JP5975829B2 - Motor control device and refrigerator using the same - Google Patents

Motor control device and refrigerator using the same Download PDF

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Description

本発明は、モータ制御装置、およびそれを用いた冷凍機に関する。   The present invention relates to a motor control device and a refrigerator using the same.

本技術分野の背景技術として、例えば、特開2008−172948号公報(特許文献1)がある。この公報には、「一方の駆動方式から他方の駆動方式への切換えの際に、回転数制御PWMデューティ/変調率演算部と通電切換制御・電圧/電流位相差算出・電圧位相算出部は、一方の駆動方式における切換え直前のブラシレスモータのロータ位置に対する電流位相と切換直後の電流位相が等しくなるように制御する。」と記載されている。   As background art of this technical field, for example, there is JP 2008-172948 A (Patent Document 1). In this publication, “when switching from one drive system to the other drive system, the rotational speed control PWM duty / modulation rate calculation unit and the energization switching control / voltage / current phase difference calculation / voltage phase calculation unit are: In one drive system, control is performed so that the current phase with respect to the rotor position of the brushless motor immediately before switching is equal to the current phase immediately after switching. "

特開2008−172948号公報JP 2008-172948 A

前記特許文献1には、一方の駆動方式から他方の駆動方式への切換えの際に、一方の駆動方式における切換え直前のブラシレスモータのロータ位置に対する電流位相と切換直後の電流位相が等しくなるように制御する仕組みが記載されている。しかし、特許文献1のブラシレスモータの制御装置は、ブラシレスモータの負荷トルクの変動について考慮されていない。   In Patent Document 1, when switching from one driving method to the other driving method, the current phase with respect to the rotor position of the brushless motor immediately before switching in one driving method is equal to the current phase immediately after switching. The mechanism to control is described. However, the brushless motor control device disclosed in Patent Document 1 does not consider fluctuations in the load torque of the brushless motor.

そこで、本発明は、通電方式を切替える際に、負荷トルクの影響を受けにくいタイミングで通電方式を切替えることが可能なモータ制御装置、およびそれを用いた冷凍機を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a motor control device capable of switching the energization method at a timing that is hardly affected by the load torque when the energization method is switched, and a refrigerator using the motor control device.

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、直流電力を交流電力に変換する電力変換回路と、前記電力変換回路を駆動するドライブ信号を出力する制御器と、前記電力変換回路によって駆動される電動機と、前記電動機に接続される負荷とを備え、前記電力変換回路の通電方式を120度通電方式と180度通電方式とを切り替えるモータ制御装置において、前記電力変換回路の直流側または交流側の電流を検出し、前記電動機の1回転中の期間における前記電流がピーク値を越えた時点から再び上昇に転ずるまでの期間に120度通電方式から180度通電方式切替えることを特徴とする。
In order to solve the above problems, for example, the configuration described in the claims is adopted.
The present application includes a plurality of means for solving the above-described problems. For example, a power conversion circuit that converts DC power into AC power, and a controller that outputs a drive signal that drives the power conversion circuit, An electric motor driven by the power conversion circuit; and a load connected to the electric motor, wherein the power conversion circuit switches between a 120-degree energization system and a 180-degree energization system in the motor control device. A current on the DC side or AC side of the conversion circuit is detected, and a 120-degree energization method to a 180-degree energization method in a period from when the current exceeds a peak value to a rise again during a period during one rotation of the electric motor It is characterized by switching to.

本発明によれば、通電方式を切替える際に、負荷トルクの影響を受けにくいタイミングで通電方式を切替えることができるモータ制御装置、およびそれを用いた冷凍機を提供することができる。
上記以外の課題、構成、および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when switching an electricity supply system, the motor control apparatus which can switch an electricity supply system at the timing which is hard to be influenced by load torque, and a refrigerator using the same can be provided.
Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.

モータ制御装置の構成図の例である。It is an example of the block diagram of a motor control apparatus. 座標軸の関係を示す図の例である。It is an example of the figure which shows the relationship of a coordinate axis. 制御軸と3相軸の関係図の例である。It is an example of the relationship diagram of a control axis and a three-phase axis. 電力変換回路の構成図の例である。It is an example of a block diagram of a power converter circuit. 機構部(圧縮機構部)の構成図の例である。It is an example of the block diagram of a mechanism part (compression mechanism part). 回転子の位置に対する負荷トルクの変化の例である。It is an example of the change of the load torque with respect to the position of a rotor. 120度通電方式のスイッチング方式の例である。It is an example of a 120-degree energization switching method. 開放相電圧検出手段の構成図の例である。It is an example of the block diagram of an open phase voltage detection means. モータの2相に電圧を印加する場合の模式図である。It is a schematic diagram in the case of applying a voltage to the two phases of the motor. 非通電相の起電圧特性図の例である。It is an example of the electromotive force characteristic figure of a non-energized phase. 回転角度位置に対する開放相起電圧特性の例である。It is an example of the open phase electromotive voltage characteristic with respect to a rotation angle position. 回転角度位置に対する開放相起電圧と基準電圧の関係図の例である。It is an example of the relationship diagram of the open phase electromotive force voltage with respect to a rotation angle position, and a reference voltage. 基準レベル切替器の例である。It is an example of a reference level switch. 電圧指令値演算手段の構成図の例である。It is an example of the block diagram of a voltage command value calculating means. 180度用位置推定手段41の構成図の例である。It is an example of the block diagram of the position estimation means 41 for 180 degrees. 速度制御器の例である。It is an example of a speed controller. 電流制御器の例である。It is an example of a current controller. 通電方式切り替え時(無対策)の電流波形の例である。It is an example of the current waveform at the time of switching the energization method (without countermeasures). 通電方式切替判定器の構成図の例である。It is an example of the block diagram of an electricity supply system switching determination device. 電流検出値の測定結果の例である。It is an example of the measurement result of an electric current detection value. 180度通電方式のスイッチング方式の例である。It is an example of a switching system of a 180 degree energization system. 別方式による電圧指令値とドライブ信号の関係の例である。It is an example of the relationship between the voltage command value and drive signal by another system. 120度用位置推定手段の構成例である。It is an example of a structure of a 120 degree position estimation means. 通電モードと電気角位相の関係図の例である。It is an example of the relationship diagram of an electricity supply mode and an electrical angle phase. 電気角位相と通電モードの関係図の例である。It is an example of the relationship figure of an electrical angle phase and energization mode. 1次遅れフィルタの周波数特性の例である。It is an example of the frequency characteristic of a primary delay filter. 処理フローチャートの例である。It is an example of a process flowchart. q軸電流検出値のフィルタ後の値の例である。It is an example of the value after the filter of the q-axis current detection value. 冷蔵庫を示す構成図の例である。It is an example of the block diagram which shows a refrigerator. 電力変換回路の別の構成図の例である。It is an example of another block diagram of a power converter circuit. 起動シーケンスの例である。It is an example of a starting sequence. 通電モード1の電圧印加時の実軸と3相軸の関係図の例である。It is an example of the related figure of the real axis at the time of the voltage application of the electricity supply mode 1, and a three phase axis | shaft. 通電方式切替判定器の別の構成図の例である。It is an example of another block diagram of an electricity supply system switching determination device. 処理フローチャートの別の例である。It is another example of a process flowchart. 検証手段の例である。It is an example of a verification means.

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

本実施例では、機構部として圧縮機構部を用いた場合のモータ制御装置1の例を説明する。   In this embodiment, an example of the motor control device 1 when a compression mechanism is used as the mechanism will be described.

<全体構成>
図1は、本実施例におけるモータ制御装置の構成図の例である。モータ制御装置1は、大きく分け、交流電力を出力する電力変換回路5と、その電力変換回路5によって駆動されるモータ6(電動機)と、モータ6に機械的あるいは磁気的に接続されている負荷500と、モータ6に流れる電流またはモータ6の位置あるいは速度を直接的あるいは間接的に検出しモータ6へ印加する電圧指令値を演算する制御部2、等から構成される。なお、負荷500は、例えば後述する圧縮機構部である。
<Overall configuration>
FIG. 1 is an example of a configuration diagram of a motor control device in the present embodiment. The motor control device 1 is roughly divided into a power conversion circuit 5 that outputs AC power, a motor 6 (electric motor) driven by the power conversion circuit 5, and a load that is mechanically or magnetically connected to the motor 6. And a control unit 2 that directly or indirectly detects a current flowing through the motor 6 or a position or speed of the motor 6 and calculates a voltage command value to be applied to the motor 6. The load 500 is, for example, a compression mechanism unit described later.

図4は、電力変換回路の構成図の例である。電力変換回路5は、インバータ21、直流電圧源20、ゲートドライバ回路23によって構成される。インバータ21は、スイッチング素子22(例えば、IGBT、MOS−FETなどの半導体スイッチング素子)によって構成される。これらのスイッチング素子22は直列に接続され、U相、V相、W相の上下アームを構成している。各相の上下アームの接続点は、モータ6へ配線されている。
スイッチング素子22は、制御部2で生成されるドライブ信号を基にゲートドライバ回路23が出力するパルス状のゲート信号(24a〜24f)に応じてスイッチング動作をする。直流電圧源20をスイッチングして電圧を出力することで、任意の周波数の3相交流電圧をモータ6に印加することができ、これによってモータを可変速駆動する。
FIG. 4 is an example of a configuration diagram of the power conversion circuit. The power conversion circuit 5 includes an inverter 21, a DC voltage source 20, and a gate driver circuit 23. The inverter 21 is configured by a switching element 22 (for example, a semiconductor switching element such as IGBT or MOS-FET). These switching elements 22 are connected in series and constitute upper and lower arms of the U phase, the V phase, and the W phase. The connection point of the upper and lower arms of each phase is wired to the motor 6.
The switching element 22 performs a switching operation according to the pulsed gate signals (24a to 24f) output from the gate driver circuit 23 based on the drive signal generated by the control unit 2. By switching the DC voltage source 20 and outputting the voltage, a three-phase AC voltage having an arbitrary frequency can be applied to the motor 6, thereby driving the motor at a variable speed.

なお、制御部2で生成されるドライブ信号と、ゲートドライバ回路23によって生成(増幅)されるゲート信号は、信号の電圧レベル(例えば、5Vと15V)等が異なるため、両者は異なる信号である。しかし、本実施例においてはゲートドライバ回路23を理想回路として扱ったとしても、効果に影響が無いため、以降に出てくるドライブ信号とゲート信号は、特に断りが無い限り同じ意味として扱う。   The drive signal generated by the control unit 2 and the gate signal generated (amplified) by the gate driver circuit 23 are different in signal voltage level (for example, 5V and 15V) and the like. . However, even if the gate driver circuit 23 is treated as an ideal circuit in the present embodiment, the effect is not affected, so that the drive signal and the gate signal that appear thereafter are treated as the same meaning unless otherwise specified.

電力変換回路5の直流側にシャント抵抗25を付加した場合、過大な電流が流れた際にスイッチング素子22を保護するための過電流保護回路や、後述するシングルシャント電流検出方式などに利用できる。これにより、安全性向上や部品点数削減といった効果が得られる。   When the shunt resistor 25 is added to the DC side of the power conversion circuit 5, it can be used for an overcurrent protection circuit for protecting the switching element 22 when an excessive current flows, a single shunt current detection method described later, and the like. Thereby, the effect of improving safety and reducing the number of parts can be obtained.

<通電方式>
次に、電力変換回路5をスイッチング動作させるためのドライブ信号の生成方法について、通電方式と共に説明する。
<Energization method>
Next, a method for generating a drive signal for switching the power conversion circuit 5 will be described together with an energization method.

図1において、PWM信号作成器33は、通電方式切替指令に応じて、120度通電方式あるいは180度通電方式を選択すると共に、入力された電圧指令値に応じたドライブ信号を生成する。なお、電圧指令値の作成については、後述する。   In FIG. 1, a PWM signal generator 33 selects a 120-degree energization method or a 180-degree energization method in accordance with an energization method switching command, and generates a drive signal corresponding to the input voltage command value. The creation of the voltage command value will be described later.

120度通電方式は、電力変換回路5の3相の上下アームの内、2相に対してスイッチング動作をさせる。電気角で180度の位相中120度の期間スイッチングをするため、120度通電方式と呼ぶ。モータに印加される電圧の波形から、方形波駆動とも呼ぶ。   In the 120-degree energization method, a switching operation is performed on two phases of the three-phase upper and lower arms of the power conversion circuit 5. Since switching is performed for a period of 120 degrees in a phase of 180 degrees in terms of electrical angle, this is called a 120-degree energization method. From the waveform of the voltage applied to the motor, it is also called square wave drive.

スイッチングさせる方法にはいくつか方式があり、例えば、図7に示した方式の内、いずれかを用いればよい。図7は電気角1周期における上下アームのドライブ信号を概念的に示している。図中のGpは上アームのドライブ信号、Gnは下アームのドライブ信号を意味している。   There are several switching methods. For example, one of the methods shown in FIG. 7 may be used. FIG. 7 conceptually shows the drive signals of the upper and lower arms in one electrical angle cycle. In the drawing, Gp means an upper arm drive signal, and Gn means a lower arm drive signal.

モータ6に印加する電圧を決定するためには、電圧の大きさ、電圧の波形、モータ6の回転子位置に対する電圧の位相、の3点を考慮する必要がある。決定法については、後述する。   In order to determine the voltage to be applied to the motor 6, it is necessary to consider three points: the magnitude of the voltage, the waveform of the voltage, and the phase of the voltage with respect to the rotor position of the motor 6. The determination method will be described later.

次に、180度通電方式は、基本的に電力変換回路5の3相の上下アームを全てスイッチング動作させる。図21に標準的な三角波比較方式によるドライブ信号の生成方法を示す。図21は、電気角360度における電圧指令値と、ドライブ信号を生成するための三角波キャリア信号を示している。両者を比較し、大小関係により図中のように上アームのドライブ信号Gpおよび下アームのドライブ信号Gnを生成する。   Next, in the 180-degree energization method, all the three-phase upper and lower arms of the power conversion circuit 5 are basically switched. FIG. 21 shows a drive signal generation method using a standard triangular wave comparison method. FIG. 21 shows a voltage command value at an electrical angle of 360 degrees and a triangular wave carrier signal for generating a drive signal. The two are compared, and the upper arm drive signal Gp and the lower arm drive signal Gn are generated as shown in the figure, depending on the magnitude relationship.

180度通電方式は、電気角一周期にわたり上下アーム共にスイッチングを行うため、180度通電と呼ぶ。この方式は、モータに正弦波上の電圧が印加されることから、正弦波駆動とも呼ぶ。   The 180-degree energization method is called 180-degree energization because both the upper and lower arms perform switching over one electrical angle cycle. This method is also called sine wave driving because a voltage on a sine wave is applied to the motor.

ゲートドライバ回路23やスイッチング素子自体の遅れに起因して、上下アームのスイッチング素子が短絡する恐れがあるため、実際には上下アームの両方がスイッチングオフとなるデッドタイム(数マイクロ秒〜十数マイクロ秒程度)を付加して最終的なドライブ信号とする。なお、デッドタイムに関しては効果に影響が無いため、理想的なドライブ信号を示している。もちろん、デッドタイムを付加した構成としてもよい。   Since the switching elements of the upper and lower arms may be short-circuited due to the delay of the gate driver circuit 23 and the switching elements themselves, in reality, the dead time (several microseconds to several tens of microseconds) when both the upper and lower arms are switched off. (About seconds) is added to obtain the final drive signal. The dead time has no effect on the effect, so an ideal drive signal is shown. Of course, it is good also as a structure which added the dead time.

