JP6751846B2 - Washing machine - Google Patents

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Description

本発明は、インバータ回路によりモータを駆動する洗濯機に関するものである。 The present invention relates to a washing machine in which a motor is driven by an inverter circuit.

従来、この種の洗濯機は、強めの界磁制御と弱めの界磁制御を併用して、ブレーキ運転時の回生電力の制御を容易にし、発電エネルギーをモータの内部抵抗に消費させてインバータ回路の直流電圧の異常上昇を防止している(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, this type of washing machine uses both strong field control and weak field control to facilitate control of regenerative power during brake operation, and consumes generated energy in the internal resistance of the motor to reduce the DC voltage of the inverter circuit. It prevents an abnormal rise (see, for example, Patent Document 1).

特開2003−088168号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-08816

しかしながら、このような従来の洗濯機は、界磁電流とトルク電流を別々に制御するため、制御が複雑になり、また減速時の回転エネルギーの回生を抑えるために、ブレーキ時間が長くなるという課題を有していた。 However, in such a conventional washing machine, since the field current and the torque current are controlled separately, the control becomes complicated, and the braking time becomes long in order to suppress the regeneration of the rotational energy during deceleration. Had.

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、容易な制御設定でブレーキ時間を短くすることができる洗濯機を提供することを目的としている。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a washing machine capable of shortening the braking time with easy control settings.

上記従来の課題を解決するために、本発明の洗濯機は、洗濯物を収容して回転駆動される回転ドラムと、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路により前記回転ドラムを駆動するモータと、前記モータの回転数を検知する回転数検知手段と、前記モータのモータ電流を検出する電流検出手段と、前記モータへの印可電圧を制御する入力電圧制御手段とを備え、前記入力電圧制御手段は、前記モータのブレーキ運転時に前記モータの相電流を一定に制御する。ここで前記相電流は、安全に制御できる最大の相電流を流すようにした。 In order to solve the above-mentioned conventional problems, the washing machine of the present invention includes a rotary drum that accommodates laundry and is rotationally driven, an inverter circuit that converts DC power into AC power, and the rotary drum by the inverter circuit. A motor for driving the motor, a rotation speed detecting means for detecting the rotation speed of the motor, a current detecting means for detecting the motor current of the motor, and an input voltage controlling means for controlling the applied voltage to the motor. The input voltage control means constantly controls the phase current of the motor during the braking operation of the motor. Here, the phase current is set to pass the maximum phase current that can be safely controlled.

これにより、容易な制御設定で、ブレーキ時間を短くすることができる。 As a result, the braking time can be shortened with easy control settings.

本発明の洗濯機は、容易な制御設定でブレーキ時間を短くすることができる。 The washing machine of the present invention can shorten the braking time with easy control settings.

本発明の実施の形態1における洗濯機の要部断面図Sectional drawing of the main part of the washing machine according to Embodiment 1 of this invention 同洗濯機のモータ駆動装置のブロック回路図Block circuit diagram of the motor drive device of the washing machine 同洗濯機のモータ制御のタイムチャートMotor control time chart of the washing machine 同洗濯機の脱水行程のフローチャートFlow chart of dehydration process of the washing machine 同洗濯機の回転数DOWNサブルーチンのフローチャートFlow chart of the rotation speed DOWN subroutine of the washing machine 同洗濯機のモータ駆動サブルーチンのフローチャートFlowchart of motor drive subroutine of the washing machine 同洗濯機のキャリヤ信号割込サブルーチンのフローチャートFlowchart of carrier signal interrupt subroutine of the washing machine 同洗濯機の位置信号割込サブルーチンのフローチャートFlowchart of position signal interrupt subroutine of the washing machine 同洗濯機の回転数制御サブルーチンのフローチャートFlowchart of rotation speed control subroutine of the washing machine

第1の発明は、本発明の洗濯機は、洗濯物を収容して回転駆動される回転ドラムと、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路により前記回転ドラムを駆動するモータと、前記モータの回転数を検知する回転数検知手段と、前記モータのモータ電流を検出する電流検出手段と、前記モータへの印可電圧を制御する入力電圧制御手段と、前記電流検出手段によって検出したモータ電流を磁束に対応した電流成分と、トルクに対応した電流成分に分解し、それぞれ独立して制御する電流制御手段と、前記トルクに対応した電流成分により、任意の設定回転数に制御する回転数制御手段と、前記インバータ回路に加わる直流電圧を検知する直流電圧検知手段と、を備え、前記回転数制御手段は、前記入力電圧制御手段により、前記モータのブレーキ運転時に前記モータの相電流を一定に制御するとともに、ブレーキ運転前の前記直流電圧とブレーキ運転中の前記直流電圧比較し前記ブレーキ運転中の前記直流電圧が前記ブレーキ運転前の前記直流電圧より任意の所定電圧以上増加していたら、前記設定回転数の減少率を小さくするようにし、前記ブレーキ運転中の前記直流電圧が前記ブレーキ運転前の前記直流電圧より任意の所定電圧以上減少していたら、前記設定回転数の減少率を大きくすることにより、モータの減磁やインバータ回路の故障が発生しない範囲で、モータに最大電流を流すことができ、減速時の回転エネルギーをモータの抵抗成分で効率的に消費させ、ブレーキ時間を短くすることができる。 According to the first aspect of the present invention, the washing machine of the present invention includes a rotating drum that houses and is rotationally driven, an inverter circuit that converts DC power into AC power, and a motor that drives the rotating drum by the inverter circuit. , The rotation speed detecting means for detecting the rotation speed of the motor, the current detecting means for detecting the motor current of the motor, the input voltage controlling means for controlling the applied voltage to the motor, and the current detecting means for detecting. The motor current is decomposed into a current component corresponding to the magnetic flux and a current component corresponding to the torque, and controlled to an arbitrary set rotation speed by the current control means for controlling each independently and the current component corresponding to the torque. The rotation speed control means includes a rotation speed control means and a DC voltage detection means for detecting a DC voltage applied to the inverter circuit, and the rotation speed control means uses the input voltage control means to control the phase current of the motor during braking operation of the motor. the controls constant by comparing the DC voltage in the DC voltage and a brake operation of the front brake operation, the DC voltage in the brake operation the brake operation prior to said DC voltage any given voltage higher than If it has increased, the reduction rate of the set rotation speed is reduced , and if the DC voltage during the braking operation is reduced by an arbitrary predetermined voltage or more from the DC voltage before the braking operation, the set rotation speed is reduced. By increasing the reduction rate of , the maximum current can be passed through the motor within the range where demagnetization of the motor and failure of the inverter circuit do not occur, and the rotational energy during deceleration is efficiently consumed by the resistance component of the motor. , The braking time can be shortened.

これにより、モータの減磁やインバータ回路の故障が発生しない範囲でモータに大電流を流すことができ、減速時の回転エネルギーをモータの抵抗成分で効率的に消費させ、ブレーキ時間を短くすることができる。 As a result, a large current can be passed through the motor within the range where demagnetization of the motor and failure of the inverter circuit do not occur, the rotational energy during deceleration is efficiently consumed by the resistance component of the motor, and the braking time is shortened. Can be done.

さらに、制御するトルク電流(トルクに対応した電流成分)と検知した相電流から、磁束電流(磁束に対応した電流成分)を算出でき、設定回転数の減少率と相電流を設定することで、容易に減速時の回転エネルギーをモータの抵抗成分で効率的に消費させブレーキ時間を短くすることができ、また回生して直流電圧が増大したら、設定回転数の減速をゆるやかにして、回転停止方向に働くトルクを弱めて、ブレーキ制御を安全に行うことができる。また、逆に直流電圧の余裕があれば、設定回転数の減速を早めて、ブレーキ時間を短くできる。
Furthermore , the magnetic flux current (current component corresponding to the magnetic flux) can be calculated from the controlled torque current (current component corresponding to the torque) and the detected phase current, and by setting the reduction rate of the set rotation speed and the phase current, The rotational energy during deceleration can be efficiently consumed by the resistance component of the motor to shorten the braking time , and when the DC voltage increases due to regeneration, the deceleration of the set rotation speed is slowed down and the rotation is stopped. Brake control can be performed safely by weakening the torque acting in the direction. On the contrary, if there is a margin of DC voltage, the deceleration of the set rotation speed can be accelerated and the braking time can be shortened.

