JPH0965678A - Sensorless brushless motor - Google Patents

Sensorless brushless motor

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JPH0965678A
JPH0965678A JP7240912A JP24091295A JPH0965678A JP H0965678 A JPH0965678 A JP H0965678A JP 7240912 A JP7240912 A JP 7240912A JP 24091295 A JP24091295 A JP 24091295A JP H0965678 A JPH0965678 A JP H0965678A
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JP
Japan
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signals
current
speed
phase
signal
Prior art date
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Pending
Application number
JP7240912A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takuya Chikada
拓也 近田
Takashi Sasaoka
隆志 笹岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daiichi Components Ltd
Original Assignee
Shinano Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0965678A publication Critical patent/JPH0965678A/en
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  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent asynchronization during ultra-high speed rotation of motor by outputting a feedback signal corresponding to the actual rotating speed of a rotor when a speed converter receives at least one of three induced voltage signals. SOLUTION: A speed converter 13 receives induced voltage signals S24, S25, S26 to calculate individual mean values. Therefore, it calculates the total mean value and detects the value multiplied by a coefficient to produce a feedback signal S2 corresponding to the actual speed of the rotor 1 to be sent to a velocity error amplifier 6. A speed command signal S1 is converted into an error correcting command signal S4, a current command controller 7 inputs the 180 degrees feeding sine wave phase signals S5a, S6a, S7a from the feeding phase commander 12 and then converts these signals into current command signals S8, S9, S10, a current error amplifier 8 converts the current detection signals S11, S12, S13 into the current error correction current command signals S17, S18, S19, and these signals are outputted to a PWM signal generator 9 to provide an output of 3-phase AC to rotate the rotor 1. As a result, asynchtonization during ultra-high speed rotation can be prevented.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、過酷な使用条件で
もノイズが殆どない正確な誘起電圧とモータ端子電圧の
平均電圧が検出できて10,000回転を越える超高速回転さ
せても脱調する惧れがないセンサレスブラシレスモータ
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is capable of detecting an accurate induced voltage with almost no noise even under harsh operating conditions and an average voltage of motor terminal voltages, and is likely to lose synchronization even when rotated at an extremely high speed exceeding 10,000 rpm. There is no sensorless brushless motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】ブラシレスモ−タにおいて誘起電圧検出
方法はいくつかある。例えば、モ−タ各相の端子電圧
にフィルタを介在させた信号から誘起電圧を検出する方
法、120 °通電の無通電時のモ−タ端子電圧を検出す
る方法、Y結線された3個の抵抗器を固定子巻線と並
列的に接続した中性点と、固定子巻線の中性点との電位
差により固定子巻線の誘起電圧を検出する方法等があ
る。
2. Description of the Related Art There are several methods for detecting an induced voltage in a brushless motor. For example, a method of detecting an induced voltage from a signal in which a filter is added to the terminal voltage of each motor phase, a method of detecting a motor terminal voltage when 120 ° energization is not applied, and a method of connecting three Y-connected wires There is a method of detecting the induced voltage of the stator winding by the potential difference between the neutral point where the resistor is connected in parallel with the stator winding and the neutral point of the stator winding.

【0003】しかし、はフィルタの遅れにより、負荷
変動の影響を受け易く逆通電制動が難しく、モ−タの高
速運転が難しく、またモ−タ各相の端子電圧から信号を
入力するためPWMノイズの影響を受け易いという欠点
がある。は無通電時に誘起電圧を検出するため180 度
通電運転が不可能であるという欠点がある。はモ−タ
の中性点を必要とするためモ−タの線が四本になり、マ
グネットの着磁波形を台形波にするため高速運転するモ
−タのロスが増大するという欠点がある。
However, due to the delay of the filter, is easily affected by load fluctuations, reverse energization braking is difficult, high speed operation of the motor is difficult, and a PWM noise is generated because a signal is input from the terminal voltage of each phase of the motor. There is a drawback that it is easily affected by. Has a drawback in that it cannot perform 180-degree energization operation because it detects the induced voltage when there is no energization. Since the motor requires a neutral point, the motor has four lines, and the magnetizing waveform is a trapezoidal wave, which increases the loss of the motor operating at high speed. .

