JP6288121B2 - Rotation direction identification device - Google Patents

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Description

本発明は、回転方向特定装置に関する。   The present invention relates to a rotation direction specifying device.

特許文献1には、電動機の回転方向を特定する技術が記載されている。この特許文献1では、回転に伴って電動機に発生する誘起電圧を利用して、回転方向を特定している。具体的には、最小相または最大相の誘起電圧を基準電位とし、その基準電位と誘起電圧との電位差である線間誘起電圧を利用する。この第1相の線間誘起電圧と第2相の線間誘起電圧との大小関係は周期的に入れ替わることとなる。特許文献1においては、例えば、当該大小関係が入れ替わるときの第1相の線間誘起電圧の値と、次に大小関係が入れ替わるときの第1相の線間誘起電圧の値との偏差の正負に応じて、回転方向を特定している。   Patent Document 1 describes a technique for specifying the rotation direction of an electric motor. In this patent document 1, the rotation direction is specified using the induced voltage generated in the electric motor along with the rotation. Specifically, the induced voltage of the minimum phase or the maximum phase is set as a reference potential, and a line induced voltage that is a potential difference between the reference potential and the induced voltage is used. The magnitude relationship between the first-phase line-induced voltage and the second-phase line-induced voltage is periodically switched. In Patent Document 1, for example, the sign of the deviation between the value of the first-phase line-induced voltage when the magnitude relationship is switched and the value of the first-phase line-induced voltage when the magnitude relationship is switched next is positive or negative. The rotation direction is specified according to the above.

特開2014−045648号公報JP 2014-045648 A

実際には、上記大小関係が入れ替わるタイミングにおける線間誘起電圧を取得できるとは限らない。つまり大小関係が入れ替わる第1タイミングとは異なる第2タイミングにおいて線間誘起電圧が取得され得る。第1タイミングと第2タイミングとの間の期間(ずれ)に相当する電気角は、回転速度が高いほど大きい。よって回転速度が高いほど、取得される線間誘起電圧には誤差が発生する。この誤差によって偏差の正負が反転すれば、回転方向を誤って特定する。   Actually, it is not always possible to acquire the line induced voltage at the timing when the magnitude relationship is switched. That is, the line induced voltage can be acquired at a second timing different from the first timing at which the magnitude relationship is switched. The electrical angle corresponding to the period (deviation) between the first timing and the second timing is larger as the rotational speed is higher. Therefore, the higher the rotational speed, the more error occurs in the acquired line induced voltage. If the sign of the deviation is reversed by this error, the direction of rotation is specified incorrectly.

そこで、本発明は、許容誤差を向上して回転方向を特定できる回転方向特定装置を提供することを提案する。   Therefore, the present invention proposes to provide a rotation direction specifying device capable of specifying a rotation direction with improved tolerance.

本発明にかかる回転方向特定装置の第1の態様は、界磁(22)を有する同期電動機(2)の回転方向を特定する装置であって、前記同期電動機の誘導起電力によって前記同期電動機が出力する相電位(Vu,Vv,Vw)のうち、最小相及び最大相のいずれか一つを基準電位としたときの、第1の前記相電位の前記基準電位に対する電位差である第1線間誘起電圧(Vun)と、前記第1の前記相電位以外の第2の前記相電位の前記基準電位に対する電位差である第2線間誘起電圧(Vvn)とを、検出周期ごとに組として検出する線間誘起電圧検出部(3)と、前記第1線間誘起電圧の第1の値(Vun1)から前記第1線間誘起電圧の第2の値(Vun2)を減算した第1偏差(ΔVun)と、前記第2線間誘起電圧の第1の値(Vvn1)から前記第2線間誘起電圧の第2値(Vvn2)を減算した第2偏差(ΔVvn)のうち、絶対値が大きい方の偏差の正負に基づいて、回転方向を特定する回転方向特定部(4)とを備え、前記回転方向特定部は、前記第1線間誘起電圧と前記第2線間誘起電圧との大小関係を判定し、前記第1線間誘起電圧の前記第1の値(Vun1)と前記第2線間誘起電圧の第1の値(Vvn1)とは、前記大小関係の判定結果が入れ替わる第1時点を含む第1所定期間において前記組として検出され、前記第1線間誘起電圧の前記第2の値(Vun2)と前記第2線間誘起電圧の第2の値(Vvn2)とは、前記第1時点とは異なり前記大小関係の判定結果が入れ替わる第2時点を含む第2所定期間において前記組として検出され、前記第1時点と前記第2時点との間の期間において、前記大小関係の判定結果は維持される。   A first aspect of the rotational direction specifying device according to the present invention is a device for specifying the rotational direction of a synchronous motor (2) having a field (22), wherein the synchronous motor is driven by an induced electromotive force of the synchronous motor. Among the phase potentials (Vu, Vv, Vw) to be output, when any one of the minimum phase and the maximum phase is set as a reference potential, the first line is a potential difference between the first phase potential and the reference potential. An induced voltage (Vun) and a second line induced voltage (Vvn) that is a potential difference between the second phase potential other than the first phase potential and the reference potential are detected as a set for each detection period. A line-to-line induced voltage detector (3) and a first deviation (ΔVun) obtained by subtracting the second value (Vun2) of the first line-induced voltage from the first value (Vun1) of the first line-induced voltage. ) And a second deviation (ΔVvn) obtained by subtracting the second value (Vvn2) of the second line induced voltage from the first value (Vvn1) of the second line induced voltage. A rotation direction specifying unit (4) for specifying a rotation direction based on the sign of the deviation having a larger absolute value, wherein the rotation direction specifying unit includes the first line induced voltage and the second line induced voltage. The magnitude relationship with the voltage is determined, and the first value (Vun1) of the first line induced voltage and the first value (Vvn1) of the second line induced voltage are the determination results of the magnitude relationship. Are detected as the set in a first predetermined period including a first time point at which the first and second lines are switched, and the second value (Vun2) of the first inter-line induced voltage and the second value (Vvn2) of the second inter-line induced voltage. Is detected as the set in a second predetermined period including a second time point where the determination result of the magnitude relationship is switched unlike the first time point, and in a period between the first time point and the second time point, The determination result of the magnitude relationship is maintained.

本発明にかかる回転方向特定装置の第2の態様は、第1の態様にかかる回転方向特定装置であって、前記回転方向特定部(4)は、前記第1偏差の絶対値と前記第2偏差の絶対値が互いに等しく、前記第1偏差の極性が前記第2偏差の極性と異なるときには、前記回転方向を特定しない。   A second aspect of the rotational direction identification device according to the present invention is the rotational direction identification device according to the first aspect, wherein the rotational direction identification unit (4) includes the absolute value of the first deviation and the second value. When the absolute values of the deviations are equal to each other and the polarity of the first deviation is different from the polarity of the second deviation, the rotation direction is not specified.

本発明にかかる回転方向特定装置の第3の態様は、第1または第2の態様にかかる回転方向特定装置であって、前記第1線間誘起電圧(Vun)および前記第2線間誘起電圧(Vvn)を濾波する濾波器(6)を更に備え、前記偏差は濾波された後の前記第1線間誘起電圧および前記第2線間誘起電圧に基づいて求められる。   A third aspect of the rotational direction specifying device according to the present invention is the rotational direction specifying device according to the first or second aspect, wherein the first inter-line induced voltage (Vun) and the second inter-line induced voltage. A filter (6) for filtering (Vvn) is further provided, and the deviation is obtained based on the first line induced voltage and the second line induced voltage after being filtered.

本発明にかかる回転方向特定装置の第1の態様によれば、許容誤差を向上して適切に回転方向を特定することができる。   According to the first aspect of the rotation direction specifying device according to the present invention, the tolerance can be improved and the rotation direction can be specified appropriately.

本発明にかかる回転方向特定装置の第2の態様によれば、誤検出を回避できる。   According to the second aspect of the rotation direction specifying device according to the present invention, erroneous detection can be avoided.

本発明にかかる回転方向特定装置の第3の態様によれば、回転方向の特定精度を向上できる。   According to the 3rd aspect of the rotation direction specific apparatus concerning this invention, the specific precision of a rotation direction can be improved.

