JPH09219991A

JPH09219991A - ブラシレスモータの制御方法

Info

Publication number: JPH09219991A
Application number: JP8049569A
Authority: JP
Inventors: Akiyoshi Fukada; 章義深田
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 1996-02-13
Filing date: 1996-02-13
Publication date: 1997-08-19

Abstract

(57)【要約】【課題】ブラシレスモータの回転子の位置検出回路の
簡素化、低コスト化を図り、脱調することもなく、適切
な回転制御を可能とする。【解決手段】直流電源をインバータ部３の複数のトラ
ンジスタでスイッチングしてブラシレスモータ４に印加
し、ブラシレスモータ４を回転制御する。このとき、制
御回路１２は前回の通電切り替えタイミング時刻から所
定時間の経過までに位置検出ができない場合強制的に通
電を切り替える。また、位置検出毎に位置検出間隔を算
出して所定数記憶、シフトし、通電切り替え毎に通電切
り替えタイミング時刻を所定数記憶、シフトしており、
前記通電切り替えを強制的に行った場合前の位置検出間
隔から今回の位置検出間隔を推定して記憶する一方、今
回の通電切り替えタイミング時刻を前の通電切り替えタ
イミング時刻および位置検出間隔から算出して記憶し
（書き換え）、または同様にして所定数前まで遡って通
電切り替えタイミング時刻を算出して記憶する（書き換
える）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はセンサレス直流ブ
ラシレスモータ（以下ブラシレスモータと記す）の回転
制御技術に係り、特に詳しくは回転制御に悪影響を与え
ることなく、回転子の位置検出回路の簡素化、低コスト
化を実現するブラシレスモータの制御方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】この種のブラシレスモータにおいては、
ブラシレスモータの回転子の位置を検出し、この位置検
出をもとにしてブラシレスモータの電機子巻線の通電を
切り替える一方、例えばブラシレスモータの回転数を制
御するために電機子巻線の通電電圧（印加電圧）をチョ
ッピングするＰＷＭ信号（チョッピング信号）のデュー
ティサイクルを可変する。

【０００３】そのため、図４に示すように、ブラシレス
モータの制御装置は、交流電源１をＡＣ／ＤＣ変換部２
で直流に変換し、この変換直流電源をインバータ部３で
スイッチングして三相交流としてブラシレスモータ４に
供給する。

【０００４】また、ブラシレスモータ４の電機子巻線
Ｕ，Ｖ，Ｗの端子電圧をアナログ方式の位置検出回路５
に入力しており、この位置検出回路５は少なくともそれ
ら端子電圧を積分し、これら積分した信号（９０度位相
遅れの信号）と中性点電位とを比較し、これら比較結果
の信号（交点で変化する信号）を位置検出信号として制
御回路６に出力する。なお、この位置検出回路５は既に
公知であることから詳細な説明を省略する。

【０００５】制御回路６は、ブラシレスモータ４の回転
子を回転制御するために、前記位置検出信号をもとにし
てインバータ部３のスイッチング素子（トランジスタ）
Ｕａ，Ｖａ，Ｗａ，Ｘ，Ｙ，Ｚを駆動する信号を駆動回
路７に出力し、またその駆動期間をチョッピングするた
めにチョッピング信号を駆動回路７に出力する。

【０００６】このとき、直流電源はインバータ部３の各
Ｕａ，Ｖａ，Ｗａ，Ｘ，Ｙ，Ｚを駆動するためのドライ
ブ用電源を駆動回路７に出力する。図示しないが、その
ドライブ用電源は駆動回路７を介してインバータ部３に
供給される。

【０００７】そして、前記チョッピング信号のデューテ
ィサイクルのオン時間を長くしてブラシレスモータ４の
回転数を上昇し、デューティサイクルのオン時間を短く
してブラシレスモータ４の回転数を下降する。このよう
にしてデューティサイクルのオン、オフ比を可変するこ
とにより、ブラシレスモータ４の回転数を目標回転数と
することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記ブ
ラシレスモータの制御方法においては、積分回路および
比較回路等を必要とし、かつ三相モータの場合それら回
路を三系統必要とするため、回路が複雑で、コスト高に
なってしまうという問題点があった。