【0004】これらの欠点が解消された誘起電圧検出方
法が採用されたブラシレスモ−タとしては、特開昭64-4
3095号がある。しかしながら、この技術は、以下の欠点
を有している。 モータ端子電圧はインバータトランジスタのスイッチ
ングノイズを含んでいて、特にPWM制御の場合は高周
波でモータ端子電圧が変動するためスイッチングノイズ
が大きいので、モータ端子電圧を直接検出した場合、ス
イッチングノイズの影響により正確なモータ端子電圧の
検出が難しい。 L・〔di/dt〕の〔di/dt〕は電流の変化量
(微分検出)のため、ノイズの影響を受け易いことか
ら、正確なL・〔di/dt〕の演算結果を得ることが
難しい。 PWM制御のモータ端子電圧の値はスイッチングトラ
ンジスタのコレクタエミッタ間の電圧を無視すると、直
流電源の+電圧は、−電圧のいずれかとなるため、検出
に大きなフィルタを介さない場合は電流の大小あるいは
モータ巻線インダクタンスの大小に関わらず電流の変化
量〔di/dt〕を正確に検出しL・〔di/dt〕を
演算しないと誘起電圧を得ることができない。 上記の、、により超高速回転をさせようとする
と脱調してしまい、超高速回転ができなかった。
As a brushless motor adopting an induced voltage detecting method in which these drawbacks have been solved, Japanese Patent Laid-Open No. 64-4
There is No. 3095. However, this technique has the following drawbacks. The motor terminal voltage contains switching noise of the inverter transistor, and since the motor terminal voltage fluctuates at high frequency especially in the case of PWM control, the switching noise is large. Therefore, when the motor terminal voltage is directly detected, it is accurate due to the effect of switching noise. It is difficult to detect various motor terminal voltages. Since [di / dt] of L · [di / dt] is the amount of change in current (differential detection), it is easily affected by noise, so an accurate calculation result of L · [di / dt] can be obtained. difficult. If the voltage between the collector and emitter of the switching transistor is neglected for the value of the motor terminal voltage for PWM control, the + voltage of the DC power supply will be either the-voltage. Therefore, if a large filter is not used for detection, the magnitude of the current or the motor The induced voltage cannot be obtained unless the amount of change [di / dt] of the current is accurately detected and L · [di / dt] is calculated regardless of the magnitude of the winding inductance. When an attempt was made to rotate at an ultra-high speed by the above items and, the step-out occurred, and the ultra-high speed rotation could not be performed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した点
に鑑み案出したもので、ノイズが殆どない正確な誘起電
圧が検出できかつモータ端子電圧の平均電圧が検出でき
て振動を伴う過酷な使用条件でしかも10,000回転を越え
る超高速回転させても脱調する惧れがないセンサレスブ
ラシレスモータを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been devised in view of the above-mentioned points, and it is possible to detect an accurate induced voltage with almost no noise and an average voltage of the motor terminal voltage, and thus a harsh vibration occurs. The purpose of the present invention is to provide a sensorless brushless motor that does not get out of step even if it is rotated at an ultra-high speed exceeding 10,000 rpm under various usage conditions.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、永久磁石回転
子1と、三本の固定子巻線2a,2b,2c がY結線され前
記永久磁石回転子1に磁界を作用させ回転力を与える三
相固定子巻線2と、所要配列のスイッチング素子U+,
V+,W+,U−,V−,W−をPWM信号により所要
にオン・オフ制御して直流電源4の直流を交流に変換し
て三本の出力線3a,3b,3c より出力して前記三相固定
子巻線2に給電して転流を制御する三相インバータ3
と、入力する三つの電流誤差修正電流指令信号S17, S
18, S19に基づいてスイッチング素子駆動信号であるP
WM信号U1,U2,V1,V2,W1,W2を前記三相インバー
タ3へ出力するPWM信号発生器9とを備えたセンサレ
スブラシレスモータにおいて、速度誤差増幅器6で速度
指令信号S1 を速度誤差修正速度指令信号S4 に変換し
て出力し、電流指令制御器7で速度誤差修正速度指令信
号S4 を三相分の電流指令信号S8,S9,S10に変換して
出力し、電流誤差増幅器8で三相分の電流指令信号S8,
S9,S10をそれぞれ電流誤差修正電流指令信号S17, S
18, S19に変換して前記PWM信号発生器9へ出力する
ように構成されていて、前記速度誤差増幅器6は、実速
度換算器13より出力する回転子1の実回転速度に対応
した該実速度フィードバック信号S2 を入力することに
より、前記速度誤差修正速度指令信号S4 を回転子1の
実回転速度を速度指令信号S1 に一致させるために必要
な大きさに演算して出力するようになっており、前記電
流指令制御器7は、通電位相指令器12から出力する三
つの,180 度通電正弦波位相信号S5a, S6a, S7aまた
は120 度通電切替え信号S5b, S6b, S7bを入力するこ
とにより、前記三相分の電流指令信号S8,S9,S10を、
回転子1の固定子巻線2a,2b,2c に対する電気角の実
際の位相を盛り込んで波形形成して出力するようになっ
ており、前記電流誤差増幅器8は、前記三相インバータ
3の三相の出力線3a,3b,3cの電流検出信号S11, S1
2, S13をフィードバック入力することにより、前記三
つの電流誤差修正電流指令信号S17, S18, S19を、前
記三相の出力線3a,3b,3c に実際に流れるモータ電流
がこれに対応する前記三つの電流指令信号S8,S9,S10
に合致するように出力するようになっており、前記誘起
電圧検出器11は、前記三つの電流誤差修正電流指令信
号S17, S18, S19を直接入力するか、又は前記直流電
源4の電圧変動分を解消するように補正した三つの電流
指令フィードバック信号S21, S22, S23をフィードバ
ック入力するとともに、前記電流検出信号S11, S12,
S13をフィードバック入力することにより、回転子1の
回転に伴い生起する誘起電圧信号S24, S25, S26を出
力するようになっており、前記通電位相指令器12は、
前記三つの誘起電圧信号S24, S25, S26をフィードバ
ック入力することにより、該三つの誘起電圧信号S24,
S25, S26のそれぞれの位相に対応する三つの,180 度
通電正弦波位相信号S5a, S6a, S7a又は120 度通電切
替え信号S5b, S6b, S7bを前記電流指令制御器7の乗
算器7a,7b,7c へ出力するようになっており、前記実
速度換算器13は、前記三つの誘起電圧信号S24, S2
5, S26の中の少なくとも一つの信号を入力することに
より、前記実速度フィードバック信号S2を回転子1の
実回転速度に対応して出力するようになっている,こと
を特徴とするセンサレスブラシレスモータを提供するも
のである。
According to the present invention, a permanent magnet rotor 1 and three stator windings 2a, 2b and 2c are Y-connected to each other to apply a magnetic field to the permanent magnet rotor 1 to generate a rotational force. Three-phase stator winding 2 to be given, and switching elements U +, of a required arrangement
V +, W +, U-, V-, W- are controlled on / off as required by a PWM signal to convert the direct current of the direct current power source 4 into an alternating current and output from three output lines 3a, 3b, 3c. A three-phase inverter 3 that feeds power to the three-phase stator winding 2 to control commutation
And three input current error correction current command signals S17, S
18, which is the switching element drive signal based on S19
In a sensorless brushless motor having a PWM signal generator 9 for outputting WM signals U1, U2, V1, V2, W1, W2 to the three-phase inverter 3, a speed error amplifier 6 outputs a speed command signal S1 to a speed error correction speed. The command signal S4 is converted and output, and the current command controller 7 converts the speed error correction speed command signal S4 into current command signals S8, S9, S10 for three phases, which are then output. Minute current command signal S8,
S9 and S10 are current error correction current command signals S17 and S, respectively.
The speed error amplifier 6 is configured to convert to 18, S19 and output to the PWM signal generator 9, and the speed error amplifier 6 corresponds to the actual rotation speed of the rotor 1 output from the actual speed converter 13. By inputting the speed feedback signal S2, the speed error correction speed command signal S4 is calculated and outputted to a magnitude necessary for matching the actual rotation speed of the rotor 1 with the speed command signal S1. The current command controller 7 inputs the three 180-degree conduction sine wave phase signals S5a, S6a, S7a or the 120-degree conduction switching signals S5b, S6b, S7b output from the conduction phase commander 12, The current command signals S8, S9, S10 for the three phases are
The actual phase of the electrical angle with respect to the stator windings 2a, 2b, 2c of the rotor 1 is included to form a waveform and output. The current error amplifier 8 is configured to output the three phases of the three-phase inverter 3. Detection signals S11, S1 of the output lines 3a, 3b, 3c of
2 and S13 are fed back, the three current error correction current command signals S17, S18, and S19 are sent to the three phase output lines 3a, 3b, and 3c to which the motor currents actually flowing correspond. Two current command signals S8, S9, S10
The induced voltage detector 11 directly inputs the three current error correction current command signals S17, S18, S19, or the voltage fluctuation component of the DC power supply 4 is output. The three current command feedback signals S21, S22, S23 corrected to eliminate the above are input as feedback, and the current detection signals S11, S12,
By inputting S13 as feedback, induced voltage signals S24, S25, S26 generated with the rotation of the rotor 1 are output, and the energization phase commander 12 is
By feedback-inputting the three induced voltage signals S24, S25, S26, the three induced voltage signals S24, S24,
Three 180-degree conduction sine wave phase signals S5a, S6a, S7a or 120-degree conduction switching signals S5b, S6b, S7b corresponding to the respective phases of S25 and S26 are applied to the multipliers 7a, 7b, 7c, and the actual speed converter 13 outputs the three induced voltage signals S24, S2.
5. A sensorless brushless motor, characterized in that the actual speed feedback signal S2 is output corresponding to the actual rotational speed of the rotor 1 by inputting at least one of the signals S5 and S26. Is provided.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