の発明は、上記第の発明において、前記電流制御手段は、ブレーキ運転時に、前記モータの回転停止方向に働く前記トルクに対応した電流成分を、所定の電流以下に制限することによって、回転停止方向に働くトルクを抑制し、モータと回転ドラムを結ぶベルトの摩擦音や、過度なトルク変動による減速機の故障を未然に防ぐことができる。
According to the second invention, in the first invention, the current control means limits the current component corresponding to the torque acting in the rotation stop direction of the motor to a predetermined current or less during brake operation. By suppressing the torque acting in the direction of stopping rotation, it is possible to prevent the friction noise of the belt connecting the motor and the rotating drum and the failure of the speed reducer due to excessive torque fluctuation.

の発明は、上記第1または2の発明において、前記電流制御手段のモータ駆動からブレーキ運転への移行は、前記モータの回転方向の前記トルクに対応した電流成分を零にしてから所定時間経過後に、前記モータの回転停止方向の前記トルクに対応した電流成分を制御することによって、回転方向から回転停止方向への過度なトルク変動を抑え、モータと回転ドラムを結ぶベルトの摩擦音や、減速機の故障を未然に防ぐことができる。 According to the third invention, in the first or second invention, the transition from the motor drive to the brake operation of the current control means takes a predetermined time after the current component corresponding to the torque in the rotation direction of the motor is set to zero. After the lapse of time, by controlling the current component corresponding to the torque in the rotation stop direction of the motor, excessive torque fluctuation from the rotation direction to the rotation stop direction is suppressed, and the friction noise of the belt connecting the motor and the rotation drum and deceleration It is possible to prevent the failure of the machine.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to this embodiment.

(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1における洗濯機の要部断面図、図2は同洗濯機のモータ駆動装置のブロック回路図である。図1において、回転ドラム1は、有底円筒形に形成し外周部に多数の通水孔を側壁に設け、水受け槽2内に回転自在に配設されている。回転ドラム1の回転中心に傾斜方向に設けた回転軸(回転中心軸)の一端を固定し、回転軸の他端にドラムプーリー3を固定している。なお、この回転軸は洗濯機の正面側から底部となる背面側に向けて回転軸の方向が水平方向から下向き傾斜となっている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of the washing machine according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block circuit diagram of a motor drive device of the washing machine. In FIG. 1, the rotary drum 1 is formed in a bottomed cylindrical shape, has a large number of water passage holes on the side wall on the outer peripheral portion, and is rotatably arranged in the water receiving tank 2. One end of a rotation shaft (rotation center shaft) provided in the inclined direction is fixed to the rotation center of the rotation drum 1, and the drum pulley 3 is fixed to the other end of the rotation shaft. The direction of the rotating shaft is inclined downward from the horizontal direction from the front side of the washing machine toward the back side which is the bottom.

水受け槽2の背面には、モータ4が取り付けられ、モータ4は、ベルト5によりドラムプーリー3と連結し、モータ4により回転ドラム1が正転、または反転できるように構成され回転駆動される。回転ドラム1の内壁面に数個の突起板を設けており、この突起板により洗濯物が回転時に引っ掛けられ適度な高さから落とされることによって、いわゆる叩き洗いの効果を発揮し洗浄される。また、水受け槽2は洗濯機本体の天板によりばね体で揺動可能に吊り下げられ、回転ドラム1の正面側の開口部を蓋体により開閉自在に覆っている。 A motor 4 is attached to the back surface of the water receiving tank 2, the motor 4 is connected to the drum pulley 3 by a belt 5, and the rotating drum 1 is configured to rotate forward or reverse by the motor 4 and is rotationally driven. .. Several protrusions are provided on the inner wall surface of the rotating drum 1, and the protrusions hook the laundry during rotation and drop it from an appropriate height, thereby exhibiting the effect of so-called tapping and washing. Further, the water receiving tank 2 is swayably suspended by a spring body by the top plate of the washing machine body, and the opening on the front side of the rotating drum 1 is covered by a lid so as to be openable and closable.

図2に示すように、交流電源は、整流回路6に交流電力を加え、整流回路6は倍電圧整流回路を構成し、全波整流ダイオード6aにより、交流電源が正電圧のときはコンデンサ6bを充電し、交流電源が負電圧のときはコンデンサ6cを充電し、直列接続されたコンデンサ6b、6cの両端には倍電圧直流電圧が発生し、インバータ回路7に倍電圧直流電圧を加える。 As shown in FIG. 2, the AC power supply applies AC power to the rectifying circuit 6, the rectifying circuit 6 constitutes a voltage doubler rectifying circuit, and a full-wave rectifying diode 6a provides a capacitor 6b when the AC power supply has a positive voltage. When the AC power supply is charged and the AC power supply has a negative voltage, the capacitor 6c is charged, a voltage doubler DC voltage is generated at both ends of the capacitors 6b and 6c connected in series, and a voltage doubler DC voltage is applied to the inverter circuit 7.

インバータ回路7は、6個のパワースイッチング半導体と逆並列ダイオードよりなる3相フルブリッジインバータ回路により構成し、通常、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)と逆並列ダイオードおよびその駆動回路と保護回路を内蔵したインテリジェントパワーモジュール(以下、IPMという)で構成している。インバータ回路7の出力端子にモータ4を接続し、駆動する。 The inverter circuit 7 is composed of a three-phase full-bridge inverter circuit composed of six power switching semiconductors and an antiparallel diode, and usually incorporates an insulated gate bipolar transistor (IGBT), an antiparallel diode, its drive circuit, and a protection circuit. It is composed of an intelligent power module (hereinafter referred to as IPM). The motor 4 is connected to the output terminal of the inverter circuit 7 and driven.

モータ4は直流モータにより構成し、回転子を構成する永久磁石と固定子との相対位置(回転子位置)を位置検出手段8により検出する。位置検出手段8は、通常、3個のホールセンサ8a、8b、8cにより構成し、電気角60度ごとの位置信号を検出する。 The motor 4 is composed of a DC motor, and the position detecting means 8 detects the relative position (rotor position) between the permanent magnets constituting the rotor and the stator. The position detecting means 8 is usually composed of three Hall sensors 8a, 8b, 8c, and detects a position signal at every 60 degrees of the electric angle.

電流検出手段9は、インバータ回路7の負電圧端子と整流回路6の負電圧端子間にシャ
ント抵抗9a、9b、9cを接続し、シャント抵抗の両端電圧から算出したインバータ回路7の入力電流をもとに、モータ4の相電流Iu、Iv、Iwを検出する。通常はシャント抵抗を用いるが、交流電流トランスあるいは直流電流トランスでも検出可能である。
The current detecting means 9 connects the shunt resistors 9a, 9b, 9c between the negative voltage terminal of the inverter circuit 7 and the negative voltage terminal of the rectifying circuit 6, and also receives the input current of the inverter circuit 7 calculated from the voltage across the shunt resistor. In addition, the phase currents Iu, Iv, and Iw of the motor 4 are detected. Normally, a shunt resistor is used, but it can also be detected by an AC current transformer or a DC current transformer.

制御手段10は、位置検出手段8と電流検出手段9で検出されたモータの位相やモータの相電流の情報をもとに、インバータ回路7を制御してモータ4の回転数を制御するものである。マイクロコンピュータと、マイクロコンピュータに内蔵したインバータ制御タイマー(PWMタイマー)、高速A/D変換回路、メモリ回路(ROM、RAM)等より構成し、位置検出手段8の出力信号より電気角を検知する電気角検知手段11と、電流検出手段9の出力信号と電気角検知手段11の信号より磁束に対応した電流成分であるd軸電流Idとトルクに対応した電流成分であるq軸電流Iqに分解する3相/2相dq変換手段12と、静止座標系から回転座標系に変換、あるいは逆変換するのに必要な正弦波データ(sin、cosデータ)を格納する記憶手段13と、磁束に対応した電圧成分Vdとトルクに対応した電圧成分Vqを3相モータ駆動制御電圧Vu、Vv、Vwに変換する2相/3相dq逆変換手段14と、3相モータ駆動制御電圧Vu、Vv、Vwに応じてインバータ回路7のIGBTのスイッチングを制御するPWM出力を制御する入力電圧制御手段15などを備えている。 The control means 10 controls the inverter circuit 7 to control the rotation speed of the motor 4 based on the information of the phase of the motor and the phase current of the motor detected by the position detecting means 8 and the current detecting means 9. is there. Electricity that consists of a microcomputer, an inverter control timer (PWM timer) built into the microcomputer, a high-speed A / D conversion circuit, a memory circuit (ROM, RAM), etc., and detects the electric angle from the output signal of the position detecting means 8. The angle detecting means 11, the output signal of the current detecting means 9, and the signal of the electric angle detecting means 11 are decomposed into a d-axis current Id, which is a current component corresponding to the magnetic flux, and a q-axis current Iq, which is a current component corresponding to the torque. Corresponding to the three-phase / two-phase dq conversion means 12, the storage means 13 for storing the sinusoidal data (sin, cos data) necessary for converting from the stationary coordinate system to the rotational coordinate system, or the inverse conversion, and the magnetic flux. Two-phase / three-phase dq inverse conversion means 14 that converts the voltage component Vd corresponding to the voltage component Vd and the torque into the three-phase motor drive control voltage Vu, Vv, Vw, and the three-phase motor drive control voltage Vu, Vv, Vw. The input voltage control means 15 for controlling the PWM output for controlling the switching of the IGBT of the inverter circuit 7 is provided accordingly.