電動機制御装置の概念的な構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a notional structure of an electric motor control apparatus. 正転方向における誘起電圧の模式的な一例を示す図である。It is a figure which shows a typical example of the induced voltage in a normal rotation direction. 正転方向における線間誘起電圧の模式的な一例を示す図である。It is a figure which shows a typical example of the line induced voltage in a normal rotation direction. 逆転方向における線間誘起電圧の模式的な一例を示す図である。It is a figure which shows a typical example of the line induced voltage in a reverse rotation direction. 電動機制御装置の概念的な構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a notional structure of an electric motor control apparatus. 正転方向における偏差の模式的な一例を示す図である。It is a figure which shows a typical example of the deviation in a normal rotation direction. 逆転方向における偏差の模式的な一例を示す図である。It is a figure which shows a typical example of the deviation in a reverse rotation direction. 回転方向特定装置の動作の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of operation | movement of a rotation direction specific apparatus. 電動機制御装置の概念的な構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a notional structure of an electric motor control apparatus. 線間誘起電圧の一例を概略的に示す図である。It is a figure which shows an example of an induced voltage between lines schematically. 正転方向における偏差の模式的な一例を示す図である。It is a figure which shows a typical example of the deviation in a normal rotation direction. 逆転方向における偏差の模式的な一例を示す図である。It is a figure which shows a typical example of the deviation in a reverse rotation direction.

第1の実施の形態.
図1に示すように、電動機駆動装置は電力変換部1と回転方向特定装置5とを備えている。
First embodiment.
As shown in FIG. 1, the electric motor drive device includes a power conversion unit 1 and a rotation direction specifying device 5.

電力変換部1はその入力側で直流線L1,L2と接続され、その出力側で交流線Pu,Pv,Pwと接続される。直流線L1,L2の間には直流電圧が印加される。図1の例示では、直流線L1,L2の間にコンデンサC1が設けられ、直流電圧を平滑する。電力変換部1は例えばインバータであって、当該直流電圧を交流電圧へと変換して、これを交流線Pu,Pv,Pwに印加する。   Power conversion unit 1 is connected to DC lines L1 and L2 on its input side, and connected to AC lines Pu, Pv and Pw on its output side. A DC voltage is applied between the DC lines L1 and L2. In the illustration of FIG. 1, a capacitor C1 is provided between the DC lines L1 and L2 to smooth the DC voltage. The power conversion unit 1 is an inverter, for example, which converts the DC voltage into an AC voltage and applies it to the AC lines Pu, Pv, and Pw.

交流線Pu,Pv,Pwには電動機2が接続されており、この電動機2は電機子21と界磁22とを備える同期電動機である。電機子21は三相の電機子巻線21u,21v,21wを有し、電機子巻線21u,21v,21wは交流線Pu,Pv,Pwと接続される。電機子巻線21u,21v,21wには電力変換部1からの三相交流電圧が印加される。これによって電機子巻線21u,21v,21wに交流電流が流れ、界磁22へと回転磁界を印加する。界磁22は例えば永久磁石を有し、電機子21へと界磁磁束を供給する。そして界磁22は電機子21から回転磁界を受けて、電機子21に対して相対的に回転する。   An electric motor 2 is connected to the AC lines Pu, Pv, Pw. The electric motor 2 is a synchronous motor including an armature 21 and a field 22. The armature 21 has three-phase armature windings 21u, 21v, and 21w, and the armature windings 21u, 21v, and 21w are connected to AC lines Pu, Pv, and Pw. The three-phase AC voltage from the power converter 1 is applied to the armature windings 21u, 21v, and 21w. As a result, an alternating current flows through the armature windings 21 u, 21 v, 21 w, and a rotating magnetic field is applied to the field magnet 22. The field magnet 22 has a permanent magnet, for example, and supplies a field magnetic flux to the armature 21. The field 22 receives a rotating magnetic field from the armature 21 and rotates relative to the armature 21.

なお図1の例示では、三相の電機子巻線21u,21v,21wを有する電動機2を想定しているので、電力変換部1は三相の交流電圧を出力する。しかしながら本実施の形態は必ずしもこれに限らない。三相よりも大きいN相の電動機2を採用し、同様にN相の電力変換部1が採用されてもよい。また図1の例示では電機子巻線21u,21v,21wはいわゆる星型結線により互いに接続されているものの、いわゆる三角結線によって互いに接続されても良い。   In the illustration of FIG. 1, since the electric motor 2 having three-phase armature windings 21u, 21v, and 21w is assumed, the power conversion unit 1 outputs a three-phase AC voltage. However, the present embodiment is not necessarily limited to this. An N-phase motor 2 larger than the three-phase may be employed, and the N-phase power conversion unit 1 may be similarly employed. In the example of FIG. 1, the armature windings 21u, 21v, and 21w are connected to each other by so-called star connection, but may be connected to each other by so-called triangular connection.

このような電動機駆動装置において、電力変換部1が電動機2へと交流電圧を出力していない状態で電動機2が回転した場合、電機子巻線21u,21v,21wを通過する磁束が当該回転に基づいて変化する。これに伴って電機子巻線21u,21v,21wにはそれぞれ当該回転に基づく誘導起電力が発生し、電動機2は交流線Pu,Pv,Pwにそれぞれ相電位(以下、誘起電圧とも呼ぶ)Vu,Vv,Vwを出力する(図2も参照)。   In such an electric motor drive device, when the electric motor 2 rotates in a state in which the power converter 1 does not output an AC voltage to the electric motor 2, the magnetic flux passing through the armature windings 21u, 21v, 21w is in the rotation. Change based on. Accordingly, an induced electromotive force based on the rotation is generated in each of the armature windings 21u, 21v, and 21w, and the electric motor 2 has a phase potential (hereinafter also referred to as an induced voltage) Vu in each of the AC lines Pu, Pv, and Pw. , Vv, Vw are output (see also FIG. 2).

このような電動機2は例えばファン又はブロワなどの送風機に用いられてもよい。また例えば電動機2はヒートポンプ(空気調和機、給湯装置など)に搭載されるファン又は圧縮機を駆動してもよい。例えば屋外に配置される室外機に搭載されてファンを駆動する場合、電力変換部1が電動機2へと交流電圧を出力していない状態であっても、ファンは屋外の空気の流れ(風)によって回転する。また空気の流れ(風)などの外力によって回転されなくても圧縮機またはファンは慣性により回転する。   Such an electric motor 2 may be used for a blower such as a fan or a blower. Further, for example, the electric motor 2 may drive a fan or a compressor mounted on a heat pump (air conditioner, hot water supply device, etc.). For example, when the fan is mounted on an outdoor unit arranged outdoors and the fan is driven, even if the power conversion unit 1 does not output an AC voltage to the electric motor 2, the fan has an outdoor air flow (wind). Rotate by. Even if the compressor or the fan is not rotated by an external force such as an air flow (wind), the compressor or the fan rotates by inertia.

回転方向特定装置5は線間誘起電圧検出部3と回転方向特定部4とを備えている。線間誘起電圧検出部3は以下に述べる複数の線間誘起電圧を組として検出周期ごとに検出する。この線間誘起電圧の説明にあたって、まず誘起電圧Vu,Vv,Vwを説明する。誘起電圧Vu,Vv,Vwは図2に例示するように電動機2の回転位置(電気角)に依存して変化する略正弦波形状を採る。   The rotation direction identification device 5 includes a line induced voltage detection unit 3 and a rotation direction identification unit 4. The line induced voltage detector 3 detects a plurality of line induced voltages described below as a set for each detection period. In describing the line-to-line induced voltage, first, the induced voltages Vu, Vv, and Vw will be described. The induced voltages Vu, Vv, Vw take a substantially sine wave shape that varies depending on the rotational position (electrical angle) of the electric motor 2 as illustrated in FIG.

また図2では電動機2が正転方向に回転するときの誘起電圧Vu,Vv,Vwが例示される。正転方向では誘起電圧Vv,Vwはそれぞれ誘起電圧Vu,Vvに対して120度進む。言い換えれば、このような回転方向を正転方向と定義している。   FIG. 2 illustrates the induced voltages Vu, Vv, Vw when the electric motor 2 rotates in the forward direction. In the forward rotation direction, the induced voltages Vv and Vw advance 120 degrees with respect to the induced voltages Vu and Vv, respectively. In other words, such a rotation direction is defined as a normal rotation direction.

誘起電圧Vu,Vv,Vwのうち最も大きい電圧を最大相の誘起電圧と呼び、最も小さい電圧を最小相の誘起電圧と呼ぶ。図2に示すように、最大相の誘起電圧および最小相の誘起電圧は時間の経過と共に切り替わる。例えば正転方向(図2)では、回転位置が30度から150度までの範囲にあるときに誘起電圧Vuが最小値を採るので、この範囲では最小相の誘起電圧は誘起電圧Vuとなる。   The largest voltage among the induced voltages Vu, Vv, and Vw is called the maximum phase induced voltage, and the smallest voltage is called the minimum phase induced voltage. As shown in FIG. 2, the induced voltage of the maximum phase and the induced voltage of the minimum phase are switched over time. For example, in the forward rotation direction (FIG. 2), the induced voltage Vu takes the minimum value when the rotational position is in the range from 30 degrees to 150 degrees. Therefore, in this range, the induced voltage of the minimum phase is the induced voltage Vu.