【０００９】この発明は前記課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は位置検出回路の簡略化、コスト低下を
図ることができ、しかも脱調なしに適切な回転制御を可
能とするようにしたブラシレスモータの制御方法を提供
することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明のブラシレスモータの制御方法は、直流電
源をインバータ手段の複数のスイッチング手段でスイッ
チングしてブラシレスモータに印加し、前記ブラシレス
モータの巻線端子電圧に発生する誘起電圧から前記ブラ
シレスモータの回転子の位置検出タイミングを得、該位
置検出タイミングをもとにして前記ブラシレスモータの
通電を切り替える一方、前の位置検出タイミングから所
定時間が経過しても、あるいは前の通電切り替えタイミ
ングから所定時間が経過しても前記回転子の位置検出が
できないときには、前記ブラシレスモータの通電を切り
替え強制的に行うようにしたことを特徴としている。

【００１１】また、この発明のブラシレスモータの制御
方法は、直流電源をインバータ手段の複数のスイッチン
グ手段でスイッチングしてブラシレスモータに印加し、
前記ブラシレスモータの巻線端子電圧に発生する誘起電
圧から前記ブラシレスモータの回転子の位置検出タイミ
ングを得、該位置検出タイミングをもとにして前記ブラ
シレスモータの通電を切り替える一方、前の通電切り替
えタイミングから前に得た位置検出間隔の時間が経過し
ても前記回転子の位置検出ができないときには前記ブラ
シレスモータの通電切り替えを強制的に行うようにした
ことを特徴としている。

【００１２】さらに、この発明のブラシレスモータの制
御方法は、直流電源をインバータ手段の複数のスイッチ
ング手段でスイッチングし、かつチョッピングしてブラ
シレスモータに印加し、前記ブラシレスモータの巻線端
子電圧に発生する誘起電圧から前記ブラシレスモータの
回転子の位置検出タイミングを得、該位置検出タイミン
グをもとにして前記ブラシレスモータの通電を切り替え
る一方、前の通電切り替えタイミングから前の位置検出
間隔が経過した時間と、前の位置検出タイミングから前
の位置検出間隔時間に前記チョッピングのオフ時間を加
味して得た時間とを比較して遅い方の時間を得、前記前
の通電切り替えタイミングから前記得た遅い方の時間が
経過しても前記回転子の位置検出ができないときには前
記ブラシレスモータの通電を強制的に切り替えるように
したことを特徴としている。

【００１３】前記ブラシレスモータの制御方法におい
て、前記位置検出毎に今回の位置検出タイミング時刻お
よび所定回数前の位置検出タイミング時刻から位置検出
間隔を得、該得られた位置検出間隔をシフトとして所定
数記憶しており、前記通電切り替え毎に通電切り替えタ
イミング時刻をシフトして所定数記憶する一方、前記ブ
ラシレスモータの通電切り替えを強制的に行ったときに
は、前記記憶している位置検出間隔をもとにして今回の
位置検出間隔を推定し、前記記憶している位置検出間隔
および通電切り替えタイミング時刻をもとにして少なく
とも今回の通電切り替えタイミング時刻を算出して書き
換えるとよい。

【００１４】また、前記位置検出間隔については１周期
離れた位置検出タイミング時刻をもとにして算出し、前
記通電切り替えを強制的に行った場合前記通電切り替え
タイミング時刻については所定回数前まで遡って算出し
て書き換えるとよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
１ないし図３を参照して詳細に説明する。なお、図１
中、図４と同一部分には同一符号を付して重複説明を省
略する。

【００１６】図１において、この発明のブラシレスモー
タの制御方法が適用される制御装置は、ブラシレスモー
タ４の電機子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗの端子電圧（１２０度位相
のずれた３つの電圧波形）を抵抗回路１０で加算してブ
ラシレスモータ４の中性点電圧を疑似的に得、この中性
点電圧と基準電圧とを位置検出回路１１で比較し、この
比較結果を位置検出信号として制御回路１２に出力す
る。なお、抵抗回路１０は３つの抵抗Ｒをスター接続し
たものであり、位置検出回路１１は比較回路の他に、基
準電圧を発生する回路や中性点電圧を同基準電圧と比較
可能とするために必要な回路等を備えている。