また制御手段10は、負荷に応じてモータ4の起動、停止、回転数、および制動等を制御する設定変更手段16と、位置検出手段8の出力信号よりモータ回転数およびドラム回転数を検知する回転数検知手段17と、回転数検知手段17の出力信号に応じて回転ドラム1の回転数を制御する回転数制御手段18と、設定変更手段16と回転数制御手段18からのd軸(direct−axis)電流設定信号Ids(d軸電流設定値Ids)、q軸(quadrature−axis)電流設定信号Iqs(q軸電流設定値Iqs)と、3相/2相dq変換手段12より演算したIdとIqをそれぞれ比較し、モータ電流を制御するための磁束に対応した電圧成分Vdとトルクに対応した電圧成分Vqを演算する電流制御手段19とを備えている。 Further, the control means 10 detects the motor rotation speed and the drum rotation speed from the setting changing means 16 that controls the start, stop, rotation speed, braking, etc. of the motor 4 according to the load and the output signal of the position detection means 8. The rotation number detecting means 17, the rotation number controlling means 18 that controls the rotation number of the rotating drum 1 according to the output signal of the rotation number detecting means 17, and the d-axis (direct) from the setting changing means 16 and the rotation number controlling means 18. -Axis) Current setting signal Ids (d-axis current set value Ids), q-axis (quadrature-axis) current setting signal Iqs (q-axis current set value Iqs), and Id calculated from the 3-phase / 2-phase dq conversion means 12. And Iq are compared with each other, and the current control means 19 for calculating the voltage component Vd corresponding to the magnetic flux and the voltage component Vq corresponding to the torque for controlling the motor current is provided.

トルクに対応したq軸電流Iqがq軸電流設定値Iqsとなるようにフィードバック制御することによりトルク制御が可能となる。 Torque control is possible by performing feedback control so that the q-axis current Iq corresponding to the torque becomes the q-axis current set value Iqs.

インバータ回路7に加わる直流電圧が、交流電源からの入力以外に、モータ4の回転により発生する回生エネルギーにより、重畳することもあるため、直流電圧検知手段20により、常に検知している。 Since the DC voltage applied to the inverter circuit 7 may be superimposed by the regenerative energy generated by the rotation of the motor 4 in addition to the input from the AC power supply, it is always detected by the DC voltage detecting means 20.

図3は各部の波形関係を示し、ホールセンサ8a、8b、8cの出力信号H1、H2、H3のエッジ信号は60度ごとに変化して、各部状態信号より360度を6分割した角度が判別できる。信号H1がローからハイとなるハイエッジを基準電気角0度として示し、モータ4のU相巻線誘起電圧Ecは、基準信号H1から30度遅れた波形となる。U相モータ電流IuとU相巻線誘起電圧Ecの位相を同じにすると最大効率が得られる。モータ誘起電圧Ecがq軸と同等軸となり、d軸は90度遅れている。q軸電流はモータ誘起電圧位相と同相なのでトルク電流と呼ばれる。 FIG. 3 shows the waveform relationship of each part, and the edge signals of the output signals H1, H2, and H3 of the hall sensors 8a, 8b, and 8c change every 60 degrees, and the angle obtained by dividing 360 degrees into 6 parts is determined from the state signal of each part. it can. The high edge at which the signal H1 changes from low to high is shown as a reference electric angle of 0 degrees, and the U-phase winding induced voltage Ec of the motor 4 has a waveform delayed by 30 degrees from the reference signal H1. Maximum efficiency can be obtained by making the phases of the U-phase motor current Iu and the U-phase winding induced voltage Ec the same. The motor-induced voltage Ec is on the same axis as the q-axis, and the d-axis is delayed by 90 degrees. Since the q-axis current is in phase with the motor-induced voltage phase, it is called torque current.

図3において、U相モータ電流Iuは、U相巻線誘起電圧Ecよりわずかに進んで、モータ印加電圧VuはU相巻線誘起電圧Ecより30度進んだ波形を示す。Vcは入力電圧制御手段15内で生成される鋸歯状波形(または三角波)のキャリヤ信号で、Vuは正弦波状のU相制御電圧でキャリヤ信号VcとU相制御電圧Vuを比較したPWM信号uを入力電圧制御手段15内で発生させ、インバータ回路7のU相上アームトランジスタの制御信号として加える。ckはキャリヤ信号Vcの同期信号で、キャリヤカウンタがカウントアップしてオーバーフローしたときの割込信号である。 In FIG. 3, the U-phase motor current Iu shows a waveform slightly ahead of the U-phase winding induced voltage Ec, and the motor applied voltage Vu shows a waveform 30 degrees ahead of the U-phase winding induced voltage Ec. Vc is a carrier signal of a serrated waveform (or triangular wave) generated in the input voltage control means 15, and Vu is a PWM signal u comparing the carrier signal Vc and the U-phase control voltage Vu with a sinusoidal U-phase control voltage. It is generated in the input voltage control means 15 and added as a control signal of the U-phase upper arm transistor of the inverter circuit 7. ck is a synchronization signal of the carrier signal Vc, and is an interrupt signal when the carrier counter counts up and overflows.

モータ4のロータ磁石軸とステータの磁束軸が一致した電気角をd軸として基準電気角0度として静止座標系から回転座標系への座標変換、すなわち、dq変換を行うので、電気角検知手段11は、ホールセンサ8a、8b、8cの出力信号H1、H2、H3より30度、90度、150度等の電気角を検知し、60度毎以外は推定により電気角θを求める。 Since the coordinate conversion from the static coordinate system to the rotating coordinate system, that is, the dq conversion is performed with the electric angle at which the rotor magnet axis of the motor 4 and the magnetic flux axis of the stator coincide with each other as the d-axis and the reference electric angle of 0 degrees, the electric angle detecting means 11 detects electric angles such as 30 degrees, 90 degrees, and 150 degrees from the output signals H1, H2, and H3 of the hall sensors 8a, 8b, and 8c, and obtains an electric angle θ by estimation except every 60 degrees.

一般的に、磁束に対応した電流成分をd軸電流Idと呼び、永久磁石の磁束と界磁の磁束が同軸上で永久磁石が界磁に吸引された状態なので、トルクは零となる。また、d軸から電気角で90度の角度で誘起電圧位相と同じ位相となり、トルク最大となる軸をq軸と呼び、トルクに対応した電流成分なので、q軸電流Iqと呼ぶ。さらに、d軸電流を負の方向に増加させるとd軸上の界磁磁束を弱めることと等価となるので、弱め界磁制御、あるいは弱め磁束制御(または磁束弱め制御)と呼ばれる。また、d軸電流とq軸電流に分解してそれぞれ独立に制御するので、ベクトル制御と呼ばれる。 Generally, the current component corresponding to the magnetic flux is called the d-axis current Id, and the torque is zero because the magnetic flux of the permanent magnet and the magnetic flux of the field are coaxial and the permanent magnet is attracted to the field. Further, the axis having the same phase as the induced voltage phase at an angle of 90 degrees from the d-axis and the maximum torque is called the q-axis, and since it is a current component corresponding to the torque, it is called the q-axis current Iq. Further, increasing the d-axis current in the negative direction is equivalent to weakening the field magnetic flux on the d-axis, and is therefore called field weakening control or weakening magnetic flux control (or magnetic flux weakening control). Further, since it is decomposed into a d-axis current and a q-axis current and controlled independently, it is called vector control.