線間誘起電圧とは、最小相の誘起電圧を基準電位としたときの、その基準電位に対する誘起電圧の電位差である。例えばU相の線間誘起電圧Vunは最小相の誘起電圧に対するU相の誘起電圧Vuの電位差である。30度から150度までの範囲では、最小相の誘起電圧は誘起電圧Vuであるので、線間誘起電圧Vunは図3に例示するように、この範囲において零である。また回転位置が150度から270度までの範囲にあるときには、誘起電圧Vvが最小相の誘起電圧であるので、この範囲では線間誘起電圧Vunは誘起電圧Vuと最小相の誘起電圧Vvとの間の電位差であり、図3に例示するような波形を採る。他の範囲についても同様である。また線間誘起電圧Vvnは誘起電圧Vvと最小相の誘起電圧との電位差であり、図3に例示する波形を採る。   The line-to-line induced voltage is a potential difference of the induced voltage with respect to the reference potential when the induced voltage of the minimum phase is set as the reference potential. For example, the U-phase line-to-line induced voltage Vun is a potential difference between the U-phase induced voltage Vu and the minimum-phase induced voltage Vu. In the range from 30 degrees to 150 degrees, the induced voltage of the minimum phase is the induced voltage Vu, so that the line induced voltage Vun is zero in this range as illustrated in FIG. When the rotational position is in the range from 150 degrees to 270 degrees, the induced voltage Vv is the minimum phase induced voltage. In this range, the line induced voltage Vun is the difference between the induced voltage Vu and the minimum phase induced voltage Vv. The potential difference between them is a waveform as illustrated in FIG. The same applies to other ranges. The line-to-line induced voltage Vvn is a potential difference between the induced voltage Vv and the induced voltage of the minimum phase, and takes the waveform illustrated in FIG.

回転方向が逆転方向であるときには、誘起電圧Vv,Vwはそれぞれ誘起電圧Vu,Vvに対して120度遅れる。したがって、このときの線間誘起電圧Vun,Vvnは図4に例示する波形を採る。   When the rotation direction is the reverse direction, the induced voltages Vv and Vw are delayed by 120 degrees with respect to the induced voltages Vu and Vv, respectively. Therefore, the line induced voltages Vun and Vvn at this time take the waveforms illustrated in FIG.

線間誘起電圧検出部3は図1に示すように、線間誘起電圧算出部31を備えていてもよい。線間誘起電圧算出部31には、例えば誘起電圧Vu,Vv,Vwが入力される。例えば線間誘起電圧算出部31は、入力された誘起電圧Vu,Vv,Vwを、アナログデータからデジタルデータへ変換してもよい。以後、線間誘起電圧算出部31はデジタルデータの誘起電圧Vu,Vv,Vwを扱う。線間誘起電圧算出部31は誘起電圧Vu,Vv,Vwから最小相の誘起電圧を抽出する。これは誘起電圧Vu,Vv,Vwの大小を判断することによって実行できる。この大小の判断は例えば比較器を用いて行うことができる。そして、線間誘起電圧算出部31は例えば線間誘起電圧Vun,Vvnを算出し、これらを回転方向特定部4へと出力する。   The line induced voltage detector 3 may include a line induced voltage calculator 31 as shown in FIG. For example, induced voltages Vu, Vv, and Vw are input to the line induced voltage calculator 31. For example, the line induced voltage calculator 31 may convert the input induced voltages Vu, Vv, and Vw from analog data to digital data. Thereafter, the line-to-line induced voltage calculation unit 31 handles induced voltages Vu, Vv, and Vw of digital data. The line-to-line induced voltage calculation unit 31 extracts the induced voltage of the minimum phase from the induced voltages Vu, Vv, and Vw. This can be executed by determining the magnitude of the induced voltages Vu, Vv, Vw. This determination can be made using, for example, a comparator. Then, the inter-line induced voltage calculation unit 31 calculates, for example, the inter-line induced voltages Vun and Vvn and outputs them to the rotation direction specifying unit 4.

なお線間誘起電圧算出部31は、ソフトウェアで実現されてもよく、あるいはハードウェアで実現されてもよい。図5はハードウェアで実現される線間誘起電圧検出部3の一例を概略的に示している。なお図5では、電力変換部1の内部構成の一例も示されている。例えば電力変換部1はスイッチング素子Sup,Svp,Swp,Sun,Svn,SwnとダイオードDup,Dvp,Dwp,Dun,Dvn,Dwnとを備えている。スイッチング素子Sxp,Sxn(xはu,v,wを代表する、以下同様)は、直流線LH,LLの間で相互に直列に接続されている。   The line induced voltage calculation unit 31 may be realized by software or hardware. FIG. 5 schematically shows an example of the line induced voltage detection unit 3 realized by hardware. FIG. 5 also shows an example of the internal configuration of the power conversion unit 1. For example, the power conversion unit 1 includes switching elements Sup, Svp, Swp, Sun, Svn, Swn and diodes Dup, Dvp, Dwp, Dun, Dvn, Dwn. Switching elements Sxp, Sxn (x represents u, v, w, and so on) are connected in series between the DC lines LH, LL.

ダイオードDxp,Dxnはそれぞれスイッチング素子Sxp,Sxnに並列に接続される。ダイオードDxp,Dxnの順方向は直流線LLから直流線LHへと向かう方向である。スイッチング素子Sxp,Sxnを接続する接続点からは交流線Pxが引き出されている。これらの交流線Pu,Pu,Pwは電動機2に接続される。   The diodes Dxp and Dxn are connected in parallel to the switching elements Sxp and Sxn, respectively. The forward directions of the diodes Dxp and Dxn are directions from the DC line LL to the DC line LH. An AC line Px is drawn from a connection point connecting the switching elements Sxp and Sxn. These AC lines Pu, Pu, Pw are connected to the electric motor 2.

線間誘起電圧検出部3は、交流線Puと直流線LLとの間に印加される電圧を線間誘起電圧Vunとして検出し、交流線Pvと直流線LLとの間に印加される電圧を線間誘起電圧Vvnとして検出する。例えば線間誘起電圧検出部3は分圧抵抗R1〜R4を備えている。分圧抵抗R1,R2は交流線Puと直流線LLとの間で相互に直列に接続され、分圧抵抗R3,R4は交流線Pvと直流線LLとの間で相互に直列に接続されている。そして、分圧抵抗R1,R2を接続する接続点の電圧(図5では分圧抵抗R2の両端電圧)が線間誘起電圧Vunを反映する電圧Vun0として出力され、分圧抵抗R3,R4を接続する接続点の電圧(図5では分圧抵抗R4の両端電圧)が線間誘起電圧Vvnを反映する電圧Vvn0として出力される。   The line induced voltage detector 3 detects a voltage applied between the AC line Pu and the DC line LL as a line induced voltage Vun, and detects a voltage applied between the AC line Pv and the DC line LL. Detected as a line-to-line induced voltage Vvn. For example, the line induced voltage detector 3 includes voltage dividing resistors R1 to R4. The voltage dividing resistors R1 and R2 are connected in series between the AC line Pu and the DC line LL, and the voltage dividing resistors R3 and R4 are connected in series between the AC line Pv and the DC line LL. Yes. The voltage at the connection point connecting the voltage dividing resistors R1 and R2 (the voltage across the voltage dividing resistor R2 in FIG. 5) is output as the voltage Vun0 reflecting the line induced voltage Vun, and the voltage dividing resistors R3 and R4 are connected. The voltage at the connection point (the voltage across the voltage dividing resistor R4 in FIG. 5) is output as the voltage Vvn0 reflecting the line induced voltage Vvn.

図5の例示では、例えば電圧Vun0,Vvn0はそれぞれAD変換部32,33へと入力される。AD変換部32,33はそれぞれ電圧Vun0,Vvn0をアナログデータからデジタルデータへと変換し、デジタルデータとしての線間誘起電圧Vun,Vvnを出力する。   In the example of FIG. 5, for example, the voltages Vun0 and Vvn0 are input to the AD conversion units 32 and 33, respectively. The AD conversion units 32 and 33 convert the voltages Vun0 and Vvn0 from analog data to digital data, respectively, and output line induced voltages Vun and Vvn as digital data.

