JPH02142387A

JPH02142387A - 無整流子電動機の駆動回路

Info

Publication number: JPH02142387A
Application number: JP63294254A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Kishi; 繁岸; Toru Kitayama; 亨北山; Hideki Terauchi; 英樹寺内
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-11-21
Filing date: 1988-11-21
Publication date: 1990-05-31
Anticipated expiration: 2012-10-15
Also published as: JP2664442B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は無整流子電動機の駆動回路に係り、特に電機子
巻線に発生する誘起電圧を利用して回転子の位置検出信
号を得る無整流子電動機の駆動回路に関する。

［従来の技術］電機子巻線に発生する誘起電圧を回転子の位置検出とし
て利用する無整流子電動機の駆動装置においては、停止
状態から起動する場合には誘起電圧は発生していないか
、又は発生していても電圧値が低く位置検出信号を得る
ことができない。このため、何らかの手段によって位置
検出信号が得られる回転数まで起動する必要がある。

一般に用いられる起動方法は、無整流子電動機を同期電
動機として運転する方法である。すなわち、！！整流子
電動機を駆動するインバータ回路を他励式のインバータ
回路として運転し、このインバータ回路の出力周波数を
徐々に上げて行く低周波同期起動である。この低周波同
期起動中の電機子巻線を生ずる誘起電圧は前述のように
小さく、通常運転時のインバータ出力電圧を印加すると
インバータを構成するスイッチング素子に過大な電流が
流れてしまう。このため低周波同期起動中の過大電流を
防ぐために１例えば特許筒１，３３２，５２３号（特公
昭６１−９９５号）に記載のように電流制限回路を設け
ている。

［発明が解決しようとする課題］上記従来技術における電流＃限回路は起動時のみの電流
制限をなすものであって通常運転時においては、その電
流制限回路は使用されることが無い。従って１本発明の
目的は、電流制限回路を使用しないで低周波同期起動を
行なえる無整流子電動機の駆動装置を提供することにあ
る。

［課題を解決するための手段］上記課題は斯の種の無整流子電動機の駆動回路と通常用
いられている例えば電動機の負荷電磁検出回路或いは電
源電圧検出回路を利用し、起動時の変調信号の通流比を
制御して電動機者ｍ電流を所定の値にすることにより達
成した。

［作　　　用］ブリッジインバータのスイッチング素子の通流期間にお
いて、該ブリッジインバータの出力周波数より高い周波
数を有する変調信号で変調し、この変調信号の通流比を
変えることにより該ブリッジインバータの出力電圧、す
なわち電動機への印加電圧を調整する無整流子電動機の
駆動装置において、本発明においては低周波同期起動時
の上記通流比の初期値を、電機子巻線電流の大きさが、
これが回転し初められるに足るだけの所定の値になるよ
うに設定し、次いで回転速度の増大、すなわち上記電機
子の誘起電圧の増大とともに上記通流比を漸増して電機
子巻線への印加電圧を上げることにより、前述の印加電
圧と誘起電圧との差を一定に保つことができ、従って低
周波による同期起動中の巻線電流の大きさを一定にする
ことができる。

［実　施　例］以下１本発明の一実施例を第１図により説明する。第１
図は本実施例の全体構成図である。１は交流ｔｉ９Ｘ、
　２は整流用のダイオード、３は平滑用のコンデンサ、
４はブリッジインバータ、６は電流検出器、７は位置検
出回路、８は３相発振回路、９は切換回路、１０は積分
回路、１１は割り算回路、１２は電流指令回路、１３は
電流比較回路、１４は通流比増大回路、１５は回転速度
指令回路。

１６は回転速度比較回路、１７は通流比作成回路、１８
はゲート制御回路、１９は変調回路、２０は回転速度測
定回路であり、以上で無整流子電動機の駆動回路を構成
している。また、５は無整流子電動機である。

はじめに、無整流子電動機の低周波同期起動方法につい
て説明する。第２図はその動作説明図である。時刻１＝
１．において３相発振回路８が発振を開始する。回転速
度はＮｏになる。３相発振出力は切換回路９を通りゲー
ト制御回路１８を介し、後で述べる通流比に変調回路１
９で変調され、ブリッジインバータ４を駆動する。３相
発振回路８はその発振周波数を漸増し、時刻１＝１．に
おいて無整流子電動Ｉ１５の回転速度はＮ２に達する。