電力変換回路5の直流電圧源20を最大限に利用するため、電気角60度の区間、片方のアームのスイッチング素子をオン状態で維持するドライブ信号生成方法もある。図22は、この方式による電圧指令値とドライブ信号の関係の例である。この方法では、一定区間ドライブ信号の変化が無いため、一見すると、120度通電のドライブ信号に似ているが、実質的にモータに印加される電圧は正弦波状に近いため、この方式も180度通電と呼ぶ。   In order to make maximum use of the DC voltage source 20 of the power conversion circuit 5, there is also a drive signal generation method in which the switching element of one arm is maintained in the ON state in a section of 60 electrical angles. FIG. 22 shows an example of the relationship between the voltage command value and the drive signal by this method. In this method, there is no change in the drive signal for a certain period, and at first glance it resembles a drive signal energized at 120 degrees. However, since the voltage applied to the motor is substantially close to a sine wave, this method is also 180 degrees. This is called energization.

<モータ、座標軸>
本実施例は、モータ6として、回転子に永久磁石を有する永久磁石同期モータを用いた例である。そのため、制御軸の位置と回転子の位置は、基本的に同期しているとして説明する。なお、実際は加減速時や負荷変動時の過渡状態において、制御軸の位置と回転子の位置にズレ(軸誤差)が生じる場合がある。軸誤差が生じた場合、モータが実際に発生するトルクが減少したり、電流歪みや跳ね上がりが生じたりすることもある。
<Motor, coordinate axis>
In this embodiment, a permanent magnet synchronous motor having a permanent magnet in the rotor is used as the motor 6. Therefore, description will be made assuming that the position of the control shaft and the position of the rotor are basically synchronized. Actually, there may be a deviation (axis error) between the position of the control shaft and the position of the rotor in a transient state during acceleration / deceleration or load fluctuation. When an axial error occurs, the torque actually generated by the motor may decrease, or current distortion or jumping may occur.

回転子の回転角度位置情報は、モータに流れる電流およびモータ印加電圧からモータの推定位置を出力する位置センサレス制御によって得るものとしている。その際、図2に示すように、回転子の主磁束方向の位置をd軸とし、d軸から回転方向に電気的に90度(電気角90度)進んだq軸とからなるd−q軸(回転座標系)を定義する。回転子の回転角度位置θdは、d軸の位相を示す。これに対し、制御上の仮想回転子位置をdc軸とし、そこから回転方向に電気的に90度進んだqc軸とからなるdc−qc軸(回転座標系)も定義する。本実施例では、この回転座標系である制御軸上で電圧や電流を制御することを基本としているが、単に電圧の振幅と位相を調整してモータを制御することも可能である。なお、これ以降の説明において、d−q軸を実軸、dc−qc軸を制御軸、実軸と制御軸のズレである誤差角を軸誤差Δθcと呼ぶ。   The rotational angle position information of the rotor is obtained by position sensorless control that outputs the estimated position of the motor from the current flowing through the motor and the motor applied voltage. At this time, as shown in FIG. 2, the position of the rotor in the main magnetic flux direction is the d-axis, and dq consisting of a q-axis that is electrically advanced 90 degrees (electrical angle 90 degrees) in the rotational direction from the d-axis. Define the axis (rotating coordinate system). The rotation angle position θd of the rotor indicates the d-axis phase. On the other hand, a dc-qc axis (rotational coordinate system) is defined which includes a virtual rotor position on the control as a dc axis and a qc axis that is electrically advanced 90 degrees in the rotation direction therefrom. In this embodiment, the voltage and current are basically controlled on the control axis that is the rotating coordinate system, but the motor can be controlled by simply adjusting the amplitude and phase of the voltage. In the following description, the dq axis is called the real axis, the dc-qc axis is called the control axis, and the error angle that is the deviation between the real axis and the control axis is called the axis error Δθc.

固定座標系である3相軸と制御軸との関係を図3に示す。U相を基準に、dc軸の回転角度位置(推定磁極位置)θdcと定義する。dc軸は図中の円弧状の矢印の方向(反時計方向)に回転している。そのため、回転周波数(後に示す、インバータ周波数指令値ω1)を積分することで、推定磁極位置θdcを得られる。   FIG. 3 shows the relationship between the three-phase axis, which is a fixed coordinate system, and the control axis. The rotation angle position (estimated magnetic pole position) θdc of the dc axis is defined with reference to the U phase. The dc axis rotates in the direction of an arc-shaped arrow (counterclockwise) in the figure. Therefore, the estimated magnetic pole position θdc can be obtained by integrating the rotation frequency (inverter frequency command value ω1, which will be described later).

<負荷(圧縮機構部)>
次に、負荷500として、圧縮機構を用いた場合について、説明する。図5に示すように、機構部500(圧縮機構部)は、モータ6を動力源としてピストン501を駆動している。これにより、圧縮動作を行う。モータ6のシャフト502に、クランクシャフト503が接続され、モータ6の回転運動を直線運動に変換している。モータ6の回転に応じて、ピストン501も動作し、吸込み、圧縮、吐出、といった一連の工程を行う。モータ6とピストン501の間の動力伝達は、図5のように機械的に接続する構成が多いが、潤滑油の給油の構成や、圧縮あるいは搬送対象(例えば有害ガス)によっては、磁気的に接続された機構を含むことで、安全性やメンテナンス性を上げられるという効果がある。
<Load (compression mechanism)>
Next, a case where a compression mechanism is used as the load 500 will be described. As shown in FIG. 5, the mechanism unit 500 (compression mechanism unit) drives the piston 501 using the motor 6 as a power source. Thereby, a compression operation is performed. A crankshaft 503 is connected to the shaft 502 of the motor 6 to convert the rotational motion of the motor 6 into linear motion. As the motor 6 rotates, the piston 501 also operates to perform a series of steps such as suction, compression, and discharge. The power transmission between the motor 6 and the piston 501 is often mechanically connected as shown in FIG. 5, but depending on the configuration of lubricating oil supply and the object to be compressed or transported (for example, harmful gas), it is magnetically transmitted. By including the connected mechanism, there is an effect that safety and maintainability can be improved.

圧縮機構の工程は、まずシリンダ504に設けられた吸込み口505から冷媒を吸い込む。その後、弁506を閉じて圧縮を行い、吐出口507から圧縮した冷媒を吐出する。   In the process of the compression mechanism, the refrigerant is first sucked from the suction port 505 provided in the cylinder 504. Thereafter, the valve 506 is closed to perform compression, and the compressed refrigerant is discharged from the discharge port 507.

一連の工程において、ピストン501にかかる圧力が変化する。これは、ピストンを駆動するモータ6から見ると、周期的に負荷トルクが変化していることを意味する。図6は、機械角1回転における、回転子の回転角度位置θdに対する負荷トルクの変化の例を示している。図6では、モータ6として4極モータの例を示しているため、電気角2周期が機械角1周期に相当する。例えば、モータ6が6極の場合は、電気角3周期が機械角1周期に相当する。回転子の位置とピストンとの位置関係は組み付けによって決まるが、図6ではピストンの下死点が機械角の0°として、ピストン位置に対する負荷トルクの変化を示している。圧縮工程が進むにつれ負荷トルクが大きくなり、吐出工程では、急激に負荷トルクが小さくなるのが特徴的である。図6から、1回転中において負荷トルクが変動している事が分かる。回転する度に負荷トルクが変動するため、モータ6から見ると周期的に負荷トルクが変動していることになる。   In a series of steps, the pressure applied to the piston 501 changes. This means that the load torque changes periodically when viewed from the motor 6 that drives the piston. FIG. 6 shows an example of a change in load torque with respect to the rotation angle position θd of the rotor in one rotation of the mechanical angle. In FIG. 6, an example of a four-pole motor is shown as the motor 6, so two electrical angles correspond to one mechanical angle. For example, when the motor 6 has 6 poles, 3 electrical angles corresponds to 1 mechanical angle. Although the positional relationship between the rotor position and the piston is determined by the assembly, FIG. 6 shows a change in load torque with respect to the piston position, with the bottom dead center of the piston being 0 ° of the mechanical angle. As the compression process proceeds, the load torque increases. In the discharge process, the load torque decreases rapidly. FIG. 6 shows that the load torque fluctuates during one rotation. Since the load torque fluctuates every time it rotates, the load torque fluctuates periodically when viewed from the motor 6.

たとえ同じ圧縮機構部500を用いても、モータ6の回転数、吸込み口505や吐出口507の圧力、吸込み口505と吐出口507の圧力差などによって、負荷トルクの変動は変化する。弁506の開閉タイミングとピストンの位置の関係は、弁506の構成によって変わる。例えば、吸い込み口505とシリンダ504内の圧力差で作動する簡易的な弁を使用した場合には、圧力条件によって弁の開閉タイミングが変わる。すなわち、負荷トルクが一回転中で最大となるピストン位置も変化する。   Even if the same compression mechanism unit 500 is used, the fluctuation of the load torque varies depending on the rotation speed of the motor 6, the pressure of the suction port 505 and the discharge port 507, the pressure difference between the suction port 505 and the discharge port 507, and the like. The relationship between the opening / closing timing of the valve 506 and the position of the piston varies depending on the configuration of the valve 506. For example, when a simple valve that operates with a pressure difference between the suction port 505 and the cylinder 504 is used, the opening / closing timing of the valve varies depending on the pressure condition. That is, the piston position at which the load torque becomes maximum during one rotation also changes.

電力変換回路の通電方式の切替えを考えた場合、前述のように負荷トルクの変動が大きい場合には、通電方式の切替えを起因の1つとして、モータ6に流れる電流に跳ね上りが生じたり、モータ6の回転速度変動が生じたりする恐れがある。この結果、振動や騒音が発生する場合もある。これらの現象を切替ショックと呼ぶ。したがって、本願の目的の一つは、負荷トルクの変動が大きい場合に、電力変換回路の通電方式を切り替える際においても、電流跳ね上りや速度変動が生じない切替ショックレスを実現するモータ制御装置を提供することである。   When switching the energization method of the power conversion circuit is considered, when the fluctuation of the load torque is large as described above, the current flowing through the motor 6 may jump up due to the switching of the energization method. There is a risk that the rotational speed of the motor 6 may fluctuate. As a result, vibration and noise may occur. These phenomena are called switching shocks. Accordingly, one of the purposes of the present application is to provide a motor control device that realizes switching shockless that does not cause a current jump or speed fluctuation even when the power conversion circuit energization method is switched when the fluctuation of the load torque is large. Is to provide.

本実施例では、圧縮機構部500のピストン501は、直線的に動くレシプロ式を例に説明しているが、圧縮機構の別な方式として、ピストンが回転することで圧縮するロータリー式や、渦巻状の旋回翼からなるスクロール式などがある。それぞれの圧縮方式によって周期的な負荷変動の特性は異なるものの、いずれの圧縮方式においても圧縮工程に起因する負荷変動がある。これらの負荷トルク変動特性はそれぞれ異なるが、後述する手段を備えるモータ制御装置およびそれを用いた駆動装置、冷凍機、空調機は圧縮機構が異なる場合にも同様に適用でき、いずれにおいても本願の目的を達成可能である。   In the present embodiment, the piston 501 of the compression mechanism unit 500 is described as an example of a reciprocating type that moves linearly. However, as another method of the compression mechanism, a rotary type that compresses by rotating the piston, a spiral type, or the like There are scroll types that consist of a swirling wing. Although the characteristic of periodic load fluctuation varies depending on the compression method, there is load fluctuation caused by the compression process in any compression method. Although these load torque fluctuation characteristics are different from each other, the motor control device provided with the means described later, the drive device using the same, the refrigerator, and the air conditioner can be similarly applied even when the compression mechanism is different. The objective can be achieved.

<制御部>
図1において、制御部2は、電圧を印加しない非通電相(開放相)の起電圧(端子電圧)を入力し、回転子の推定回転角度位置および推定回転速度を出力する120度用位置推定手段40と、モータ6に流れる交流電流または電力変換回路の直流側に流れる電流を入力し、回転子の推定回転角度位置および推定回転速度を出力する180度用位置推定手段41と、通電方式切替指令信号と、120度用位置推定手段40および180度用位置推定手段41の推定回転角度位置および推定回転速度を入力し、通電方式切替指令信号に応じた推定回転角度位置および推定回転速度を出力する通電方式切替器31と、電圧指令値演算手段34と、モータ6に流れる交流電流または電力変換回路の直流側に流れる電流を入力し、通電方式切替指令信号を出力する通電方式切替判定器30と、通電方式切替指令信号と電圧指令値を入力しドライブ信号を出力するPWM信号作成器33、等から構成される。
<Control unit>
In FIG. 1, the control unit 2 inputs an electromotive voltage (terminal voltage) of a non-energized phase (open phase) to which no voltage is applied, and outputs an estimated rotational angle position and an estimated rotational speed of the rotor for 120 degree position estimation. A means 40, a 180 degree position estimating means 41 for inputting an alternating current flowing through the motor 6 or a current flowing through the direct current side of the power conversion circuit, and outputting an estimated rotational angle position and an estimated rotational speed of the rotor; The command signal and the estimated rotational angle position and estimated rotational speed of the 120-degree position estimating means 40 and the 180-degree position estimating means 41 are input, and the estimated rotational angle position and estimated rotational speed corresponding to the energization method switching command signal are output. An energization method switching device 31, a voltage command value calculating means 34, an alternating current flowing through the motor 6 or a current flowing through the DC side of the power conversion circuit is input, and an energization method switching command signal The energization mode switching determiner 30 to output, PWM signal generator 33 for outputting a drive signal to enter the energization mode switching command signal and the voltage command value, and a like.

制御部2の多くは、マイコン(マイクロコンピュータ)やDSPなどの半導体集積回路(演算制御手段)によって構成され、ソフトウェアなどで実現している。   Most of the control unit 2 is configured by a semiconductor integrated circuit (arithmetic control means) such as a microcomputer or a DSP, and is realized by software or the like.

<電流検出手段>
180度用位置推定手段41でモータ6に流れる電流を使用する場合、電流検出手段7を用いて、モータ6または電力変換回路5に流れる3相の交流電流の内、U相とW相に流れる電流を検出する。電流検出手段の構成例を図4に示す。例えば、CT(Current Transformer)等で構成できる。この構成を採用した場合、電力変換回路5のスイッチング状態を気にせず、任意のタイミングで電流検出できるという利点がある。
<Current detection means>
When the current flowing through the motor 6 is used by the position estimation unit 41 for 180 degrees, the current detection unit 7 is used to flow in the U-phase and the W-phase among the three-phase AC current flowing through the motor 6 or the power conversion circuit 5. Detect current. A configuration example of the current detection means is shown in FIG. For example, it can be configured by CT (Current Transformer) or the like. When this configuration is adopted, there is an advantage that current can be detected at an arbitrary timing without worrying about the switching state of the power conversion circuit 5.

なお、全相の交流電流を検出しても構わないが、キルヒホッフの法則から、3相のうち2相が検出できれば、他の1相は検出した2相から算出できる。   In addition, although the alternating current of all phases may be detected, if two phases of three phases can be detected from Kirchhoff's law, the other one phase can be calculated from the detected two phases.

モータ6または電力変換回路5に流れる交流電流を検出する別方式として、例えば、電力変換回路5の直流側に付加されたシャント抵抗25に流れる直流電流から、電力変換回路5の交流側の電流を検出するシングルシャント電流検出方式がある。この方式は、電力変換回路5を構成するスイッチング素子の通電状態によって、電力変換回路5の各相の交流電流と同等の電流がシャント抵抗25に流れることを利用している。シャント抵抗25に流れる電流は時間的に変化するため、ドライブ信号が変化するタイミングを基準に適切なタイミングで電流検出する必要がある。図示はしていないが、電流検出手段7に、シングルシャント電流検出方式を用いても問題ない。   As another method for detecting the AC current flowing through the motor 6 or the power conversion circuit 5, for example, the current on the AC side of the power conversion circuit 5 is obtained from the DC current flowing through the shunt resistor 25 added to the DC side of the power conversion circuit 5. There is a single shunt current detection method to detect. This method utilizes the fact that a current equivalent to the alternating current of each phase of the power conversion circuit 5 flows through the shunt resistor 25 depending on the energization state of the switching elements constituting the power conversion circuit 5. Since the current flowing through the shunt resistor 25 changes with time, it is necessary to detect the current at an appropriate timing with reference to the timing at which the drive signal changes. Although not shown, there is no problem even if a single shunt current detection method is used for the current detection means 7.

