JPH06153581A - 永久磁石モータ駆動方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 永久磁石モータの端子電圧に基づいて回転子
の回転位置を検出するに当って、ノイズの影響を排除し
て回転位置検出を高精度化する。 【構成】 降圧チョッパ３と並列に設けた回生電力バイ
パス用ダイオードの導通期間をフォトカプラ７ａにより
検出し、導通期間検出に応答してスイッチ制御回路７ｃ
により制御されるスイッチ７ｃにより永久磁石モータ６
の端子電圧に代えてグランドレベルの電圧をインバータ
制御回路８の積分回路８ｂに供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は永久磁石モータ駆動方
法およびその装置に関し、さらに詳細にいえば、回転子
の位置検出を行なうセンサを設けることなく永久磁石モ
ータを駆動するための方法およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から交流モータの高効率化、高精度
化の強い要請に応えて、例えば、回転子を永久磁石で構
成し、固定子に巻回したコイルに与える電圧、電流の位
相を制御して回転界磁を得るようにした永久磁石モータ
が注目されている。この永久磁石モータは、理論的に２
次銅損がなく、しかも制御性が良好であるから、上記要
請に十分に応えることができると期待されている。しか
し、上記永久磁石モータを駆動するに当っては、回転子
の位置を検出することが必須になるので、位置検出セン
サを付加すると、永久磁石モータ自体のサイズが大きく
なるとともに、定期的なメンテナンスが必要になり、ひ
いてはコストアップを招いてしまう。

【０００３】このような点に着目して、位置検出センサ
を特別に設けることなく、永久磁石モータの端子電圧に
基づいて回転子の位置検出を行ない、位置検出結果に基
づいてインバータを制御することにより永久磁石モータ
に与える電圧、電流の位相を制御することが提案されて
いる（平成４年電気学会全国大会、「電流形インバータ
によるＰＭモータの位置センサレス駆動」、小金沢竹
久、高橋勲、大山和伸、参照）。

【０００４】図１０は永久磁石モータの位置センサレス
駆動装置の構成を示す電気回路図であり、三相交流電源
１を入力とする三相ダイオードブリッジ整流回路２と、
三相ダイオードブリッジ整流回路２により得られる直流
電圧を電源とする降圧チョッパ回路３と、降圧チョッパ
回路３の出力を入力として所定のスイッチング動作を行
なって負荷としての、永久磁石モータを代表するブラシ
レスＤＣモータ６に三相電力を供給する、３対のスイッ
チング素子４ａおよび各スイッチング素子４ａと並列接
続されたダイオード４ｂからなる電圧形三相フルブリッ
ジインバータ４と、降圧チョッパ回路３に対して並列に
逆接続された回生電力バイパス用ダイオード５と、ブラ
シレスＤＣモータ６の誘起電圧を入力として、ブラシレ
スＤＣモータ６を力率がほぼ１になるように制御すべく
スイッチング指令を供給するインバータ制御回路８と、
降圧チョッパ回路３の出力端子間に設けられた小容量の
コンデンサ９とを有している。

【０００５】上記降圧チョッパ回路３は、リアクトル３
ｂと、リアクトル３ｂの電流を直流に制御すべくスイッ
チング制御されるスイッチング素子３ａと、スイッチン
グ素子３ａを介して電解コンデンサ２ｂと並列に接続さ
れたダイオード３ｃとから構成されている。また、スイ
ッチング素子３ａをスイッチングさせるためのチョッパ
制御回路は、電流指令値とリアクトル電流との差分を算
出する減算器３ｄと、減算器３ｄの減算結果を入力とす
るＰＩ制御部３ｅと、所定の周波数の基準信号（例えば
三角波信号）とＰＩ制御部３ｅからの出力信号との大小
比較を行ない比較結果信号をスイッチング指令としてス
イッチング素子３ａに供給するコンパレータ３ｆとを有
している。

【０００６】上記構成の永久磁石モータセンサレス駆動
装置であれば、回生電力バイパス用ダイオード５が導通
していない状態において降圧チョッパ回路３の出力電流
はほぼ直流になる反面、回生電力バイパス用ダイオード
５が導通している状態において降圧チョッパ回路３の出
力電流が一定にならず、降圧チョッパ回路３の入力電圧
と出力電圧とがほぼ等しくなる。したがって、回生電力
バイパス用ダイオード５が導通する期間が短ければ降圧
チョッパ回路３の出力電流はほぼ直流になり、負荷電
流、電圧が電流形インバータ装置の波形になる。逆に、
回生電力バイパス用ダイオード５が導通する期間が長け
れば降圧チョッパ回路３の出力電圧が一定になる期間が
増えほぼ直流になり、負荷電流、電圧が電圧形インバー
タ装置の波形に似た波形になる。

【０００７】そして、この動作を行なう場合において、
ブラシレスＤＣモータ６の誘起電圧を入力としてインバ
ータ制御回路８により、ブラシレスＤＣモータ６の力率
をほぼ１にすべくスイッチング指令を電圧形三相フルブ
リッジインバータ４に供給するので、回生電力バイパス
用ダイオード５の導通期間を短縮でき、電流形インバー
タの波形により近づけることができるので、高調波成分
が低減され、電圧波形が正弦波に近くなることに起因し
てより一層高効率かつ低騒音のブラシレスＤＣモータ６
の運転を達成できる。