【００１７】制御回路１２は、図４に示す制御回路６の
機能の他に、位置検出回路１１からの位置検出信号によ
り中性点電圧と基準電圧との交点（各電機子巻線に発生
する誘起電圧と基準電圧との交点）をブラシレスモータ
４の回転子の位置検出タイミングとし、この位置検出タ
イミングをもとにしてブラシレスモータ４の通電を切り
替えるための駆動信号を出力する。

【００１８】また、制御回路１２は以下の機能を備えて
おり、この機能を図２のタイムチャート図および図３の
フローチャート図を参照して説明すると、まず、図２
（ａ）に示すように、位置検出回路１１は中性点電圧と
基準電圧とを比較し、その交点情報を含む位置検出信号
を制御回路１２に出力する。

【００１９】制御回路１２は、その位置検出信号により
回転子の位置検出タイミングを得、この位置検出タイミ
ングから所定時間後にブラシレスモータ４の電機子巻線
電流の通電を切り替える（図２（ｂ）ないし（ｇ）参
照）。

【００２０】ここで、前回の位置検出タイミングから所
定時間が経過しても、または前回の通電切り替えタイミ
ングから所定時間が経過しても、位置検出ができないと
きにはブラシレスモータ４の電機子巻線電流の通電を強
制的に切り替える。所定時間としてはそれまでの位置検
出間隔や通電切り替えタイミング時刻をもとにして得
る。

【００２１】例えば、前回の通電切り替えタイミング
（図２の波線矢印に示すＪ）から前の位置検出間隔の時
間が経過しても、位置検出ができないときには通電切り
替えを強制的に行う。

【００２２】前記前の位置検出間隔としては、ブラシレ
スモータ４の回転ムラを考慮すると、前の位置検出タイ
ミング時刻（例えばｔｉ）とその１周期前の位置検出タ
イミング時刻（ｔｃ）とから算出して得た時間間隔（ｔ
ｉ−ｔｃ）／６を用いると好ましいが、ｔｉとｔｈやｔ
ｈとｔｇ等から算出して得た時間間隔（ｔｉ−ｔｈ，ｔ
ｈ−ｔｇ等）であってもよい。この場合、位置検出毎に
位置検出間隔を算出し、所定数シフト記憶する。

【００２３】また、図２に示すように、インバータ部３
の駆動方式がチョッピング駆動である場合（いわゆるＰ
ＷＭ制御方式の場合）には、チョッピングのオフ時間を
加味するとよい。

【００２４】例えば、前回の通電切り替えタイミングか
ら前回の位置検出間隔が経過した時間と、前回の位置検
出タイミングから前回の位置検出間隔の時間にチョッピ
ングオフ時間を加味して演算した所定時間とを比較して
遅い方の時間を決定する。そして、前回の通電切り替え
タイミングからその決定時間が経過しても、位置検出が
できないときにはブラシレスモータ４の電機子巻線電流
の通電を強制的に切り替える。

【００２５】したがって、通電切り替えが必ず行われる
ため、ブラシレスモータ４が脱調するようなこともな
く、ブラシレスモータ４を継続して回転制御することが
できる。また、ＰＷＭ制御方式の場合であっても、チョ
ッピングによる通電切り替えタイミングの誤差を小さく
することができ、ブラシレスモータ４を適切に回転制御
することができる。

【００２６】このようにしてブラシレスモータ４の通電
切り替えを強制的に行うことにより、回転制御を復帰さ
せることができるが、今回の強制的通電切り替えタイミ
ング時刻は正常なものでなく、また今回の位置検出が行
われていないため、以後の回転制御に悪影響を及ぼすこ
とになり、例えば強制的通電切り替えが続くこともあ
る。

【００２７】そこで、この発明では、通電切り替えを強
制的に行った場合、位置検出間隔を推定する一方、通電
切り替えタイミング時刻を算出し、また所定数前まで遡
って通電切り替えタイミング時刻を算出する。