<モータ端子電圧検出手段>
開放相電圧検出手段の構成図の例を図8に示す。モータ6の端子電圧を検出する場合、例えば、開放相電圧検出手段60を用いる。多くの場合、モータ6の端子電圧が制御部の電源電圧(例えば、5Vや3.3V)を超えるため、分圧抵抗(61および62)を用いる。その後、オペアンプで増幅したり、制御部の保護を目的として、バッファ回路63を入れたりする。もちろん、モータ6の端子電圧を直接制御部2に入力しても構わない。
<Motor terminal voltage detection means>
An example of the configuration diagram of the open phase voltage detection means is shown in FIG. When detecting the terminal voltage of the motor 6, for example, the open phase voltage detection means 60 is used. In many cases, since the terminal voltage of the motor 6 exceeds the power supply voltage (for example, 5V or 3.3V) of the control unit, voltage dividing resistors (61 and 62) are used. Thereafter, the buffer circuit 63 is inserted for the purpose of amplification by an operational amplifier or protection of the control unit. Of course, the terminal voltage of the motor 6 may be directly input to the control unit 2.

<各構成要素の詳細>
以下、各構成要素の詳細を説明する。まず、モータ6を120度用位置推定手段40の動作と、180度用位置推定手段41の動作についてそれぞれ説明し、次に電圧指令値演算手段34の動作について説明する。その後、2つの駆動状態の切替え、言い換えると、2つの通電方式(120度通電、180度通電)を切替える際の課題について説明する。
<Details of each component>
Details of each component will be described below. First, the operation of the position estimation means 40 for 120 degrees and the operation of the position estimation means 41 for 180 degrees will be described respectively, and then the operation of the voltage command value calculation means 34 will be described. Subsequently, a problem in switching between two drive states, in other words, switching between two energization methods (120-degree energization and 180-degree energization) will be described.

<120度通電>
以下の説明を実現する120度用位置推定手段40の構成例を図23に示す。
<120 degree energization>
FIG. 23 shows a configuration example of the 120-degree position estimating means 40 that realizes the following description.

モータ6を120度通電で駆動する際は、モータ6の3相巻線の内、通電する2相を選択してパルス電圧を印加してトルクを発生させる。通電する2つの相の組み合わせは6通り考えられ、それぞれを通電モード1〜通電モード6と定義する。   When the motor 6 is driven by energization at 120 degrees, two phases to be energized among the three-phase windings of the motor 6 are selected and a pulse voltage is applied to generate torque. There are six possible combinations of two phases to be energized, and these are defined as energization mode 1 to energization mode 6, respectively.

図9にモータの2相に電圧を印加する場合の模式図を示す。図9(a)はV相からW相へ通電している状態の通電モード(後述の通電モード3に対応)を示し、図9(b)は反対にW相からV相へ通電している状態の通電モードを示す図である。   FIG. 9 shows a schematic diagram when a voltage is applied to the two phases of the motor. FIG. 9A shows an energization mode (corresponding to an energization mode 3 described later) in which the V phase is energized to the W phase, and FIG. 9B is energized from the W phase to the V phase. It is a figure which shows the electricity supply mode of a state.

これらに対し、回転子の回転角度位置を電気角1周期分変化させた場合の非通電相(図10ではU相)に現れる起電圧は、図10のようになる。図10は、非通電相の起電圧特性図の例である。回転角度位置によって、U相の起電圧(U相の端子電圧)が変化することがわかる。   On the other hand, the electromotive voltage that appears in the non-energized phase (the U phase in FIG. 10) when the rotational angle position of the rotor is changed by one electrical angle cycle is as shown in FIG. FIG. 10 is an example of an electromotive voltage characteristic diagram of the non-conduction phase. It can be seen that the U-phase electromotive voltage (U-phase terminal voltage) varies depending on the rotation angle position.

この起電圧はV相とW相に生じる磁束の変化率の差異が、非通電相であるU相にて電圧として観測されたものであり、速度起電圧と異なる。速度起電圧と区別して、開放相起電圧と呼ぶ。   In this electromotive voltage, the difference in the rate of change of magnetic flux generated between the V phase and the W phase is observed as a voltage in the U phase that is a non-conduction phase, and is different from the speed electromotive voltage. Differentiating from the speed electromotive force, it is called an open phase electromotive force.

図10において、実線で示す正パルス印加時の開放相起電圧、および破線で示す負パルス印加時の開放相起電圧は、いずれも速度誘起電圧Emuに比べて大きい。速度起電圧は、その名の通り回転子の回転速度に比例して変化する起電圧である。したがって、低速域における速度起電圧と非通電相の起電圧の大小関係は、図10に示す関係になる。   In FIG. 10, the open phase electromotive voltage when applying a positive pulse indicated by a solid line and the open phase electromotive voltage when applying a negative pulse indicated by a broken line are both larger than the speed induced voltage Emu. The speed electromotive voltage is an electromotive voltage that changes in proportion to the rotational speed of the rotor as the name suggests. Therefore, the magnitude relationship between the speed electromotive voltage in the low speed region and the electromotive voltage of the non-conduction phase is the relationship shown in FIG.

したがって、この開放相起電圧を検出すれば、モータ6の回転速度が零速度近傍から低速度域に亘って、比較的大きな回転子の位置信号が得られる。   Therefore, if this open-phase electromotive voltage is detected, a relatively large rotor position signal can be obtained when the rotational speed of the motor 6 ranges from near zero speed to a low speed range.

図11は、U相、V相、およびW相を非通電相とした場合の回転子の回転角度位置θdに対する開放相起電圧特性、電力変換器2を構成するスイッチング素子のゲート信号、モータ6の回転子の回転角度位置θd、通電モード、およびスイッチング相関係を示している。   FIG. 11 shows an open-phase electromotive voltage characteristic with respect to the rotational angle position θd of the rotor when the U phase, the V phase, and the W phase are non-energized phases, the gate signal of the switching element constituting the power converter 2, and the motor 6 The rotational angle position θd of the rotor, the energization mode, and the switching phase relationship are shown.

図11に、回転角度位置に対する開放相起電圧特性の例を示す。図11から分かるように、図9(a)および(b)に示した電圧パルスは120度通電方式の通常の動作中に印加される。通電モード3において、図9の状態となる。モード回転角度位置θdに応じて電気角60度毎に通電する2相が切り替えられている。つまり、非通電相も順次切り替えられる。   FIG. 11 shows an example of the open phase electromotive force characteristics with respect to the rotation angle position. As can be seen from FIG. 11, the voltage pulses shown in FIGS. 9A and 9B are applied during the normal operation of the 120-degree conduction method. In the energization mode 3, the state shown in FIG. Two phases to be energized are switched every 60 degrees of electrical angle according to the mode rotation angle position θd. That is, the non-energized phase is also switched sequentially.

図11において、図9(a)および(b)の状態は、通電モードが通電モード3もしくは通電モード6に対応する。通電モード3もしくは通電モード6においては、U相が非通電相であるため、開放相起電圧はU相の起電圧波形に示した太線のように検出できる。すなわち、回転角度位置θdが増えるにつれ、通電モード3ではマイナス方向に減少し、通電モード6ではプラス方向に増加する開放相起電圧が検出できる。   In FIG. 11, in the states of FIGS. 9A and 9B, the energization mode corresponds to the energization mode 3 or the energization mode 6. In the energization mode 3 or the energization mode 6, since the U phase is a non-energization phase, the open-phase electromotive voltage can be detected as indicated by the thick line shown in the U-phase electromotive voltage waveform. That is, as the rotation angle position θd increases, it is possible to detect an open phase electromotive voltage that decreases in the minus direction in the energization mode 3 and increases in the plus direction in the energization mode 6.

同様に、通電モード2および通電モード5では、V相の起電圧波形が検出でき、通電モード1および通電モード4では、W相の起電圧波形が検出できる。   Similarly, in energization mode 2 and energization mode 5, a V-phase electromotive voltage waveform can be detected, and in energization mode 1 and energization mode 4, a W-phase electromotive voltage waveform can be detected.

図12は、回転角度位置に対する開放相起電圧と基準電圧の関係図の例である。図12に、回転角度位置θdに対する、通電モード、非通電相、通電モードに対応した非通電相の開放相起電圧、および基準電圧の関係を示す。通電モードが切り替わる毎に非通電相の開放相起電圧が、正と負でそれぞれに上昇と減少を繰り返す波形となる。そこで、正側および負側それぞれに、閾値となる基準電圧(Vhp、Vhn)を設定し、この基準電圧と非通電相の開放相起電圧の大小関係から回転角度位置θdを推定でき、これによって通電モード切替のトリガ信号を発生させる。   FIG. 12 is an example of a relationship diagram between the open phase electromotive voltage and the reference voltage with respect to the rotation angle position. FIG. 12 shows the relationship among the energization mode, the non-energization phase, the open phase electromotive voltage of the non-energization phase corresponding to the energization mode, and the reference voltage with respect to the rotation angle position θd. Each time the energization mode is switched, the open phase electromotive voltage of the non-energized phase has a waveform that repeats an increase and decrease in positive and negative, respectively. Therefore, reference voltages (Vhp, Vhn) serving as threshold values are set on the positive side and the negative side, respectively, and the rotational angle position θd can be estimated from the magnitude relationship between the reference voltage and the open-phase electromotive voltage of the non-conduction phase. A trigger signal for switching the energization mode is generated.

つまり、基準電圧が通電モードを切り替える所定の位相を表す値として見做され、これを検出した非通電相の開放相起電圧が超えると、その時点でモード切替トリガ信号を発生させ通電モードを順に切り替える。   In other words, the reference voltage is regarded as a value representing a predetermined phase for switching the energization mode, and when the open phase electromotive voltage of the non-energized phase that detects this is exceeded, a mode switching trigger signal is generated at that time, and the energization mode is changed in order. Switch.

通電モードを切り替える動作はモード切替トリガ発生器51にて実現しており、非通電相電位選択器52(図23参照)にて通電モードに応じた非通電相を選択し、選択した相の開放相起電圧を検出している。   The operation of switching the energization mode is realized by the mode switching trigger generator 51. The non-energized phase potential selector 52 (see FIG. 23) selects the non-energized phase corresponding to the energized mode and opens the selected phase. The phase voltage is detected.

図13、図23に示す基準レベル切替器53にて、通電モード指令に従って正側基準電圧Vhpと負側基準電圧Vhnを切替スイッチ113によって選択して出力する。つまり、通電モード2、4、6では正側基準電圧Vhp111を出力し、通電モード1、3、5では負側基準電圧Vhn112を出力する。   The reference level switch 53 shown in FIGS. 13 and 23 selects and outputs the positive reference voltage Vhp and the negative reference voltage Vhn by the changeover switch 113 in accordance with the energization mode command. In other words, the positive reference voltage Vhp111 is output in the energization modes 2, 4, and 6, and the negative reference voltage Vhn112 is output in the energization modes 1, 3, and 5.

通電モードに応じた開放相起電圧と、選択した正側基準電圧Vhpまたは負側基準電圧Vhnを閾値として比較器54に入力してその値の比較を行い、非通電相の起電圧が閾値に到達した時点でモード切替トリガ信号を発生する。通電モード切替器55は、モード切替トリガ信号を入力し、モード切替トリガ信号に応じて通電モードを正回転方向に進め、通電モードを出力する。   The open-phase electromotive voltage according to the energization mode and the selected positive reference voltage Vhp or negative reference voltage Vhn are input as a threshold value to the comparator 54 to compare the values, and the electromotive voltage of the non-energized phase becomes the threshold value. When it reaches, a mode switching trigger signal is generated. The energization mode switch 55 receives a mode switching trigger signal, advances the energization mode in the forward rotation direction according to the mode switching trigger signal, and outputs the energization mode.

位相変換器56は、通電モードの情報(通電モード1〜通電モード6)を入力し、で電気角位相(回転角度位置θd)を出力する。120度通電では電気角60度毎の回転角度位置を検出すれば良いが、例えば、通電モードから、図24に示す関係の位相を出力する。   The phase converter 56 inputs the information of the energization mode (energization mode 1 to energization mode 6), and outputs the electrical angle phase (rotation angle position θd). In 120-degree energization, the rotational angle position for each electrical angle of 60 degrees may be detected. For example, the phase having the relationship shown in FIG.

図24の関係の位相を採用すると、通電方式切替に好適となる。本実施例の目的を考えると、ドライブ信号の生成方法は同じとするのが良い。   Employing the phase in the relationship of FIG. 24 is suitable for switching the energization method. Considering the purpose of this embodiment, it is preferable that the drive signal generation method is the same.

3相正弦波状の電圧指令値を考えると、電気角が0度、60度、120度、180度、240度の位置は、中間相の電圧がゼロで、最大相と最小相の絶対値は同じとなる位置である。これらの電圧指令値を、図21で示したPWMキャリア信号生成方法(つまり180度通電方式と同じドライブ信号生成方法)を用いると、120度通電方式時のドライブ信号を得られる。   Considering the three-phase sinusoidal voltage command value, the electrical angle is 0 degrees, 60 degrees, 120 degrees, 180 degrees, and 240 degrees, the intermediate phase voltage is zero, and the absolute values of the maximum and minimum phases are It is the same position. When these voltage command values are used in the PWM carrier signal generation method shown in FIG. 21 (that is, the same drive signal generation method as the 180-degree energization method), a drive signal for the 120-degree energization method can be obtained.

駆動方式切替器45に、電圧指令値と、通電方式切替指令信号と、通電モード指令と、を入力する。120度通電方式で駆動している場合は、通電モードに応じて非通電相のドライブ信号は上下アームとも非アクティブとして出力する。180度通電方式で駆動している際は、駆動方式切替器45は、入力された電圧指令値をそのまま出力すればよい。120度通電方式では、最大相と最小相に電圧を印加する。そのため、通電モードに応じた非通電相とは、中間相となる。中間相の上下アームとも非アクティブとすることで、図7の相補スイッチング方式のドライブ信号と同様の電圧がモータに印加されることになる。   A voltage command value, an energization method switching command signal, and an energization mode command are input to the drive method switch 45. When driving by the 120-degree energization method, the drive signal of the non-energized phase is output as inactive for both the upper and lower arms according to the energization mode. When driving by the 180-degree energization method, the drive method switch 45 may output the input voltage command value as it is. In the 120-degree energization method, a voltage is applied to the maximum phase and the minimum phase. Therefore, the non-energized phase corresponding to the energization mode is an intermediate phase. By making both the upper and lower arms of the intermediate phase inactive, a voltage similar to the complementary switching drive signal of FIG. 7 is applied to the motor.

このように、各通電モードにおける位相を図24に示した様に決定することで、180度通電方式と同じドライブ信号生成方法を用いて、120度通電方式でのドライブ信号を生成することができる。同じドライブ信号生成方法を用いるため、ドライブ信号生成方法に起因する切替時のショックを無くすことができる。従って、通電方式切替に好適な方式である。   Thus, by determining the phase in each energization mode as shown in FIG. 24, a drive signal in the 120-degree energization method can be generated using the same drive signal generation method as in the 180-degree energization method. . Since the same drive signal generation method is used, a shock at the time of switching due to the drive signal generation method can be eliminated. Therefore, this is a method suitable for switching the energization method.

速度変換器57は、1つの通電モードが継続した時間を例えば三角波キャリア信号の山または谷の割込みタイミングでカウントをし、そのカウント値から次式で速度ω1_120を算出する。   The speed converter 57 counts the time during which one energization mode is continued, for example, at the interrupt timing of the peak or valley of the triangular wave carrier signal, and calculates the speed ω1_120 from the count value by the following equation.