回転方向特定部4はAD変換部32,33から得られたデジタルデータとしての線間誘起電圧Vun,Vvnに基づいて、電動機2の回転方向を特定する。まず特定方法の基本的な考え方を説明する。図3,4を参照して、線間誘起電圧Vun,Vvnの大小関係が入れ替わるときの回転位置は、回転方向によらずに150度又は330度を採る。しかも線間誘起電圧Vunが線間誘起電圧Vvnを超える時点での回転位置は回転方向に依らずに150度を採り、線間誘起電圧Vunが線間誘起電圧Vvnを下回る時点での回転位置は回転方向に依らずに330度を採る。   The rotation direction identification unit 4 identifies the rotation direction of the electric motor 2 based on the line induced voltages Vun and Vvn as digital data obtained from the AD conversion units 32 and 33. First, the basic concept of the identification method will be explained. Referring to FIGS. 3 and 4, the rotational position when the magnitude relationship between line induced voltages Vun and Vvn is switched takes 150 degrees or 330 degrees regardless of the rotational direction. Moreover, the rotational position when the line-induced voltage Vun exceeds the line-induced voltage Vvn takes 150 degrees regardless of the rotation direction, and the rotational position when the line-induced voltage Vun falls below the line-induced voltage Vvn is Take 330 degrees regardless of the direction of rotation.

一方で、回転位置が150度となるときの線間誘起電圧Vun,Vvnは、回転方向に応じて異なる値をとる。図3に示すように、正転方向においては線間誘起電圧Vun,Vvnは零であり、図4に示すように、逆転方向においては線間誘起電圧Vun,Vvnは正の値をとる。同様に、回転位置が330度となるときの線間誘起電圧Vun,Vvnも回転方向に応じて異なる値をとる。正転方向においては線間誘起電圧Vun,Vvnは正の値をとり、逆転方向においては線間誘起電圧Vun,Vvnは零となる。   On the other hand, the line-to-line induced voltages Vun and Vvn when the rotation position is 150 degrees have different values depending on the rotation direction. As shown in FIG. 3, the line induced voltages Vun and Vvn are zero in the forward rotation direction, and as shown in FIG. 4, the line induced voltages Vun and Vvn take positive values in the reverse direction. Similarly, the line-to-line induced voltages Vun and Vvn when the rotation position is 330 degrees also take different values depending on the rotation direction. In the forward direction, the line induced voltages Vun and Vvn take positive values, and in the reverse direction, the line induced voltages Vun and Vvn are zero.

したがって、この相違に基づいて回転方向を特定することができる。例えば回転位置が150度であるときの線間誘起電圧Vunと、回転位置が330度となるときの線間誘起電圧Vunとの間の偏差を算出し、その偏差の正負に応じて、回転方向を特定することができる。具体的には、回転位置が330度であるときの線間誘起電圧Vunから、回転位置が150度であるときの線間誘起電圧Vunを減算した第1偏差が、正であるときに、回転方向を正転方向であると特定できる。また第1偏差が負であるときに、回転方向を逆転方向であると特定できる。   Therefore, the rotation direction can be specified based on this difference. For example, the deviation between the line induced voltage Vun when the rotational position is 150 degrees and the line induced voltage Vun when the rotational position is 330 degrees is calculated, and the rotational direction is determined according to the sign of the deviation. Can be specified. Specifically, when the first deviation obtained by subtracting the line induced voltage Vun when the rotational position is 150 degrees from the line induced voltage Vun when the rotational position is 330 degrees is positive, the rotation is performed. The direction can be specified as the forward direction. When the first deviation is negative, the rotation direction can be specified as the reverse rotation direction.

同様に、線間誘起電圧Vvnを用いてもよい。例えば回転位置が330度であるときの線間誘起電圧Vvnから、回転位置が150度であるときの線間誘起電圧Vvnを減算した第2偏差が、正であるときに、回転方向を正転方向であると特定できる。また第2偏差が負であるときに、回転方向を逆転方向であると特定できる。   Similarly, a line induced voltage Vvn may be used. For example, when the second deviation obtained by subtracting the line induced voltage Vvn when the rotational position is 150 degrees from the line induced voltage Vvn when the rotational position is 330 degrees is positive, the rotational direction is rotated forward. It can be identified as a direction. When the second deviation is negative, the rotation direction can be specified as the reverse rotation direction.

<誤差>
ところで実際には、線間誘起電圧Vun,Vvnを取得するタイミングについて誤差が生じる。例えばこの誤差はAD変換に要する時間に起因して生じる。当該誤差として、例えば回転位置が330度となるタイミングから遅れたタイミングで線間誘起電圧Vunが検出される。図3の例示では、この線間誘起電圧Vunを符号Vun1で示している。同様に、例えば回転位置が150度となるタイミングから遅れたタイミングで線間誘起電圧Vunが検出される。図3の例示では、この線間誘起電圧Vunを符号Vun2で示している。そして、このタイミングのズレ量が大きいほど、線間誘起電圧Vunに生じる誤差は大きくなる。線間誘起電圧Vvnも同様である。
<Error>
Actually, however, an error occurs with respect to the timing of acquiring the line induced voltages Vun and Vvn. For example, this error occurs due to the time required for AD conversion. As the error, for example, the line induced voltage Vun is detected at a timing delayed from the timing at which the rotational position becomes 330 degrees. In the illustration of FIG. 3, this line induced voltage Vun is indicated by the symbol Vun1. Similarly, the line induced voltage Vun is detected at a timing delayed from the timing at which the rotational position becomes 150 degrees, for example. In the illustration of FIG. 3, this line induced voltage Vun is indicated by the symbol Vun2. And the error which arises in the line induced voltage Vun becomes large, so that the deviation | shift amount of this timing is large. The same applies to the line-to-line induced voltage Vvn.

また回転速度が高いほど回転位置は速く変化する。よって線間誘起電圧Vunを検出するときの回転位置は回転速度が高いほど所望値(150度、330度)から遠ざかる。したがって、回転速度が高いほど線間誘起電圧Vunに生じる誤差は大きくなる。線間誘起電圧Vvnも同様である。   Also, the higher the rotational speed, the faster the rotational position changes. Therefore, the rotational position when detecting the line induced voltage Vun is further away from the desired value (150 degrees, 330 degrees) as the rotational speed is higher. Therefore, the higher the rotational speed, the greater the error that occurs in the line induced voltage Vun. The same applies to the line-to-line induced voltage Vvn.

次に、回転位置についての誤差がどの程度生じたときに、回転方向を誤って特定するかを検討する。上述のように、線間誘起電圧Vun,Vvnの大小関係の切り替わりは、180度ごとに生じるので、この位相差は180度であることが望ましい。そこで、位相差を180度と仮定しつつ、誤差を導入する。ここでは、線間誘起電圧Vunが検出されるときの回転位置と所望値(150度、330度)との間の位相差Δθを、回転位置についての誤差として導入する。値Vun1と値Vun2との間の偏差ΔVun、および、値Vvn1と値Vvn2との間の偏差ΔVvnは以下の式で表される。   Next, it is examined how much the rotational direction is erroneously specified when an error in the rotational position occurs. As described above, since the switching of the magnitude relationship between the line induced voltages Vun and Vvn occurs every 180 degrees, this phase difference is desirably 180 degrees. Therefore, an error is introduced while assuming that the phase difference is 180 degrees. Here, the phase difference Δθ between the rotational position when the line induced voltage Vun is detected and a desired value (150 degrees, 330 degrees) is introduced as an error for the rotational position. The deviation ΔVun between the value Vun1 and the value Vun2 and the deviation ΔVvn between the value Vvn1 and the value Vvn2 are expressed by the following equations.

ΔVun=Vun(330度+Δθ)−Vun(150度+Δθ) ・・・(1)
ΔVvn=Vvn(330度+Δθ)−Vvn(150度+Δθ) ・・・(2)
Vun(α)は回転位置がαであるときの線間誘起電圧Vunを示し、Vvn(α)は回転位置がαであるときの線間誘起電圧Vvnを示している。よって、Vun(330度+Δθ),Vun(150度+Δθ)はそれぞれ値Vun1,Vun2を示し、Vvn(330度+Δθ),Vvn(150度+Δθ)はそれぞれ値Vvn1,Vvn2を示す。
ΔVun = Vun (330 degrees + Δθ) −Vun (150 degrees + Δθ) (1)
ΔVvn = Vvn (330 degrees + Δθ) −Vvn (150 degrees + Δθ) (2)
Vun (α) represents the line induced voltage Vun when the rotational position is α, and Vvn (α) represents the line induced voltage Vvn when the rotational position is α. Therefore, Vun (330 degrees + Δθ) and Vun (150 degrees + Δθ) indicate the values Vun1 and Vun2, respectively, and Vvn (330 degrees + Δθ) and Vvn (150 degrees + Δθ) indicate the values Vvn1 and Vvn2, respectively.