<第一の実施の形態>この実施の形態のセンサレスブラ
シレスモータは、図1のブロック図に示すように、永久
磁石回転子1と、三相固定子巻線2と、三相インバータ
3と、速度指令器5と、速度誤差増幅器6と、電流指令
制御器7と、電流誤差増幅器8と、PWM信号発生器9
と、電圧変動補正器10と、誘起電圧検出器11と、通
電位相指令器12と、実速度換算器13とを備えてな
る。
<First Embodiment> As shown in the block diagram of FIG. 1, a sensorless brushless motor of this embodiment has a permanent magnet rotor 1, a three-phase stator winding 2, a three-phase inverter 3, and a three-phase inverter 3. Speed commander 5, speed error amplifier 6, current command controller 7, current error amplifier 8, and PWM signal generator 9
The voltage fluctuation compensator 10, the induced voltage detector 11, the energization phase commander 12, and the actual speed converter 13 are provided.

【0008】三相固定子巻線2は、三本の固定子巻線2
a,2b,2c がY結線され三相インバータ3から交流を給
電されて前記永久磁石回転子1に磁界を作用させ回転力
を与える。
The three-phase stator winding 2 is composed of three stator windings 2.
The a, 2b and 2c are Y-connected and an alternating current is fed from the three-phase inverter 3 to apply a magnetic field to the permanent magnet rotor 1 to give a rotational force.

【0009】三相インバータ3は、所要配列のスイッチ
ング素子U+,V+,W+,U−,V−,W−が直流電
源4から給電されるように接続されているとともにPW
M信号(パルス幅変調転流制御信号)により前記所要配
列のスイッチング素子U+,V+,W+,U−,V−,
W−を所要にオン・オフ制御して直流を交流に変換し該
交流を前記三本の固定子巻線2a,2b,2c の非中性点側
端子に接続されている三本の出力線3a,3b,3c より出
力して三相固定子巻線2に給電して転流を制御する。
The three-phase inverter 3 is connected so that the switching elements U +, V +, W +, U-, V-, W- of a required arrangement are fed from the DC power source 4 and PW.
Switching signals U +, V +, W +, U-, V-, of the required arrangement are generated by the M signal (pulse width modulation commutation control signal).
W- is controlled to be turned on and off as necessary to convert direct current into alternating current, and the alternating current is connected to the non-neutral side terminals of the three stator windings 2a, 2b and 2c. Output from 3a, 3b, 3c and feed the three-phase stator winding 2 to control commutation.

【0010】速度指令器5は、永久磁石回転子1の回転
速度を決定する速度指令信号S1 を出力する。
The speed command device 5 outputs a speed command signal S1 which determines the rotational speed of the permanent magnet rotor 1.