ここで、N_pwmは三角波キャリア信号の山または谷の割込みタイミングでカウントしたカウント数、T_count_smplはカウントする周期である。6倍しているのは、電気角1周期相当の速度を求めるためである。   Here, N_pwm is the count number counted at the crest or trough interrupt timing of the triangular wave carrier signal, and T_count_smpl is the counting period. The reason for multiplying by 6 is to obtain a speed corresponding to one electrical angle cycle.

前述の通り、開放相起電圧は速度起電圧と異なり、モータが停止または極低速で回転している際にも検出可能である。したがって、モータ6の回転速度が零速度近傍から低速度域に亘って、位置センサレス駆動が可能である。このように、非通電相の開放相起電圧を検出することで、モータ6が停止した状態や極低速時においても回転子位置を精度良く検出することができる。また、これに基づいて回転速度も求められる。   As described above, the open-phase electromotive voltage is different from the speed electromotive voltage, and can be detected even when the motor is stopped or rotating at an extremely low speed. Therefore, position sensorless driving is possible when the rotational speed of the motor 6 ranges from near zero speed to a low speed range. Thus, by detecting the open phase electromotive voltage of the non-energized phase, the rotor position can be accurately detected even when the motor 6 is stopped or at extremely low speed. Based on this, the rotational speed is also obtained.

以上が、120度用位置推定手段40の基本的な動作である。   The basic operation of the 120-degree position estimating means 40 has been described above.

<180度通電>
ところが、モータ6の回転速度が大きくなるにつれて、非通電相の開放相起電圧よりも速度起電圧の方が支配的となる。つまり、速度起電圧に基づいて回転子位置情報や回転速度を検出する方が精度良くなる。そのため、中高速域においては、180度通電でモータ6を駆動するのが良い。
<180 degree energization>
However, as the rotational speed of the motor 6 increases, the speed electromotive force becomes more dominant than the open phase electromotive voltage of the non-conduction phase. That is, it is more accurate to detect the rotor position information and the rotational speed based on the speed electromotive voltage. Therefore, it is preferable to drive the motor 6 by energization at 180 degrees in the middle and high speed range.

モータ6を180度通電で駆動するためには、前述の通りdc−qc軸(回転座標系)で制御するのが好適である。回転座標上で制御するために3相交流軸から座標変換する必要があるが、回転座標上では電圧や電流を直流量として扱えるという利点がある。   In order to drive the motor 6 by energization at 180 degrees, it is preferable to control by the dc-qc axis (rotational coordinate system) as described above. Although it is necessary to perform coordinate conversion from the three-phase AC axis in order to control on the rotating coordinates, there is an advantage that voltage and current can be handled as a DC amount on the rotating coordinates.

そのため、推定磁極位置θdcを用いて、電流検出手段7で検出した3相交流軸のモータ電流検出値122をdc−qc軸に座標変換し、d軸およびq軸の電流検出値(IdcおよびIqc)を得える。同様に、推定磁極位置θdcを用いて、後述する電圧指令値作成器3で生成したdc−qc軸上の電圧指令値を3相交流電圧指令値に座標変換する。   Therefore, using the estimated magnetic pole position θdc, the three-phase AC axis motor current detection value 122 detected by the current detection means 7 is coordinate-converted to the dc-qc axis, and the d axis and q axis current detection values (Idc and Iqc) are converted. ) Similarly, using the estimated magnetic pole position θdc, the voltage command value on the dc-qc axis generated by the voltage command value generator 3 described later is coordinate-converted into a three-phase AC voltage command value.

次に、180度用位置推定手段41の動作について説明する。図15は、180度用位置推定手段41の構成図の例である。180度用位置推定手段41は、主に軸誤差演算器10と、PLL制御器13と、積分器15、等から構成されている。   Next, the operation of the 180 degree position estimating means 41 will be described. FIG. 15 is an example of a configuration diagram of the 180 ° position estimating means 41. The 180 degree position estimation means 41 is mainly composed of an axis error calculator 10, a PLL controller 13, an integrator 15, and the like.

本実施例の180度用位置推定手段41は、軸誤差Δθcの演算値を基にしている。軸誤差演算器10は、制御軸上の電流検出値(IdcおよびIqc)と、後述する電圧指令値(Vd*およびVq*)を入力して、次式により実軸と制御軸との軸誤差Δθcを出力する。   The 180 degree position estimating means 41 of this embodiment is based on the calculated value of the axis error Δθc. The axis error calculator 10 receives a current detection value (Idc and Iqc) on the control axis and a voltage command value (Vd * and Vq *) described later, and an axis error between the real axis and the control axis by the following equation: Δθc is output.

PLL制御器13は、軸誤差Δθcが軸誤差指令値Δθ*(通常はゼロ)になるようにインバータ周波数指令値ω1を出力する。軸誤差指令値Δθ*と軸誤差Δθcの差を減算器17aで求め、これに乗算器18aで比例ゲインKp_pllを乗じ比例制御した演算結果と、乗算器18bで積分ゲインKi_pllを乗じそれを積分器15bで積分し積分制御した演算結果とを加算器16aで加算し、インバータ周波数指令値ω1_180を出力する。   The PLL controller 13 outputs the inverter frequency command value ω1 so that the shaft error Δθc becomes the shaft error command value Δθ * (usually zero). The difference between the axis error command value Δθ * and the axis error Δθc is obtained by the subtractor 17a, and the result obtained by multiplying this by the proportional gain Kp_pll by the multiplier 18a is multiplied by the integral gain Ki_pll by the multiplier 18b. The adder 16a adds the calculation results obtained by integration and integration control at 15b, and outputs an inverter frequency command value ω1_180.

定常状態においては、軸誤差Δθcはゼロとなる点、永久磁石同期モータでは制御軸の位置と回転子の位置は基本的に同期している点から、インバータ周波数指令値ω1_180がモータの速度に相当する。   The inverter frequency command value ω1_180 corresponds to the motor speed because the shaft error Δθc is zero in the steady state and the control shaft position and the rotor position are basically synchronized in the permanent magnet synchronous motor. To do.

回転子の回転角度位置θd(電気角位相)は速度を積分することで得られる。そのため、積分器15aの出力が回転角度位置θd_180となる。   The rotational angle position θd (electrical angle phase) of the rotor can be obtained by integrating the speed. Therefore, the output of the integrator 15a becomes the rotation angle position θd_180.

次に電圧指令値演算手段34の動作について説明する。図14は、電圧指令値演算手段34の構成図の例である。電圧指令値演算手段34は、例えば、速度制御器14と、電流制御器12と、通電方式切替スイッチ59と、電圧指令値作成器3と、dq/3φ変換器4、等から構成されている。   Next, the operation of the voltage command value calculation means 34 will be described. FIG. 14 is an example of a configuration diagram of the voltage command value calculation means 34. The voltage command value calculation means 34 includes, for example, a speed controller 14, a current controller 12, an energization method changeover switch 59, a voltage command value generator 3, a dq / 3φ converter 4, and the like. .

通電方式の切り替えは通電方式切替スイッチ59で行う。図14中に複数通電方式切替スイッチ59があるが、全て同じタイミングにおいて同じ接点に切り替わる。   The energization method is switched by an energization method switch 59. In FIG. 14, there are a plurality of energization method selector switches 59, all of which are switched to the same contact at the same timing.

説明の便宜上、180度通電駆動時の動作について先に説明する。180度通電駆動時においては、図14中の複数通電方式切替スイッチ59を下側接点にする。   For convenience of explanation, the operation at the 180-degree energization drive will be described first. In the 180-degree energization drive, the multiple energization method changeover switch 59 in FIG. 14 is set to the lower contact.

電圧指令値作成器3は、後述する速度制御器14や電流制御器12から得られるd軸およびq軸電流指令値(Id*およびIq*)と、回転角速度指令値ω*または後述するインバータ周波数指令値ω1とを電圧指令値作成器3に入力し、次式の様にベクトル演算を行い、d軸電圧指令値Vd*とq軸電圧指令値Vq*を得る。   The voltage command value generator 3 includes a d-axis and q-axis current command values (Id * and Iq *) obtained from a speed controller 14 and a current controller 12 described later, a rotational angular speed command value ω *, or an inverter frequency described later. The command value ω1 is input to the voltage command value generator 3 and a vector calculation is performed as in the following equation to obtain a d-axis voltage command value Vd * and a q-axis voltage command value Vq *.

ここで、Rはモータ6の巻線抵抗値、Ldはd軸のインダクタンス、Lqはq軸のインダクタンス、Keは誘起電圧定数である。   Here, R is a winding resistance value of the motor 6, Ld is a d-axis inductance, Lq is a q-axis inductance, and Ke is an induced voltage constant.

上述のようにモータを駆動する制御は一般的にベクトル制御と呼ばれ、モータに流れる電流を界磁成分とトルク成分に分離して演算し、モータ電流位相が所定の位相になるように、電圧の位相と大きさを制御する。ベクトル制御の構成にはいくつか方式があり、例えば、特開2005−39912号公報に記載の構成がある。これを用いて例えば図14のような構成とする。   Control for driving the motor as described above is generally called vector control, and the current flowing through the motor is calculated by separating the current component into a field component and a torque component, so that the motor current phase becomes a predetermined phase. Control the phase and magnitude of There are several types of vector control configurations, for example, the configuration described in JP-A-2005-39912. Using this, for example, the configuration shown in FIG.

本実施例のモータ6は、非突極型の永久磁石モータとしている。すなわち、d軸とq軸のインダクタンス値は同じである。つまり、d軸とq軸のインダクタンスの差によって発生するリラクタンストルクは考慮していない。したがって、モータ6の発生トルクはq軸を流れる電流に比例する。そのため、本実施例においては、d軸電流指令値Id*はゼロを設定している。なお、突極型モータ(d軸とq軸のインダクタンス値が異なるモータ)の場合は、q軸電流によるトルクの他に、d軸とq軸のインダクタンスの差に起因するリラクタンストルクが発生する。そのため、リラクタンストルクを考慮してd軸電流指令値Id*を設定することで、同じトルクをより小さいq軸電流で発生できる。この場合、効率向上の効果が得られる。   The motor 6 of the present embodiment is a non-salient permanent magnet motor. That is, the d-axis and q-axis inductance values are the same. That is, the reluctance torque generated due to the difference in inductance between the d-axis and the q-axis is not considered. Therefore, the torque generated by the motor 6 is proportional to the current flowing through the q axis. Therefore, in this embodiment, the d-axis current command value Id * is set to zero. In the case of a salient pole motor (a motor having different d-axis and q-axis inductance values), reluctance torque is generated due to the difference in inductance between the d-axis and the q-axis in addition to the torque due to the q-axis current. Therefore, the same torque can be generated with a smaller q-axis current by setting the d-axis current command value Id * in consideration of the reluctance torque. In this case, an effect of improving efficiency can be obtained.

<速度制御器>
q軸電流指令値は、上位制御系などから得てもよいが、速度指令値への追従性を良くするため、図14は速度制御器を用いてq軸電流指令値を得る構成として示した。
<Speed controller>
Although the q-axis current command value may be obtained from a host control system or the like, FIG. 14 shows a configuration in which the q-axis current command value is obtained using a speed controller in order to improve followability to the speed command value. .

速度制御器14の構成例を図16に示す。周波数指令値ω*とインバータ周波数指令値ω1の差を減算器17bで求め、これに乗算器18cで比例ゲインKp_asrを乗じて比例制御した演算結果と、乗算器18dで積分ゲインKi_asrを乗じ積分器15cで積分し積分制御した演算結果とを加算器16bで加算し、q軸電流指令値Iq*を出力する。   A configuration example of the speed controller 14 is shown in FIG. The difference between the frequency command value ω * and the inverter frequency command value ω1 is obtained by the subtractor 17b, and is multiplied by the proportional gain Kp_asr by the multiplier 18c, and the result of proportional control is multiplied by the integral gain Ki_asr by the multiplier 18d. The adder 16b adds the calculation results integrated and controlled by 15c, and outputs a q-axis current command value Iq *.

<電流制御器>
図17は電流制御器の構成図の例である。d軸およびq軸電流指令値への追従性を上げるため、電流制御を行う。d軸およびq軸電流値(Id*およびIq*)とd軸およびq軸電流検出値との差をそれぞれ減算器(17cおよび17d)で求め、これらに乗算器(18eおよび18f)で比例ゲイン(Kp_dacrおよびKp_qdacr)を乗じて比例制御した演算結果と、乗算器(18gおよび18h)で積分ゲイン(Ki_dacrおよびKi_qacr)を乗じ積分器(15dおよび15e)で積分し積分制御した演算結果とを加算器(16cおよび16d)で加算し、第2のd軸およびq軸電流指令値(Id**およびIq**)を出力する。
<Current controller>
FIG. 17 is an example of a configuration diagram of the current controller. Current control is performed to improve followability to the d-axis and q-axis current command values. Differences between the d-axis and q-axis current values (Id * and Iq *) and the detected d-axis and q-axis current values are obtained by subtracters (17c and 17d), respectively, and proportional gains are obtained by multipliers (18e and 18f). Multiply (Kp_dacr and Kp_qdacr) by the proportional control result and the multiplier (18g and 18h) multiply the integral gain (Ki_dacr and Ki_qacr) by the integrator (15d and 15e) and add the integral control result The second d-axis and q-axis current command values (Id ** and Iq **) are output by the adders (16c and 16d).

<電圧指令値演算>
次に、120度通電駆動時の動作について説明する。120度通電駆動時においては、図14中の複数通電方式切替スイッチ59を上側接点にする。
<Voltage command value calculation>
Next, the operation during 120-degree energization driving will be described. In the 120-degree energization drive, the multiple energization method changeover switch 59 in FIG. 14 is set to the upper contact.

本実施例では、120度通電駆動時と180度通電駆動時において、動作を変更する例を示す。もちろん、120度通電駆動においても、180度通電駆動と同様に、速度制御器14と電流制御器12を付加した構成としてもよい。   In the present embodiment, an example in which the operation is changed during 120-degree energization driving and 180-degree energization driving is shown. Of course, the 120-degree energization drive may have a configuration in which the speed controller 14 and the current controller 12 are added as in the 180-degree energization drive.

本実施例では、120度通電駆動時の電流指令値(Id**およびIq**)は、図示しない上位制御等から入力された電流指令値(Id*_120およびIq*_120*)を用いる。上位制御等から入力された電流指令値を使う際、乗算器および積分器の数が減るため、制御部2の演算負荷を低減できる効果がある。   In the present embodiment, current command values (Id * _120 and Iq * _120 *) input from a host control or the like (not shown) are used as the current command values (Id ** and Iq **) during 120-degree energization driving. When using the current command value input from the host control or the like, the number of multipliers and integrators is reduced, so that there is an effect that the calculation load of the control unit 2 can be reduced.

最も簡素な方法としては、d軸およびq軸電流指令値をゼロとし、所定の速度指令値のみを与え、次式のように電圧指令値は固定として駆動しても良い。   As the simplest method, the d-axis and q-axis current command values may be set to zero, only predetermined speed command values may be given, and the voltage command value may be fixed as in the following equation.

dq/3φ変換器4は、上述の電圧指令値作成器3が出力するd軸およびq軸電圧指令値(Vd*およびVq*)と回転角度位置を入力し、3相電圧指令値(Vu*、Vv*、Vw*)出力する。   The dq / 3φ converter 4 receives the d-axis and q-axis voltage command values (Vd * and Vq *) output from the voltage command value generator 3 and the rotation angle position, and receives a three-phase voltage command value (Vu *). , Vv *, Vw *) are output.