図3を参照して、例えば位相差Δθが零から60度の範囲内であるときには、位相差Δθが増大するにつれて、値Vun2は増大するのに対して、値Vun1は低下する。よってこの範囲において、偏差ΔVunは位相差Δθの増大に応じて低下する。図6および図7は、位相差Δθに対する偏差ΔVun,Vvnの変化の一例を概略的に示している。図6において回転方向は正転方向であり、図7において回転方向は逆転方向である。以下では、まず偏差ΔVunについて説明する。   Referring to FIG. 3, for example, when phase difference Δθ is in the range of zero to 60 degrees, value Vun2 increases while value Vun1 decreases as phase difference Δθ increases. Therefore, in this range, the deviation ΔVun decreases as the phase difference Δθ increases. 6 and 7 schematically show an example of changes in the deviations ΔVun and Vvn with respect to the phase difference Δθ. In FIG. 6, the rotation direction is the forward rotation direction, and in FIG. 7, the rotation direction is the reverse rotation direction. Hereinafter, first, the deviation ΔVun will be described.

図6に示すように、位相差Δθが−150度から30度までの範囲内にあるときには、偏差ΔVunは正となる。一方で、図7に示すように、位相差Δθが−30度から150度までの範囲内にあるときには、偏差ΔVunが負となる。よって位相差Δθが−30度から30度までの範囲内にあるときには、偏差ΔVunは正転時に正となり、かつ、逆転時に負となる。つまり−30度から30度までの範囲内の位相差Δθ(誤差)で線間誘起電圧Vunを検出すれば、線間誘起電圧Vunに基づいて偏差ΔVunを算出しても、その偏差ΔVunに基づいて正しく回転方向を特定できる。   As shown in FIG. 6, when the phase difference Δθ is in a range from −150 degrees to 30 degrees, the deviation ΔVun is positive. On the other hand, as shown in FIG. 7, when the phase difference Δθ is in the range from −30 degrees to 150 degrees, the deviation ΔVun is negative. Therefore, when the phase difference Δθ is in the range from −30 degrees to 30 degrees, the deviation ΔVun is positive during forward rotation and negative during reverse rotation. That is, if the line induced voltage Vun is detected with a phase difference Δθ (error) within a range from −30 degrees to 30 degrees, even if the deviation ΔVun is calculated based on the line induced voltage Vun, the deviation ΔVun is calculated based on the deviation ΔVun. To correctly identify the direction of rotation.

一方で、例えば位相差Δθが30度から150度までの範囲内にあるときには、偏差ΔVunは正転時にも逆転時にも正になる。つまり回転方向によらず、常に偏差ΔVunは正となる。よって、30度から150度までの範囲内の位相差Δθ(誤差)で線間誘起電圧Vunを検出すると、回転方向を正しく検出できない。同様にして、他の範囲における偏差ΔVunの極性と、回転方向とを考慮すれば、当該他の範囲内において回転方向を正しく検出できないことが分かる。偏差ΔVvnについても同様である。   On the other hand, for example, when the phase difference Δθ is within a range from 30 degrees to 150 degrees, the deviation ΔVun becomes positive both during forward rotation and during reverse rotation. That is, the deviation ΔVun is always positive regardless of the rotation direction. Therefore, if the line induced voltage Vun is detected with a phase difference Δθ (error) within a range from 30 degrees to 150 degrees, the rotation direction cannot be detected correctly. Similarly, if the polarity of the deviation ΔVun in the other range and the rotation direction are considered, it can be seen that the rotation direction cannot be detected correctly in the other range. The same applies to the deviation ΔVvn.

以上のように、基本的な考え方においては、許容できる位相差Δθ(誤差)は−30度から30度までの範囲であることが分かる。   As described above, in the basic concept, it can be seen that the allowable phase difference Δθ (error) is in the range from −30 degrees to 30 degrees.

<回転方法の特定>
そこで本実施の形態では、回転方向特定部4は、線間誘起電圧Vun,Vvnの大小関係を判定する。そして、線間誘起電圧Vun,Vvnの大小関係の判定結果が入れ替わる第1状態(例えば330度)における、線間誘起電圧Vunの値Vun1から、第1状態の後に大小関係の判定結果が最初に入れ替わる第2状態(例えば150度)における線間誘起電圧Vunの値Vun2を減算した偏差ΔVun、および、線間誘起電圧Vvnの第1状態における値Vvn1から第2状態における値Vvn2を減算した偏差ΔVvnのうち、絶対値が大きい方の偏差の正負に基づいて、回転方向を特定する。つまり、偏差ΔVunの絶対値が偏差ΔVvnの絶対値よりも大きいときには、偏差ΔVunの正負に応じて回転方向を特定し、偏差ΔVunの絶対値が偏差ΔVvnの絶対値よりも小さいときには、偏差ΔVvnの正負に応じて回転方向を特定する。
<Specification of rotation method>
Therefore, in the present embodiment, the rotation direction specifying unit 4 determines the magnitude relationship between the line induced voltages Vun and Vvn. Then, from the value Vun1 of the line induced voltage Vun in the first state (for example, 330 degrees) in which the magnitude relation between the line induced voltages Vun and Vvn is switched, the magnitude relation judgment result is first after the first state. A deviation ΔVun obtained by subtracting the value Vun2 of the line induced voltage Vun2 in the second state (for example, 150 degrees) to be switched, and a deviation ΔVvn obtained by subtracting the value Vvn2 in the first state from the value Vvn1 in the first state of the line induced voltage Vvn. The direction of rotation is specified based on the sign of the deviation having the larger absolute value. That is, when the absolute value of the deviation ΔVun is larger than the absolute value of the deviation ΔVvn, the rotational direction is specified according to the sign of the deviation ΔVun, and when the absolute value of the deviation ΔVun is smaller than the absolute value of the deviation ΔVvn, The direction of rotation is specified according to positive and negative.

図6を参照して、例えば正転時において位相差Δθが零度から60度までの範囲内にあるときには、偏差ΔVvnの絶対値は偏差ΔVunの絶対値よりも大きい。よってこのとき、偏差ΔVvnに基づいて回転方向が特定される。このとき、偏差ΔVvnは正転時に正となるので、正しく回転方向を特定できる。図7を参照して、逆転時においては、位相差Δθが零度から60度までの範囲内にあるときには、偏差ΔVunの絶対値が偏差ΔVvnの絶対値よりも大きい。よってこのとき、偏差ΔVunに基づいて回転方向が特定される。このとき、偏差ΔVunは負となるので、正しく回転方向を特定できる。   Referring to FIG. 6, for example, when the phase difference Δθ is in a range from zero degrees to 60 degrees during forward rotation, the absolute value of deviation ΔVvn is larger than the absolute value of deviation ΔVun. Therefore, at this time, the rotation direction is specified based on the deviation ΔVvn. At this time, since the deviation ΔVvn becomes positive during normal rotation, the rotation direction can be correctly specified. Referring to FIG. 7, at the time of reverse rotation, when the phase difference Δθ is in the range from zero degrees to 60 degrees, the absolute value of the deviation ΔVun is larger than the absolute value of the deviation ΔVvn. Therefore, at this time, the rotation direction is specified based on the deviation ΔVun. At this time, since the deviation ΔVun is negative, the rotation direction can be correctly specified.

また図6を参照して、例えば正転時において位相差Δθが−60度から零度までの範囲内にあるときには、偏差ΔVunの絶対値は偏差ΔVvnの絶対値よりも大きい。よってこのとき、偏差ΔVunを用いて回転方向が特定される。このとき、偏差ΔVunは正となるので、正しく回転方向を特定できる。図7を参照して、例えば逆転時において位相差Δθが−60度から零度までの範囲内にあるときには、偏差ΔVvnの絶対値が偏差ΔVunの絶対値よりも大きい。よってこのとき、偏差ΔVvnを用いて回転方向が特定される。このとき、偏差ΔVvnは負となるので、正しく回転方向を特定できる。   Referring to FIG. 6, for example, when the phase difference Δθ is in a range from −60 degrees to zero degrees during forward rotation, the absolute value of the deviation ΔVun is larger than the absolute value of the deviation ΔVvn. Therefore, at this time, the rotation direction is specified using the deviation ΔVun. At this time, since the deviation ΔVun is positive, the rotation direction can be correctly specified. Referring to FIG. 7, for example, when the phase difference Δθ is within a range from −60 degrees to zero degrees during reverse rotation, the absolute value of deviation ΔVvn is larger than the absolute value of deviation ΔVun. Therefore, at this time, the rotational direction is specified using the deviation ΔVvn. At this time, since the deviation ΔVvn is negative, the rotation direction can be correctly specified.