【０００８】さらに、降圧チョッパ回路３の出力端子間
に小容量のコンデンサ９が接続されているので、負荷電
流リプルを小さくできる。この結果、高調波成分が減少
し、より高効率かつ低騒音の運転を行なうことができ、
さらに負荷としてコンプレッサを用いた場合等に特に問
題となる漏れ電流をも小さくできる。さらにまた、コン
デンサ９により負荷電流リプルを小さくできる関係上、
降圧チョッパ回路３のスイッチング素子３ｂのスイッチ
ング周波数を低くでき、スイッチングロスを少なくでき
る。

【０００９】また、始動時にはブラシレスＤＣモータ６
の誘起電圧が０であるからインバータ制御回路８による
制御を行なうことができないが、強制的に電圧形三相フ
ルブリッジインバータ４にスイッチング指令を供給する
ことによりブラシレスＤＣモータ６の始動を達成でき
る。そして、ある程度の誘起電圧が発生した後は、イン
バータ制御回路８によりスイッチング指令を供給して上
記の動作を行なわせる。尚、始動時の強制的運転を行な
う場合には過電流が流れる可能性があるが、降圧チョッ
パ回路３により過電流を確実に防止でき、安定な始動が
可能になる。

【００１０】さらに、ブラシレスＤＣモータ６を用いる
場合には必須とされていた回転位置センサが不要にな
り、しかも、従来のセンサレス制御回路で検出困難な低
速回転時に主回路が電流形インバータの働きをするため
に電圧波形が正弦波に近い。したがって、閉ループ制御
が可能な低速領域を拡張でき、広範囲にわたって安定な
運転を達成できる。また、インバータ制御回路８に含ま
れる積分器８ｂ、コンパレータ８ｃ等の構成を簡素化で
きる。

【００１１】上記インバータ制御回路８は、ブラシレス
ＤＣモータ６の相電圧を検出するための抵抗分圧回路８
ａと、抵抗分圧回路８ａにより検出された相電圧を入力
とする積分器８ｂと、積分器８ｂの出力の正負を判別す
るコンパレータ８ｃと、コンパレータ８ｃの判別結果を
入力とするフォトカプラ８ｄと、フォトカプラ８ｄから
の信号を入力としてスイッチング指令を得て出力する論
理演算回路８ｅとを有している。但し、積分器８ｂ、コ
ンパレータ８ｃおよびフォトカプラ８ｄは三相分設けら
れてある。したがって、各相電圧毎に積分器８ｂにより
積分され、コンパレータ８ｃにより正負判別が行なわ
れ、フォトカプラ８ｄを通して論理演算回路８ｅに供給
される。論理演算回路８ｅにおいては、各相の正負判別
結果に基づいて、相電圧と線電流とが同相になるように
電圧形三相フルブリッジインバータ４に対するスイッチ
ング指令を得て出力する。この結果、ブラシレスＤＣモ
ータ６の力率がほぼ１になるので、回生電力バイパス用
ダイオード５の導通期間を短くでき、高調波成分を低減
できるとともに、負荷電圧波形を一層正弦波に近づける
ことができるので、ブラシレスＤＣモータ６の運転の高
効率化、低騒音化を達成できる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記構成の永久磁石モ
ータセンサレス駆動装置を採用した場合には、電流の重
なり期間に素子の電圧が上昇し、回生電力バイパス用ダ
イオード５が導通し、電解コンデンサ２ｂにバイパスさ
れる。このバイパスされた電圧は、図１１に示すように
スパイク電圧としてブラシレスＤＣモータ６の端子電圧
に重畳されることになる。特に、高速運転時には、重な
り角が大きくなり、スパイク電圧の幅が広くなってしま
うので、図１２にＡ，Ｂで示すように、回転子の実際の
回転位置に対してブラシレスＤＣモータ６の端子電圧が
大幅にずれてしまうことになる。尚、図１２には位置検
出信号をも示している。この結果、ブラシレスＤＣモー
タ６の端子電圧に基づいて回転子の回転位置の検出を行
なうと、到底無視し得ない位相誤差を生じ、ひいては、
モータ電流の位相がズレ、力率が悪くなり、モータ効率
が低下してしまうことになる。

【００１３】また、上記構成の永久磁石モータセンサレ
ス駆動装置においては、閉ループ制御（ブラシレスＤＣ
モータの端子電圧に基づいて回転子の回転位置検出を行
ない、回転位置検出結果に基づいて電圧形三相フルブリ
ッジインバータのスイッチングタイミングを制御するこ
と）に移行できる運転周波数を低くすべく、インバータ
制御回路８に含まれる積分器８ｂのゲインを高く設定す
ることが好ましく、強制運転に起因する失速、電流増大
等を抑制できるが、ゲインを高く設定すると、低周波ノ
イズの影響を受けやすくなるだけでなく、降圧チョッパ
回路３に起因するスパイク電圧、電源周波数成分の影響
をも受けやすくなり、この結果、ブラシレスＤＣモータ
６の端子電圧に基づいて回転子の回転位置の検出を行な
うと、到底無視し得ない位相誤差を生じ、ひいては、モ
ータ電流の位相がズレ、力率が悪くなり、モータ効率が
低下してしまうことになる。尚、後者の不都合は、降圧
チョッパ回路３、回生電力バイパス用ダイオード５を有
していないブラシレスＤＣモータ駆動装置においても同
様に発生する可能性がある。

【００１４】

【発明の目的】この発明は上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、スパイク電圧等の影響を大幅に低減して
正確な回転位置の検出を行ない、ひいては永久磁石モー
タの高効率、高精度の駆動を達成できる永久磁石モータ
駆動方法およびその装置を提供することを目的としてい
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの、請求項１の永久磁石モータ駆動方法は、回生電力
バイパス手段によりバイパスされた電圧と永久磁石モー
タの端子電圧との重畳期間を検出し、検出された重畳期
間に対応して、永久磁石モータの端子電圧に代えて所定
の電圧をスイッチング指令発生手段に供給する方法であ
る。