通常、上位制御系等から与えられる周波数指令値ω*は、インバータ周波数指令値ω1に比べると変化の周期は非常に長いため、モータが1回転する間においては一定値と見ても良い。そのため、速度制御器によって、モータはほぼ一定周波数で回転する。この時、インバータ周波数指令値ω1を積分することで得られる推定磁極位置θdcは、ほぼ一様に増加する。   Normally, the frequency command value ω * given by the host control system or the like has a very long change period compared to the inverter frequency command value ω1, and therefore may be regarded as a constant value during one rotation of the motor. Therefore, the motor is rotated at a substantially constant frequency by the speed controller. At this time, the estimated magnetic pole position θdc obtained by integrating the inverter frequency command value ω1 increases substantially uniformly.

以上が、電圧指令値演算手段34の基本動作である。   The basic operation of the voltage command value calculation unit 34 has been described above.

<通電方式切替>
モータ6の状態量(位置、速度、トルクなど)を制御する場合、状態量の変化に対して感度が高い情報もしくは線形に変化する情報を用いることが適している。
<Energization method switching>
When the state quantity (position, speed, torque, etc.) of the motor 6 is controlled, it is suitable to use information with high sensitivity or information that changes linearly with respect to a change in the state quantity.

前述の通り、非通電相の開放相起電圧は、モータが停止または極低速で回転している際にも検出可能である。一方、速度起電圧は、モータの回転速度に比例する起電圧であるため、回転速度が大きくなるにつれて速度起電圧は大きくなり、中高速域では非通電相の開放相起電圧よりも速度起電圧の方が支配的となる。   As described above, the open phase electromotive voltage of the non-energized phase can be detected even when the motor is stopped or rotating at an extremely low speed. On the other hand, since the speed electromotive force is an electromotive voltage proportional to the rotational speed of the motor, the speed electromotive force increases as the rotational speed increases. In the middle and high speed range, the speed electromotive voltage is higher than the open phase electromotive voltage of the non-conduction phase. Is more dominant.

このことから、モータが停止時から高速域において、モータの位置検出を行ってモータの状態量(位置、速度、トルクなど)を制御する場合には、開放相起電圧に基づいて制御する120度通電方式と、速度起電圧に基づいて制御する180度通電方式とを組み合わせることで、高精度な制御を実現できる。   From this, when the motor position is detected and the motor state quantity (position, speed, torque, etc.) is controlled in the high speed range from when the motor is stopped, the control is performed based on the open-phase electromotive voltage 120 degrees. By combining the energization method and the 180-degree energization method that is controlled based on the speed electromotive voltage, highly accurate control can be realized.

通電方式切替を判断する値の例として、ここでは上位制御系等から与えられる周波数指令値ω*(モータの回転数指令に相当)を使用する。例えば、予め速度起電圧が十分に大きくなり、速度起電圧を精度良く検出できる周波数指令値に達したら(定格速度の10〜20%程度が目安)、開放相起電圧に基づいて制御する120度通電方式から速度起電圧に基づいて制御する180度通電方式へ切り替える。   Here, as an example of a value for determining energization method switching, a frequency command value ω * (corresponding to a motor rotation speed command) given from a host control system or the like is used. For example, when the speed electromotive force becomes sufficiently large in advance and reaches a frequency command value that can accurately detect the speed electromotive voltage (approximately 10 to 20% of the rated speed is a guide), control is performed based on the open-phase electromotive voltage 120 degrees. Switching from the energization method to the 180-degree energization method controlled based on the speed electromotive force.

通電方式を切り替える際、図18のように電流跳ね上りや速度変動などが生じた。電流の跳ね上がりが大きい場合、過電流保護回路によってモータが停止したり、最悪の場合はスイッチング素子22やその他の電気品を損傷したりする恐れがある。モータ停止や破損に至らなくとも、通電方式切り替え時にモータの発生トルクが急に変わることで、急加減速したり、それによる振動や不快な音が発生したりする原因となる。   When switching the energization method, a current jump or a speed fluctuation occurred as shown in FIG. If the current jump is large, the motor may be stopped by the overcurrent protection circuit, or in the worst case, the switching element 22 or other electrical components may be damaged. Even if the motor does not stop or break down, the torque generated by the motor changes suddenly when the energization method is switched, causing sudden acceleration / deceleration and the resulting vibration and unpleasant noise.

このような課題を解決するため、通電方式を120度通電方式から180度通電方式に切り換える際に、電流跳ね上り、モータ発生トルクの不連続によるトルクショック、速度変動、などが生じない切替ショックレスを実現するモータ制御装置を提供することが、目的の1つである。   In order to solve such problems, when switching the energization method from the 120-degree energization method to the 180-degree energization method, switching shockless that does not cause a current jump, torque shock due to discontinuity of motor generated torque, speed fluctuation, etc. It is one of the objects to provide a motor control device that realizes the above.

通電方式を切り替えた際に電流跳ね上がり等の原因の1つは、通電方式切替直後の過渡状態において、周期的な負荷変動によって一時的に負荷が大きくなるタイミングが重なることで、制御系(速度制御器や電流制御器)が不安定になることである。   One of the causes of current jumps when switching the energization method is that the timing when the load temporarily increases due to periodic load fluctuations overlaps in the transient state immediately after switching the energization method. And the current controller) become unstable.

図6に示したように、特に圧縮機は、周期的な負荷変動が大きいため、機械角1周期の平均負荷トルクは小さくとも、周期的な負荷変動によって一時的に負荷が大きくなるタイミングがある。このタイミングと通電方式を切り替えるタイミングが重なった場合、起動失敗する可能性が高くなる。そのため、周期的な負荷変動が大きい場合にも起動失敗せず、安定にモータ6を起動させることが目的の一つである。   As shown in FIG. 6, since the compressor has a large periodic load fluctuation, there is a timing at which the load temporarily increases due to the periodic load fluctuation even if the average load torque for one cycle of the mechanical angle is small. . When this timing and the timing for switching the energization method overlap, there is a high possibility that the activation will fail. Therefore, one of the purposes is to start the motor 6 stably without failing to start even when the periodic load fluctuation is large.

本実施例では、圧縮機構部500のピストン501は、直線的に動くレシプロ式を例に説明しているが、圧縮機構の別な方式として、ピストンが回転することで圧縮するロータリー式や、渦巻状の旋回翼からなるスクロール式などがある。それぞれの圧縮方式によって周期的な負荷変動の特性は異なるものの、いずれの圧縮方式においても圧縮工程に起因する負荷変動がある。そのため、周期的な負荷変動によって一時的に負荷が大きくなるタイミングと通電方式の切替タイミングとが重なることによって、起動失敗をする恐れがある。   In the present embodiment, the piston 501 of the compression mechanism unit 500 is described as an example of a reciprocating type that moves linearly. However, as another method of the compression mechanism, a rotary type that compresses by rotating the piston, a spiral type, or the like There are scroll types that consist of a swirling wing. Although the characteristic of periodic load fluctuation varies depending on the compression method, there is load fluctuation caused by the compression process in any compression method. For this reason, there is a risk of start-up failure due to the overlap of the timing at which the load temporarily increases due to periodic load fluctuations and the switching timing of the energization method.

そこで、いずれの圧縮方式にも適用可能な解決策を提供することが本願の目的の一つである。負荷トルクの変動は、圧縮機の形式でも変わり、同じ圧縮機でも運転条件(吸込み口や吐出口の圧力、圧縮機の温度など)やモータの回転数によっても変化する。   Therefore, it is one of the objects of the present application to provide a solution that can be applied to any compression method. The variation of the load torque varies depending on the type of the compressor, and even in the same compressor, it varies depending on the operation conditions (pressure of the suction port and the discharge port, the temperature of the compressor, etc.) and the rotational speed of the motor.

そのため、予め切替タイミングを決めておくよりも、実際の負荷変動から切替タイミングを決定するのが良い。   For this reason, it is better to determine the switching timing from actual load fluctuations than to determine the switching timing in advance.

負荷トルクの影響を受けにくいタイミングで通電方式を切替えるようにすることで、通電方式の切替前後において、安定に駆動することができるようになる。   By switching the energization method at a timing that is not easily affected by the load torque, it becomes possible to drive stably before and after the switching of the energization method.

<通電方式切替判定器>
上記の目的を実現する手段の1つである、通電方式切替判定器30について説明する。
<Energization method switching judgment device>
The energization method switching determination unit 30 that is one of means for realizing the above object will be described.

通電方式切替判定器30の構成図の例を図19に示す。通電方式切替判定器30は、1次遅れフィルタ71と、切替タイミング判定器72と、等から構成され、速度指令値と電流検出値を入力し、通電方式切替指令を出力する。   An example of a configuration diagram of the energization method switching determination unit 30 is shown in FIG. The energization method switching determination unit 30 includes a first-order lag filter 71, a switching timing determination unit 72, and the like, and inputs a speed command value and a current detection value, and outputs an energization method switching command.

図20は、モータをおよそ667rpmで駆動した際の電流検出値の測定結果の例であり、上部の波形はU相電流(モータの相電流)を電流プローブで測定した波形であり、下部の波形は制御器2で検出したq軸電流検出値(点線)と1次遅れフィルタ処理後のq軸電流検出値(実線)である。図20の電流波形の内、U相電流とq軸電流検出値(点線)に注目すると、どちらも90msの周期で変化をしている。この周期は、機械角1周期(90ms)と等しく、このことから、電流の変化は負荷変動に一致していることが分かる。すなわち、電流の変化から負荷の変動を検出できることを意味する。   FIG. 20 is an example of the measurement result of the current detection value when the motor is driven at approximately 667 rpm, and the upper waveform is a waveform obtained by measuring the U-phase current (motor phase current) with a current probe, and the lower waveform. These are the q-axis current detection value (dotted line) detected by the controller 2 and the q-axis current detection value (solid line) after the first-order lag filter processing. When attention is paid to the U-phase current and the q-axis current detection value (dotted line) in the current waveform of FIG. 20, both change with a period of 90 ms. This period is equal to one mechanical angle period (90 ms), and from this it can be seen that the change in current coincides with the load fluctuation. That is, it means that a change in load can be detected from a change in current.

なお、図20のq軸電流検出値(点線)は、櫛歯状の波形となっているが、これは、120度通電方式で駆動中に通電モードが変化したことに起因している。   Note that the q-axis current detection value (dotted line) in FIG. 20 has a comb-like waveform, which is due to the change in the energization mode during driving in the 120-degree energization method.

図20のq軸電流検出値(点線)と、図6に示した負荷トルクの変化の例を比較すると、両者の波形は似ている。図20の電流波形に、本実施例の圧縮機構の工程を記載すると、電流が増加する期間が圧縮工程に相当し、その後、電流が減少する期間が吐出および吸込み工程に相当する。なぜなら、圧縮工程では冷媒を圧縮するために、大きな負荷トルクが必要で、そのためにq軸電流を流して、モータのトルクを増加させているためである。   Comparing the detected q-axis current value (dotted line) in FIG. 20 and the example of the change in load torque shown in FIG. 6, the waveforms of both are similar. When the process of the compression mechanism of the present embodiment is described in the current waveform of FIG. 20, the period during which the current increases corresponds to the compression process, and the period during which the current decreases thereafter corresponds to the discharge and suction processes. This is because in the compression process, a large load torque is required to compress the refrigerant, and for this purpose, a q-axis current is supplied to increase the torque of the motor.

通電方式切替を考えると、負荷トルクが小さい期間あるいは減少している期間、すなわち、吐出から吸込工程の期間に、通電方式を切替えると影響を受けにくい。なぜなら、負荷トルクが小さい期間あるいは減少している期間は、軸誤差が減少するためである。   Considering energization method switching, if the energization method is switched during a period when the load torque is small or decreasing, that is, during a period from discharge to suction, it is hardly affected. This is because the axis error decreases during a period when the load torque is small or during a period when the load torque is decreasing.

吐出から吸込工程の期間を検出する手段の1つとして、1次遅れフィルタを用いた方式を説明する。   A method using a first-order lag filter will be described as one means for detecting the period from the discharge to the suction process.

図20にはq軸電流検出値(Iqc)を1次遅れフィルタ処理した電流値(Iqc_fil)を示している。両波形の大小関係に注目すると、次式の関係が成り立つ時が通電方式切替タイミングとして好適な期間となっていることが分かる。   FIG. 20 shows a current value (Iqc_fil) obtained by subjecting the q-axis current detection value (Iqc) to first-order lag filtering. When attention is paid to the magnitude relationship between the two waveforms, it can be seen that the time when the relationship of the following equation holds is a suitable period for the energization method switching timing.

これは、1次遅れフィルタの原理を応用している。1次遅れフィルタ(低域通過フィルタ)は、次式の周波数特性(ゲイン特性および位相特性)を有する。また、次式の周波数特性を用いて、遮断周波数を100Hzとした場合の1次遅れフィルタの周波数特性の例を図26に示す。   This applies the principle of a first-order lag filter. The first-order lag filter (low-pass filter) has the following frequency characteristics (gain characteristics and phase characteristics). FIG. 26 shows an example of the frequency characteristic of the first-order lag filter when the cutoff frequency is 100 Hz using the frequency characteristic of the following equation.

ここで、Iinは1次遅れフィルタの入力値、Ioutは1次遅れフィルタの出力値、fcは遮断周波数、fは周波数、θLPFは位相(遅れ位相)である。   Here, Iin is an input value of the first-order lag filter, Iout is an output value of the first-order lag filter, fc is a cutoff frequency, f is a frequency, and θLPF is a phase (lag phase).

数6式および図26の具体例としては、1次遅れフィルタの入力値(図19の例ではq軸電流検出値)の内、遮断周波数と同じ周波数成分は、1/√2に減衰し、位相が45°遅れた波形が出力される。   As a specific example of Equation 6 and FIG. 26, the frequency component that is the same as the cutoff frequency in the input value of the first-order lag filter (q-axis current detection value in the example of FIG. 19) is attenuated to 1 / √2. A waveform whose phase is delayed by 45 ° is output.

遮断周波数を通電方式切替周波数(回転数)に近い値を設定すると、位相が45°近く遅れることになり、フィルタ前後の値を比較すると、フィルタ後の値の方が大きくなる期間は、フィルタ前の値がピークを過ぎ、減少に転じ次に増加に転ずるまでの期間となる。   If the cutoff frequency is set to a value close to the energization method switching frequency (number of rotations), the phase will be delayed by nearly 45 °. When comparing the values before and after the filter, the period after the filter becomes larger Is the period from when the value of passes the peak, starts decreasing, and then increases.

図20の例は、モータがおよそ667rpm(11.1Hz)で駆動しており、遮断周波数15.9Hzの1次遅れフィルタを通した結果である。   The example of FIG. 20 is a result of the motor being driven at approximately 667 rpm (11.1 Hz) and passing through a first-order lag filter having a cutoff frequency of 15.9 Hz.

q軸電流検出値(Iqc)と1次遅れフィルタ処理したq軸電流検出値(Iqc_fil)を切替タイミング判定器72で比較し、数5式の関係を満たす期間において通電方式切替指令を出力し(図20中で、通電方式切替指令が1の期間)、通電方式を切り替えることとする。   The q-axis current detection value (Iqc) and the q-axis current detection value (Iqc_fil) subjected to the first-order lag filter processing are compared by the switching timing determination unit 72, and an energization method switching command is output in a period satisfying the relationship of Equation 5 ( In FIG. 20, it is assumed that the energization method is switched during a period when the energization method switching command is 1.

前述の通り、120度通電方式で駆動している際は、通電モードが変化したことに起因し櫛歯状の波形となっている。そのため、通電モードを変化させる直前、もしくは、通電モードを変化させてから所定時間待った後に数5式の関係が成り立つ際に、通電方式切替指令を出力する。   As described above, when driving with the 120-degree energization method, the waveform is a comb-like waveform due to the change in the energization mode. Therefore, an energization method switching command is output immediately before changing the energization mode or when the relationship of Formula 5 is established after waiting for a predetermined time after changing the energization mode.