回転速度がＮ２に達すると誘起電圧の大きさは位置検出
回路７および切換回路９が作動し、通常の無整流子電動
機として運転される。通常の無整流子電動機として運転
されると、回転速度測定回路で求めた回転速度と回転速
度指令回路１５の回転速度指令を回転速度比較回路１６
で比較し、その結果に基づいて通流比作成回路１７は通
流比を決定し、変調回路１９で変調しインバータの出力
電圧を調整し、無整流子電動機５の回転速度制御を行な
う。

次に、本発明の特徴である低周波同期起動中のオン・オ
フ通流比の決定方法について説明する。

起動時の通流比Ｄ０は電機子巻線を流れる電流の大きさ
を、電流指令回路により出力される起動電流設定値と一
致あるいは近傍の値になるように設定する。そのために
、まず通流比を零あるいは小さな値に設定し駆動電流を
測定しながら通流比を漸増させ１巻線電流の大きさが起
動電流設定値に達したときの通流比で同期起動を開始す
る。ところで、第１図に示した構成における電流検出器
６で検出される電流（以下、直流電流と呼ぶ）と電機子
巻線を流れる電流（以下、巻線電流と呼ぶ）とは平均値
及び波形が異なる。そこで検出直流電流より巻線電流を
求める手段として一般的にピークホールド回路が用いら
れるが、本発明では抵抗とコンデンサ１つづつで構成さ
れている積分回路１ｏと割り算回路１１とを用いている
。割り算回路１１はマイクロコンピュータを使用すれば
プログラムで容易に作れ、ピークホールド回路に比較し
て部品点数も少ない。第３図は直流電流より巻線電流を
求める説明図である。電流検出器６で検出された直流電
流２４は積分回路１０で直流電流の平均値２６に変換さ
れる。巻ａ電流２５は直流電流の平均値２６の値を通流
比（Ｔ□／Ｔ１＋Ｔ、）で割ることによって推定できる
。但しＴｉはブリッジインバータを構成するスイッチン
グ素子のオンする期間、Ｔ２はオフする期間である。す
なわち、割り算回路１１において直流電流の平均値２６
を通流比で割り算を行ない巻線電流の推定値２７を出力
する。電流比較回路１３は電流指令と巻線電流の平均値
２７とを比較し１巻線電流の平均値２７が電流指令値に
達するまで通流比増大回路を作動させ、低周波同期起動
の通流比の初期値Ｄ０を決定する。以上説明した方法に
よれば、直流電流の平均値を利用して通流比を決められ
るので直流電流の瞬時値を扱う場合に比較して制御回路
の処理速度が遅くて良いという特徴がある。また、本発
明によれば起動時の通流比は巻線電流の値を測定しなが
ら決定されるので、交流型１ｉの電圧変動や電機子巻線
の抵抗値の変動などが生じても起動電流を所定の電流指
令値にあわせることが可能であす、汎用性が高いと言え
る。

以上、説明した方法で通流比を設定し低周波同期起動を
開始する。次いで前述のように３相発振回路８の発振周
波数は増大し、これに伴い回転速度も増大し誘起電圧２
２の値も大きくなる。通流比が初期値のまま変化しない
とインバータの出力電圧が一定であり、誘起電圧の上昇
とともに巻線電流は減少してしまう。そこで、低周波同
期起動中に通流比を漸増させる必要がある。しかし低周
波同期起動の初期においては誘起電圧は小さく巻線電流
の減少は無視して差し支えない。本実施例では、３相発
振回路８の周波数が回転速度Ｎ工を超えた範囲で通流比
増大回路１４を作動させ、通流比を増大し巻線電流の減
少を防いでいる。