3相/2相dq変換手段12は、モータ電流Iu、Iv、Iwよりd軸電流Idとq軸電流Iqを下記の数式1により変換するもので、静止座標系から回転座標系に変換して、電気角θに対応して検出したモータ電流瞬時値よりd軸電流Id、q軸電流Iqを演算する。 The 3-phase / 2-phase dq conversion means 12 converts the d-axis current Id and the q-axis current Iq from the motor currents Iu, Iv, and Iw by the following equation 1, and converts the static coordinate system into the rotational coordinate system. , The d-axis current Id and the q-axis current Iq are calculated from the instantaneous values of the motor current detected corresponding to the electric angle θ.

Figure 0006751846
Figure 0006751846

記憶手段13には、sinθとcosθのデータを記憶しているので、電気角データに対応したデータを呼び出して積和演算を行うことにより、d軸電流Idとq軸電流Iqに分解できる。電気角θの検知とモータ電流瞬時値の検出はキャリヤ信号に同期して行うもので、後述するフローチャートに従い、詳細な説明を行う。 Since the storage means 13 stores the data of sin θ and cos θ, it can be decomposed into the d-axis current Id and the q-axis current Iq by calling the data corresponding to the electric angle data and performing the product-sum calculation. The detection of the electric angle θ and the detection of the instantaneous value of the motor current are performed in synchronization with the carrier signal, and detailed description will be given according to a flowchart described later.

回転数検知手段17は、ホールセンサ8a、8b、8cの出力信号H1、H2、H3いずれか1相よりモータ回転数を検知し、モータ4の極数と、ドラムプーリー3とモータプーリの比から回転ドラム1の検知回転数nに変換し、ドラム回転数信号を設定変更手段16、回転数制御手段18に加える。 The rotation speed detecting means 17 detects the motor rotation speed from any one of the output signals H1, H2, and H3 of the hall sensors 8a, 8b, and 8c, and rotates from the number of poles of the motor 4 and the ratio of the drum pulley 3 and the motor pulley. It is converted to the detected rotation speed n of the drum 1, and the drum rotation speed signal is added to the setting changing means 16 and the rotation speed controlling means 18.

設定変更手段16は、モータ4の起動制御とドラム回転数の設定、およびドラム回転数とq軸電流設定値Iqsに応じたd軸電流設定値Idsの演算を行い、回転数制御手段18に回転ドラム1の設定回転数Nsを加え、電流制御手段19にd軸電流設定値Idsを加える。 The setting changing means 16 performs start control of the motor 4, setting of the drum rotation speed, calculation of the d-axis current set value Ids according to the drum rotation speed and the q-axis current set value Iqs, and rotates to the rotation speed control means 18. The set rotation speed Ns of the drum 1 is added, and the d-axis current set value Ids is added to the current control means 19.

回転数制御手段18は、回転ドラム1の検知回転数n(以下、検知回転数と称す)と回
転ドラム1の設定回転数Ns(以下、設定回転数と称す)を比較する回転数比較手段18aと、検知回転数nと設定回転数Nsとの誤差信号Δnと、回転数の変化率(加速度)に応じてq軸電流設定値Iqsを制御するトルク電流設定手段18bより構成される。
The rotation speed control means 18 is a rotation speed comparing means 18a for comparing the detected rotation speed n (hereinafter referred to as the detected rotation speed) of the rotating drum 1 with the set rotation speed Ns (hereinafter referred to as the set rotation speed) of the rotating drum 1. It is composed of an error signal Δn between the detected rotation speed n and the set rotation speed Ns, and a torque current setting means 18b that controls the q-axis current setting value Iqs according to the rate of change (acceleration) of the rotation speed.

電流制御手段19は、3相/2相dq変換手段12の出力信号Iq、Idと設定信号Iqs、Idsをそれぞれ比較して制御電圧信号Vq、Vdを出力するもので、q軸電流比較手段19a、q軸電圧設定手段19b、d軸電流比較手段19c、d軸電圧設定手段19dより構成し、q軸電流Iqとd軸電流Idをそれぞれ制御する制御電圧信号Vq、Vdを生成する。 The current control means 19 compares the output signals Iq and Id of the 3-phase / 2-phase dq conversion means 12 with the set signals Iqs and Ids, respectively, and outputs the control voltage signals Vq and Vd. The q-axis current comparison means 19a , Q-axis voltage setting means 19b, d-axis current comparing means 19c, and d-axis voltage setting means 19d, and generating control voltage signals Vq and Vd for controlling the q-axis current Iq and the d-axis current Id, respectively.

d軸電流設定値Idsは、設定変更手段16から電流制御手段19に信号が加えられるもので、埋め込み磁石モータの場合には回転数に応じてd軸電流設定値Idsを増加させて弱め界磁制御を行う。表面磁石モータの場合には、通常、Idsは零に設定し、高回転数駆動の場合にIdsを増加させる。 The d-axis current set value Ids is a signal applied from the setting changing means 16 to the current control means 19, and in the case of an embedded magnet motor, the d-axis current set value Ids is increased according to the rotation speed to perform field weakening control. Do. In the case of a surface magnet motor, the Ids are usually set to zero and the Ids are increased in the case of high rotation speed drive.

2相/3相dq逆変換手段14は、制御電圧信号Vq、Vdより3相モータ駆動制御電圧Vu、Vv、Vwを下記の数式2より演算するもので、回転座標系から静止座標系に変換し、キャリヤ信号に同期して、電気角検知手段11により検知した電気角θに対応した正弦波状の信号を入力電圧制御手段15に加える。記憶手段13に記憶したsinθ、cosθの積和演算の方法は、3相/2相dq変換手段12の演算とほぼ同じである。 The two-phase / three-phase dq inverse conversion means 14 calculates the three-phase motor drive control voltages Vu, Vv, and Vw from the control voltage signals Vq and Vd from the following equation 2, and converts the rotational coordinate system into the stationary coordinate system. Then, in synchronization with the carrier signal, a sinusoidal signal corresponding to the electric angle θ detected by the electric angle detecting means 11 is added to the input voltage controlling means 15. The method of the product-sum calculation of sinθ and cosθ stored in the storage means 13 is almost the same as the calculation of the three-phase / two-phase dq conversion means 12.

Figure 0006751846
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上記構成において、図4〜図9を参照しながら動作、作用を説明する。 In the above configuration, the operation and operation will be described with reference to FIGS. 4 to 9.

図4は脱水行程のフローチャートで、ステップ100より脱水行程を開始し、ステップ101で脱水行程の各種初期設定を行い、ステップ102で時間とともに設定回転数Nsを高くする設定回転数UPサブルーチンを実行する。ステップ103で図6に示すモータ駆動サブルーチンを実行する。ステップ104で設定回転数Nsが最終の設定回転数Nsmax(例えば、900r/min)に達したかどうか判定し、Nsmaxに達したらステップ105に進み、ステップ103と同様にモータ駆動サブルーチンを実行する。Nsmax以下ならばステップ102に戻る。 FIG. 4 is a flowchart of the dehydration process. The dehydration process is started from step 100, various initial settings of the dehydration process are performed in step 101, and a set rotation speed UP subroutine that increases the set rotation speed Ns with time is executed in step 102. .. In step 103, the motor drive subroutine shown in FIG. 6 is executed. In step 104, it is determined whether or not the set rotation speed Ns has reached the final set rotation speed Nsmax (for example, 900 r / min), and when Nsmax is reached, the process proceeds to step 105, and the motor drive subroutine is executed in the same manner as in step 103. If it is Nsmax or less, the process returns to step 102.