図20では、通電モードを変化させる直前に、q軸電流検出値と1次遅れフィルタ処理したq軸電流検出値を比較し、数5式の関係が成り立つ際に、通電方式切替指令を出力する場合の例である。一点鎖線の矢印は、数5式の関係が成立/不成立となる分岐点を示す。   In FIG. 20, immediately before the energization mode is changed, the q-axis current detection value is compared with the q-axis current detection value subjected to the first-order lag filter process, and when the relationship of Equation 5 is established, an energization method switching command is output. This is an example. An arrow of an alternate long and short dash line indicates a branch point where the relationship of Formula 5 is established / not established.

上記の処理をソフトウェアで実現する際の処理フローチャートの例を図27に示す。図27は、通電方式切替指令の出力に関する処理のみを抽出している。そのため、他の処理、例えば、位置推定処理や電圧指令値演算処理は省略している。従って、条件判定後の分岐処理の戻り先は、必ずしも図27の通りで無くても良い。   FIG. 27 shows an example of a processing flowchart when the above processing is realized by software. FIG. 27 shows only the processing related to the output of the energization method switching command. For this reason, other processing, for example, position estimation processing and voltage command value calculation processing are omitted. Therefore, the return destination of the branch processing after the condition determination is not necessarily as shown in FIG.

以上のように通電方式切替判定器30を用いることにより、電流跳ね上り、モータ発生トルクの不連続によるトルクショック、速度変動、などが生じない切替ショックレスを実現するモータ制御装置を提供することができる。   As described above, it is possible to provide a motor control device that realizes a switching shockless operation that does not cause a current jump, torque shock due to discontinuity of motor generated torque, speed fluctuation, and the like by using the energization method switching determination unit 30. it can.

本実施例で説明した通電方式切替判定器30は、1次遅れフィルタ71と、大小比較器からなる切替タイミング判定器72とで構成されているため、非常に容易に実現できるという効果がある。   Since the energization method switching determination unit 30 described in the present embodiment is composed of a first-order lag filter 71 and a switching timing determination unit 72 composed of a magnitude comparator, there is an effect that it can be realized very easily.

<1次遅れフィルタの遮断周波数>
1次遅れフィルタ71の遮断周波数は、通電方式を切り替える際の目標(指令)周波数を目安にする。しかし、必ずしも同じ値にする必要は無い。なぜなら、本実施例のモータ制御装置、およびそれを用いた駆動装置、冷凍機、空調機の負荷は、何らかの周期的な負荷変動を有することを前提としている。負荷変動がある場合、制御部2の制約等により、少なからず速度変動を生じてしまう。そのため、1次遅れフィルタ71の遮断周波数を決定する際もその速度変動を考慮する必要がある。
<Cutoff frequency of the first-order lag filter>
The cutoff frequency of the first-order lag filter 71 is based on a target (command) frequency when switching the energization method. However, it is not always necessary to set the same value. This is because it is assumed that the load of the motor control device of the present embodiment and the driving device, refrigerator, and air conditioner using the motor control device has some periodic load fluctuation. When there is a load fluctuation, a speed fluctuation is generated due to restrictions of the control unit 2 or the like. Therefore, when determining the cutoff frequency of the first-order lag filter 71, it is necessary to consider the speed fluctuation.

たとえば、機械角1周期(回転子が1回転する周期)で1回の負荷変動がある場合、機械角1周期中の最小周波数から最大周波数の範囲に、1次遅れフィルタ71の遮断周波数を設定すればよく、本実施例の効果を得られる。   For example, when there is one load fluctuation in one mechanical angle cycle (cycle in which the rotor makes one rotation), the cutoff frequency of the first-order lag filter 71 is set in the range from the minimum frequency to the maximum frequency in one mechanical angle cycle. The effect of this embodiment can be obtained.

120度通電方式では、60度毎に速度演算を行うため、通電方式切替付近で駆動させ、機械角1回転中における、各通電モードの最小時間もしくは最大時間を予め求め、そこから算出した周波数を遮断周波数に設定しても良い。   In the 120-degree energization method, the speed calculation is performed every 60 degrees, so that it is driven near the energization method switching, the minimum time or the maximum time of each energization mode during one rotation of the mechanical angle is obtained in advance, and the frequency calculated therefrom is calculated. The cutoff frequency may be set.

さらに、1次遅れフィルタ71を実現する際の誤差を考えれば、1次遅れフィルタ71の遮断周波数は2倍もしくは1/2倍までずれても問題ない。なぜなら、数6式より、遮断周波数が2倍になった場合の位相遅れは−60度程度であり、十分目的を達成できるためである。   Further, considering the error in realizing the first-order lag filter 71, there is no problem even if the cut-off frequency of the first-order lag filter 71 is shifted by 2 times or 1/2 times. This is because, from Equation 6, the phase delay when the cutoff frequency is doubled is about −60 degrees, and the object can be sufficiently achieved.

例えば、簡略化のため、q軸電流検出値が振幅1の正弦波であったと仮定し、周波数が変化した場合の1次遅れフィルタ後のq軸電流検出値の波形を図28に示す。   For example, for simplification, it is assumed that the q-axis current detection value is a sine wave having an amplitude of 1, and the waveform of the q-axis current detection value after the first-order lag filter when the frequency changes is shown in FIG.

図28は、1次遅れフィルタ71の遮断周波数を100Hzとし、1/3倍、1/2倍、1倍、2倍、3倍のそれぞれの周波数成分が、フィルタ処理によって、どう変化するかを示している。すなわち、1次遅れフィルタ71の遮断周波数が、3倍から1/3倍にずれてしまった場合の影響を見るのと等価である。   FIG. 28 shows how the frequency components of 1/3 times, 1/2 times, 1 times, 2 times, and 3 times change due to the filter processing when the cutoff frequency of the first-order lag filter 71 is 100 Hz. Show. That is, it is equivalent to seeing the influence when the cutoff frequency of the first-order lag filter 71 is shifted from 3 times to 1/3 times.

図中の点線はq軸電流検出値を簡略化した波形であり、実線は1次遅れフィルタ処理後の波形である。上から順に、q軸電流検出値が33Hzとした場合(つまり、1次遅れフィルタ71の遮断周波数の1/3倍の周波数)、50Hz(1/2倍)、100Hz(1倍)、200Hz(2倍)、300Hz(3倍)、である。   The dotted line in the figure is a waveform obtained by simplifying the q-axis current detection value, and the solid line is a waveform after the first-order lag filter processing. From the top, when the q-axis current detection value is 33 Hz (that is, 1/3 times the cutoff frequency of the first-order lag filter 71), 50Hz (1/2 times), 100Hz (1 time), 200Hz ( 2 times) and 300 Hz (3 times).

なお、図28では、フィルタ処理前後の振幅差と位相差に注目して、各波形を比較したいため、横軸は位相で示している。実際は、周波数が変化しているため、各波形の周期は異なる。   In FIG. 28, the horizontal axis indicates the phase because it is desired to compare the waveforms while paying attention to the amplitude difference and the phase difference before and after the filtering process. Actually, since the frequency changes, the period of each waveform is different.

図28の波形で注目すべきは、q軸電流検出値を簡略化した波形と1次遅れフィルタ処理後の波形の交差する点である。図28の(a)〜(d)の波形は、q軸電流検出値が上昇に転じてから少したった時点で交差している。従って、この時点より前で、通電方式を切り替えれば、負荷トルクの影響を受けにくいタイミングで通電方式を切替えることができる。   It should be noted in the waveform of FIG. 28 that the waveform obtained by simplifying the q-axis current detection value and the waveform after the first-order lag filtering process intersect. The waveforms of (a) to (d) in FIG. 28 cross each other at a time after the q-axis current detection value has started to rise. Therefore, if the energization method is switched before this point, the energization method can be switched at a timing that is not easily affected by the load torque.

図28の(e)は、q軸電流検出値を簡略化した波形と1次遅れフィルタ処理後の波形の交差する点が、q軸電流検出値の−0.5よりも大きいところで、交差している。q軸電流検出値の−0.5よりも大きいと、通電方式のショックレスの切替が難しくなってくる。しかし、負荷の特徴、つまりq軸電流検出値の変化の変化によっては、本実施例の効果を得られる。   (E) of FIG. 28 shows an intersection where the waveform where the q-axis current detection value is simplified and the waveform after the first-order lag filtering process are larger than −0.5 of the q-axis current detection value. ing. If the q-axis current detection value is larger than −0.5, it becomes difficult to switch the current-carrying method to shockless. However, the effect of this embodiment can be obtained depending on the characteristics of the load, that is, the change in the change in the q-axis current detection value.

前述の通り、モータ6の回転速度が高くなると速度起電圧に基づいて回転子位置情報や回転速度を検出する方が精度良くなる。そのため、モータの位置検出を行う手段として、本実施例のように、120度通電方式として開放相起電圧に基づいた構成とし、180度通電方式では速度起電圧に基づいた構成の場合は、低回転数領域では、120度通電方式の方がモータの位置検出精度が良いため、通電方式切替判定については、数5式に加え、次の条件を追加しても良い。   As described above, when the rotational speed of the motor 6 increases, it is more accurate to detect the rotor position information and the rotational speed based on the speed electromotive voltage. Therefore, as a means for detecting the position of the motor, as in this embodiment, the 120-degree energization method is based on the open-phase electromotive force, and the 180-degree energization method is based on the speed electromotive force. In the rotation speed region, the 120-degree energization method has better motor position detection accuracy, and therefore the energization method switching determination may include the following condition in addition to Equation 5.

ここで、ω_judgeは、通電方式切替判定を開始する周波数である。回転周波数(インバータ周波数指令値ω1)が通電方式切替判定開始周波数ω_judge未満の場合は、通電方式切替判定を行わない事により、処理時間短縮等の効果を得られる。   Here, ω_judge is a frequency at which the energization method switching determination is started. When the rotation frequency (inverter frequency command value ω1) is less than the energization method switching determination start frequency ω_judge, the effect of shortening the processing time can be obtained by not performing the energization method switching determination.

このように、通電方式切替判定器30を用いることで、負荷トルクの影響を受けにくいタイミングで通電方式を切替えるため、起動失敗せず安定にモータ6を起動させることができる。負荷トルクの変動を推定するため、特定の圧縮機の方式に限定されることなく、いずれの圧縮方式においても適用可能なことは明らかである。   In this way, by using the energization method switching determination unit 30, the energization method is switched at a timing that is not easily affected by the load torque, so that the motor 6 can be started stably without starting failure. In order to estimate the variation of the load torque, it is apparent that the present invention is applicable to any compression method without being limited to a specific compressor method.

モータ6の圧縮機の一工程での吸込み圧力Psと吐出圧力Pdは、圧縮機が繋がるシステム(例えば、冷凍サイクル)の状態によって変化するが、一工程における負荷トルク変動は発生する。そのため、負荷トルク変動を推定し、その情報を運転モードの切替判断に用いることで、様々な負荷特性のモータ制御装置へ適用可能である。   The suction pressure Ps and the discharge pressure Pd in one step of the compressor of the motor 6 vary depending on the state of the system (for example, the refrigeration cycle) connected to the compressor, but load torque fluctuations in one step occur. Therefore, it is applicable to motor control devices having various load characteristics by estimating the load torque fluctuation and using the information for the operation mode switching determination.

圧縮機だけでなく、周期的に変動する負荷トルク特性を有するモータ制御装置、およびそれを用いた駆動装置、冷凍機、空調機にも適用可能で、同様の効果があることは言うまでもない。   Needless to say, the present invention can be applied not only to the compressor but also to a motor control device having a load torque characteristic that fluctuates periodically, and a driving device, a refrigerator, and an air conditioner using the motor control device.

以上の説明では、負荷トルクの変動が大きい場合について説明をしたが、負荷トルクの変動が小さくとも、例えば、モータ6や機構部500の慣性モーメントが小さい場合には、電流に跳ね上りが生じたり、モータ6の回転速度変動が生じたりする恐れがある。この場合も、本実施例に記載の内容を適用可能で、同様の効果を得られる。   In the above description, the case where the fluctuation of the load torque is large has been described. However, even if the fluctuation of the load torque is small, for example, when the moment of inertia of the motor 6 or the mechanism unit 500 is small, the current may jump. There is a risk that the rotational speed of the motor 6 will fluctuate. Also in this case, the contents described in the present embodiment can be applied and the same effect can be obtained.

本実施例では1次遅れフィルタを用いた例を示したが、高次の遅れフィルタを用いても同様の効果を得られる。例えば2次の遅れフィルタを用いた場合は、遮断周波数より離れた周波数成分をより減衰させるため、例えば、複数の負荷変動が含まれているが、支配的な負荷変動を考慮して通電方式を切替えたい際により効果的である。   In this embodiment, an example using a first-order lag filter is shown, but the same effect can be obtained even when a higher-order lag filter is used. For example, when a second-order delay filter is used, in order to further attenuate a frequency component far from the cutoff frequency, for example, a plurality of load fluctuations are included. It is more effective when you want to switch.

本実施例では、通電モードを変化させる直前、もしくは、通電モードを変化させてから所定時間待った後に数5式の関係が成り立つ際に、通電方式切替指令を出力するとしたが、例えば、1つの通電モードに居る間において数5式の関係が成り立つ際に、通電方式切替指令を出力するとしても良い。例えば、支配的な機械角1周期で1回の負荷変動に加え、被支配的な周期的な負荷変動が加わっている場合により効果的である。なぜなら、非支配的な負荷変動も含めて、負荷トルクの影響を受けにくいタイミングで通電方式を切替えるように出来るためである。   In the present embodiment, the energization method switching command is output immediately before changing the energization mode or when the relationship of Formula 5 is established after waiting for a predetermined time after changing the energization mode. The energization method switching command may be output when the relationship of Formula 5 is established while in the mode. For example, it is more effective when a controlled periodic load fluctuation is added in addition to a single load fluctuation in one dominant mechanical angle cycle. This is because the energization method can be switched at a timing that is not easily affected by the load torque, including non-dominant load fluctuations.

以上の説明では、120度通電方式から、180度通電方式に切り替える際について説明をしたが、もちろん180度通電方式から120度通電方式に切り替える際も本実施例に記載の内容を適用することができる。   In the above description, the case of switching from the 120-degree energization method to the 180-degree energization method has been described. Of course, the contents described in this embodiment can also be applied when switching from the 180-degree energization method to the 120-degree energization method. it can.

本実施例では、モータ制御装置を用いた冷凍機および空調機の例を説明する。   In this embodiment, an example of a refrigerator and an air conditioner using a motor control device will be described.

なお、実施例1に示した、同一の符号を付された構成と同一の機能を有する部分については、説明を省略する。   In addition, description is abbreviate | omitted about the part which has the same function as the structure which attached | subjected the same code | symbol shown in Example 1. FIG.

図29は、実施例2におけるモータ制御装置を用いた冷凍機および空調機の例として、冷蔵庫を示す構成図の例である。   FIG. 29 is an example of a configuration diagram illustrating a refrigerator as an example of a refrigerator and an air conditioner using the motor control device according to the second embodiment.

冷蔵庫301は、図29に示すように、熱交換機302、送風機303、圧縮機304、圧縮機駆動用モータ305、などにより構成されている。また、冷蔵庫制御装置306は、各種センサ情報により、送風機や庫内灯などを制御する庫内制御装置307とモータ制御装置1から構成される。   As shown in FIG. 29, the refrigerator 301 includes a heat exchanger 302, a blower 303, a compressor 304, a compressor driving motor 305, and the like. The refrigerator control device 306 includes an internal control device 307 and a motor control device 1 that control a blower, an internal light, and the like based on various sensor information.

冷蔵庫においては、真空断熱材等により、冷蔵庫内の熱が外気に漏れる熱漏洩量が非常に少ない。そのため、圧縮機を駆動するモータ制御装置1の消費電力量を削減するためには、定常時の消費電力量を削減すると共に、過渡時(起動時)の消費電力(消費電力量)も重要になってくる。   In a refrigerator, the amount of heat leakage from which heat in the refrigerator leaks to the outside air due to a vacuum heat insulating material or the like is very small. Therefore, in order to reduce the power consumption of the motor control device 1 that drives the compressor, the power consumption during steady state (startup) and the power consumption during consumption (power consumption) are important. It becomes.

