JP6462241B2 - ファンモータ駆動装置及びブロア - Google Patents
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Description
前記モータの回転角度と回転速度との推定値を算出する位置速度推定部と、
前記位置速度推定部で算出された前記回転速度を流量係数で乗算して制御目標値を計算する乗算部と、
前記制御目標値に基づいてフィードバック制御により前記モータの駆動電流を制御する電流ベクトル制御部とを備え、
前記位置速度推定部は、少なくとも電流センサによって得られた駆動電流を用いて前記回転角度の推定値を算出し、
前記電流ベクトル制御部は、前記回転角度の推定値に基づいて、前記モータの回転子磁束強度の大きさを算出し、該算出した回転子磁束強度により前記モータの駆動に供する制御値を可変する
ファンモータ制御装置。
前記電流ベクトル制御部は、
前記モータの駆動電流をクラーク変換するクラーク変換部と、
前記クラーク変換部の出力を前記位置速度推定部で取得した回転角度に基づいてパーク変換して前記フィードバック値を出力するパーク変換部と、
前記制御目標値と前記フィードバック値の出力との差分値を計算する減算部と、
前記減算部の出力により前記制御値を生成するコントローラと、
前記制御値を前記位置速度推定部で取得した回転角度に基づいて逆パーク変換する逆パーク変換部と、
前記逆パーク変換部の出力を逆クラーク変換する逆クラーク変換部とを備える。
〔風量一定制御の原理〕
この実施形態では、制御目標値により指示される一定値に風量を保持するようにモータを駆動して、モータ間のばらつきによるこの制御目標値に対する風量のばらつきを補正する。このため始めにこの実施形態に係る送風装置に関して、風量を一定値に保持するモータ制御の原理を説明する。ここで送風に係る風量(流量)をQ、送風に供するモータの回転数をN[r/min]、このモータの出力をP[W]とおくと、風量Q及び回転数Nと、出力Pとは比例関係により表され、次式の関係式により表される。
図1は、本発明の第1実施形態に係るファンモータ駆動装置の基本的な構成を示すブロック図である。ファンモータ駆動装置1は、3相のブラシレス直流モータ2により遠心ファンを駆動して送風する送風装置(ブロワ)に適用される。ファンモータ駆動装置1は、ダイオードD1〜D4を使用した全波整流回路による整流回路3により交流電源4を整流した後、平滑コンデンサCにより平滑化し、これにより直流電源(バス電圧)VBUSを生成してインバータ5に供給する。ここでインバータ5は、トランジスタ、FET(Field effect transistor)等の駆動素子7U、7V、7W、8U、8V、8Wによる3組の直列回路が、電流センサ11により駆動電流をそれぞれ検出可能に設定されて、直流電源VBUS及び電流センサ11間に配置され、各直列回路の接続中点がそれぞれモータ2のU相、V相、W相の巻き線に接続される。なお電流センサ11は、アースラインに接続される。またインバータ5は、各駆動素子7U、7V、7W、8U、8V、8Wのベース(ゲート)が図示しない駆動回路により駆動され、これにより駆動素子7U、7V、7W、8U、8V、8Wの出力電圧によりモータ2を駆動する。しかして電流センサ11はインバータ5及びアースライン間に設置され、モータ2の各相の駆動電流を検出する。なお各駆動素子7U、7V、7W、8U、8V、8Wには、それぞれ保護用のダイオードが設けられている。
図6は、位置速度推定部13の構成を詳細に示すブロック図である。位置速度推定部13は、回転子磁束推定部13Aにおいて、2相固定座標系の駆動電流ベクトルiαβ、駆動電圧ベクトルVαβ、電気角速度ωeから回転子磁束強度の推定値φmαβを計算する。ここで回転子磁束推定部13Aでは、回転子磁束推定部13Aにおける内部パラメータ(抵抗やインダクタンスのノミナル値)が実際値と多少異なっていても、推定値φmαβが実際値に漸近するようにフィードバック計算されるため,推定値φmαβは実際値を反映する。演算部13Bは、次式の演算処理により、回転子の回転角度θeを計算して出力する。
