は同一符号を附し詳細な説明は省略する。図8は、同期運転中において回転磁界と回転子の位置が適切ではなく、回転子の位置に対して回転磁界が進みまたは遅れ位相の時の電流検出抵抗に流れる電流波形を示す。
実施の形態1乃至6と同一部分は同一符号を附し詳細な説明は省略する。同様にして、同期運転中に電流の変化率が第1のしきい値を下回り、再度始動シーケンスをやりなおす際に、前回の始動シーケンスにおけるモータ印加電圧よりも小さな電圧を与えることとする。
実施の形態1乃至7と同一部分は同一符号を附し詳細な説明は省略する。同様にして、同期運転中に電流の変化率が第2のしきい値を上回り、再度始動シーケンスをやりなおす際に、前回の始動シーケンスにおけるモータ印加電圧よりも大きな電圧を与えることとする。
実施の形態1乃至8と同一部分は同一符号を附し詳細な説明は省略する。図11に示すように、ブラシレスDCモータの制御装置を熱交換型冷却機に搭載したものである。
2 ブラシレスDCモータ
3 回転子
4 固定子
5 直流電源
6 電流検出抵抗
7 マイクロコンピュータ
8 A/D変換器
9 位相推定手段
10 転流タイミング決定手段
11 ドライブ回路
12 同期運転手段
13 運転切換え手段
14 制御装置
Claims (5)
- 直流電源に接続されたインバータ回路を介してブラシレスDCモータが接続され、前記直流電源からインバータ回路に供給される電流の変化率に基づいてブラシレスDCモータの磁極位置を検出し、前記インバータ回路のスイッチング素子をオン/オフさせて回転させる位置センサレス運転をするブラシレスDCモータの制御装置であって、前記電流の転流周期の2点における電流値の比に基づいてあらかじめ記憶した前記ブラシレスDCモータの前記固定子巻線に誘起される誘起電圧に対する前記固定子巻線に印加する電圧の位相から現在の位相を推定する位相推定手段と、強制的にスイッチング素子をオン/オフして通電相を切換えて起動する同期運転手段と、同期運転から位置センサレス運転への切換えを行う運転切換え手段を備え、前記ブラシレスDCモータの起動時に同期運転を行い同期運転中に位相推定手段により推定した位相が回転子が同期状態にあると判断できる位相に達したときに同期運転から位置センサレス運転へ切り替えるブラシレスDCモータの制御装置。
- 前記運転切換え手段は、同期運転から位置センサレス運転に切換えられた後、電流の変化率が安定したと判断されるまでの間、モータの駆動電圧を同期運転終了時のまま一定に保ち同じ電流変化率が連続して得られた時以降目標回転数になるようにモータ電圧を変更することを特徴とする請求項1に記載のブラシレスDCモータの制御装置。
- 前記運転切換え手段は、同期運転中に電流の変化率が進み位相側の第1のしきい値をした回り、脱調と判断した場合、再度始動シーケンスをやりなおす際に前回の始動シーケンスにおけるモータ印加電圧よりも小さな電圧を与えることを特徴とする請求項1または2のいずれか一つに記載のブラシレスDCモータの制御装置。
- 前記運転切換え手段は、同期運転中に電流の変化率が遅れ位相側の第2のしきい値を上回り、脱調と判断した場合、再度始動シーケンスをやりなおす際に前回の起動シーケンスにおけるモータ印加電圧よりも大きな電圧を与えることを特徴とする請求項1から3のいずれか一つに記載のブラシレスDCモータの制御装置。
- 請求項1から4のいずれか一つに記載のブラシレスDCモータの制御装置を搭載した換気送風装置。
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