冷凍機および空調機で使われる圧縮機の内部は、高温・高圧となるため、圧縮機駆動用モータの回転角度位置を検出する位置センサ等を設置するのが難しい。圧縮機駆動用モータ駆動する場合、回転子の回転角度位置情報は、モータに流れる電流およびモータ印加電圧からモータの推定位置を出力する位置センサレス制御によって得る。   Since the interior of the compressor used in the refrigerator and the air conditioner is at a high temperature and a high pressure, it is difficult to install a position sensor or the like that detects the rotational angle position of the compressor driving motor. When the motor for driving the compressor is driven, the rotational angle position information of the rotor is obtained by position sensorless control that outputs the estimated position of the motor from the current flowing through the motor and the applied voltage of the motor.

速度起電圧に基づいた位置センサレス制御を採用した場合、低速においては速度起電圧が小さくなるため、位置推定が困難になる。なお、ここでの低速とは、速度起電圧が、電力変換回路5の直流電圧源20の10%程度以下の電圧となる速度を意味する。低速においては、例えば、位置フィードバックは行わず、予め決定した電流指令値と速度指令値から電圧指令値を決定する同期運転と呼ぶ手法で駆動する。   When position sensorless control based on the speed electromotive force is employed, the speed electromotive force becomes small at low speeds, making position estimation difficult. Here, the term “low speed” means a speed at which the speed electromotive voltage is about 10% or less of the DC voltage source 20 of the power conversion circuit 5. At low speed, for example, position feedback is not performed, and driving is performed by a method called synchronous operation in which a voltage command value is determined from a predetermined current command value and speed command value.

同期運転中は位置検出ができないため、トルクに直接寄与する電流だけを与えることはできず、無駄な電流も流れてしまう。従って、冷蔵庫の圧縮機駆動用モータを起動するために必要なトルクを得るためには、余裕をもった電流を流す必要がある。   Since the position cannot be detected during the synchronous operation, only the current that directly contributes to the torque cannot be applied, and a wasteful current flows. Therefore, in order to obtain the torque necessary for starting the compressor driving motor of the refrigerator, it is necessary to pass a current with a margin.

消費電力量削減するためには、ゼロ速度を含む極低速域においても位置検出を行い、トルクに直接寄与する電流だけを与えることが必要になる。つまり、必要最小限の電流によって起動することにより、消費電力量低減が可能なモータ制御装置およびそれを用いた冷凍機および空調機を提供することが目的の一つである。さらに、広い速度範囲においてモータを位置センサレスで駆動が可能なモータ制御装置およびそれを用いた冷凍機および空調機を提供することが目的の一つである。   In order to reduce the amount of power consumption, it is necessary to detect the position even in the extremely low speed range including zero speed, and to give only the current that directly contributes to the torque. That is, one of the objects is to provide a motor control device capable of reducing the amount of power consumption by being started up with the minimum necessary current, and a refrigerator and an air conditioner using the motor control device. Another object is to provide a motor control device capable of driving a motor without a position sensor in a wide speed range, and a refrigerator and an air conditioner using the motor control device.

本実施例におけるモータ制御装置の構成図の例は、図1の実施例1と同じである。図30は、電力変換回路5aの構成図の例である。電力変換回路5aは、図3の電力変換回路5に比べ、ダイオードブリッジ82と、平滑コンデンサ83と、整流回路切替手段84とが追加された構成になっている。   An example of a configuration diagram of the motor control device in the present embodiment is the same as that of the first embodiment in FIG. FIG. 30 is an example of a configuration diagram of the power conversion circuit 5a. The power conversion circuit 5a has a configuration in which a diode bridge 82, a smoothing capacitor 83, and a rectifier circuit switching means 84 are added as compared with the power conversion circuit 5 of FIG.

交流電源81をダイオードブリッジ82で整流して直流電力に変換する際、全波整流回路と倍電圧整流う回路を整流回路切替手段84によって切替できる構成となっている。   When the AC power supply 81 is rectified by the diode bridge 82 and converted to DC power, the full-wave rectifier circuit and the voltage doubler rectifier circuit can be switched by the rectifier circuit switching means 84.

前述の通り、冷蔵庫においては、真空断熱材等の技術革新により、冷蔵庫内の熱が外気に漏れる熱漏洩量が非常に少ないため、一旦庫内が冷えると、その後は小さい冷力(庫内を冷やす能力)で良い。つまり、圧縮機304の回転数は低い状態で運転される。   As described above, in the refrigerator, the amount of heat leakage that leaks heat from the refrigerator to the outside air due to technological innovations such as vacuum insulation is very small. The ability to cool) is good. That is, the compressor 304 is operated at a low rotational speed.

一方、初めて電源を投入して庫内を速く冷やしたい場合や、熱い食品を庫内に入れたため急速に庫内を冷やしたい場合等では、圧縮機304の回転数を高くし、大きい冷力を確保する必要がある。   On the other hand, if you want to cool the interior quickly by turning on the power for the first time, or if you want to cool the interior quickly because hot food is put in the interior, increase the rotation speed of the compressor 304 and increase the cooling power. It is necessary to secure.

こういった場合、整流回路を切替えることによって、必要となる冷力が大きい場合も小さい場合も、電力変換回路の効率を高くでき、消費電力量低減が可能になる。   In such a case, by switching the rectifier circuit, the efficiency of the power conversion circuit can be increased and the power consumption can be reduced regardless of whether the required cooling power is large or small.

次に、消費電力量低減に好適な起動シーケンスを図31に示す。   Next, FIG. 31 shows a startup sequence suitable for reducing power consumption.

図31に示す通り、運転モードとしては期間A〜期間Dの4つに分けられる。   As shown in FIG. 31, the operation mode is divided into four periods A to D.

区間Aは、モータの回転速度がゼロである。つまり、直流の電流が流れることになる。
例えば、通電モード1に固定して電圧を印加した場合は、回転子は−30度の位置に位置決めされる。図32は、通電モード1の電圧印加時の実軸と3相軸の関係図の例である。
In section A, the rotational speed of the motor is zero. That is, a direct current flows.
For example, when a voltage is applied while being fixed in the energization mode 1, the rotor is positioned at a position of -30 degrees. FIG. 32 is an example of a relationship diagram between the real axis and the three-phase axis when the voltage is applied in the energization mode 1.

ここで、図11の通電モード、およびスイッチング相関係を改めて見ると、通電モード1では、U相+からV相−に電圧が印加される。つまり、U相からV相に電流が流れる。
図32では、この電流を太線矢印で示している。この図から、回転子は−30度の位置に位置決めされることが明らかである。
Here, looking back at the energization mode and the switching phase relationship in FIG. 11, in the energization mode 1, a voltage is applied from the U phase + to the V phase −. That is, current flows from the U phase to the V phase.
In FIG. 32, this current is indicated by a thick arrow. From this figure, it is clear that the rotor is positioned at -30 degrees.

次に期間Bに移行する際、通電モード3に電圧を印加する。回転子が−30度〜+30度の位置にいる場合は、図11から分かるように、通電モード3の電圧を印加することで、最大トルクが発生し、これによってモータは加速する。   Next, when shifting to the period B, a voltage is applied to the energization mode 3. When the rotor is at a position of −30 degrees to +30 degrees, as can be seen from FIG. 11, the maximum torque is generated by applying the voltage in the energization mode 3, and the motor is thereby accelerated.

なお、ここでは、期間Aにおいて印加する電圧を通電モード1としたが、もちろん他の通電モードの電圧を印加しても良く、期間Bに移った際に、2モード分、回転方向に通電モードを増加させればよい。   Here, although the voltage applied in the period A is the energization mode 1, it is needless to say that other energization mode voltages may be applied. Can be increased.

前述した方式によって、通電モードを順次変更することで、モータは加速して回転速度が上昇する。モータの回転速度がN1に達した時点で、通電方式を180度通電方式に切り替える。   By sequentially changing the energization mode by the above-described method, the motor is accelerated and the rotation speed is increased. When the rotational speed of the motor reaches N1, the energization method is switched to the 180 degree energization method.

さらにモータが加速し、回転速度がN2に達した時点で、整流回路を倍電圧整流回路に切り替える。   When the motor further accelerates and the rotational speed reaches N2, the rectifier circuit is switched to the voltage doubler rectifier circuit.

上記のように、低速域では、開放相起電圧に基づいた位置推定の120度通電方式を行い、その後、速度起電圧に基づいた位置推定の180度通電方式に切替、さらにその後、整流回路を倍電圧整流回路に切り替えるといった、起動シーケンスによって、冷蔵庫の圧縮機駆動用モータを起動する。これにより、必要最小限の電流によって起動することで消費電力量を低減ができ、かつ、負荷トルクの影響を受けにくいタイミングで通電方式を切替えることができ、起動失敗せず安定にモータ6を起動させることができ、さらに、整流回路を倍電圧整流回路に切り替えることにより、幅広い速度域でのモータ駆動を実現できるといった効果を得られる。   As described above, in the low speed region, the 120-degree energization method for position estimation based on the open-phase electromotive force is performed, and then the 180-degree energization method for position estimation based on the speed electromotive voltage is switched. The compressor driving motor of the refrigerator is started by a starting sequence such as switching to a voltage doubler rectifier circuit. This makes it possible to reduce power consumption by starting with the minimum necessary current, and to switch the energization method at a timing that is not easily affected by the load torque, and to stably start the motor 6 without starting failure. Furthermore, by switching the rectifier circuit to the voltage doubler rectifier circuit, it is possible to obtain an effect that motor driving in a wide speed range can be realized.

次に本実施例における、通電方式切替判定器30aについて説明する。   Next, the energization method switching determination unit 30a in the present embodiment will be described.

通電方式切替判定器30aの構成図の例を図32に示す。通電方式切替判定器30aは、切替タイミング判定器73と、等から構成され、速度指令値と、電流検出値と、モード切替トリガ信号を入力し、通電方式切替指令を出力する。   An example of a configuration diagram of the energization method switching determination device 30a is shown in FIG. The energization method switching determination unit 30a includes a switching timing determination unit 73 and the like, and inputs a speed command value, a current detection value, and a mode switching trigger signal, and outputs an energization method switching command.

通電方式切替判定器30aは、モード切替トリガ信号が発生した際のq軸電流検出値(今回値)Iqc(n)と、前回モード切替トリガ信号が発生した際のq軸電流検出値(前回値)Iqc(n−1)とを比較し、1回、または複数回連続して、q軸電流検出値(今回値)Iqc(n)の方が小さい場合、通電方式切替指令を出力し、通電方式を切替える。   The energization method switching determination unit 30a includes a q-axis current detection value (current value) Iqc (n) when a mode switching trigger signal is generated, and a q-axis current detection value (previous value) when a previous mode switching trigger signal is generated. ) Compare with Iqc (n-1), and if the q-axis current detection value (current value) Iqc (n) is smaller once or continuously several times, an energization method switching command is output and energization is performed. Switch the method.

上記の処理をソフトウェアで実現する際の処理フローチャートの例を図34に示す。図34は、通電方式切替指令の出力に関する処理のみを抽出している。そのため、他の処理、例えば、位置推定処理や電圧指令値演算処理は省略している。従って、条件判定後の分岐処理の戻り先は、必ずしも図32の通りで無くても良い。   FIG. 34 shows an example of a processing flowchart when the above processing is realized by software. FIG. 34 extracts only the processing related to the output of the energization method switching command. For this reason, other processing, for example, position estimation processing and voltage command value calculation processing are omitted. Therefore, the return destination of the branch process after the condition determination is not necessarily as shown in FIG.

図34の「m回以上か?」という条件分岐は、1回、または複数回連続して、q軸電流検出値(今回値)Iqc(n)の方が、q軸電流検出値(前回値)Iqc(n−1)より小さいかどうかを判定している。   In the conditional branch “m times or more?” In FIG. 34, the q-axis current detection value (current value) Iqc (n) is the q-axis current detection value (previous value) one time or a plurality of times continuously. It is determined whether it is smaller than Iqc (n-1).

このように、通電方式切替判定器30aを用いることで、負荷トルクの影響を受けにくいタイミングで通電方式を切替えるため、起動失敗せず安定にモータ6を起動させることができる。   In this manner, by using the energization method switching determination unit 30a, the energization method is switched at a timing that is not easily affected by the load torque, so that the motor 6 can be started stably without starting failure.

本実施例の方法によれば、1次遅れフィルタを用いる必要が無いため、フィルタ時定数の設定を気にする必要が無い。つまり、通電方式を切替える回転数が他の条件(例えば、冷蔵庫が置かれている部屋の温度)によって変更する場合などに適した方式である。   According to the method of the present embodiment, there is no need to use a first-order lag filter, so there is no need to worry about setting the filter time constant. That is, this is a method suitable for a case where the number of rotations for switching the energization method is changed depending on other conditions (for example, the temperature of the room in which the refrigerator is placed).

また、仮に、通電モードを切り替える所定の位相を表す基準電圧(Vhp、Vhn)の設定が不適切で、力率が悪い状態でモータを駆動している場合は、図20の櫛歯状のq軸電流検出値がより顕著になる。つまり、同じ通電モード間のq軸電流検出値が、通電モードの開始時と終了時で乖離した値になる。こういった場合においても、通電モードを次に進める際のq軸電流検出値の値が、負荷に応じて変化していれば、負荷トルクの影響を受けにくいタイミングで通電方式を切替えることができ、起動失敗せず安定にモータ6を起動させることができる。   If the reference voltage (Vhp, Vhn) representing a predetermined phase for switching the energization mode is inappropriately set and the motor is driven with a low power factor, the comb-like q in FIG. The axis current detection value becomes more prominent. That is, the q-axis current detection value between the same energization modes is a value that is deviated between the start and end of the energization mode. Even in such a case, if the value of the q-axis current detection value when the energization mode is advanced next changes according to the load, the energization method can be switched at a timing that is not easily affected by the load torque. Thus, the motor 6 can be started stably without starting failure.

ゼロ速度を含む極低速域においても位置検出を行い、トルクに直接寄与する電流だけを与えることが必要になる。つまり、必要最小限の電流によって起動することにより、消費電力量低減が可能なモータ制御装置およびそれを用いた冷凍機および空調機を提供することができる。   It is necessary to detect the position even in an extremely low speed region including zero speed and to give only the current that directly contributes to the torque. That is, it is possible to provide a motor control device capable of reducing the amount of power consumption by starting up with the minimum necessary current, and a refrigerator and an air conditioner using the motor control device.

以上の説明では、整流回路切替手段を用いた構成について説明した。これ以外にも、例えば、電力変換回路に昇降圧コンバータを付加し、直流電圧を最適な値に制御する方式も有効で、本願のモータ制御装置と組み合わせることで同様の効果を得られる。   In the above description, the configuration using the rectifier circuit switching means has been described. In addition to this, for example, a method of adding a buck-boost converter to the power conversion circuit and controlling the DC voltage to an optimum value is also effective, and the same effect can be obtained by combining with the motor control device of the present application.

この場合、図31の期間A〜期間Cにおいては降圧コンバータとして動作させ、期間Dにおいて昇圧コンバータとして動作をさせると、効果的である。   In this case, it is effective to operate as a step-down converter in the period A to the period C in FIG. 31 and to operate as a step-up converter in the period D.

各実施例に関わるモータ制御装置、およびそれを用いた駆動装置、冷凍機、空調機の制御部2の多くは、マイコン(マイクロコンピュータ)やDSPなどの半導体集積回路(演算制御手段)によって構成され、ソフトウェアなどで実現していることが多い。そのため、制御部2が正しく構成されているか、検証することが難しいという課題がある。そこで、本実施例においては、各実施例に関する構成が正しく動作しているかを検証する方法について、図35を用いて説明する。図35は、検証する際の構成図の例である。   Most of the motor control devices according to each embodiment, and the drive units, refrigerators, and air conditioner control units 2 using the motor control devices are configured by semiconductor integrated circuits (arithmetic control means) such as microcomputers and DSPs. It is often realized by software. Therefore, there is a problem that it is difficult to verify whether the control unit 2 is correctly configured. Therefore, in this embodiment, a method for verifying whether the configuration related to each embodiment is operating correctly will be described with reference to FIG. FIG. 35 is an example of a configuration diagram for verification.