以上のように本特定方法によれば、−60度から60度のまでの範囲の位相差Δθ(誤差)で、線間誘起電圧Vun,Vvnを検出しても、正しく回転方向を特定することができる。つまり、本実施の形態によれば、許容できる位相差Δθ(誤差)の範囲を−60度から60度までの範囲に広げることができる。言い換えれば、回転方向を適切に特定できる回転速度の上限値を向上することができる。或いは、検出周期を長くすることができ、例えば検出速度の遅い電圧検出器を用いることができる。   As described above, according to this identification method, the rotational direction can be correctly identified even if the line induced voltages Vun and Vvn are detected with the phase difference Δθ (error) in the range from −60 degrees to 60 degrees. Can do. That is, according to the present embodiment, the allowable phase difference Δθ (error) can be expanded to a range from −60 degrees to 60 degrees. In other words, it is possible to improve the upper limit value of the rotation speed that can appropriately specify the rotation direction. Or a detection cycle can be lengthened, for example, a voltage detector with a slow detection speed can be used.

<具体的な動作の一例>
図8は回転方向特定装置5の動作の一例を示す図である。まずステップST1にて、線間誘起電圧検出部3は線間誘起電圧Vun,Vvnの値Vun1,Vvn1(以下では、線間誘起電圧Vun1,Vvn1とも呼ぶ)を検出する。例えば回転位置が330度になったと判断したときに線間誘起電圧Vun,Vvnを線間誘起電圧Vun1,Vvn1として検出する。具体的な一例について説明する。線間誘起電圧Vunが線間誘起電圧Vvnを下回ったと判断したとき、つまり線間誘起電圧Vunが線間誘起電圧Vvnよりも大きい状態から線間誘起電圧Vvnよりも小さくなったと判断したときに、線間誘起電圧Vun,Vvnをそれぞれ線間誘起電圧Vun1,Vvn1として検出する。
<Example of specific operation>
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the operation of the rotation direction specifying device 5. First, in step ST1, the line induced voltage detector 3 detects values Vun1 and Vvn1 (hereinafter also referred to as line induced voltages Vun1 and Vvn1) of the line induced voltages Vun and Vvn. For example, when it is determined that the rotational position has become 330 degrees, the line induced voltages Vun and Vvn are detected as the line induced voltages Vun1 and Vvn1. A specific example will be described. When it is determined that the line induced voltage Vun is lower than the line induced voltage Vvn, that is, when it is determined that the line induced voltage Vun is smaller than the line induced voltage Vvn from a state where the line induced voltage Vun is greater than the line induced voltage Vvn. The line induced voltages Vun and Vvn are detected as line induced voltages Vun1 and Vvn1, respectively.

次にステップST2にて、線間誘起電圧検出部3は線間誘起電圧Vun,Vvnの値Vun2,Vvn2(以下、線間誘起電圧Vun2,Vvn2とも呼ぶ)を検出する。例えば回転位置が150度になったと判断したときに、線間誘起電圧Vun,Vvnを線間誘起電圧Vun2,Vvn2として検出する。具体的な一例について説明する。線間誘起電圧検出部3は所定の検出周期ごとに線間誘起電圧Vun,Vvnを検出している。そして、線間誘起電圧Vunが線間誘起電圧Vvnを超えたと判断したとき、つまり線間誘起電圧Vunが線間誘起電圧Vvnよりも小さい状態から線間誘起電圧Vvnよりも大きくなったと判断したときに、線間誘起電圧Vun,Vvnをそれぞれ線間誘起電圧Vun2,Vvn2として検出する。   Next, in step ST2, the line induced voltage detector 3 detects values Vun2 and Vvn2 of the line induced voltages Vun and Vvn (hereinafter also referred to as line induced voltages Vun2 and Vvn2). For example, when it is determined that the rotational position has reached 150 degrees, the line induced voltages Vun and Vvn are detected as the line induced voltages Vun2 and Vvn2. A specific example will be described. The line induced voltage detector 3 detects the line induced voltages Vun and Vvn at every predetermined detection cycle. When it is determined that the line induced voltage Vun exceeds the line induced voltage Vvn, that is, when it is determined that the line induced voltage Vun is larger than the line induced voltage Vvn from a state where the line induced voltage Vun is smaller than the line induced voltage Vvn. In addition, the line induced voltages Vun and Vvn are detected as the line induced voltages Vun2 and Vvn2, respectively.

次に、ステップST3にて、回転方向特定部4は線間誘起電圧Vun1から線間誘起電圧Vun2を減算して偏差ΔVunを算出し、また、線間誘起電圧Vvn1から線間誘起電圧Vvn2を減算して偏差ΔVvnを算出する。   Next, in step ST3, the rotation direction specifying unit 4 subtracts the line induced voltage Vun2 from the line induced voltage Vun1 to calculate the deviation ΔVun, and subtracts the line induced voltage Vvn2 from the line induced voltage Vvn1. Then, the deviation ΔVvn is calculated.

次にステップST4にて、回転方向特定部4は偏差ΔVun,ΔVvnの絶対値を算出し、偏差ΔVun,ΔVvnの絶対値のどちらが大きいかを判断する。偏差ΔVunの絶対値が偏差ΔVvnの絶対値よりも大きいと判断したときには、ステップST5にて、回転方向特定部4は偏差ΔVunの正負に応じて回転方向を特定する。一方で、ステップST4にて偏差ΔVunの絶対値が偏差ΔVvnの絶対値よりも小さいと判断したときには、ステップST6にて、回転方向特定部4は偏差ΔVvnの正負に応じて回転方向を特定する。   Next, in step ST4, the rotation direction specifying unit 4 calculates absolute values of the deviations ΔVun and ΔVvn, and determines which of the absolute values of the deviations ΔVun and ΔVvn is larger. When it is determined that the absolute value of the deviation ΔVun is larger than the absolute value of the deviation ΔVvn, in step ST5, the rotation direction specifying unit 4 specifies the rotation direction according to the sign of the deviation ΔVun. On the other hand, when it is determined in step ST4 that the absolute value of the deviation ΔVun is smaller than the absolute value of the deviation ΔVvn, in step ST6, the rotation direction specifying unit 4 specifies the rotation direction according to the sign of the deviation ΔVvn.

要するに、回転方向特定部4は次のようにして回転方向を特定すればよい。即ち、線間誘起電圧Vunの値Vun1から線間誘起電圧Vunの値Vun2を減算した第1偏差ΔVun、および、線間誘起電圧Vunの値Vun1から線間誘起電圧Vvnの値Vvn2を減算した第2偏差(ΔVvn)のうち、絶対値が大きい方の偏差の正負に基づいて、回転方向を特定する。線間誘起電圧Vunの値Vun1と線間誘起電圧Vvnの値Vvn1とは組として検出される。ここでいう組としての検出とは、実質的に同じタイミングと考えることができる程度のタイミング差で線間誘起電圧Vun,Vvnを検出することを言う。線間誘起電圧Vunの値Vun2と線間誘起電圧Vvnの値Vvn2とは組として検出される。線間誘起電圧Vun値Vun1は、隣接して検出された線間誘起電圧Vunのうち、線間誘起電圧Vvnとの大小関係が相違する一対の値のいずれか一方である。ここでいう隣接した検出とは、検出周期において連続する2回の検出をいう。また一対の値とは、線間誘起電圧Vun,Vvnの大小関係が入れ替わる前後の2つの値をいう。線間誘起電圧Vunの値Vun2は、隣接して検出された線間誘起電圧Vunのうち、線間誘起電圧Vvnが値Vvn1を採った後、線間誘起電圧Vvnとの大小関係が相違する最初の一対の値のいずれか一方である。   In short, the rotation direction specifying unit 4 may specify the rotation direction as follows. That is, a first deviation ΔVun obtained by subtracting the value Vun2 of the line induced voltage Vun from the value Vun1 of the line induced voltage Vun, and a value Vvn2 of the line induced voltage Vvn subtracted from the value Vun1 of the line induced voltage Vun. Of the two deviations (ΔVvn), the rotational direction is specified based on the sign of the deviation with the larger absolute value. The value Vun1 of the line induced voltage Vun and the value Vvn1 of the line induced voltage Vvn are detected as a set. The detection as a set here means that the line induced voltages Vun and Vvn are detected with a timing difference that can be considered to be substantially the same timing. The value Vun2 of the line induced voltage Vun and the value Vvn2 of the line induced voltage Vvn are detected as a set. The line induced voltage Vun value Vun1 is one of a pair of values that differ in magnitude relationship with the line induced voltage Vvn among the line induced voltages Vun detected adjacently. The adjacent detection here refers to two detections consecutive in the detection cycle. A pair of values refers to two values before and after the magnitude relationship between the line induced voltages Vun and Vvn is switched. The value Vun2 of the line induced voltage Vun is the first difference between the line induced voltage Vvn after the line induced voltage Vvn takes the value Vvn1 among the line induced voltages Vun detected adjacently. One of a pair of values.