【００２８】例えば、下記表１に示すように、制御回路
１２は、ブラシレスモータ４の回転子の位置を検出した
際その時刻と１周期前の位置検出時刻との差を所定数の
６で除算して位置検出間隔を算出して記憶するととも
に、常に所定数（例えば３つの位置検出間隔）を記憶し
ているためにシフトする（位置検出間隔の書換えを行
う）。

【００２９】

【表１】

【００３０】また、下記表２に示すように、ブラシレス
モータ４の通電を切り替えた際その通電切り替えタイミ
ング時刻を記憶するとともに、常に所定数（例えば４つ
の時刻）を記憶しているためにシフトする（通電切り替
えタイミング時刻の書換えを行う）。

【００３１】

【表２】

【００３２】そして、位置検出ができないために、通
電切り替えを強制的に行った場合、図３に示す割り込み
処理を実行する。なお、制御回路１２は前の位置検出間
隔を表１に示すように３つ、前の通電切り替えタイミン
グ時刻を表２に示すように４つ記憶している。

【００３３】まず、今回の強制的通電切り替えタイミン
グ時刻が図２（ａ）に示すＫであるとすると、前の位置
検出間隔をもとにして位置検出間隔（ｔｊ−ｔｄ）／６
に相当する時間）を推定し記憶するとともに、他の位置
検出間隔をシフトする一方（表１参照）、今回の通電切
り替えタイミング時刻Ｋを記憶するとともに、他の通電
切り替えタイミング時刻をシフトする。

【００３４】続いて、通電切り替えタイミング時刻Ｋに
ついては表１および表２を参照して前の通電切り替えタ
イミング時刻Ｈおよび位置検出間隔（ｔｉ−ｔｃ）／６
をもとにして算出する。

【００３５】例えば、Ｈ＋（（ｔｉ−ｔｃ）／６）×３
＝ＫＫの式から推定通電切り替えタイミング時間ＫＫを
算出する。また、前回および前々回の通電切り替えタイ
ミングについても、Ｈ＋（（ｔｉ−ｔｃ）／６）×１＝
ＩＩ，Ｈ＋（（ｔｉ−ｔｃ）／６）×２＝ＪＪの式から
推定通電切り替えタイミング時間ＪＪを算出する。

【００３６】このようにして算出した時刻ＫＫ，ＪＪ，
ＩＩにより表２の通電切り替えタイミング時刻を書き換
える（同表の括弧参照）。また、位置検出間隔について
も書き換えるとよい。

【００３７】なお、前述した実施の形態では、位置検出
間隔を３つ、通電切り替えタイミング時刻を４つ記憶し
ているが、それ以上の数を記憶し、また通電切り替えタ
イミング時刻について３つ以上前に遡って書き換えるよ
うにしてもよい。

【００３８】このように、ブラシレスモータ４の回転制
御の復帰に際して所定数前までの位置検出間隔および通
電切り替えタイミング時刻を用いて強制的通電切り替え
タイミング時刻を書き換え、または所定回数前まで遡っ
て通電切り替えタイミング時刻を書き換える。

【００３９】したがって、強制的通電切り替え以後にお
いて、書き換えた通電切り替えタイミング時刻および前
の位置検出間隔をもとにして通電切り替えを行うことが
でき、つまり通電切り替えを本来のものに戻すことがで
きる（回転制御を復帰させることができる）。これによ
り、強制通電切り替えが続くこともなく、ブラシレスモ
ータ４の通電を適切に切り替えることができ、適切な回
転制御が可能となる。

【００４０】また、位置検出回路が１系統で済み、かつ
簡単な回路構成で済ませることができ、制御装置の低コ
スト化を図ることができる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、１系統の位置検出回路で済み、回転子の位置検
出回路の簡素化、低コスト化を図ることができ、ブラシ
レスモータの脱調等を防止して回転制御ができるという
効果がある。請求項２の発明によっても、同様な効果が
奏される。

【００４２】また、請求項３の発明によると、ブラシレ
スモータの回転制御をＰＷＭ制御方式で行う場合にも、
請求項１と同じ効果が奏される。

【００４３】この場合、請求項４の発明によると、請求
項１，２または３の効果に加え、例えばノイズ等による
悪影響により強制的通電切り替えが続くこともなくな
り、ブラシレスモータの通電を適切に切り替えることが
でき、適切な回転制御が可能になるという効果がある。