なお、実施例1および2に示した、同一の符号を付された構成と同一の機能を有する部分については、説明を省略する。   In addition, description is abbreviate | omitted about the part which has the same function as the structure to which the same code | symbol shown in Example 1 and 2 was attached | subjected.

以下、検証手段90について説明する。測定が必要な値は、モータまたは電力変換回路の交流出力の3相電流、または電力変換回路5の直流側のシャント抵抗25に流れる電流と、ドライブ信号(ゲート信号)、またはモータの端子電圧か電力変換回路の出力電圧、モータ6の磁極位置、である。   Hereinafter, the verification unit 90 will be described. The values that need to be measured are the three-phase current of the AC output of the motor or power converter circuit, the current flowing through the shunt resistor 25 on the DC side of the power converter circuit 5, the drive signal (gate signal), or the motor terminal voltage. The output voltage of the power conversion circuit and the magnetic pole position of the motor 6.

3相電流は、例えば、CT91(91a、91b、91c)で測定できる。シャント抵抗25に流れる電流は、シャント抵抗の両端の電圧を電圧検出器92で測定し、シャント抵抗の値で除算し電流値を求める。ドライブ信号(ゲート信号)は、制御部2もしくはゲートドライバ回路23の基準電位からの電位差で測定できる。出力電圧は、直流電圧源20のN側と各端子間の電圧を電圧計93(93a、93b、93c)で測ることで測定できる。もしくは、各相の線間電圧を測定してそこから算出しても良い。モータ6の磁極位置は、例えば、エンコーダ等を用いた磁極位置センサ94を取り付けることで測定できる。   The three-phase current can be measured by CT91 (91a, 91b, 91c), for example. The current flowing through the shunt resistor 25 is obtained by measuring the voltage across the shunt resistor with the voltage detector 92 and dividing it by the value of the shunt resistor. The drive signal (gate signal) can be measured by a potential difference from the reference potential of the control unit 2 or the gate driver circuit 23. The output voltage can be measured by measuring the voltage between the N side of the DC voltage source 20 and each terminal with a voltmeter 93 (93a, 93b, 93c). Alternatively, the line voltage of each phase may be measured and calculated therefrom. The magnetic pole position of the motor 6 can be measured, for example, by attaching a magnetic pole position sensor 94 using an encoder or the like.

3相電流値またはシャント抵抗に流れる電流と、磁極位置を3φ/dq座標変換器95に入力し、q軸電流を得る。3φ/dq座標変換器95は、例えば、数9式を用いて3相軸上の電流をd−q軸上の電流に座標変換でき、q軸電流を得る。   The three-phase current value or current flowing through the shunt resistor and the magnetic pole position are input to the 3φ / dq coordinate converter 95 to obtain a q-axis current. The 3φ / dq coordinate converter 95 can convert the current on the three-phase axis into the current on the dq axis using, for example, Equation 9, and obtain the q-axis current.

ここで、θdは、モータ6の磁極位置である。   Here, θd is the magnetic pole position of the motor 6.

検出したq軸電流値を電流判定手段96に入力する。電流判定手段96は、通電方式切替判定器30または通電方式切替判定器30aと同じ構成とする。   The detected q-axis current value is input to the current determination means 96. The current determination means 96 has the same configuration as the energization method switching determination device 30 or the energization method switching determination device 30a.

例えば、通電方式切替判定器30と同じ構成とした場合、検出したq軸電流値とそれを1次遅れフィルタ処理をしたq軸電流値を比較し、数5式を満たす期間を得る。同時に、電圧判定手段97入力した、ドライブ信号(ゲート信号)、またはモータの端子電圧か電力変換回路の出力電圧の波形から、120度通電方式か180度通電方式かを判別する。   For example, in the case of the same configuration as that of the energization method switching determination unit 30, the detected q-axis current value is compared with the q-axis current value obtained by subjecting it to the first-order lag filtering process, and a period satisfying Equation 5 is obtained. At the same time, it is determined from the drive signal (gate signal) input by the voltage determination means 97, the motor terminal voltage, or the output voltage waveform of the power conversion circuit, whether the 120-degree energization method or the 180-degree energization method.

通電方式の判別は、例えば、図7、図21、図22を参考にすれば良い。   The determination of the energization method may be made with reference to FIGS. 7, 21, and 22, for example.

以上のように、3相電流またはシャント抵抗に流れる電流、およびドライブ信号(ゲート信号)またはモータの端子電圧か電力変換回路の出力電圧を測定することにより、各実施例に関わる構成をソフトウェアなどで実現した場合においても、正しく動作しているかを検証することができる。   As described above, by measuring the three-phase current or the current flowing through the shunt resistor, the drive signal (gate signal), the motor terminal voltage, or the output voltage of the power conversion circuit, the configuration related to each embodiment can be configured with software, etc. Even if it is realized, it can be verified whether it is operating correctly.

なお、本実施例では、モータ6の磁極位置を検出する方式について説明したが、磁極位置の情報は必須では無い。なぜなら、q軸電流値は3相交流電流の振幅に等しい、もしくは比例する。従って、例えば、シャント抵抗25に流れる電流を観測しても、図20のq軸電流検出値と略同じ波形を得られる。そのため、シャント抵抗25に流れる電流を電流判定手段96に入力しても、各実施例に関わる構成を検証することができる。シャント抵抗25に流れる電流を用いると、検証手段90の入力値を減らせるため、部品点数、基板面積縮小、信頼性向上、等といった効果が得られる。   In the present embodiment, the method of detecting the magnetic pole position of the motor 6 has been described, but information on the magnetic pole position is not essential. This is because the q-axis current value is equal to or proportional to the amplitude of the three-phase alternating current. Therefore, for example, even when the current flowing through the shunt resistor 25 is observed, a waveform substantially the same as the q-axis current detection value in FIG. 20 can be obtained. Therefore, even if the current flowing through the shunt resistor 25 is input to the current determination means 96, the configuration related to each embodiment can be verified. When the current flowing through the shunt resistor 25 is used, the input value of the verification means 90 can be reduced, so that the effects such as the number of parts, reduction of the board area, and improvement of reliability can be obtained.

また、電流判定手段96は、ハードウェアで実現することも可能である。例えば、1次遅れフィルタを抵抗とコンデンサによるアナログ回路で実現できる。また、オシロスコープといった測定器には、フィルタ演算機能を有する測定器がある。こういった測定器を用いれば、3相電流値のみを検出すれば、最も簡便に各実施例に関わる構成をソフトウェアなどで実現した場合においても、正しく動作しているかを検証することができる。   Further, the current determination means 96 can be realized by hardware. For example, the first-order lag filter can be realized by an analog circuit using a resistor and a capacitor. In addition, some measuring instruments such as an oscilloscope have a filtering function. If such a measuring device is used, if only the three-phase current value is detected, it is possible to verify whether it is operating correctly even when the configuration related to each embodiment is realized by software.

実施例2に記載した、起動シーケンスについて確認する場合は、磁極位置またはドライブ信号を速度変換手段98に入力し、モータの回転速度を同時に得ることで容易に検証できる。整流回路切替を検証するためには、直流電圧源20の電圧値を測定すれば良い。   When confirming the start-up sequence described in the second embodiment, it can be easily verified by inputting the magnetic pole position or the drive signal to the speed conversion means 98 and simultaneously obtaining the rotation speed of the motor. In order to verify the switching of the rectifier circuit, the voltage value of the DC voltage source 20 may be measured.

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。
例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
In addition, this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included.
For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.

また、上記の各構成、機能、処理部、処理手続き等は、それらの一部または全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現しても良い。また、上記の各構成や機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現しても良い。   Each of the above-described configurations, functions, processing units, processing procedures, and the like may be realized by hardware by designing a part or all of them with, for example, an integrated circuit. Each of the above-described configurations, functions, and the like may be realized by software by interpreting and executing a program that realizes each function by the processor.

モータは、永久磁石モータとして説明したが、その他の電動機(例えば、誘導機、同期機、スイッチトリラクタンスモータ、シンクロナスリラクタンスモータなど)を用いても構わない。その際、電動機によっては電圧指令値作成器での演算方法が変わるが、それ以外については同様に適用でき、本願の目的を達成可能である。   Although the motor has been described as a permanent magnet motor, other electric motors (for example, induction machines, synchronous machines, switched reluctance motors, synchronous reluctance motors, etc.) may be used. At that time, the calculation method in the voltage command value generator varies depending on the electric motor, but other methods can be applied in the same manner, and the object of the present application can be achieved.

モータの位置検出を行う手段は、120度通電方式として開放相起電圧に基づいた構成について説明し、180度通電方式では速度起電圧に基づいた構成について説明した。しかし、各実施例の構成から分かるように、各通電方式におけるモータ6の回転角度位置の検出(あるいは推定)手段や方法は上記の実施例に記載の方式に限らない。例えば、120度通電方式では開放相で速度起電圧を検出する方式や、180度通電方式では高調波を重畳して回転角度位置を検出する方式など、モータの位置検出を行う手段は他の方式を用いても、本願の目的を達成可能である。   As the means for detecting the position of the motor, the configuration based on the open phase electromotive voltage is described as the 120-degree energization method, and the configuration based on the speed electromotive voltage is described in the 180-degree energization method. However, as can be seen from the configuration of each embodiment, the means or method for detecting (or estimating) the rotational angle position of the motor 6 in each energization method is not limited to the method described in the above embodiment. For example, the method for detecting the position of the motor, such as the method for detecting the speed electromotive voltage in the open phase in the 120-degree energization method, or the method for detecting the rotational angle position by superimposing harmonics in the 180-degree energization method is another method. Even if is used, the object of the present application can be achieved.

1 モータ制御装置
2 制御部
3 電圧指令値作成器
5 電力変換回路
6 モータ(電動機)
7 電流検出手段
30 通電方式切替判定器
31 通電方式切替器
40 120度用位置推定手段
41 180度用位置推定手段
51 切替トリガ発生器
52 非通電相電位選択器
53 基準レベル切替器
54 比較器
55 通電モード切替器
60 開放相電圧検出手段
301 冷蔵庫
500 負荷(圧縮機構部)
502 シャフト
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motor control apparatus 2 Control part 3 Voltage command value preparation device 5 Power conversion circuit 6 Motor (electric motor)
7 Current detection means 30 Energization method switching determination device 31 Energization method switching device 40 120-degree position estimation means 41 180-degree position estimation means 51 Switching trigger generator 52 Non-conduction phase potential selector 53 Reference level switch 54 Comparator 55 Energization mode switch 60 Open-phase voltage detection means 301 Refrigerator 500 Load (compression mechanism)
502 shaft

Claims (6)

直流電力を交流電力に変換する電力変換回路と、前記電力変換回路を駆動するドライブ信号を出力する制御器と、前記電力変換回路によって駆動される電動機と、前記電動機に接続される負荷とを備え、前記電力変換回路の通電方式を120度通電方式と180度通電方式とを切り替えるモータ制御装置において、
前記電力変換回路の直流側または交流側の電流を検出し、前記電動機の1回転中の期間における前記電流がピーク値を越えた時点から再び上昇に転ずるまでの期間に120度通電方式から180度通電方式切替えることを特徴とするモータ制御装置。
A power conversion circuit that converts DC power into AC power; a controller that outputs a drive signal that drives the power conversion circuit; an electric motor that is driven by the power conversion circuit; and a load that is connected to the electric motor. In the motor control device that switches the energization method of the power conversion circuit between the 120-degree energization method and the 180-degree energization method,
Wherein detecting the DC side or AC side current of the power conversion circuit, from the 120-degree conduction mode during a period from the time beyond the current Gapi over click value for the period during one rotation of the motor to turn the rise again A motor control device characterized by switching to a 180-degree energization method.
請求項1において、
前記負荷は、ピストン及びシリンダを備える圧縮機構部であることを特徴とするモータ制御装置。
In claim 1,
The motor control device according to claim 1, wherein the load is a compression mechanism portion including a piston and a cylinder .
直流電力を交流電力に変換する電力変換回路と、前記電力変換回路を駆動するドライブ信号を出力する制御器と、前記電力変換回路によって駆動される電動機と、前記電動機に接続される負荷とを備え、前記電力変換回路の通電方式を120度通電方式と180度通電方式とを切り替えるモータ制御装置において、
前記電動機のトルクに比例する電流を検出し、該電流を遅れ要素を備える低域通過フィルタ処理した値を取得し、前記電流の検出値よりも前記低域通過フィルタ処理した値が大きい期間に通電方式を切替えることを特徴とするモータ制御装置。
A power conversion circuit that converts DC power into AC power; a controller that outputs a drive signal that drives the power conversion circuit; an electric motor that is driven by the power conversion circuit; and a load that is connected to the electric motor. In the motor control device that switches the energization method of the power conversion circuit between the 120-degree energization method and the 180-degree energization method,
Detecting a current proportional to the torque of the motor to obtain a low pass filtered value including a delay element said current, energizing the low-pass filtered value is greater period than the detection value of the current A motor control device characterized by switching a method.
直流電力を交流電力に変換する電力変換回路と、前記電力変換回路を駆動するドライブ信号を出力する制御器と、前記電力変換回路によって駆動される電動機と、前記電動機に接続される負荷とを備え、前記電力変換回路の通電方式を120度通電方式と180度通電方式とを切り替えるモータ制御装置において、
通電方式を120度通電から180度通電に切り替える際、120度通電の通電モード切替トリガ信号が発生した時の電流が、この時の1回前に通電モード切替トリガ信号が発生した時の電流よりも小さい場合に通電方式を切替えることを特徴とするモータ制御装置。
A power conversion circuit that converts DC power into AC power; a controller that outputs a drive signal that drives the power conversion circuit; an electric motor that is driven by the power conversion circuit; and a load that is connected to the electric motor. In the motor control device that switches the energization method of the power conversion circuit between the 120-degree energization method and the 180-degree energization method,
When switching the energization method from 120 degree energization to 180 degree energization, the current when the 120 degree energization energization mode switching trigger signal is generated is greater than the current when the energization mode switching trigger signal is generated one time before this A motor control device characterized in that the energization method is switched when the value is smaller.
直流電力を交流電力に変換する電力変換回路と、前記電力変換回路を駆動するドライブ信号を出力する制御器と、前記電力変換回路によって駆動される電動機と、前記電動機に接続される負荷とを備え、前記電力変換回路の通電方式を120度通電方式と180度通電方式とを切り替えるモータ制御装置において、
通電方式を120度通電から180度通電に切り替える際、120度通電の通電モードが切替トリガ信号が発生した時の電流が、この時の1回前に発生した通電モード切替トリガ信号が発生した時の電流よりも小さいことが複数回連続で生じた場合に通電方式を切替えることを特徴とするモータ制御装置。
A power conversion circuit that converts DC power into AC power; a controller that outputs a drive signal that drives the power conversion circuit; an electric motor that is driven by the power conversion circuit; and a load that is connected to the electric motor. In the motor control device that switches the energization method of the power conversion circuit between the 120-degree energization method and the 180-degree energization method,
When the energization method is switched from 120 degrees energization to 180 degrees energization, the current when the energization mode of 120 degrees energization occurs when the switching trigger signal is generated, and when the energization mode switching trigger signal that occurs one time before this occurs A motor control device characterized by switching the energization method when a current smaller than the current is continuously generated a plurality of times.
請求項1乃至5のいずれかに記載のモータ制御装置を備えた冷凍機。   A refrigerator comprising the motor control device according to any one of claims 1 to 5.
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