ステップ106で脱水の設定時間T1(例えば、5分)が経過したかどうか判定し、経過するまでステップ105のモータ駆動を続け、経過したらモータ駆動を一度終了して、
ステップ107でブレーキ運転開始を待ち、ステップ108で直流電圧検知手段20によって検知したブレーキ開始前の直流電圧Vdcをメモリする。ステップ109で設定時間T2(例えば、0.5秒)が経過したかどうか判定し、経過するまでステップ107に戻り、ブレーキ運転開始を待ち続け、経過したらステップ110で図5に示す設定回転数DOWNサブルーチンを実行し、ステップ111で、ステップ103と同様にモータ駆動サブルーチンを実行し、ステップ112で停止したかどうか判定し、停止するまでステップ110に戻り、停止したら、ステップ113で脱水行程を終了する。
In step 106, it is determined whether or not the dehydration set time T1 (for example, 5 minutes) has elapsed, the motor drive in step 105 is continued until it elapses, and after that, the motor drive is terminated once.
The start of the brake operation is waited in step 107, and the DC voltage Vdc before the start of braking detected by the DC voltage detecting means 20 in step 108 is stored in the memory. In step 109, it is determined whether or not the set time T2 (for example, 0.5 seconds) has elapsed, the process returns to step 107 until it elapses, the brake operation is continuously waited for, and after that, the set rotation speed DOWN shown in FIG. The subroutine is executed, the motor drive subroutine is executed in the same manner as in step 103 in step 111, it is determined whether or not the vehicle has stopped in step 112, the process returns to step 110 until the vehicle stops, and when the vehicle stops, the dehydration process ends in step 113. ..

図5に示す回転数DOWNサブルーチンのフローチャートについて説明する。ステップ200より回転数DOWNサブルーチンが開始する。ステップ201でブレーキ運転開始前に保存した直流電圧Vdcを呼出し、ステップ202で設定回転数減少率ΔNs(例えば、80(r/min)/s)を呼出し、ステップ203で直流電圧Vdcが任意の所定電圧(例えば、20V)以上増加しているか否か判定し、増加していたら、ステップ204で設定回転数減少率ΔNsを小さくして(例えば、10ms毎に−0.5(r/min)/s)、急な回転数変化による直流電圧Vdcへの回生を抑え、増加していないなら、ステップ204を飛ばす。 The flowchart of the rotation speed DOWN subroutine shown in FIG. 5 will be described. The rotation speed DOWN subroutine starts from step 200. In step 201, the DC voltage Vdc stored before the start of the brake operation is called, in step 202, the set rotation speed reduction rate ΔNs (for example, 80 (r / min) / s) is called, and in step 203, the DC voltage Vdc is an arbitrary predetermined value. It is determined whether or not the voltage (for example, 20 V) has increased, and if it has increased, the set rotation speed reduction rate ΔNs is reduced in step 204 (for example, -0.5 (r / min) / every 10 ms. s) Suppress the regeneration to the DC voltage Vdc due to a sudden change in rotation speed, and if it does not increase, skip step 204.

ステップ205で、直流電圧Vdcが任意の所定電圧(例えば、20V)以上減少しているかどうか判定し、減少していたら、ステップ206で設定回転数減少率ΔNsを大きくして(例えば、10ms毎に+0.5(r/min)/s)、直流電圧Vdcへの回生を抑えつつブレーキ時間を短くし、減少していないなら、ステップ206を飛ばす。ステップ207で設定回転数Nsをメモリし、ステップ208でサブルーチンをリターンする。 In step 205, it is determined whether or not the DC voltage Vdc is reduced by an arbitrary predetermined voltage (for example, 20 V) or more, and if it is decreased, the set rotation speed reduction rate ΔNs is increased in step 206 (for example, every 10 ms). +0.5 (r / min) / s), shorten the braking time while suppressing the regeneration to the DC voltage Vdc, and if it does not decrease, skip step 206. The set rotation speed Ns is stored in the memory in step 207, and the subroutine is returned in step 208.

ここでは任意の所定電圧を設定しているが、0Vにして、直流電圧Vdcの増加、減少に応じて、即時、設定回転数減少率ΔNsを減少、増加してもよい。 Here, an arbitrary predetermined voltage is set, but it may be set to 0V to immediately decrease or increase the set rotation speed decrease rate ΔNs according to the increase or decrease of the DC voltage Vdc.

つぎに、図6に示すモータ駆動サブルーチンのフローチャートについて説明する。ステップ300よりモータ駆動サブルーチンが開始する。ステップ301でサブルーチン実行の最初に判断する初期判定で、起動あるいは制動初期を判定し、起動あるいは制動初期であればステップ302で各種初期設定を行い、メインルーチンからのパラメータの受け渡しと各種設定を実行する。ステップ303で回転起動制御あるいは制動初期制御を行う。ステップ302、ステップ303は最初に一回だけ実行する。起動制御は、回転数フィードバック制御ができない起動時に、3相モータ駆動制御電圧Vu、Vv、Vwを所定のモータ印加電圧に設定して120度通電するものであり、低いモータ印加電圧から高い電圧まで時間経過とともに電圧を上昇させるソフトスタートを行う。制動運転の場合には負のd軸電流Idを増やして、負のq軸電流Iqを減らし、急激なブレーキトルクが加わらないようなソフトブレーキを行う。 Next, the flowchart of the motor drive subroutine shown in FIG. 6 will be described. The motor drive subroutine starts from step 300. In the initial judgment that is determined at the beginning of the subroutine execution in step 301, the activation or braking initial is determined, and if it is the activation or braking initial, various initial settings are made in step 302, and parameters are passed from the main routine and various settings are executed. To do. In step 303, rotation start control or braking initial control is performed. Step 302 and step 303 are initially executed only once. The start control is to set the three-phase motor drive control voltages Vu, Vv, and Vw to a predetermined motor applied voltage and energize 120 degrees at the time of starting when the rotation speed feedback control is not possible, from a low motor applied voltage to a high voltage. Perform a soft start that raises the voltage over time. In the case of braking operation, the negative d-axis current Id is increased, the negative q-axis current Iq is decreased, and soft braking is performed so that a sudden braking torque is not applied.

つぎに、ステップ304でキャリヤ信号割込の有無を判定する。キャリヤ信号割込とは、PWM制御を行う入力電圧制御手段15のキャリヤカウンタがオーバーフローすると発生する割込信号ck(図3参照)により実行するもので、キャリヤ信号割込があった場合は、ステップ305で図7に示すキャリヤ信号割込サブルーチンを実行する。 Next, in step 304, it is determined whether or not the carrier signal is interrupted. The carrier signal interrupt is executed by an interrupt signal ck (see FIG. 3) generated when the carrier counter of the input voltage control means 15 that performs PWM control overflows. If there is a carrier signal interrupt, a step is taken. At 305, the carrier signal interrupt subroutine shown in FIG. 7 is executed.

図7に示すキャリヤ信号割込サブルーチンのフローチャートについて説明する。ステップ400よりキャリヤ信号割込サブルーチンを開始し、ステップ401で割込信号ckをカウントする。ステップ402で電気角検知手段11によりロータ位置電気角θを演算する。ロータ位置電気角θは、別途求めたキャリヤ信号1周期当たりの電気角Δθとキャリヤカウンタのカウント値kを掛けた値k・Δθを、位置検出手段8より検知できる60度ごとの電気角φを加えることで推定演算する。 The flowchart of the carrier signal interrupt subroutine shown in FIG. 7 will be described. The carrier signal interrupt subroutine is started from step 400, and the interrupt signal ck is counted in step 401. In step 402, the rotor position electric angle θ is calculated by the electric angle detecting means 11. The rotor position electric angle θ is a value k · Δθ obtained by multiplying the separately obtained electric angle Δθ per cycle of the carrier signal by the count value k of the carrier counter, and the electric angle φ every 60 degrees that can be detected by the position detecting means 8. Estimate calculation by adding.

例えば、モータ4を4極、ドラムプーリー3とモータプーリの比を8.25:1、キャリヤ周波数を15.6kHz、回転数を900r/minとするとモータ駆動周波数は240Hzとなり、電気角60度内のキャリヤカウンタのカウント値kは約11となる。よって、Δθは約5.5度となる。モータ回転数が低い程、電気角60度内のカウント値kは高くなり、演算上の電気角検知分解能は向上するので、回転数が低く精度が要求される場合でも問題はないことがわかる。 For example, if the motor 4 has 4 poles, the ratio of the drum pulley 3 to the motor pulley is 8.25: 1, the carrier frequency is 15.6 kHz, and the rotation speed is 900 r / min, the motor drive frequency is 240 Hz and the electric angle is within 60 degrees. The count value k of the carrier counter is about 11. Therefore, Δθ is about 5.5 degrees. As the motor rotation speed is lower, the count value k within the electric angle of 60 degrees becomes higher, and the calculation electric angle detection resolution is improved. Therefore, it can be seen that there is no problem even when the rotation speed is low and accuracy is required.