【００１６】請求項２の永久磁石モータ駆動方法は、検
出された重畳期間に対応して、永久磁石モータの端子電
圧に代えて回生電力バイパス手段の導通初期における永
久磁石モータの端子電圧に対応する電圧をスイッチング
指令発生手段に供給する方法である。請求項３の永久磁
石モータ駆動装置は、回生電力バイパス手段の通電状態
を検出する通電状態検出手段と、回生電力バイパス手段
の通電状態が通電状態検出手段により検出されたことに
応答して、永久磁石モータの端子電圧に代えて所定の電
圧をスイッチング指令発生手段に供給する切替手段とを
含んでいる。

【００１７】請求項４の永久磁石モータ駆動装置は、回
生電力バイパス手段の通電状態が通電状態検出手段によ
り検出されたことに応答して、該当する時点における永
久磁石モータの端子電圧を保持する保持手段をさらに含
み、切替手段として、回生電力バイパス手段の通電状態
が通電状態検出手段により検出されたことに応答して、
永久磁石モータの端子電圧に代えて保持手段に保持され
ている端子電圧に対応する電圧をスイッチング指令発生
手段に供給するものを採用している。

【００１８】請求項５の永久磁石モータ駆動装置は、永
久磁石モータの運転周波数の増加に対応してスイッチン
グ指令発生手段の積分ゲインを減少させるゲイン変更手
段を含んでいる。請求項６のブラシレスＤＣモータ駆動
装置は、永久磁石モータの端子電圧に含まれるノイズを
除去してスイッチング指令発生手段に供給すべくフィル
タ手段をさらに含んでいる。但し、フィルタ手段として
は、ハイパスフィルタ手段，可変ノッチフィルタ手段等
が例示できる。

【００１９】請求項７の永久磁石モータ駆動装置は、永
久磁石モータの端子電圧を入力として基本周波数成分を
得てスイッチング指令発生手段に供給すべく位相ロック
ループ手段をさらに含んでいる。

【００２０】

【作用】請求項１の永久磁石モータ駆動方法であれば、
交流電源を入力とする整流手段の整流出力を降圧チョッ
パ手段により降圧させ、永久磁石モータの端子電圧に基
づいて得られた回転子位置検出信号に対応してスイッチ
ング指令発生手段によりスイッチング指令を発生し、発
生されたスイッチング指令に基づいて制御され、かつ降
圧された直流電源を入力とするインバータ手段により永
久磁石モータを駆動するとともに、降圧チョッパ手段と
並列に回生電力バイパス手段を設けて電流の重なり期間
におけるスイッチング素子の電圧の上昇時に対処する場
合において、回生電力バイパス手段によりバイパスされ
た電圧と永久磁石モータの端子電圧との重畳期間を検出
し、検出された重畳期間に対応して、永久磁石モータの
端子電圧に代えて所定の電圧をスイッチング指令発生手
段に供給するのであるから、スパイク電圧の影響を受け
て大きな位相誤差を生じている永久磁石の端子電圧をそ
のまま利用して回転子の回転位置を検出する場合と比較
して、位相誤差を大幅に低減でき、回転子の回転位置の
検出を高精度化でき、ひいては、永久磁石モータの高効
率、高精度の駆動を達成できる。

【００２１】請求項２の永久磁石モータ駆動方法であれ
ば、検出された重畳期間に対応して、永久磁石モータの
端子電圧に代えて回生電力バイパス手段の導通初期にお
ける永久磁石モータの端子電圧に対応する電圧をスイッ
チング指令発生手段に供給するのであるから、永久磁石
モータの端子電圧に代えてスイッチング指令発生手段に
供給される電圧がスパイク電圧発生直前の電圧に対応す
る電圧になり、位相誤差を一層大幅に低減でき、回転子
の回転位置検出を一層高精度化でき、ひいては永久磁石
モータの一層高効率、高精度の駆動を達成できる。

【００２２】請求項３の永久磁石モータ駆動装置であれ
ば、交流電源を入力とする整流手段の整流出力を降圧チ
ョッパ手段により降圧させ、永久磁石モータの端子電圧
に基づいて得られた回転子位置検出信号に対応してスイ
ッチング指令発生手段によりスイッチング指令を発生
し、発生されたスイッチング指令に基づいて制御され、
かつ降圧された直流電源を入力とするインバータ手段に
より永久磁石モータを駆動するとともに、降圧チョッパ
手段と並列に回生電力バイパス手段を設けてスイッチン
グ素子の電圧上昇をバイパスさせることにより永久磁石
モータを駆動する場合に、回生電力バイパス手段の通電
状態を通電状態検出手段により検出し、回生電力バイパ
ス手段の通電状態が通電状態検出手段により検出された
ことに応答して、切替手段により永久磁石モータの端子
電圧に代えて所定の電圧をスイッチング指令発生手段に
供給するのであるから、スパイク電圧の影響を受けて大
きな位相誤差を生じている永久磁石の端子電圧をそのま
ま利用して回転子の回転位置を検出する場合と比較し
て、位相誤差を大幅に低減でき、回転子の回転位置の検
出を高精度化でき、ひいては、永久磁石モータの高効
率、高精度の駆動を達成できる。