なお上述の例では、線間誘起電圧Vun,Vvnを用いているものの、線間誘起電圧Vun,Vvn,Vwnの少なくとも2つを採用すればよい。   In the above example, the line induced voltages Vun and Vvn are used, but at least two of the line induced voltages Vun, Vvn and Vwn may be adopted.

<偏差ΔVun,ΔVvnが等しい場合>
図6および図7を参照して、位相差Δθが零であるときには、偏差ΔVun,ΔVvnは互いに等しく、正転時に正となり、逆転時に負となる。よって偏差ΔVun,ΔVvnが互いに等しいときには、いずれを用いて回転方向を特定してもよい。
<When deviations ΔVun and ΔVvn are equal>
Referring to FIGS. 6 and 7, when phase difference Δθ is zero, deviations ΔVun and ΔVvn are equal to each other and become positive during forward rotation and negative during reverse rotation. Therefore, when the deviations ΔVun and ΔVvn are equal to each other, the rotation direction may be specified using either one.

一方で図6を参照して、位相差Δθが−120度から−60度までの範囲または60度から120度までの範囲内にあるとき、偏差ΔVun,ΔVvnの絶対値は互いに等しく、偏差ΔVun,ΔVvnの極性は反対となる。したがって上述の特定方法によれば、これらの範囲にて回転方向を適切に検出できない。   On the other hand, referring to FIG. 6, when the phase difference Δθ is in the range of −120 degrees to −60 degrees or in the range of 60 degrees to 120 degrees, the absolute values of the deviations ΔVun and ΔVvn are equal to each other, and the deviation ΔVun , ΔVvn are opposite in polarity. Therefore, according to the above-described specifying method, the rotation direction cannot be properly detected in these ranges.

そこで、回転方向特定部4は偏差ΔVun,ΔVvnの絶対値が互いに略等しく、偏差ΔVun,ΔVvnの極性が互いに反対であると判断したときには、回転方向を特定しなくてもよい。これによれば、回転方向を誤って特定することを回避できる。   Therefore, when the rotational direction specifying unit 4 determines that the absolute values of the deviations ΔVun and ΔVvn are substantially equal to each other and the polarities of the deviations ΔVun and ΔVvn are opposite to each other, the rotational direction need not be specified. According to this, it can avoid specifying a rotation direction accidentally.

<濾波>
図9は回転方向特定装置の他の一例の構成を概略的に示す図である。図1と比較して、濾波器6を更に備えている。濾波器6は線間誘起電圧を入力し、この線間誘起電圧を濾波する。具体的には、線間誘起電圧から高調波成分を除去し、除去後の線間誘起電圧を回転方向特定部4へと出力する。濾波器6は例えばローパスフィルタであってもよく、あるいは、平均値または積分値を算出してもよい。これにより、高調波のノイズを除去して精度を向上することができる。
<Filter>
FIG. 9 is a diagram schematically showing a configuration of another example of the rotation direction specifying device. Compared with FIG. 1, a filter 6 is further provided. The filter 6 receives the line induced voltage and filters the line induced voltage. Specifically, the harmonic component is removed from the line induced voltage, and the line induced voltage after the removal is output to the rotation direction specifying unit 4. The filter 6 may be a low-pass filter, for example, or may calculate an average value or an integral value. As a result, harmonic noise can be removed to improve accuracy.

<ノイズ>
線間誘起電圧に発生するノイズの一部は濾波器6によって除去されるものの、全てのノイズを除去できるとは限らない。また濾波器6が設けられていなければ、ノイズがそのまま残る。図10は線間誘起電圧Vun,Vvnの一例を概略的に示す図である。図10では、線間誘起電圧Vun,Vvnが互いに近い値を有するときの一例を示している。つまり線間誘起電圧Vun,Vvnが交差する付近の一例を示している。図10の例示では、線間誘起電圧Vun,Vvnには互いに同程度のノイズが発生している。
<Noise>
Although a part of the noise generated in the line induced voltage is removed by the filter 6, not all the noise can be removed. If the filter 6 is not provided, the noise remains as it is. FIG. 10 is a diagram schematically showing an example of the line induced voltages Vun and Vvn. FIG. 10 shows an example when the line induced voltages Vun and Vvn have values close to each other. That is, an example of the vicinity where the line induced voltages Vun and Vvn intersect is shown. In the example of FIG. 10, the same level of noise is generated in the line induced voltages Vun and Vvn.

このように線間誘起電圧Vun,Vvnの両方に同程度のノイズが発生する場合、回転位置が150度であるときのノイズの値と、回転位置が330度であるときのノイズの値が異なれば、偏差ΔVun,ΔVvnにも互いに同程度のノイズが発生する。   Thus, when the same level of noise is generated in both line induced voltages Vun and Vvn, the noise value when the rotational position is 150 degrees and the noise value when the rotational position is 330 degrees are different. For example, the same level of noise is generated in the deviations ΔVun and ΔVvn.

図11および図12は、かかるノイズが発生したときの偏差ΔVun,ΔVvnの一例を概略的に示している。図11では偏差ΔVun,ΔVvnは互いに同量だけ上方(値が大きい方)に平行移動しており、図12では偏差ΔVun,ΔVvnは互いに同量だけ下方(値が小さい方)に平行移動している。図11では、より大きい絶対値を有する偏差が正となる範囲が、範囲A1で示されている。つまり、本特定方法によれば範囲A1において正しく回転方向を特定できる。図11では、範囲A1の幅は240度を超えている。一方で図12では、範囲A1の幅は120度よりも小さいものの、基本的な考え方に基づく特定方法による60度(−30度から30度までの範囲)よりも広い。つまり、ノイズが生じた状態でも、本特定方法は効果を招来することが分かる。   11 and 12 schematically show an example of the deviations ΔVun and ΔVvn when such noise occurs. In FIG. 11, the deviations ΔVun and ΔVvn are translated upward by the same amount (the larger value), and in FIG. 12, the deviations ΔVun and ΔVvn are translated downward by the same amount (the smaller value). Yes. In FIG. 11, a range in which a deviation having a larger absolute value is positive is indicated by a range A1. That is, according to this specifying method, the rotation direction can be correctly specified in the range A1. In FIG. 11, the width of the range A1 exceeds 240 degrees. On the other hand, in FIG. 12, although the width of the range A1 is smaller than 120 degrees, it is wider than 60 degrees (range from −30 degrees to 30 degrees) by the specific method based on the basic concept. That is, it can be seen that the present identifying method is effective even in a state where noise occurs.

なお上述の例では、基準電位として最小相の相電位を採用しているものの、最大相の相電位を採用してもよい。   In the above example, the phase potential of the minimum phase is adopted as the reference potential, but the phase potential of the maximum phase may be adopted.

また上述の例では、値Vun1は、隣接して検出された線間誘起電圧Vunのうち、線間誘起電圧Vvnとの大小関係が相違する一対の値のいずれか一方である。しかるに、必ずしもこれに限らない。例えば、これよりも数(例えば9以下)検出周期前、または数検出周期後の線間誘起電圧Vunを、値Vun1として採用してもよい。より一般的に説明すると、線間誘起電圧Vun,Vvnの大小関係の判定結果が切り替わる時点を含む所定期間における線間誘起電圧Vunを、値Vun1として用いてもよい。値Vun2,Vvn1,Vvn2についても同様である。   Further, in the above-described example, the value Vun1 is one of a pair of values that differ in magnitude relationship with the line induced voltage Vvn among the line induced voltages Vun detected adjacently. However, this is not necessarily the case. For example, a line induced voltage Vun before or after several (for example, 9 or less) detection cycles may be adopted as the value Vun1. More generally, the line induced voltage Vun in a predetermined period including the time when the determination result of the magnitude relationship between the line induced voltages Vun and Vvn is switched may be used as the value Vun1. The same applies to the values Vun2, Vvn1, and Vvn2.

また図6,7を参照して説明したように、値Vun1,Vvn1の検出時点と、値Vun2,Vvn2の検出時点との間の位相が180度であるときには、位相差Δθが−60度から60度までであるときに、回転方向を特定することができる。また位相差Δθが−120から−60度、および、60度から120度であるときに、回転方向を正しく特定できないと判定できる。よって、所定期間としては、例えば線間誘起電圧Vun,Vvnの大小関係の判定結果が切り替わる時点を含む±120度の期間を採用できる。また回転方向を特定するという観点では、所定期間としては、例えば線間誘起電圧Vun,Vvnの大小関係の判定結果が切り替わる時点を含む±60度の期間を採用してもよい。   As described with reference to FIGS. 6 and 7, when the phase between the detection time point of the values Vun1 and Vvn1 and the detection time point of the values Vun2 and Vvn2 is 180 degrees, the phase difference Δθ is from −60 degrees. When it is up to 60 degrees, the rotation direction can be specified. Further, when the phase difference Δθ is −120 to −60 degrees and 60 degrees to 120 degrees, it can be determined that the rotation direction cannot be correctly specified. Therefore, as the predetermined period, for example, a period of ± 120 degrees including a time point when the determination result of the magnitude relation between the line induced voltages Vun and Vvn is switched can be adopted. Further, from the viewpoint of specifying the rotation direction, as the predetermined period, for example, a period of ± 60 degrees including a time point when the determination result of the magnitude relation between the line induced voltages Vun and Vvn is switched may be adopted.