次に、ステップ403で電流検出手段9によってモータ電流Iu、Iv、Iwを検出する。ステップ404で3相/2相dq変換手段12によって電気角θとモータ電流Iu、Iv、Iwより、前記数式1の演算により3相/2相dq変換を行い、d軸電流Id、q軸電流Iqを求める。ステップ405でId、Iqをメモリし、別途回転数制御データとして用いる。 Next, in step 403, the motor currents Iu, Iv, and Iw are detected by the current detecting means 9. In step 404, the three-phase / two-phase dq conversion means 12 performs three-phase / two-phase dq conversion from the electric angles θ and the motor currents Iu, Iv, and Iw by the calculation of the above equation 1, and the d-axis current Id and the q-axis current. Find Iq. In step 405, Id and Iq are stored in memory and used separately as rotation speed control data.

つぎに、ステップ406でd軸制御電圧Vd、q軸制御電圧Vqを呼び出し、ステップ407で前記数式2の演算により2相/3相dq逆変換手段14によって2相/3相dq逆変換を行い、3相制御電圧Vu、Vv、Vwを求める。この逆変換は、ステップ404と同じように記憶手段13の電気角θに対応したsinθ、cosθデータを用い、積和演算を高速で行う。 Next, in step 406, the d-axis control voltage Vd and the q-axis control voltage Vq are called, and in step 407, 2-phase / 3-phase dq inverse conversion is performed by the 2-phase / 3-phase dq inverse conversion means 14 by the calculation of the above equation 2. The three-phase control voltages Vu, Vv, and Vw are obtained. In this inverse conversion, the product-sum calculation is performed at high speed using the sinθ and cosθ data corresponding to the electric angle θ of the storage means 13 as in step 404.

ステップ408で3相制御電圧Vu、Vv、Vwに対応したPWM出力値PWMu、PWMv、PWMwに変換して、ステップ409で入力電圧制御手段15からインバータ回路7へPWM出力し、PWM制御する。ステップ410で3相のPWM出力値PWMu、PWMv、PWMwをメモリし、次のキャリヤ信号割込で用いる。ステップ411でサブルーチンをリターンする。 In step 408, the PWM output values corresponding to the three-phase control voltages Vu, Vv, and Vw are converted to PWMu, PWMv, and PWMw, and in step 409, the input voltage control means 15 PWM outputs to the inverter circuit 7 to perform PWM control. In step 410, the three-phase PWM output values PWMu, PWMv, and PWMw are stored and used in the next carrier signal interrupt. The subroutine is returned in step 411.

PWM制御は、図3でも説明したように、U相、V相、W相各相に対応して、鋸歯状波(または三角波)のキャリヤ信号と制御電圧Vu、Vv、Vwを比較してインバータ回路7のIGBTオンオフ制御信号を発生させ、モータ4を正弦波駆動するもので、上アームトランジスタと下アームトランジスタの信号は逆転された波形で、上アームトランジスタの導通比を増加させると出力電圧は正電圧が増加し、下アームトランジスタの導通比を増加させると出力電圧は負電圧が増加する。導通比を50%にすると出力電圧は零となる。 As described in FIG. 3, the PWM control is performed by comparing the carrier signal of the serrated wave (or triangular wave) with the control voltages Vu, Vv, and Vw corresponding to each of the U phase, V phase, and W phase. The IGBT on / off control signal of the circuit 7 is generated to drive the motor 4 in a sinusoidal wave. The signals of the upper arm transistor and the lower arm transistor have reversed waveforms, and when the conduction ratio of the upper arm transistor is increased, the output voltage increases. When the positive voltage increases and the conduction ratio of the lower arm transistor increases, the negative voltage of the output voltage increases. When the conduction ratio is set to 50%, the output voltage becomes zero.

電気角θに対応して制御電圧を正弦波状に変化させると正弦波状の電流が流れる。正弦波駆動の場合、トランジスタの導通比を最大値100%にしたとき、出力電圧は最大となり変調度Amは100%で、導通比の最大値を50%にしたとき、出力電圧は最低となり変調度Amは0%と呼ぶ。 When the control voltage is changed in a sinusoidal shape corresponding to the electric angle θ, a sinusoidal current flows. In the case of sine wave drive, when the conduction ratio of the transistor is set to the maximum value of 100%, the output voltage becomes the maximum and the modulation degree Am is 100%, and when the maximum value of the conduction ratio is set to 50%, the output voltage becomes the minimum and modulated. Degree Am is called 0%.

モータ電流をベクトル制御するための、3相/2相dq変換と2相/3相dq逆変換をキャリヤ信号毎に高速で実行するので、高速の電流制御が可能となり、さらに、キャリヤ信号毎にトルク電流であるq軸電流Iqを検出するので負荷量が瞬時に判定できる特長がある。 Since 3-phase / 2-phase dq conversion and 2-phase / 3-phase dq inverse conversion for vector control of the motor current are executed at high speed for each carrier signal, high-speed current control is possible, and further, for each carrier signal. Since the q-axis current Iq, which is the torque current, is detected, there is a feature that the load amount can be determined instantly.

キャリヤ信号割込サブルーチン(ステップ305)を実行後は、図6に戻りステップ306で位置信号割込の有無を判定する。位置検出手段8からの位置信号H1、H2、H3のいずれかの信号が変化すると割込信号が発生し、ステップ307で図8に示す位置信号割込サブルーチンを実行する。図3に示すように、電気角60度ごとに割込信号が発生する。 After executing the carrier signal interrupt subroutine (step 305), the process returns to FIG. 6 and the presence / absence of the position signal interrupt is determined in step 306. When any of the position signals H1, H2, and H3 from the position detecting means 8 changes, an interrupt signal is generated, and the position signal interrupt subroutine shown in FIG. 8 is executed in step 307. As shown in FIG. 3, an interrupt signal is generated every 60 degrees of electric angle.

ここで、図8に示す位置信号割込サブルーチンのフローチャートについて説明する。ス
テップ500より位置信号割込サブルーチンを開始し、ステップ501で位置信号H1、H2、H3を電気角検知手段11に入力し位置検出を行い、ステップ502で位置信号よりロータ電気角θcを検出する。ステップ503に進み、キャリヤ信号割込サブルーチンでカウントしているカウント値kをkcにメモリし、ステップ504でカウント値kをクリヤし、ステップ505で電気角60度間のキャリヤカウンタのカウント値kcより1キャリヤの電気角Δθを演算する。
Here, the flowchart of the position signal interrupt subroutine shown in FIG. 8 will be described. The position signal interrupt subroutine is started from step 500, the position signals H1, H2, and H3 are input to the electric angle detecting means 11 in step 501 to detect the position, and the rotor electric angle θc is detected from the position signal in step 502. Proceed to step 503, the count value k counted by the carrier signal interrupt subroutine is stored in kc, the count value k is cleared in step 504, and the count value kc of the carrier counter with an electric angle of 60 degrees is obtained in step 505. The electric angle Δθ of one carrier is calculated.

つぎに、ステップ506で基準位置信号H1による割込信号かどうかを判定し、基準位置信号割込ならばステップ507で回転周期測定タイマーのカウント値Tを周期Toとしてメモリし、ステップ508でカウント値Tをクリヤし、ステップ509で回転ドラム1の検知回転数nを演算する。つぎに、ステップ510で回転周期測定タイマーのカウントを開始させ、ステップ511でサブルーチンをリターンする。 Next, in step 506, it is determined whether or not the signal is interrupted by the reference position signal H1, and if the reference position signal is interrupted, the count value T of the rotation cycle measurement timer is stored as the cycle To in step 507, and the count value is stored in step 508. T is cleared, and the detected rotation speed n of the rotating drum 1 is calculated in step 509. Next, the count of the rotation cycle measurement timer is started in step 510, and the subroutine is returned in step 511.

回転周期測定タイマーの検知分解能を8bit精度にすると、クロックは64μsとなり、キャリヤ信号をクロックに使用できるが、回転制御性能を向上するためには、回転周期検知分解能を向上させる必要があり、クロックの周期は1〜10μsに設定する必要がある。この場合には、マイクロコンピュータのシステムクロックを分周してクロックに使用する。 When the detection resolution of the rotation cycle measurement timer is set to 8 bit accuracy, the clock becomes 64 μs and the carrier signal can be used for the clock. However, in order to improve the rotation control performance, it is necessary to improve the rotation cycle detection resolution of the clock. The period should be set to 1-10 μs. In this case, the system clock of the microcomputer is divided and used as the clock.