【００２３】請求項４の永久磁石モータ駆動装置であれ
ば、回生電力バイパス手段の通電状態が通電状態検出手
段により検出されたことに応答して、該当する時点にお
ける永久磁石モータの端子電圧を保持する保持手段をさ
らに含み、切替手段が、回生電力バイパス手段の通電状
態が通電状態検出手段により検出されたことに応答し
て、永久磁石モータの端子電圧に代えて保持手段に保持
されている端子電圧に対応する電圧をスイッチング指令
発生手段に供給するのであるから、永久磁石モータの端
子電圧に代えてスイッチング指令発生手段に供給される
電圧がスパイク電圧発生直前の電圧に対応する電圧にな
り、位相誤差を一層大幅に低減でき、回転子の回転位置
検出を一層高精度化でき、ひいては永久磁石モータの一
層高効率、高精度の駆動を達成できる。

【００２４】請求項５の永久磁石モータ駆動装置であれ
ば、永久磁石モータの端子電圧に基づいて得られた回転
子位置検出信号に対応してスイッチング指令発生手段に
よりスイッチング指令を発生し、発生されたスイッチン
グ指令に基づいて制御され、かつ交流電源を入力とする
整流手段の整流出力を直接または間接に入力とするイン
バータ手段により永久磁石モータを駆動する場合におい
て、永久磁石モータの運転周波数の増加に対応してゲイ
ン変更手段によりスイッチング指令発生手段の積分ゲイ
ンを減少させるのであるから、永久磁石モータ始動時に
回転子の回転位置を検出できる運転周波数を低くでき、
広範囲にわたる閉ループ制御を達成できる。また、永久
磁石モータの運転周波数が増加すれば、永久磁石モータ
の端子電圧が高くなるので、積分ゲインを減少させるこ
とにより低周波ノイズの影響を大幅に抑制し、安定した
閉ループ制御を達成できる。この結果、位相誤差を大幅
に低減でき、回転子の回転位置検出を一層高精度化で
き、ひいては永久磁石モータの一層高効率、高精度の駆
動を達成できる。

【００２５】請求項６の永久磁石モータ駆動装置であれ
ば、永久磁石モータの端子電圧に含まれるノイズを除去
してスイッチング指令発生手段に供給すべくフィルタ手
段をさらに含んでいるのであるから、フィルタ手段によ
り低周波ノイズの影響を大幅に抑制し、安定した閉ルー
プ制御を達成できる。この結果、位相誤差を大幅に低減
でき、回転子の回転位置検出を一層高精度化でき、ひい
ては永久磁石モータの一層高効率、高精度の駆動を達成
できる。具体的には、フィルタ手段としてハイパスフィ
ルタ手段を採用することにより、低周波ノイズを除去で
き、可変ノッチフィルタ手段を採用することにより、ス
パイクノイズを除去できる。

【００２６】請求項７の永久磁石モータ駆動装置であれ
ば、永久磁石モータの端子電圧を入力として基本周波数
成分を得てスイッチング指令発生手段に供給すべく位相
ロックループ手段をさらに含んでいるのであるから、実
際の永久磁石モータの端子電圧がスパイクノイズ等の影
響を受けていても、位相ロックループ手段により永久磁
石モータの端子電圧の基本波成分を得てスイッチング指
令発生手段に供給することになる。この結果、スパイク
ノイズ等の影響を受けることなく回転子の回転位置の正
確な検出を達成でき、ひいては、永久磁石モータの高効
率、高精度の駆動を達成できる。

【００２７】

【実施例】以下、実施例を示す添付図面によって詳細に
説明する。図１はこの発明の永久磁石モータ駆動装置の
一実施例を示す電気回路図であり、三相交流電源１を入
力とする三相ダイオードブリッジ整流回路２と、三相ダ
イオードブリッジ整流回路２により得られる直流電圧を
電源とする降圧チョッパ回路３と、降圧チョッパ回路３
の出力を入力として所定のスイッチング動作を行なって
負荷としての、永久磁石モータを代表するブラシレスＤ
Ｃモータ６に三相電力を供給する、３対のスイッチング
素子４ａおよび各スイッチング素子４ａと並列接続され
たダイオード４ｂからなる電圧形三相フルブリッジイン
バータ４と、降圧チョッパ回路３に対して並列に逆接続
された回生電力バイパス用ダイオード５と、ブラシレス
ＤＣモータ６の誘起電圧を入力として、ブラシレスＤＣ
モータ６を力率がほぼ１になるように制御すべくスイッ
チング指令を供給するインバータ制御回路８と、降圧チ
ョッパ回路３の出力端子間に設けられた小容量のコンデ
ンサ９とを有している。

【００２８】上記インバータ制御回路８は、図２に示す
ように、回生電力バイパス用ダイオード５と逆並列に接
続されたフォトカプラ７ａと、フォトカプラ７ａからの
出力信号のレベルを反転させる反転回路７ｂと、反転回
路７ｂから出力される反転信号を入力とするスイッチ制
御回路７ｃと、スイッチ制御回路７ｃにより制御され、
抵抗分圧回路８ａにより検出された相電圧またはグラン
ド電圧を選択的に積分回路８ｂに供給する切替スイッチ
７ｄとをさらに含んでいる点が図１０に示す従来の永久
磁石モータ駆動装置のインバータ制御回路と異なる。