以上のように、本実施例によれば直流電流の平均値を利
用して低周波同期起動時の電流制御を行なうことができ
る。

次に、本発明の他の実施例を第４図を用いて説明する。

第４図は本実施例の全体構成図である。

本実施例に無整流子電動機の駆動装置の構成は、起動時
の通流比の設定方法が異なるほかは前の実施例と同じで
ある。本実施例における起動時の通流比の設定方法を以
下説明する。前述のように、無整流子電動機の電機予巻
Ｍ電流の大きさは、同期起動初期の誘起電圧の無視でき
る時間範囲では印加電圧と巻線の抵抗とで決まる。すな
わち、巻線の抵抗は定数であるから所定の巻線電流を流
すための印加電圧は巻線の抵抗と起動電流の積で与えら
れる。したがって、この印加電圧が得られるように通流
比を設定すれば良い。しかしながら、一般的に交流電源
１の電圧は±１０％程度変動する。したがって交流電源
１の電圧が変動すなわち直流電圧が変動しても印加電圧
が一定になるように通流比を制御する必要がある。そこ
で直流電圧を電圧検出回路２８で検出し、通流比増大回
路１４は直流電圧に応じて通流比を設定する。通流比は
出力電圧を一定にするためには直流電圧と反比例して変
化させる必要があるが、交流電源１の電圧変動は±１０
％程度であり、−次近似による直線制御で十分である。

通流比が設定された後の起動方法は前の実施例とまった
く同様である。

以上説明したように、本実施例によれば直流電流や巻線
電流を検出することなく無整流子電動機の低周波同期起
動を行なうことができる。

次に本発明を家庭用ルームエアコンに適用した場合の実
施例を説明する。第５図は家庭用ルームエアコンの制御
回路の全体構成図である。１０１は交流電源で日本国内
では電圧は通常】００ｖまたは２００Ｖである。１０２
は室内制御回路であり、ルームエアコンに必要な制御、
たとえば温度制御、ファン風量制御、タイマ制御器など
である。１０３は室外制御回路であり、これは前述の無
整流子電動機の駆動装置の制御部分である。１０４は整
流平滑回路、１０５はブリッジインバータ、１０６は圧
縮機味動用無整流子電動機、１０７は電流検出器、１０
８は抵抗器、１０９はコンデンサである。また１１０ａ
、１１０ｂは室内機と室外機とを接続する電力線路、１
ｌｌａ、１ｌｌｂは信号線路である。圧縮機即動用の無
整流子電動ｆｉ１０６は室内制御回路１０２の制御信号
に従って室外制御回路１０３がブリッジインバータ１０
５を駆動し運転さ九る、その起動方法や運転方法につい
ては前述の実施例で述べた通りである。すなわち、通流
比の初期値を設定し低周波同期起動を開始する。

この初期値の設定方法は前述の通りである。ところで、
家庭用ルームエアコンは電源８景の上限が定まっていて
、例えば１００ＶのＴ型コンセントの場合２０Ａまでし
か流せない規格があるため電源入力電流を制限する必要
がある。そこで電流検出器１０７でブリッジインバータ
への電流を検出し、抵抗１０８とコンデンサ１０９とで
平均化している。この電流の平均値は上記交流入力電流
に比例するので、この平均値を制御することにより交流
入力電流を制限している。すなわち、家庭用ルームエア
コンにはブリッジインバータの電流の平均値を求める手
段は既に設けであるのが一般であるので本発明による無
整流子電動機の駆動回路を適用する場合。

何ら新たな回路を設ける必要なく簡単に実施できる。

次に本発明を自動車エンジンの燃料ポンプに適用した場
合の実施例について説明する。第６図は燃料ポンプ用無
整流子電動機のルｙ動装置の全体構成図である。自動車
エンジンの燃料ポンプを駆動する場合、整流子の交換の
要なく制御装置の高い無整流子電動機が有利である。ま
た燃料雰囲気にさらされるため回転子位置センサレスの
無整流子電動機が最適である。１０５はブリッジインバ
ータ、１０６は無整流子電動機、１１２はバッテリ、１
１３は電圧検出回路、１１４は制御回路である。無整流
子電動機６は制御回路１１４とブリッジインバータ１０
５より構成される無整流子電動機の駆動装置により駆動
され、その起動運転方法は前述の通りである。

さて、一般に自動車の電子制御回路にバッテリの電圧の
検出機能があるから、それを電圧検出回路１１３として
機能させることにより、本発明による起動時の通流比の
初期値を設定することができる。