【0011】速度誤差増幅器6は、比較器6aと乗算器
6bとを有し比較器6aのプラス側入力端子に前記速度
指令回路5から出力する図2(r) に示す速度指令信号S
1 を入力するとともにマイナス側入力端子に図2(q) に
示す実速度フィードバック信号S2 を入力して両信号の
偏差を算出し出力端子から出力する該偏差信号S3 を乗
算器6bに入力して所要のゲインを乗算することによ
り、回転子1の実回転速度を速度指令信号S1 に一致さ
せるために必要な大きさとした図2(p) に示す速度誤差
修正速度指令信号S4 を出力する。速度指令信号S1 と
実速度フィードバック信号S2 と速度誤差修正速度指令
信号S4 は、それぞれ所要値の電圧信号である。
The speed error amplifier 6 has a comparator 6a and a multiplier 6b and outputs the speed command signal S from the speed command circuit 5 to the plus side input terminal of the comparator 6a shown in FIG. 2 (r).
Input 1 and input the actual speed feedback signal S2 shown in Fig. 2 (q) to the minus input terminal, calculate the deviation between both signals, and input the deviation signal S3 output from the output terminal to the multiplier 6b. By multiplying by the required gain, the speed error correction speed command signal S4 shown in FIG. 2 (p) having the magnitude necessary for matching the actual rotation speed of the rotor 1 with the speed command signal S1 is output. The speed command signal S1, the actual speed feedback signal S2, and the speed error correction speed command signal S4 are voltage signals of required values, respectively.

【0012】電流指令制御器7は、三本の固定子巻線2
a,2b,2c に対応した乗算器7a,7b,7c を有しこれら
乗算器7a,7b,7c に、それぞれ図2(p) に示す速度誤
差修正速度指令信号S4 を分配入力するとともに、前記
三本の固定子巻線2a,2b,2c に対応した通電位相情報
フィードバック信号として図2(o) に示すような三つの
正弦曲線で120 度ずつ位相が異なる180 度通電正弦波位
相信号S5a, S6a, S7aを分配入力しそれぞれ乗算する
ことにより、前記速度誤差修正速度指令信号S4 を基礎
として回転子1の固定子巻線2a,2b,2c に対する実際
の電気角の位相を盛り込んで波形形成した図2(n) に示
すような三つの正弦曲線で120 度ずつ位相が異なる電流
指令信号S8,S9,S10を出力する。
The current command controller 7 includes three stator windings 2
The multipliers 7a, 7b and 7c corresponding to a, 2b and 2c are provided, and the velocity error correction speed command signal S4 shown in FIG. As a conduction phase information feedback signal corresponding to the three stator windings 2a, 2b, 2c, a 180 degree conduction sine wave phase signal S5a, which has three sine curves as shown in FIG. By distributing and inputting S6a and S7a and multiplying them respectively, waveforms are formed by incorporating the phase of the actual electrical angle with respect to the stator windings 2a, 2b and 2c of the rotor 1 based on the speed error correction speed command signal S4. The current command signals S8, S9, and S10 whose phases are different by 120 degrees are output from the three sinusoidal curves shown in FIG. 2 (n).

【0013】電流誤差増幅器8は、三本の固定子巻線2
a,2b,2c に対応した三つの比較器8a,8b,8c と各比
較器8a,8b,8c に直列接続された三つの乗算器8d,8
e,8f とを有していて、三つの比較器8a,8b,8c のプ
ラス側入力端子に前記三つの電流指令信号S8,S9,S10
を分配入力するとともに各マイナス側入力端子に電流検
出器14a,14b,14c により前記三相インバータ3の
三相の出力線3a,3b,3c から電流を検出した図2(m)
に示すような電流検出信号S11, S12, S13をフィード
バック入力してそれぞれ偏差を算出し各偏差信号S14,
S15, S16を各乗算器8d,8e,8f に入力して所要のゲ
インを乗算することにより、実際の三つモータ電流がこ
れに対応する前記三つの電流指令信号S8,S9,S10に合
致するように電流誤差を修正するべく図2(l) に示すよ
うな三つの電流誤差修正電流指令信号S17, S18, S19
を出力する。電流検出信号S11, S12, S13は図2(c)
に示すモ−タ電流に比例した同位相の信号となる。電流
誤差修正電流指令信号S17, S18, S19は、図2(b) に
示す平均化したモータ端子電圧に比例した同位相の信号
となる。電流誤差修正電流指令信号S17, S18, S19
は、図2(a) に示す直流電源電圧の変動に対応した変動
を生じる。
The current error amplifier 8 comprises three stator windings 2
Three comparators 8a, 8b, 8c corresponding to a, 2b, 2c and three multipliers 8d, 8 serially connected to each comparator 8a, 8b, 8c
e, 8f, and the three current command signals S8, S9, S10 at the positive side input terminals of the three comparators 8a, 8b, 8c.
2m in which the current is detected by the three-phase output lines 3a, 3b, 3c of the three-phase inverter 3 by the current detectors 14a, 14b, 14c at the respective negative side input terminals.
The current detection signals S11, S12, S13 as shown in FIG.
By inputting S15, S16 into each of the multipliers 8d, 8e, 8f and multiplying the required gain, the actual three motor currents match the corresponding three current command signals S8, S9, S10. In order to correct the current error, three current error correction current command signals S17, S18, S19 as shown in FIG.
Is output. The current detection signals S11, S12 and S13 are shown in Fig. 2 (c).
The signals have the same phase in proportion to the motor current shown in. The current error correction current command signals S17, S18, S19 are in-phase signals proportional to the averaged motor terminal voltage shown in FIG. 2 (b). Current error correction current command signal S17, S18, S19
Causes a fluctuation corresponding to the fluctuation of the DC power supply voltage shown in FIG.