【００２９】尚、他の部分の構成および作用は図１０に
示す従来の永久磁石モータ駆動装置と同様であるから、
詳細な説明は省略し、以下、相違点に関連する作用のみ
を説明する。回生電力バイパス用ダイオード５の非導通
状態に対応してフォトカプラ７ａがＯＮとなり、導通状
態に対応してＯＦＦとなる。したがって、重なり期間に
回生電力バイパス用ダイオード５が導通するとフォトカ
プラ７ａがＯＦＦになり、重なり期間を検出できる。こ
のフォトカプラ７ａのＯＦＦ信号は反転回路７ｂで反転
されてスイッチ制御回路７ｃに供給されるので、グラン
ド電圧を積分回路８ｂに供給すべく切替スイッチ７ｄが
切換動作される。この結果、スパイク電圧が重畳された
ブラシレスＤＣモータ６の端子電圧が積分回路８ｂに供
給されることを防止し、積分回路８ｂの積分出力を一定
に保持し続けることができる。この場合に、スパイク電
圧が重畳された端子電圧、グランド電圧の何れも回転子
の回転位置に対応する端子電圧とは異なるのであるが、
一般的にスパイク電圧は著しく大きいのであるから、グ
ランド電圧を積分回路８ｂに供給することにより回転子
の回転位置を高精度に検出できる。この結果、位相誤差
を著しく低減でき、ブラシレスＤＣモータ６の電流の位
相のズレを大幅に低減でき、ひいては力率を改善してブ
ラシレスＤＣモータ６を効率よく駆動できる。

【００３０】なお、この実施例においては、スパイク電
圧が重畳された端子電圧に代えてグランド電圧を積分回
路８ｂに供給するようにしているが、グランド電圧に代
えて所定の電圧を供給してもよいことはもちろんであ
る。

【００３１】

【実施例２】図３はこの発明の永久磁石モータ駆動装置
の他の実施例の要部を示す電気回路図であり、図２の電
気回路図と異なる点は、ブラシレスＤＣモータ６の端子
電圧を所定のタイミングでサンプリングし、かつ保持す
るサンプル／ホールド回路（以下、Ｓ／Ｈ回路と略称す
る）７ｅをグランド電圧に代えて設けた点およびスイッ
チ制御回路７ｃによりＳ／Ｈ回路７ｅをサンプリングさ
せるべく制御する点のみである。

【００３２】この実施例の場合には、スパイク電圧が重
畳されたブラシレスＤＣモータ６の端子電圧をそのまま
積分回路８ｂに供給する代わりに、スパイク電圧が発生
する直前におけるブラシレスＤＣモータ６の端子電圧を
Ｓ／Ｈ回路７ｅにより保持し、積分回路８ｂに供給し続
けることができる。したがって、実際の端子電圧と異な
る可能性があるグランド電圧を積分回路８ｂに供給する
場合と比較して、回転子の回転位置に対応する端子電圧
からのズレが著しく小さい電圧を積分回路８ｂに供給で
き、一層高精度に回転子の回転位置を検出できる。この
結果、位相誤差を一層低減でき、ブラシレスＤＣモータ
６の電流の位相のズレを一層大幅に低減でき、ひいては
力率を著しく改善してブラシレスＤＣモータ６を一層効
率よく駆動できる。

【００３３】尚、上記Ｓ／Ｈ回路７ｅにおける端子電圧
のホールドについては０次ホールドであってもよいが、
１次ホールドであることが好ましく、回転子の回転位置
検出精度を一層向上できる。

【００３４】

【実施例３】図４はこの発明の永久磁石モータ駆動装置
のさらに他の実施例の要部を示す電気回路図であり、積
分回路８ｂに対してそれぞれ並列に積分ゲイン設定用抵
抗Ｒ１，Ｒ２，・・・，Ｒｎと対応するスイッチＳＷ
１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎとの直列接続回路を設けて
いるとともに、積分回路８ｂからの積分出力の正負を判
別するコンパレータ８ｃからの出力を入力とする周波数
／電圧変換回路（以下、Ｆ／Ｖ変換回路と略称する）７
ｆを設けており、さらに、それぞれのスイッチＳＷ１，
ＳＷ２，・・・，ＳＷｎに対する切換指示信号を出力す
るコンパレータＣＭＰ１，ＣＭＰ２，・・・，ＣＭＰｎ
の一方の入力端子にＦ／Ｖ変換回路７ｆからの出力電圧
を供給しているとともに、他方の入力端子に、上記スイ
ッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎのそれぞれに対す
る切換周波数に対応する基準電圧が供給されている。

【００３５】但し、上記積分ゲイン設定用抵抗Ｒ１，Ｒ
２，・・・，Ｒｎは、次式を満足するように設定するこ
とが好ましい。 ω＞１０・ωｃ ωｃ＝｛Ｒ０・Ｒ１・Ｒ２・・・・・Ｒｎ・Ｃ／（Ｒ０
＋Ｒ１＋Ｒ２＋・・・＋Ｒｎ）｝−１ ここで、ωはブラシレスＤＣモータ６の実角回転周波
数、ωｃは積分回路８ｂのカットオフ周波数である。

【００３６】ブラシレスＤＣモータ６の始動直後、即ち
回転周波数が著しく低い場合には、全てのスイッチＳＷ
１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎがＯＦＦであるから、抵抗
Ｒ０およびコンデンサＣに基づいて定まる、十分に高い
積分ゲインで積分処理を行なう。この結果、閉ループ制
御によるブラシレスＤＣモータ６の駆動を行なうことが
できる運転周波数を十分に低くでき、始動後短時間で閉
ループ制御に移行できる。そして、運転周波数が高くな
れば、運転周波数の増加に対応してスイッチが順次ＯＮ
になるので、積分ゲインを規定する抵抗値が小さくな
り、積分ゲインを小さくできる（図５（Ａ）（Ｂ）に示
す積分回路のボード線図参照）。したがって、低周波成
分に起因する回転位置の検出誤差を小さくできる。この
結果、位相誤差を著しく低減でき、ブラシレスＤＣモー
タ６の電流の位相のズレを大幅に低減でき、ひいては力
率を改善してブラシレスＤＣモータ６を効率よく駆動で
きる。