以上に説明した回転数検知方法は、位置信号H1の周期から求める方法を示したが、位置信号H2もしくはH3を使用してもよく、また、位置信号H1、H2、H3をすべて使用してもよい。また、キャリヤ信号を三角波にすると、キャリヤカウンタタイマーの周期は鋸歯状波の2倍となるので、三角波のオーバーフロー信号をクロックにすると分解能が向上するので三角波タイマーのオーバーフロー信号をクロックにしてもよい。 The rotation speed detection method described above shows a method of obtaining from the period of the position signal H1, but the position signal H2 or H3 may be used, or the position signals H1, H2, and H3 may all be used. Good. Further, if the carrier signal is a triangular wave, the period of the carrier counter timer is twice that of the sawtooth wave. Therefore, if the overflow signal of the triangular wave is used as a clock, the resolution is improved. Therefore, the overflow signal of the triangular wave timer may be used as a clock.

位置信号割込サブルーチン(ステップ307)を実行後は、図6に戻りステップ308で回転数制御サブルーチンを実行する。ステップ309でサブルーチンをリターンする。 After executing the position signal interrupt subroutine (step 307), the process returns to FIG. 6 and the rotation speed control subroutine is executed in step 308. The subroutine is returned in step 309.

ここで、図9に示す回転数制御サブルーチンのフローチャートについて説明する。ステップ600より回転数制御サブルーチンを開始し、ステップ601で回転ドラム1の検知回転数nを呼出す。 Here, the flowchart of the rotation speed control subroutine shown in FIG. 9 will be described. The rotation speed control subroutine is started from step 600, and the detected rotation speed n of the rotation drum 1 is called in step 601.

ステップ602で通常駆動か、ブレーキ運転かを判定し、通常駆動ならば設定回転数Nsは増加または一定となり、正のトルク制御を行う。ステップ603でNsとnの誤差によりq軸電流設定値Iqsを設定する。通常、Nsが増加中は、Ns>nとなり、加速方向にトルクをかけるため、Iqsは0以上となる。ステップ604でモータ4の回転によって生じる誘起電圧により、直流電圧が回生しないように、回転ドラム1の検知回転数nに応じて磁束を弱める方向に設定されたd軸電流設定値Idsを呼出す。 In step 602, it is determined whether the vehicle is in normal drive or brake operation, and if it is in normal drive, the set rotation speed Ns increases or becomes constant, and positive torque control is performed. In step 603, the q-axis current set value Iqs is set by the error between Ns and n. Normally, while Ns is increasing, Ns> n and torque is applied in the acceleration direction, so Iqs becomes 0 or more. In step 604, the d-axis current set value Ids set in the direction of weakening the magnetic flux according to the detected rotation speed n of the rotating drum 1 is called so that the DC voltage is not regenerated by the induced voltage generated by the rotation of the motor 4.

ステップ602でブレーキ運転ならば、設定回転数Nsは減少となるため、負のトルク制御を行う。ステップ605で、ステップ603と同様にNsとnの誤差によりq軸電流設定値Iqsを設定する。通常、Nsが減少中はNs<nとなり、減速方向にトルクをかけるため、Iqsは0以下となる。 If the brake operation is performed in step 602, the set rotation speed Ns decreases, so negative torque control is performed. In step 605, the q-axis current set value Iqs is set by the error of Ns and n as in step 603. Normally, while Ns is decreasing, Ns <n and torque is applied in the deceleration direction, so Iqs is 0 or less.

ステップ606で、急ブレーキによる異音や急激なトルク変化による部品故障を未然に防ぐため、制動方向に働くq軸電流Iqの上限値Iqmaxを呼出し、絶対値|Iqs|がIqmaxを越えたら、ステップ607でIqsを−Iqmaxとして、q軸電流Iqの絶対値が上限値Iqmax以上とならないようにし、絶対値|Iqs|がIqmax以下なら、ステップ607を飛ばす。 In step 606, in order to prevent abnormal noise due to sudden braking and component failure due to sudden torque change, the upper limit value Iqmax of the q-axis current Iq acting in the braking direction is called, and when the absolute value | Iqs | exceeds Iqmax, the step In 607, Iqs is set to -Iqmax so that the absolute value of the q-axis current Iq does not exceed the upper limit value Iqmax, and if the absolute value | Iqs | is Iqmax or less, step 607 is skipped.

ステップ608で、モータの減磁電流やインバータ部品を含む回路部品の定格電流に対して余裕(例えば、90%)を持たせた最大線電流Iuvw_maxとq軸電流設定値Iqsから、下記の数式3の演算により、d軸電流設定値Idsを演算する。 From the maximum line current Iuvw_max and the q-axis current set value Iqs, which have a margin (for example, 90%) with respect to the demagnetizing current of the motor and the rated current of the circuit component including the inverter component in step 608, the following formula 3 The d-axis current set value Ids is calculated by the calculation of.

Figure 0006751846
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以上のようにしてブレーキ運転時においては、モータ4の相電流が一定になるように制御する。また、ブレーキ運転時に安全に制御できる最大の相電流を流し、インバータ回路7に加わる直流電圧の増減に合わせて、設定回転数の減速率を調整して、直流電圧を抑えながら、減速時の回転エネルギーをモータ4の抵抗成分で効率的に消費させ、容易な制御設定でブレーキ時間を短くすることができる。 As described above, during the braking operation, the phase current of the motor 4 is controlled to be constant. In addition, the maximum phase current that can be safely controlled during brake operation is passed, and the deceleration rate of the set rotation speed is adjusted according to the increase or decrease of the DC voltage applied to the inverter circuit 7, and the rotation during deceleration is suppressed while suppressing the DC voltage. Energy can be efficiently consumed by the resistance component of the motor 4, and the braking time can be shortened with easy control settings.

ステップ604、ステップ608でd軸電流設定値Idsを求めた後は、ステップ609でd軸電流Idを呼び出し、ステップ610でIdとIdsの大小比較判定を行い、Idがd軸電流設定値Idsよりも大きければ、ステップ611でd軸制御電圧Vdを減らし、Idがd軸電流設定値Idsよりも小さければ、ステップ612でd軸制御電圧Vdを増やす。 After obtaining the d-axis current set value Ids in steps 604 and 608, the d-axis current Id is called in step 609, the magnitude comparison judgment of Id and Ids is performed in step 610, and Id is obtained from the d-axis current set value Ids. If is larger, the d-axis control voltage Vd is decreased in step 611, and if Id is smaller than the d-axis current set value Ids, the d-axis control voltage Vd is increased in step 612.

つぎに、ステップ613でq軸電流Iqを呼び出し、ステップ614でIqとIqsの大小比較判定を行い、Iqがq軸電流設定値Iqsよりも大きければ、ステップ615でq軸制御電圧Vqを減らし、Iqがq軸電流設定値Iqsよりも小さければ、ステップ616でq軸制御電圧Vqを増やす。 Next, the q-axis current Iq is called in step 613, the magnitude comparison judgment of Iq and Iqs is performed in step 614, and if Iq is larger than the q-axis current set value Iqs, the q-axis control voltage Vq is reduced in step 615. If IQ is smaller than the q-axis current set value Iqs, the q-axis control voltage Vq is increased in step 616.

つぎに、ステップ617で演算されたd軸制御電圧Vd、q軸制御電圧Vqをそれぞれメモリし、ステップ618でサブルーチンをリターンする。 Next, the d-axis control voltage Vd and the q-axis control voltage Vq calculated in step 617 are stored in the memory, and the subroutine is returned in step 618.

なお、d軸電流Id、q軸電流Iqは、基本的にはキャリヤ信号ごとに変換するので、トルクリップルも含めて変動が大きい。変換したd軸電流Id、q軸電流Iqとd軸、q軸それぞれの電流設定値Ids、Iqsをキャリヤごとに比較判断制御すると変動要素が大きく制御が安定しないので、平均化するなどの積分要素を加える必要がある。 Since the d-axis current Id and the q-axis current Iq are basically converted for each carrier signal, the fluctuation is large including the torque ripple. If the converted d-axis current Id, q-axis current Iq and the current set values Ids and Iqs of the d-axis and q-axis are compared and controlled for each carrier, the fluctuation factor is large and the control is not stable, so an integration factor such as averaging. Need to be added.