【0014】PWM信号発生器9は、三本の固定子巻線
2a,2b,2c に対応した三つの信号発生器9a,9b,9c
を有していて、各信号発生器9a,9b,9c の入力端子に
前記三つの電流誤差修正電流指令信号S17, S18, S19
を入力してこれら信号と図2(h) に示すような自己発生
する三角波信号と図2(g) に示すようにそれぞれ照合し
て各電流誤差修正電流指令信号S17, S18, S19が三角
波信号を交差するポイントに基づいて矩形波の立ち上が
りと立ち下がりのタイミングを割り出して一対の矩形波
を形成し、前記三相インバータ3の+側スイッチング素
子U+,V+,W+とマイナス側スイッチング素子U
−,V−,W−を駆動するための図2(e)に示すような
+側スイッチング素子駆動信号U1,V1,W1 と、図2
(f) に示すような−側スイッチング素子駆動信号U2,V
2,W2 として各信号発生器9a,9b,9c のそれぞれ二つ
の出力端子から前記三相インバータ3へ出力する。な
お、図2(d) 〜(h) ではU相のPWM信号発生の原理を
示している。これに対応して、三相の出力端子3a,3b,
3c と直流電源4のマイナス側との間の電圧、すなわ
ち、U相、V相、W相の実際のモータ端子電圧は、対応
する各相の+側スイッチング素子駆動信号と同波形に増
幅された値となるが、直流電源4の電圧変動に対応して
変動を生じる。図2(d) は、U相の出力端子3aと直流
電源4のマイナス側との間の電圧を示す。
The PWM signal generator 9 includes three signal generators 9a, 9b, 9c corresponding to the three stator windings 2a, 2b, 2c.
Each of the signal generators 9a, 9b, 9c, and the three current error correction current command signals S17, S18, S19.
By inputting these signals and the self-generated triangular wave signal as shown in FIG. 2 (h) and collating them as shown in FIG. 2 (g) respectively, and each current error correction current command signal S17, S18, S19 is a triangular wave signal. The rising and falling timings of the rectangular wave are determined on the basis of the intersection points to form a pair of rectangular waves, and the + side switching elements U +, V +, W + and the negative side switching element U of the three-phase inverter 3 are formed.
As shown in FIG. 2 (e) for driving −, V−, W−, + side switching element drive signals U1, V1, W1 and
-side switching element drive signal U2, V as shown in (f)
2 and W2 are output from the two output terminals of each of the signal generators 9a, 9b and 9c to the three-phase inverter 3. 2 (d) to 2 (h) show the principle of U-phase PWM signal generation. Corresponding to this, three-phase output terminals 3a, 3b,
The voltage between 3c and the negative side of the DC power supply 4, that is, the actual motor terminal voltage of the U-phase, V-phase, and W-phase is amplified to the same waveform as the + -side switching element drive signal of the corresponding phase. Although it is a value, it fluctuates corresponding to the voltage fluctuation of the DC power supply 4. FIG. 2D shows the voltage between the U-phase output terminal 3 a and the negative side of the DC power supply 4.

【0015】電圧変動補正器10は、三本の固定子巻線
2a,2b,2c に対応した三つの乗算器10a,10b,10
c を有していて各乗算器10a,10b,10c に前記三つ
の電流誤差修正電流指令信号S17, S18, S19を入力す
るとともに前記図2(k) に示す直流電圧検出信号S20を
入力して両信号を乗算することにより、図2(a) に示す
ような直流電源4の電圧変動に対応し、図2(l) に示す
ような三つの電流誤差修正電流指令信号S17, S18, S
19に現れる変動を解消した図2(j) に示すような電流指
令フィードバック信号S21, S22, S23を出力する。
The voltage fluctuation compensator 10 comprises three multipliers 10a, 10b, 10 corresponding to the three stator windings 2a, 2b, 2c.
c and inputs the three current error correction current command signals S17, S18, S19 to each of the multipliers 10a, 10b, 10c and the DC voltage detection signal S20 shown in FIG. 2 (k). By multiplying both signals, it corresponds to the voltage fluctuation of the DC power source 4 as shown in FIG. 2 (a), and three current error correction current command signals S17, S18, S as shown in FIG. 2 (l) are provided.
The current command feedback signals S21, S22, S23 as shown in FIG.

【0016】誘起電圧検出器11は、三本の固定子巻線
2a,2b,2c に対応した三つの比較器11a,11b,11
c を有していて各比較器11a,11b,11c のプラス側
入力端子に図2(j) に示すような三つの電流指令フィー
ドバック信号S21, S22, S23を分配入力するとともに
マイナス側入力端子に図2(m) に示すような電流検出信
号S11, S12, S13を入力して両信号の偏差を算出し図
2(i) に示すような誘起電圧信号S24, S25, S26とし
て出力する。
The induced voltage detector 11 comprises three comparators 11a, 11b, 11 corresponding to the three stator windings 2a, 2b, 2c.
It has c and distributes and inputs three current command feedback signals S21, S22, S23 as shown in FIG. 2 (j) to the plus side input terminal of each comparator 11a, 11b, 11c and to the minus side input terminal. The current detection signals S11, S12, S13 as shown in FIG. 2 (m) are input and the deviation between both signals is calculated and output as the induced voltage signals S24, S25, S26 as shown in FIG. 2 (i).

【0017】通電位相指令器12は、三本の固定子巻線
2a,2b,2c に対応した三つの乗算器12a,12b,12
c を有していて各乗算器12a,12b,12c に図2(i)
に示す三つの誘起電圧信号S24, S25, S26を分配入力
し、前記電流指令制御器7の乗算器7a,7b,7c に対し
て、前記三本の固定子巻線2a,2b,2c に対応した通電
位相情報フィードバック信号として、該三つの誘起電圧
信号S24, S25, S26のそれぞれの位相に対応する図2
(o) に示す三つの180 度通電正弦波位相信号S5a, S6
a, S7aを出力する。該180 度通電正弦波位相信号S5a,
S6a, S7aは、誘起電圧信号S24, S25,S26から位相
情報だけを受け取ってピーク振幅値が一定の三つの正弦
曲線であって120 度ずつ位相が異なる信号として出力さ
れる。
The energization phase commander 12 includes three multipliers 12a, 12b, 12 corresponding to the three stator windings 2a, 2b, 2c.
2 (i) in each of the multipliers 12a, 12b, 12c
The three induced voltage signals S24, S25, S26 shown in (4) are distributed and input to the multipliers 7a, 7b, 7c of the current command controller 7 corresponding to the three stator windings 2a, 2b, 2c. 2 which correspond to the respective phases of the three induced voltage signals S24, S25, S26 as the energized phase information feedback signal.
Three 180 degree conduction sine wave phase signals S5a, S6 shown in (o)
Output a, S7a. The 180-degree conduction sine wave phase signal S5a,
S6a and S7a receive only phase information from the induced voltage signals S24, S25 and S26, and are three sinusoidal curves having a constant peak amplitude value and output as signals having different phases by 120 degrees.