【００４４】そして、請求項５の発明によれば、請求項
４の効果に加え、回転ムラ等に対しても適切な通電切り
替えができ、より適切な回転制御が可能になるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態を説明するブラシレス
モータの制御装置の概略的ブロック線図。

【図２】図１に示す制御装置の動作を説明するための概
略的タイムチャート図。

【図３】図１に示す制御装置の動作を説明するための概
略的フローチャート図。

【図４】従来のブラシレスモータの制御装置の概略的ブ
ロック線図。

【符号の説明】

１交流電源２ＡＣ／ＤＣ変換部３インバータ部４ブラシレスモータ（センサレス直流ブラシレスモー
タ）６，１２制御回路１０抵抗回路１１位置検出回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直流電源をインバータ手段の複数のスイ
ッチング手段でスイッチングしてブラシレスモータに印
加し、前記ブラシレスモータの巻線端子電圧に発生する
誘起電圧から前記ブラシレスモータの回転子の位置検出
タイミングを得、該位置検出タイミングをもとにして前
記ブラシレスモータの通電を切り替える一方、前の位置
検出タイミングから所定時間が経過しても、あるいは前
の通電切り替えタイミングから所定時間が経過しても前
記回転子の位置検出ができないときには、前記ブラシレ
スモータの通電切り替えを強制的に行うようにしたこと
を特徴とするブラシレスモータの制御方法。
【請求項２】直流電源をインバータ手段の複数のスイ
ッチング手段でスイッチングしてブラシレスモータに印
加し、前記ブラシレスモータの巻線端子電圧に発生する
誘起電圧から前記ブラシレスモータの回転子の位置検出
タイミングを得、該位置検出タイミングをもとにして前
記ブラシレスモータの通電を切り替える一方、前の通電
切り替えタイミングから前に得た位置検出間隔の時間が
経過しても前記回転子の位置検出ができないときには前
記ブラシレスモータの通電切り替えを強制的に行うよう
にしたことを特徴とするブラシレスモータの制御方法。
【請求項３】直流電源をインバータ手段の複数のスイ
ッチング手段でスイッチングし、かつチョッピングして
ブラシレスモータに印加し、前記ブラシレスモータの巻
線端子電圧に発生する誘起電圧から前記ブラシレスモー
タの回転子の位置検出タイミングを得、該位置検出タイ
ミングをもとにして前記ブラシレスモータの通電を切り
替える一方、前の通電切り替えタイミングから前の位置
検出間隔が経過した時間と、前の位置検出タイミングか
ら前の位置検出間隔時間に前記チョッピングのオフ時間
を加味して得た時間とを比較して遅い方の時間を得、前
記前の通電切り替えタイミングから前記得た遅い方の時
間が経過しても前記回転子の位置検出ができないときに
は前記ブラシレスモータの通電を強制的に切り替えるよ
うにしたことを特徴とするブラシレスモータの制御方
法。
【請求項４】前記位置検出毎に今回の位置検出タイミ
ング時刻および所定回数前の位置検出タイミング時刻か
ら位置検出間隔を得、該得られた位置検出間隔をシフト
として所定数記憶しており、前記通電切り替え毎に通電
切り替えタイミング時刻をシフトして所定数記憶する一
方、前記ブラシレスモータの通電切り替えを強制的に行
ったときには、前記記憶している位置検出間隔をもとに
して今回の位置検出間隔を推定し、前記記憶している位
置検出間隔および通電切り替えタイミング時刻をもとに
して少なくとも今回の通電切り替えタイミング時刻を算
出して書き換えるようにした請求項１，２または３記載
のブラシレスモータの制御方法。
【請求項５】前記位置検出間隔については１周期離れ
た位置検出タイミング時刻をもとにして算出し、前記通
電切り替えを強制的に行った場合前記通電切り替えタイ
ミング時刻については所定回数前まで遡って算出して書
き換えるようにした請求項４記載のブラシレスモータの
制御方法。