【００３７】

【実施例４】図６はこの発明の永久磁石モータ駆動装置
のさらに他の実施例の要部を示す電気回路図であり、図
４の実施例と異なる点は、複数個の抵抗Ｒ１，Ｒ２，・
・・，ＲｎをスイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎ
を介して並列接続する代わりに電圧制御可変抵抗Ｒｖを
設け、Ｆ／Ｖ変換回路７ｆからの出力電圧に基づいて電
圧制御可変抵抗Ｒｖを制御するようにした点のみであ
る。

【００３８】したがって、この実施例の場合には、積分
ゲインを段階的に変化させる代わりに、ブラシレスＤＣ
モータ６の運転周波数に対応して連続的に変化させるこ
とができ、低周波成分を一層確実に排除できる。

【００３９】

【実施例５】図７はこの発明の永久磁石モータ駆動装置
のさらに他の実施例の要部を示す電気回路図であり、図
４の実施例と異なる点は、複数個の抵抗Ｒ１，Ｒ２，・
・・，ＲｎをスイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎ
を介して並列接続する代わりに、抵抗分圧回路８ａと積
分回路８ｂとの間にスイッチＳＷｆを介して介挿可能な
ハイパスフィルタＨＰＦを設け、Ｆ／Ｖ変換回路７ｆか
らの出力電圧によりスイッチＳＷｆを制御するようにし
た点、および積分回路８ｂの出力を位置補正回路７ｇを
介してコンパレータ８ｃに位置する点のみである。

【００４０】したがって、この実施例の場合には、ブラ
シレスＤＣモータ６の運転周波数が低い状態において積
分回路８ｂの積分ゲインが低くなったのと等価になる
が、運転周波数がある程度高くなれば、十分な積分ゲイ
ンが得られる状態になる。また、十分な積分ゲインが得
られる状態においては、ハイパスフィルタＨＰＦにより
低周波成分を効果的に遮断できるのであるから、低周波
成分に起因する回転位置の検出誤差を小さくできる。こ
の結果、位相誤差を著しく低減でき、ブラシレスＤＣモ
ータ６の電流の位相のズレを大幅に低減でき、ひいては
力率を改善してブラシレスＤＣモータ６を効率よく駆動
できる。

【００４１】

【実施例６】図８はこの発明の永久磁石モータ駆動装置
のさらに他の実施例の要部を示すブロック図であり、抵
抗分圧回路８ａにより検出された相電圧を、位相比較器
１０ａ、ローパスフィルタ１０ｂおよび電圧制御発振回
路（以下、ＶＣＯ回路と略称する）１０ｃからなる位相
ロックループ回路（以下、ＰＬＬ回路と略称する）１０
に供給し、ＰＬＬ回路１０により上記相電圧の基本周波
数を検出する。そして、検出された基本周波数をＦ／Ｖ
変換回路１０ｄに供給し、検出された基本周波数を周波
数指令値とし、かつＦ／Ｖ変換回路１０ｄにより得られ
た電圧を振幅指令値として振幅可変回路１０ｅに供給す
ることによりブラシレスＤＣモータ６の端子電圧と同相
かつ振幅が等しい信号（端子電圧模擬信号）を得、端子
電圧模擬信号を積分回路８ｂに供給している。

【００４２】この実施例の場合には、ブラシレスＤＣモ
ータ６の端子電圧がスパイク電圧、低周波ノイズ等を含
んでいても、これらの影響を受けていない基本周波数を
得、しかもブラシレスＤＣモータ６の端子電圧と同相か
つ振幅が等しい端子電圧模擬信号を得て積分することに
なり、スパイク電圧、低周波成分等に起因する回転位置
の検出誤差を小さくできる。この結果、位相誤差を著し
く低減でき、ブラシレスＤＣモータ６の電流の位相のズ
レを大幅に低減でき、ひいては力率を改善してブラシレ
スＤＣモータ６を効率よく駆動できる。

【００４３】この実施例は、図１に示すように降圧チョ
ッパ回路３、回生電力バイパス用ダイオード５を含む永
久磁石モータ駆動装置に適用できることはもちろんであ
るが、これらを含まない永久磁石モータ駆動装置にも同
様に適用できる。

【００４４】

【実施例７】図９はこの発明の永久磁石モータ駆動装置
の実施例の要部を示すブロック図であり、抵抗分圧回路
８ａにより検出された相電圧を、可変ノッチフィルタ１
１ａおよびＦ／Ｖ変換回路１１ｂに供給しているととも
に、Ｆ／Ｖ変換回路１１ｂからの出力電圧を可変ノッチ
フィルタ１１ａに供給することにより遮断周波数を設定
している。そして、可変ノッチフィルタ１１ａからの出
力信号を位相補正回路１１ｃに供給してブラシレスＤＣ
モータ６の端子電圧と同相になるように位相を補正し、
積分回路８ｂに供給している。

【００４５】尚、上記Ｆ／Ｖ変換回路１１ｂは、相電圧
の基本周波数に基づいて６倍の周波数に対応する電圧を
出力するものである。ここで、６倍の周波数に対応する
電圧を出力するように設定しているのは、スパイク電圧
がブラシレスＤＣモータ６の端子電圧の基本周波数の６
倍の周波数成分を持つからである。この実施例の場合に
は、Ｆ／Ｖ変換回路１１ｂがブラシレスＤＣモータ６の
端子電圧の基本周波数の６倍の周波数に対応する電圧を
出力し、可変ノッチフィルタ１１ａの遮断周波数をブラ
シレスＤＣモータ６の端子電圧の基本周波数の６倍に設
定するので、スパイク電圧成分を効率的に排除でき、し
かも位相補正回路１１ｃにより、可変ノッチフィルタ１
１ａに起因する位相のズレを補正できるので、スパイク
電圧に起因する回転位置の検出誤差を小さくできる。こ
の結果、位相誤差を著しく低減でき、ブラシレスＤＣモ
ータ６の電流の位相のズレを大幅に低減でき、ひいては
力率を改善してブラシレスＤＣモータ６を効率よく駆動
できる。したがって、上記何れかの実施例と組合せるこ
とにより、回転子の回転位置の検出精度を一層高めるこ
とができ、ブラシレスＤＣモータ６を一層効率よく駆動
できることになる。