【0018】実速度換算器13は、三つの誘起電圧信号
S24, S25, S26を入力して各誘起電圧信号の個別平均
値を算出してからさらに三つの個別平均値に対する総平
均値を算出して該総平均値に対して一定の係数を掛けた
値を前記速度誤差増幅器6へ入力する図2(q) に示す実
速度フィードバック信号S2 として検出し、もって、誘
起電圧信号S24, S25, S26から回転子1の実回転速度
に対応した該実速度フィードバック信号S2 を前記速度
誤差増幅器6へ出力する。
The actual speed converter 13 inputs the three induced voltage signals S24, S25 and S26, calculates the individual average value of each induced voltage signal, and further calculates the total average value for the three individual average values. Then, a value obtained by multiplying the total average value by a constant coefficient is detected as the actual speed feedback signal S2 shown in FIG. 2 (q) which is input to the speed error amplifier 6, and thus the induced voltage signals S24, S25, S26. Outputs the actual speed feedback signal S2 corresponding to the actual rotation speed of the rotor 1 to the speed error amplifier 6.

【0019】上記の構成のセンサレスブラシレスモータ
によれば、速度誤差と位相誤差と電流誤差と直流電圧変
動による電圧誤差に関していずれもフィードバック制御
によって解消している。すなわち、速度誤差増幅器6で
実速度フィードバック信号S2 を入力して速度指令信号
S1 を速度誤差修正速度指令信号S4 に変換しさらに電
流指令制御器7で通電位相指令器12から180 度通電正
弦波位相信号S5a, S6a, S7aを入力して速度誤差修正
速度指令信号S4 を電流指令信号S8,S9,S10に変換
し、電流誤差増幅器8で電流検出信号S11, S12, S13
をフィードバック入力して電流誤差修正電流指令信号S
17, S18, S19に変換しPWM信号発生器9へ出力し、
PWM信号を三相インバータ3に出力して三相交流を出
力し三相固定子巻線2を励磁して回転子1を回転する。
電流誤差増幅器8より出力する電流誤差修正電流指令信
号S17, S18, S19は、図2(b) に示す平均化したモー
タ端子電圧に対応する信号となる。ただし、図2(a) に
示すように直流電源電圧が変動すると、図2(d) に示す
ように実際のモータ端子電圧が同調して変動するので、
該実際のモータ端子電圧の同調変動分を補うために図2
(l) に示すように電流誤差修正電流指令信号S17, S1
8, S19が変動する。そうすると、図2(g) に示すよう
に、PWM信号発生器9において、電流誤差修正電流指
令信号と三角波信号との照合により、図2(e)(d)に示す
ように通電停止時間が短くなる。速度誤差と位相誤差の
フィードバック制御に必要な誘起電圧の検出について
は、電流誤差増幅器8から出力する電流誤差修正電流指
令信号S17, S18, S19と電流検出信号S11, S12, S
13とを利用して検出する構成であり、電流誤差修正電流
指令信号S17, S18, S19はPWM変調する前の信号で
あるから、電流誤差増幅器8において、スイッチングノ
イズが殆どない正確なモータ端子電圧を極めて正確に検
出でき、かつ図2(b) に示すような平均化したモータ端
子電圧を極めて正確に検出できる。このため、電流誤差
増幅器8において、モータ端子電圧が小さい場合やL×
〔di/dt〕がモータ誘起電圧に比べ充分に小さいレベル
の場合はL×〔di/dt〕の演算をしなくても極めて正確
な誘起電圧を検出でき、ひいては、12,000r.p.m 位の超
高速回転をさせても脱調する惧れがない。誘起電圧検出
回路10から出力する誘起電圧信号S24, S25, S26
は、図2(b) に示す誘起電圧(点線部分)に比例した同
位相の信号となり、図2(c) に示すモータ電流の位相が
誘起電圧の位相とずれた場合でも正確に誘起電圧を検出
することができる。
According to the sensorless brushless motor having the above-mentioned configuration, the speed error, the phase error, the current error, and the voltage error due to the DC voltage fluctuation are all eliminated by the feedback control. That is, the speed error amplifier 6 inputs the actual speed feedback signal S2 to convert the speed command signal S1 into the speed error correction speed command signal S4, and the current command controller 7 uses the energization phase command unit 12 to energize the sine wave phase 180 degrees. The signals S5a, S6a, S7a are input to convert the speed error correction speed command signal S4 into current command signals S8, S9, S10, and the current error amplifier 8 detects the current detection signals S11, S12, S13.
To input the current error correction current command signal S
Converted to 17, S18, S19 and output to PWM signal generator 9,
The PWM signal is output to the three-phase inverter 3 to output a three-phase alternating current to excite the three-phase stator winding 2 to rotate the rotor 1.
The current error correction current command signals S17, S18, S19 output from the current error amplifier 8 are signals corresponding to the averaged motor terminal voltage shown in FIG. 2 (b). However, when the DC power supply voltage fluctuates as shown in Fig. 2 (a), the actual motor terminal voltage fluctuates in synchronization as shown in Fig. 2 (d).
In order to compensate for the tuning fluctuation of the actual motor terminal voltage, FIG.
As shown in (l), current error correction current command signals S17, S1
8, S19 changes. Then, as shown in FIG. 2 (g), the PWM signal generator 9 compares the current error correction current command signal with the triangular wave signal to reduce the energization stop time as shown in FIG. 2 (e) (d). Become. Regarding the detection of the induced voltage required for the feedback control of the speed error and the phase error, the current error correction current command signals S17, S18, S19 and the current detection signals S11, S12, S output from the current error amplifier 8 are detected.
The current error correction current command signals S17, S18, S19 are signals before PWM modulation, so that the current error amplifier 8 has an accurate motor terminal voltage with almost no switching noise. Can be detected extremely accurately, and the averaged motor terminal voltage as shown in FIG. 2 (b) can be detected very accurately. Therefore, in the current error amplifier 8, when the motor terminal voltage is small or L ×
When [di / dt] is at a level sufficiently smaller than the motor induced voltage, extremely accurate induced voltage can be detected without calculating L × [di / dt]. There is no fear of getting out of sync even if you do. The induced voltage signals S24, S25, S26 output from the induced voltage detection circuit 10
Is a signal of the same phase proportional to the induced voltage (dotted line part) shown in Fig. 2 (b). Even if the phase of the motor current shown in Fig. 2 (c) deviates from the phase of the induced voltage, Can be detected.