よって、回転数制御サブルーチンは、図9に示すように、キャリヤ信号割込サブルーチン、あるいは、位置信号割込サブルーチンの中で実行せず、モータ駆動制御の中で独立に実行させる。ただし、回転制御の応答速度を速めるために、位置信号割込サブルーチンの中で行う方法も考えられるが、回転数が低い場合には逆に応答が遅くなる欠点がある。 Therefore, as shown in FIG. 9, the rotation speed control subroutine is not executed in the carrier signal interrupt subroutine or the position signal interrupt subroutine, but is executed independently in the motor drive control. However, in order to increase the response speed of the rotation control, a method of performing it in the position signal interrupt subroutine can be considered, but there is a drawback that the response becomes slow when the rotation speed is low.

上記はベルトによって回転ドラムを駆動するベルト駆動方式の洗濯機を例にとって説明しているが、回転ドラムとモータが同軸となるダイレクトドライブ方式の洗濯機においても、ドラム回転数がモータ回転数となるだけで、ブレーキ運転時に安全に制御できる最大の相電流を流し、インバータ回路に加わる直流電圧の増減に合わせて、設定回転数の減速率を調整して、直流電圧を抑えながら、減速時の回転エネルギーをモータの抵抗成分で効率的に消費させ、容易な制御設定でブレーキ時間を短くすることができる。 The above description takes as an example a belt-driven washing machine in which a rotating drum is driven by a belt, but even in a direct-drive type washing machine in which the rotating drum and the motor are coaxial, the drum rotation speed is the motor rotation speed. Just by passing the maximum phase current that can be safely controlled during braking operation, the deceleration rate of the set rotation speed is adjusted according to the increase or decrease of the DC voltage applied to the inverter circuit, and the rotation during deceleration while suppressing the DC voltage. Energy can be efficiently consumed by the resistance component of the motor, and the braking time can be shortened with easy control settings.

また上記はドラム式洗濯機を例にとって説明しているが、モータの回転駆動軸をクラッチによって撹拌翼か、洗濯兼脱水槽に結合するパルセータ式の縦型洗濯機においても、ブレーキ運転時に安全に制御できる最大の相電流を流し、インバータ回路に加わる直流電圧の増減に合わせて、設定回転数の減速率を調整して、直流電圧を抑えながら、減速時の回転エネルギーをモータの抵抗成分で効率的に消費させ、容易な制御設定でブレーキ時間を短くすることができる。 In addition, although the above description uses a drum-type washing machine as an example, even in a pulsator-type vertical washing machine in which the rotation drive shaft of the motor is coupled to a stirring blade or a washing / dehydrating tub by a clutch, it is safe to operate the brakes. The maximum phase current that can be controlled is passed, and the deceleration rate of the set rotation speed is adjusted according to the increase or decrease of the DC voltage applied to the inverter circuit, and the rotation energy during deceleration is efficiently controlled by the resistance component of the motor while suppressing the DC voltage. The braking time can be shortened with easy control settings.

以上のように、本発明にかかる洗濯機は、インバータ駆動の洗濯機において、ブレーキ運転時に安全に制御できる最大の相電流を流し、インバータ回路に加わる直流電圧の増減に合わせて、設定回転数の減速率を調整して、直流電圧を抑えながら、減速時の回転エネルギーをモータの抵抗成分で効率的に消費させ、容易な制御設定でブレーキ時間を短くすることができるので、家庭用の洗濯機等として有用である。 As described above, the washing machine according to the present invention passes the maximum phase current that can be safely controlled during brake operation in the inverter-driven washing machine, and the set rotation speed is adjusted according to the increase or decrease of the DC voltage applied to the inverter circuit. By adjusting the deceleration rate, while suppressing the DC voltage, the rotational energy during deceleration can be efficiently consumed by the resistance component of the motor, and the braking time can be shortened with easy control settings, so a household washing machine It is useful as such.

1 回転ドラム
2 水受け槽
3 ドラムプーリー
4 モータ
5 ベルト
6 整流回路
7 インバータ回路
8 位置検出手段
9 電流検出手段
10 制御手段
11 電気角検知手段
12 3相/2相dq変換手段
13 記憶手段
14 2相/3相dq逆変換手段
15 入力電圧制御手段
16 設定変更手段
17 回転数検知手段
18 回転数制御手段
19 電流制御手段
20 直流電圧検知手段
1 Rotating drum 2 Water receiving tank 3 Drum pulley 4 Motor 5 Belt 6 Rectifier circuit 7 Inverter circuit 8 Position detection means 9 Current detection means 10 Control means 11 Electric angle detection means 12 3-phase / 2-phase dq conversion means 13 Storage means 14 2 Phase / 3-phase dq inverse conversion means 15 Input voltage control means 16 Setting change means 17 Rotation speed detection means 18 Rotation speed control means 19 Current control means 20 DC voltage detection means

Claims (3)

洗濯物を収容して回転駆動される回転ドラムと、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路により前記回転ドラムを駆動するモータと、前記モータの回転数を検知する回転数検知手段と、前記モータのモータ電流を検出する電流検出手段と、前記モータへの印可電圧を制御する入力電圧制御手段と、前記電流検出手段によって検出したモータ電流を磁束に対応した電流成分と、トルクに対応した電流成分に分解し、それぞれ独立して制御する電流制御手段と、前記トルクに対応した電流成分により、任意の設定回転数に制御する回転数制御手段と、前記インバータ回路に加わる直流電圧を検知する直流電圧検知手段と、を備え、前記回転数制御手段は、前記入力電圧制御手段により、前記モータのブレーキ運転時に前記モータの相電流を一定に制御するとともに、ブレーキ運転前の前記直流電圧とブレーキ運転中の前記直流電圧比較し前記ブレーキ運転中の前記直流電圧が前記ブレーキ運転前の前記直流電圧より任意の所定電圧以上増加していたら、前記設定回転数の減少率を小さくするようにし、前記ブレーキ運転中の前記直流電圧が前記ブレーキ運転前の前記直流電圧より任意の所定電圧以上減少していたら、前記設定回転数の減少率を大きくするようにしたことを特徴とする洗濯機。 A rotating drum that accommodates laundry and is driven to rotate, an inverter circuit that converts DC power into AC power, a motor that drives the rotating drum by the inverter circuit, and a rotation speed detection that detects the rotation speed of the motor. Means, a current detecting means for detecting the motor current of the motor, an input voltage controlling means for controlling the applied voltage to the motor, a current component corresponding to the magnetic flux of the motor current detected by the current detecting means, and a torque. A current control means that decomposes into current components corresponding to the above and controls each independently, a rotation speed control means that controls an arbitrary set rotation speed by the current component corresponding to the torque, and a DC voltage applied to the inverter circuit. The direct current control means includes a direct current voltage detecting means for detecting the above, and the input voltage controlling means controls the phase current of the motor to be constant during the braking operation of the motor, and the direct current before the braking operation. compares the voltage and the DC voltage during braking operation, when the DC voltage in the brake operation has not increased any given voltage or more than the DC voltage before the brake operation, the reduction rate of the set rotational speed The feature is that if the DC voltage during the braking operation is reduced by an arbitrary predetermined voltage or more from the DC voltage before the braking operation, the reduction rate of the set rotation speed is increased. Washing machine to do. 前記電流制御手段は、ブレーキ運転時に、前記モータの回転停止方向に働く前記トルクに対応した電流成分を、所定の電流以下に制限する請求項1に記載の洗濯機。 The washing machine according to claim 1, wherein the current control means limits the current component corresponding to the torque acting in the rotation stop direction of the motor to a predetermined current or less during brake operation. 前記電流制御手段のモータ駆動からブレーキ運転への移行は、前記モータの回転方向の前記トルクに対応した電流成分を零にしてから所定時間経過後に、前記モータの回転停止方向の前記トルクに対応した電流成分を制御するようにした請求項1または請求項2に記載の洗濯機。
The transition from the motor drive to the brake operation of the current control means corresponds to the torque in the rotation stop direction of the motor after a predetermined time has elapsed after the current component corresponding to the torque in the rotation direction of the motor is set to zero. The washing machine according to claim 1 or 2, wherein the current component is controlled.
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