【００４６】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明は、回生電
力バイパス手段によりバイパスされた電圧と永久磁石モ
ータの端子電圧との重畳期間を検出し、検出された重畳
期間に対応して、永久磁石モータの端子電圧に代えて所
定の電圧をスイッチング指令発生手段に供給するのであ
るから、スパイク電圧の影響を受けて大きな位相誤差を
生じている永久磁石の端子電圧をそのまま利用して回転
子の回転位置を検出する場合と比較して、位相誤差を大
幅に低減でき、回転子の回転位置の検出を高精度化で
き、ひいては、永久磁石モータの高効率、高精度の駆動
を達成できるという特有の効果を奏する。

【００４７】請求項２の発明は、永久磁石モータの端子
電圧に代えてスイッチング指令発生手段に供給される電
圧がスパイク電圧発生直前の電圧に対応する電圧にな
り、位相誤差を一層大幅に低減でき、回転子の回転位置
検出を一層高精度化でき、ひいては永久磁石モータの一
層高効率、高精度の駆動を達成できるという特有の効果
を奏する。

【００４８】請求項３の発明は、回生電力バイパス手段
によりバイパスされた電圧と永久磁石モータの端子電圧
との重畳期間を通電状態検出手段により検出し、検出さ
れた重畳期間に対応して、切換手段により永久磁石モー
タの端子電圧に代えて所定の電圧をスイッチング指令発
生手段に供給するのであるから、スパイク電圧の影響を
受けて大きな位相誤差を生じている永久磁石の端子電圧
をそのまま利用して回転子の回転位置を検出する場合と
比較して、位相誤差を大幅に低減でき、回転子の回転位
置の検出を高精度化でき、ひいては、永久磁石モータの
高効率、高精度の駆動を達成できるという特有の効果を
奏する。

【００４９】請求項４の発明は、永久磁石モータの端子
電圧に代えてスイッチング指令発生手段に供給される電
圧がスパイク電圧発生直前の電圧に対応する電圧にな
り、位相誤差を一層大幅に低減でき、回転子の回転位置
検出を一層高精度化でき、ひいては永久磁石モータの一
層高効率、高精度の駆動を達成できるという特有の効果
を奏する。

【００５０】請求項５の発明は、永久磁石モータ始動時
に回転子の回転位置を検出できる運転周波数を低くし
て、広範囲にわたる閉ループ制御を達成でき、また、永
久磁石モータの運転周波数の増加に対応して積分ゲイン
を減少させることにより低周波ノイズの影響を大幅に抑
制して、安定した閉ループ制御を達成でき、この結果、
位相誤差を大幅に低減でき、回転子の回転位置検出を一
層高精度化でき、ひいては永久磁石モータの一層高効
率、高精度の駆動を達成できるという特有の効果を奏す
る。

【００５１】請求項６の発明は、フィルタ手段によりノ
イズの影響を大幅に抑制して、安定した閉ループ制御を
達成でき、この結果、位相誤差を大幅に低減でき、回転
子の回転位置検出を一層高精度化でき、ひいては永久磁
石モータの一層高効率、高精度の駆動を達成できるとい
う特有の効果を奏する。請求項７の発明は、実際の永久
磁石モータの端子電圧がスパイクノイズ等の影響を受け
ていても、位相ロックループ手段により永久磁石モータ
の端子電圧の基本波成分を得てスイッチング指令発生手
段に供給するので、、スパイクノイズ等の影響を受ける
ことなく回転子の回転位置の正確な検出を達成でき、ひ
いては、永久磁石モータの高効率、高精度の駆動を達成
できるという特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の永久磁石モータ駆動装置の一実施例
を示す電気回路図である。