【0020】図3のタイムチャートは、逆通電制動時の
信号の状態を示す。逆通電制動時とは、図3(r) に示す
速度指令信号S1 が図3(q) に示す実速度フィードバッ
ク信号S2 よりも小さくなって、図3(p) に示す速度誤
差修正速度指令信号S4 がマイナス値となった場合であ
る。このため、図3(n) に示す電流指令信号S8,S9,S
10が反転した値となるから、図3(m) に示す電流検出信
号S11, S12, S13が反転した値となり、図3(c) に示
すモータ電流が反転する。また、電流指令信号S8,S9,
S10が反転すると、図3(d) に示すように実際のモータ
電圧が小さくなり、このため、図3(b) に示す平均化し
たモータ端子電圧が誘起電圧よりも小さくなる。
The time chart of FIG. 3 shows the state of signals during reverse energization braking. During reverse energization braking, the speed command signal S1 shown in Fig. 3 (r) becomes smaller than the actual speed feedback signal S2 shown in Fig. 3 (q), and the speed error correction speed command signal shown in Fig. 3 (p) This is the case when S4 becomes a negative value. Therefore, the current command signals S8, S9, S shown in FIG.
Since 10 has an inverted value, the current detection signals S11, S12, S13 shown in FIG. 3 (m) have inverted values and the motor current shown in FIG. 3 (c) is inverted. In addition, the current command signals S8, S9,
When S10 is reversed, the actual motor voltage becomes smaller as shown in FIG. 3 (d), so that the averaged motor terminal voltage shown in FIG. 3 (b) becomes smaller than the induced voltage.

【0021】<第二の実施の形態>本願発明の第二の実
施の形態を図4、図5、図6を参照して説明する。この
実施の形態のセンサレスブラシレスモータは、図4のブ
ロック図に示すように、永久磁石回転子1と、三相固定
子巻線2と、三相インバータ3と、速度指令器5と、速
度誤差増幅器6と、電流指令制御器7と、電流誤差増幅
器8と、PWM信号発生器9と、電圧変動補正器10
と、誘起電圧検出器11と、通電位相指令器12と、実
速度換算器13とを備えてなる。
<Second Embodiment> A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4, 5 and 6. As shown in the block diagram of FIG. 4, the sensorless brushless motor of this embodiment has a permanent magnet rotor 1, a three-phase stator winding 2, a three-phase inverter 3, a speed commander 5, and a speed error. Amplifier 6, current command controller 7, current error amplifier 8, PWM signal generator 9, and voltage fluctuation compensator 10
The induced voltage detector 11, the energization phase commander 12, and the actual speed converter 13 are provided.

【0022】図1のセンサレスブラシレスモータと相違
する点は、通電位相指令器12のみである。通電位相指
令器12は、三本の固定子巻線2a,2b,2c に対応した
三つの比較器12a,12b,12c を有していて各比較器
12a,12b,12c に図5(i)に示す三つの正弦曲線
であって120 度ずつ位相が異なる誘起電圧信号S24, S
25,S26を分配入力し、前記電流指令制御器7の乗算器
7a,7b,7c に対して、前記三本の固定子巻線2a,2b,
2c に対応した通電位相情報フィードバック信号とし
て、該三つの誘起電圧信号S24, S25, S26のそれぞれ
の位相に対応する三つの120 度通電切替え信号S5b, S
6b, S7bを出力する。矩形波である三つの120 度通電切
替え信号S5b, S6b, S7bの立ち上がりと立ち下がりの
タイミングは、図4から分かるとおり三つの誘起電圧信
号S24, S25, S26の交差ポイントを検出するとともに
交差ポイントにおける信号間の変化方向を検出すること
により実行しているので、12,000r.p,m 位の超高速回転
をさせても正確な120 度通電切替え信号S5b, S6b, S
7bが得られ、脱調が回避される。
The only difference from the sensorless brushless motor of FIG. 1 is the energization phase commander 12. The energization phase commander 12 has three comparators 12a, 12b, 12c corresponding to the three stator windings 2a, 2b, 2c, and each comparator 12a, 12b, 12c is shown in FIG. 5 (i). The induced voltage signals S24, S shown in Fig.
25 and S26 are distributed and inputted, and the three stator windings 2a, 2b, and 7b are connected to the multipliers 7a, 7b, 7c of the current command controller 7.
As the conduction phase information feedback signals corresponding to 2c, three 120 degree conduction switching signals S5b, S corresponding to the respective phases of the three induced voltage signals S24, S25, S26.
6b and S7b are output. The rising and falling timings of the three 120-degree conduction switching signals S5b, S6b, S7b, which are rectangular waves, are detected at the crossing points of the three induced voltage signals S24, S25, S26 as shown in FIG. Since it is executed by detecting the change direction between the signals, the accurate 120-degree energization switching signals S5b, S6b, S are generated even when the ultra-high speed rotation of about 12,000rp, m is performed.
7b is obtained and step out is avoided.