ただし、回転方向を特定するには、値Vun1,Vvn1は、判定結果が切り替わる時点に近い時点で検出された値であることが望ましく、例えば判定結果が切り替わる時点での値、あるいは、その一検出周期前の時点、あるいは、一検出周期後の時点に検出された値であってもよい。   However, in order to specify the rotation direction, the values Vun1 and Vvn1 are preferably values detected at a time close to the time when the determination result is switched, for example, the value at the time when the determination result is switched, or one of the detections. It may be a value detected at a time point before the cycle or a time point after one detection cycle.

また、ノイズの影響を低減すべく、回転方向特定部4は、線間誘起電圧の大小関係を仮判定し、その仮判定結果が複数回にわたって(所定期間に亘って)維持されたときに、大小関係を判定してもよい。例えばある時点において線間誘起電圧Vunが線間誘起電圧Vvnよりも大きいと仮判定された場合を考慮する。次の時点において線間誘起電圧Vunが線間誘起電圧Vvnよりも小さいと仮判定されても、この時点では、未だその大小関係を確定しない。その次の時点において線間誘起電圧Vunが線間誘起電圧Vvnよりも小さいと仮判定されたときに、線間誘起電圧Vunが線間誘起電圧Vvnよりも小さいことを確定する。この場合、大小関係の仮判定結果が2回維持されたときに、その大小関係を判定している。このように複数回の仮判定結果にわたって大小関係を判定することにより、瞬間的なノイズによって線間誘起電圧Vun,Vvnの大小関係が入れ替わっても、その入れ替わりを無視することができる。つまりノイズを無視することができる。   Further, in order to reduce the influence of noise, the rotational direction specifying unit 4 tentatively determines the magnitude relationship of the line induced voltage, and when the tentative determination result is maintained a plurality of times (over a predetermined period), The magnitude relationship may be determined. For example, a case is considered in which it is temporarily determined that the line induced voltage Vun is greater than the line induced voltage Vvn at a certain time. Even if it is temporarily determined that the line induced voltage Vun is smaller than the line induced voltage Vvn at the next time point, the magnitude relationship is not yet determined at this time point. When it is temporarily determined that the line induced voltage Vun is smaller than the line induced voltage Vvn at the next time point, it is determined that the line induced voltage Vun is smaller than the line induced voltage Vvn. In this case, the magnitude relation is determined when the provisional determination result of the magnitude relation is maintained twice. In this way, by determining the magnitude relationship over a plurality of temporary judgment results, even if the magnitude relation between the line induced voltages Vun and Vvn is switched by instantaneous noise, the switching can be ignored. That is, noise can be ignored.

この場合、所定周期としては、第1線間誘起電圧と第2線間誘起電圧の大小関係の仮判定結果が切り替わってから、大小関係が切り替わったと最終的に判定するまでの期間を所定期間としても良い。例えば、大小関係の仮判定結果が3回維持されたときに、その大小関係を判定する場合には、3検出周期を所定期間として採用できる。この場合、所定期間を短くすれば、必要な遅延器を少なくできる。   In this case, as the predetermined period, a period from when the provisional determination result of the magnitude relationship between the first line induced voltage and the second line induced voltage is switched to when it is finally determined that the magnitude relationship is switched is set as the predetermined period. Also good. For example, when the magnitude determination is maintained three times and the magnitude relation is determined, three detection cycles can be adopted as the predetermined period. In this case, if the predetermined period is shortened, the required delay devices can be reduced.

2 電動機
3 線間誘起電圧検出部
4 回転方向特定部
5 回転方向特定装置
6 濾波器
22 界磁
2 Motor 3 Line-to-line induced voltage detection unit 4 Rotation direction identification unit 5 Rotation direction identification device 6 Filter 22 Field

Claims (3)

界磁(22)を有する同期電動機(2)の回転方向を特定する装置であって、
前記同期電動機の誘導起電力によって前記同期電動機が出力する相電位(Vu,Vv,Vw)のうち、最小相及び最大相のいずれか一つを基準電位としたときの、第1の前記相電位の前記基準電位に対する電位差である第1線間誘起電圧(Vun)と、前記第1の前記相電位以外の第2の前記相電位の前記基準電位に対する電位差である第2線間誘起電圧(Vvn)とを、検出周期ごとに組として検出する線間誘起電圧検出部(3)と、
前記第1線間誘起電圧の第1の値(Vun1)から前記第1線間誘起電圧の第2の値(Vun2)を減算した第1偏差(ΔVun)と、前記第2線間誘起電圧の第1の値(Vvn1)から前記第2線間誘起電圧の第2値(Vvn2)を減算した第2偏差(ΔVvn)のうち、絶対値が大きい方の偏差の正負に基づいて、回転方向を特定する回転方向特定部(4)と
を備え、
前記回転方向特定部は、前記第1線間誘起電圧と前記第2線間誘起電圧との大小関係を判定し、
前記第1線間誘起電圧の前記第1の値(Vun1)と前記第2線間誘起電圧の第1の値(Vvn1)とは、前記大小関係の判定結果が入れ替わる第1時点を含む第1所定期間において前記組として検出され、
前記第1線間誘起電圧の前記第2の値(Vun2)と前記第2線間誘起電圧の第2の値(Vvn2)とは、前記第1時点とは異なり前記大小関係の判定結果が入れ替わる第2時点を含む第2所定期間において前記組として検出され、
前記第1時点と前記第2時点との間の期間において、前記大小関係の判定結果は維持される、回転方向特定装置(5)。
A device for specifying the rotation direction of a synchronous motor (2) having a field (22),
The first phase potential when any one of the minimum phase and the maximum phase among the phase potentials (Vu, Vv, Vw) output by the synchronous motor by the induced electromotive force of the synchronous motor is a reference potential. First line induced voltage (Vun), which is a potential difference with respect to the reference potential, and a second line induced voltage (Vvn), which is a potential difference between the second phase potential other than the first phase potential and the reference potential. ), And a line induced voltage detector (3) that detects a set for each detection cycle,
A first deviation (ΔVun) obtained by subtracting a second value (Vun2) of the first line induced voltage from a first value (Vun1) of the first line induced voltage, and the second line induced voltage Of the second deviation (ΔVvn) obtained by subtracting the second value (Vvn2) of the second line induced voltage from the first value (Vvn1), the rotation direction is determined based on the sign of the deviation with the larger absolute value. A rotation direction specifying part (4) for specifying,
The rotation direction specifying unit determines a magnitude relationship between the first line induced voltage and the second line induced voltage,
The first value (Vun1) of the first inter-line induced voltage and the first value (Vvn1) of the second inter-line induced voltage include a first time point at which the determination result of the magnitude relationship is switched. Detected as the set in a predetermined period,
The second value (Vun2) of the first inter-line induced voltage and the second value (Vvn2) of the second inter-line induced voltage are different from each other in the determination result of the magnitude relationship, unlike the first time point. Detected as the set in a second predetermined period including a second time point,
The rotation direction specifying device (5), wherein the determination result of the magnitude relationship is maintained in a period between the first time point and the second time point.
前記回転方向特定部(4)は、前記第1偏差(ΔVun)の絶対値と前記第2偏差(ΔVvn)の絶対値が互いに略等しく、前記第1偏差の極性が前記第2偏差の極性と異なるときには、前記回転方向を特定しない、請求項1に記載の回転方向特定装置(5)。   The rotation direction specifying unit (4) has an absolute value of the first deviation (ΔVun) and an absolute value of the second deviation (ΔVvn) substantially equal to each other, and the polarity of the first deviation is the same as the polarity of the second deviation. The rotation direction specifying device (5) according to claim 1, wherein when it is different, the rotation direction is not specified. 前記第1線間誘起電圧(Vun)および前記第2線間誘起電圧(Vvn)を濾波する濾波器(6)を更に備え、
前記偏差は濾波された後の前記第1線間誘起電圧および前記第2線間誘起電圧に基づいて求められる、請求項1または請求項2に記載の回転方向特定装置(5)。
A filter (6) for filtering the first line induced voltage (Vun) and the second line induced voltage (Vvn);
The rotational direction specifying device (5) according to claim 1 or 2, wherein the deviation is obtained based on the first line induced voltage and the second line induced voltage after being filtered.
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