【図２】インバータ制御回路の要部を示す電気回路図で
ある。

【図３】この発明の永久磁石モータ駆動装置の他の実施
例の要部を示す電気回路図である。

【図４】この発明の永久磁石モータ駆動装置のさらに他
の実施例の要部を示す電気回路図である。

【図５】積分回路の特性を示すボード線図である。

【図６】この発明の永久磁石モータ駆動装置のさらに他
の実施例の要部を示す電気回路図である。

【図７】この発明の永久磁石モータ駆動装置のさらに他
の実施例の要部を示す電気回路図である。

【図８】この発明の永久磁石モータ駆動装置のさらに他
の実施例の要部を示す電気回路図である。

【図９】この発明の永久磁石モータ駆動装置の変更例の
要部を示す電気回路図である。

【図１０】従来の永久磁石モータの位置センサレス駆動
装置の構成を示す電気回路図である。

【図１１】スパイク電圧がブラシレスＤＣモータ６の端
子電圧に重畳された状態を示す波形図である。

【図１２】回転子の実際の回転位置に対するブラシレス
ＤＣモータ６の端子電圧のズレを示す波形図である。

【符号の説明】

１ 三相交流電源 ２ 三相ダイオードブリッジ整流
回路 ３ 降圧チョッパ回路 ４ 電圧形三相フルブリッジ
インバータ ４ａ スイッチング素子 ５ 回生電力バイパス用ダ
イオード ６ ブラシレスＤＣモータ ７ａ フォトカプラ ７ｃ スイッチ制御回路 ７ｄ スイッチ ７ｅ Ｓ／Ｈ回路 ７ｆ Ｆ／Ｖ変換回路 ８ インバータ制御回路 １０ ＰＬＬ回路 Ｒ１，Ｒ２，・・・，Ｒｎ ，Ｒｖ 抵抗 ＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎ スイッチ ＣＭＰ１，ＣＭＰ２，・・・，ＣＭＰｎ コンパレータ ＨＰＦ ハイパスフィルタ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源（１）を入力とする整流手段
   （２）の整流出力を降圧チョッパ手段（３）により降圧
   させ、永久磁石モータ（６）の端子電圧に基づいて得ら
   れた回転子位置検出信号に対応してスイッチング指令発
   生手段（８）によりスイッチング指令を発生し、発生さ
   れたスイッチング指令に基づいて制御され、かつ降圧さ
   れた直流電源を入力とするインバータ手段（４）により
   永久磁石モータ（６）を駆動するとともに、降圧チョッ
   パ手段（３）と並列に回生電力バイパス手段（５）を設
   けてスイッチング素子（４ａ）の電圧上昇をバイパスさ
   せる永久磁石モータ駆動装置において、回生電力バイパ
   ス手段（５）によりバイパスされた電圧と永久磁石モー
   タ（６）の端子電圧との重畳期間を検出し、検出された
   重畳期間に対応して、永久磁石モータ（６）の端子電圧
   に代えて所定の電圧をスイッチング指令発生手段（８）
   に供給することを特徴とする永久磁石モータ駆動方法。
2. 【請求項２】 検出された重畳期間に対応して、永久磁
   石モータ（６）の端子電圧に代えて回生電力バイパス手
   段（５）の導通初期における永久磁石モータ（６）の端
   子電圧に対応する電圧をスイッチング指令発生手段
   （８）に供給する請求項１に記載の永久磁石モータ駆動
   方法。
3. 【請求項３】 交流電源（１）を入力とする整流手段
   （２）の整流出力を降圧チョッパ手段（３）により降圧
   させ、永久磁石モータ（６）の端子電圧に基づいて得ら
   れた回転子位置検出信号に対応してスイッチング指令発
   生手段（８）によりスイッチング指令を発生し、発生さ
   れたスイッチング指令に基づいて制御され、かつ降圧さ
   れた直流電源を入力とするインバータ手段（４）により
   永久磁石モータ（６）を駆動するとともに、降圧チョッ
   パ手段（３）と並列に回生電力バイパス手段（５）を設
   けてスイッチング素子（４ａ）の電圧上昇をバイパスさ
   せる永久磁石モータ駆動装置において、回生電力バイパ
   ス手段（５）の通電状態を検出する通電状態検出手段
   （７ａ）と、回生電力バイパス手段（５）の通電状態が
   通電状態検出手段（７ａ）により検出されたことに応答
   して、永久磁石モータ（６）の端子電圧に代えて所定の
   電圧をスイッチング指令発生手段（８）に供給する切替
   手段（７ｃ）（７ｄ）とを含むことを特徴とする永久磁
   石モータ駆動装置。
4. 【請求項４】 回生電力バイパス手段（５）の通電状態
   が通電状態検出手段（７ａ）により検出されたことに応
   答して、該当する時点における永久磁石モータ（６）の
   端子電圧を保持する保持手段（７ｅ）をさらに含み、切
   替手段（７ｃ）（７ｄ）が、回生電力バイパス手段
   （５）の通電状態が通電状態検出手段（７ａ）により検
   出されたことに応答して、永久磁石モータ（６）の端子
   電圧に代えて保持手段（７ｅ）に保持されている端子電
   圧に対応する電圧をスイッチング指令発生手段（８）に
   供給するものである請求項３に記載の永久磁石モータ駆
   動装置。
5. 【請求項５】 永久磁石モータ（６）の端子電圧に基づ
   いて得られた回転子位置検出信号に対応してスイッチン
   グ指令発生手段（８）によりスイッチング指令を発生
   し、発生されたスイッチング指令に基づいて制御され、
   かつ交流電源を入力とする整流手段（２）の整流出力を
   直接または間接に入力とするインバータ手段（４）によ
   り永久磁石モータ（６）を駆動する永久磁石モータ駆動
   装置において、永久磁石モータ（６）の運転周波数の増
   加に対応してスイッチング指令発生手段（８）の積分ゲ
   インを減少させるゲイン変更手段（７ｆ）（Ｒ１）（Ｒ
   ２）・・・（Ｒｎ）（Ｒｖ）（ＳＷ１）（ＳＷ２）・・
   ・（ＳＷｎ）（ＣＭＰ１）（ＣＭＰ２）・・・（ＣＭＰ
   ｎ）を含むことを特徴とする永久磁石モータ駆動装置。
6. 【請求項６】 永久磁石モータ（６）の端子電圧に含ま
   れるノイズを除去してスイッチング指令発生手段（８）
   に供給すべくフィルタ手段（ＨＰＦ）をさらに含んでい
   る請求項３から請求項５の何れかに記載の永久磁石モー
   タ駆動装置。
7. 【請求項７】 永久磁石モータ（６）の端子電圧を入力
   として基本周波数成分を得てスイッチング指令発生手段
   （８）に供給すべく位相ロックループ手段（１０）をさ
   らに含んでいる請求項３から請求項５の何れかに記載の
   永久磁石モータ駆動装置。