以上のように本発明によれば既存の機能をそのまま利用
できる無整流子電動機の起動装置を構成することができ
る。

［発明の効果コ本発明によれば、電流あるいは電圧の平均値を利用して
無整流子電動機の低周波同期起動時の電流を制御できる
ので、高速作動の電流制限回路を排除することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体回路構成図、第２図は
第１図本実施例の動作説明図、第３図は巻線電流推定の
仕方の説明図、第４図は他の実施例の全体回路構成図、
第５．６図は本発明を家庭用ルームエアコン及び自動車
の燃料ポンプの駆動に適用した場合の回路ブロック図で
ある。１・・・交流電源　　　　　２・・・ダイオード３・・
・コンデンサ　　　　４・・・ブリッジインバータ５１
．、無整流子電動機　　６・・・電流検出器７・・・位
置検出回路　　　８・・・３相発振回路９・・・切換回
路　　　　　１０・・・積分回路１１・・・割り算回Ｆ
ｔ＃Ｉ　　　１２・・・電流指令回路１３・・・電流比
較回路　　１４・・・通流比増大回路１５・・・回転速
度指令回路１６・・回転速度比較回路１７・・・通流比作成回路　１８・・ゲート制御回路・
・・変調回路・・・回転速度信号・・通流比・・・巻線電流・・・巻線電流の推定値・・・電圧検出回路２０・・・回転速度測定回路２２・・・誘起電圧２４・・・直流′、ヒ流２６・・直流′８流の平均値第１図第図２４・直流電流２５：巻線電流ｑ″＼ぐ２５１、交流電源２：ダイオード３：コンデンサ４ニブリツジインバータ５：無整流子電動機６：電流検出器７：位置検出回路８．３相発振回路９：切換回路第４図１：交流電源２：ダイ才−ド３：コンデンサ４ニブリツジインバータ５：無整流子電動機７：位置検出回路８：相発振回路９：切換回路２８：電圧検出回路

Claims

【特許請求の範囲】　１　交流電源、該交流電源に接続された整流回路、該
整流回路の出力端子に接続された平滑用コンデンサ、該
平滑用コンデンサに接続されたブリッジインバータ、該
ブリッジインバータに接続された無整流子電動機、該無
整流子電動機の回転子位置を検出する位置検出回路、同
期起動用の３相発振回路、該発振回路の出力と前記位置
検出回路の出力との切換を行なう切換回路、該切換回路
の出力信号に基づいて前記ブリッジインバータのゲート
を制御するゲート制御回路、該ブリッジインバータを構
成するスイッチング素子の通流期間を該ブリッジインバ
ータの出力周波数より高い周波数を有する変調信号で変
調し、この変調信号の通流比を変えることにより該ブリ
ッジインバータの出力電圧を調整する電圧制御回路、無
整流子電動機の回転速度を所定の回転数に制御する電圧
指令を該電圧制御回路に出力する回転速度制御回路より
成る無整流子電動機の駆動回路において、起動時の前記
通流比の初期値を変化させる手段を設けたことを特徴と
する無整流子電動機の駆動回路。　２　起動期間中の前記通流比を初期値より漸増させる
ことを特徴とする前記請求項１記載の無整流子電動機の
駆動回路。　３　起動期間中の前記通流比を、前記発振回路の発振
周波数が予め設定された周波数を超えたら漸増させるこ
とを特徴とする前記請求項１記載の無整流子電動機の駆
動回路。　４　起動時にブリッジインバータに流れる電流が予め
設定された電流指令値に略等しくなるまで前記通流比を
漸増させることを特徴とする請求項１記載の無整流子電
動機の起動回路。　５　ブリッジインバータを流れる電流の平均値と前記
通流比とより電機子巻線電流の値を演算し、該電流値が
予め設定された電流指令値に略等しくなるまで通流比を
漸増させることを特徴とする請求項１記載の無整流子電
動機の駆動回路。　６　前記電流指令値の設定回路を有することを特徴と
する請求項１記載の無整流子電動機の駆動回路。　７　起動時の前記通流比の初期値の設定回路を設け、
ブリッジインバータの入力電圧の大きさに基づき該切換
回路を作動させることを特徴とする請求項１記載の無整
流子電動機の駆動回路。