図7は、図2との対比により本発明の第1実施形態に係るファンモータ駆動装置の具体的構成を示すブロック図である。(9)式により示すように、図2に開示のファンモータ駆動装置1では、電気角速度ωeとq軸駆動電流iqとが比例関係を維持するように制御することにより、風量一定制御によりモータ2を駆動する。ここで(5)式により示すように、トルクτは、極対数PP、回転子磁束強度Φ[Vs/rad]、q軸駆動電流iqの積により表され、極対数PP、回転子磁束強度Φ[Vs/rad]は、モータのトルク定数に相当する値である。これにより駆動電流iqに比例してトルクτが変化し、(9)式よりトルクτと回転速度(電気角速度)ωeが比例するように制御して、風量一定制御によりモータ2を駆動することができる。
図9は、図7との対比により本発明の第2実施形態に係るファンモータ駆動装置を示すブロック図である。このファンモータ駆動装置40では、制御目標値の可変に代えて、フィードバック制御に係るフィードバック値を可変することにより制御量を可変し、回転子磁束強度のばらつきによる発生トルクの変化を低減する。このファンモータ駆動装置40は、このフィードバック値の可変に係る構成が異なる点を除いて、第1実施形態のファンモータ駆動装置1と同一に構成される。
以上、本発明の実施に好適な具体的な構成を詳述したが、本発明は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述の実施形態の構成を種々に変更することができる。
2 モータ
3 整流回路
4 商用電源
5 インバータ
7U、7V、7W、8U、8V、8W 駆動素子
9 制御回路
11 電流センサ
12 クラーク変換部
13 位置速度推定部
14、32、41 パーク変換部
15 演算部
16、16A 乗算部
17 スイッチ部
18、20、26 減算回路
19、19A、21、21A、27 PIコントローラ
22 逆パーク変換部
23 逆クラーク変換部
25 電流ベクトル制御部
31 指令値変換部
42 フィードバック変換部
C 平滑コンデンサ
D1〜D4 ダイオード
Claims (5)
- ファンをモータにより駆動するファンモータ制御装置であって、
前記モータの回転角度と回転速度との推定値を算出する位置速度推定部と、
前記位置速度推定部で算出された前記回転速度を流量係数で乗算して制御目標値を計算する乗算部と、
前記制御目標値に基づいてフィードバック制御により前記モータの駆動電流を制御する電流ベクトル制御部とを備え、
前記位置速度推定部は、少なくとも電流センサによって得られた駆動電流を用いて前記回転角度の推定値を算出し、
前記電流ベクトル制御部は、前記回転角度の推定値に基づいて、前記モータの回転子磁束強度の大きさを算出し、該算出した回転子磁束強度により前記モータの駆動に供する制御値を可変する
ファンモータ制御装置。 - 前記回転子磁束強度による前記乗算部による乗算値の演算処理により、前記制御値を可変する
請求項1に記載のファンモータ駆動装置。 - 前記フィードバック制御に供するフィードバック値を前記回転子磁束強度により可変することにより、前記制御値を可変する
請求項1に記載のファンモータ駆動装置。 - 前記電流ベクトル制御部は、
前記モータの駆動電流をクラーク変換するクラーク変換部と、
前記クラーク変換部の出力を前記位置速度推定部で取得した回転角度に基づいてパーク変換して前記フィードバック値を出力するパーク変換部と、
前記制御目標値と前記フィードバック値の出力との差分値を計算する減算部と、
前記減算部の出力により前記制御値を生成するコントローラと、
前記制御値を前記位置速度推定部で取得した回転角度に基づいて逆パーク変換する逆パーク変換部と、
前記逆パーク変換部の出力を逆クラーク変換する逆クラーク変換部とを備える
請求項1、請求項2、請求項3の何れかに記載のファンモータ駆動装置。 - 請求項1、請求項2、請求項3、請求項4の何れかに記載のファンモータ駆動装置により前記ファンのモータを駆動するブロア。
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