【0023】電流指令制御器7から出力する電流指令信
号S8,S9,S10は、三つの120 度通電切替え信号S5b,
S6b, S7bが矩形波であるために矩形波となる。また図
5(c) に示すモータ電流は図5(n) に示す電流指令信号
S8,S9,S10に対応する矩形波信号となり、従って、図
5(m) に示す電流検出信号S11, S12, S13は図5(c)
に示すモータ電流に対応する矩形波信号となる。電流誤
差増幅器8は、矩形波の電流指令信号S8,S9,S10と矩
形波の電流検出信号S11, S12, S13を入力するが、実
際の三つモータ電流がこれに対応する前記三つの電流指
令信号S8,S9,S10に合致するように電流誤差を修正す
るべくフィードバック制御を行うので、矩形波を出力せ
ず、三つの120 度通電切替え信号S5b, S6b, S7bに対
応した120 度ずつ位相がずれた正弦曲線にそれぞれ矩形
波信号を取り込んだ波形の電流誤差修正電流指令信号S
17, S18, S19を出力する。図5(b) に示す120 °の通
電時の平均化したモ−タ端子電圧はL・〔dt/di〕がモ
ータ端子電圧に比べ充分小さい(通常のモータにあって
は充分に小さい)レベルの場合は(誘起電圧+電流i×
巻線抵抗R)となり、60°の無通電時の平均化したモ
−タ端子電圧は誘起電圧と等しくなる。
The current command signals S8, S9, S10 output from the current command controller 7 are three 120 degree energization switching signals S5b,
Since S6b and S7b are rectangular waves, they are rectangular waves. Further, the motor current shown in FIG. 5 (c) becomes a rectangular wave signal corresponding to the current command signals S8, S9, S10 shown in FIG. 5 (n), and therefore, the current detection signals S11, S12, S12, shown in FIG. 5 (m). Fig. 5 (c) for S13
The square wave signal corresponds to the motor current shown in. The current error amplifier 8 inputs the rectangular wave current command signals S8, S9, S10 and the rectangular wave current detection signals S11, S12, S13. The actual three motor currents correspond to the three current command signals. Since feedback control is performed to correct the current error so as to match the signals S8, S9, and S10, the rectangular wave is not output, and the phases are changed by 120 degrees corresponding to the three 120-degree conduction switching signals S5b, S6b, and S7b. A current error correction current command signal S having a waveform in which a rectangular wave signal is captured in each shifted sine curve
Outputs 17, S18 and S19. The averaged motor terminal voltage when energized at 120 ° shown in Fig. 5 (b) is such that L ・ [dt / di] is sufficiently smaller than the motor terminal voltage (small enough for a normal motor). In case of (induced voltage + current i ×
The winding resistance becomes R), and the averaged motor terminal voltage when there is no energization at 60 ° becomes equal to the induced voltage.

【0024】上記の構成のセンサレスブラシレスモータ
によれば、120 度通電により運転するものであるが、図
1の180 度通電を行うセンサレスブラシレスモータと全
く同様に、速度誤差と位相誤差と電流誤差と直流電圧変
動による電圧誤差に関していずれも同一の信号処理を行
うフィードバック制御によって解消している。すなわ
ち、速度誤差増幅器6で実速度フィードバック信号S2
を入力して速度指令信号S1 を速度誤差修正速度指令信
号S4 に変換しさらに電流指令制御器7で通電位相指令
器12から120 度通電切替え信号S5b, S6b, S7b を
入力して速度誤差修正速度指令信号S4 を電流指令信号
S8,S9,S10に変換し、電流誤差増幅器8で電流検出信
号S11, S12, S13をフィードバック入力して電流誤差
修正電流指令信号S17, S18, S19に変換しPWM信号
発生器9へ出力し、PWM信号を三相インバータ3に出
力して三相交流を出力し三相固定子巻線2を励磁して回
転子1を回転する。誘起電圧の検出についても、図1の
180 度通電を行うセンサレスブラシレスモータと全く同
様に、電流誤差増幅器8から出力する電流誤差修正電流
指令信号S17, S18, S19と電流検出信号S11, S12,
S13とを利用して検出した構成であり、電流誤差修正電
流指令信号S17, S18, S19はPWM変調する前の信号
であるから、電流誤差増幅器8において、スイッチング
ノイズが殆どない正確なモータ端子電圧を極めて正確に
検出でき、かつ図5(b) に示すような平均化したモータ
端子電圧を極めて正確に検出できる。
According to the sensorless brushless motor having the above-mentioned structure, the motor is operated by energizing 120 degrees. However, in the same manner as the sensorless brushless motor energizing 180 degrees shown in FIG. Any voltage error due to DC voltage fluctuation is eliminated by feedback control that performs the same signal processing. That is, the speed error amplifier 6 outputs the actual speed feedback signal S2.
Is input to convert the speed command signal S1 into a speed error correction speed command signal S4, and the current command controller 7 inputs the 120 ° energization switching signals S5b, S6b, S7b from the energization phase command device 12 to input the speed error correction speed. The command signal S4 is converted into current command signals S8, S9, S10, the current detection signals S11, S12, S13 are fed back by the current error amplifier 8 and converted into current error correction current command signals S17, S18, S19, and the PWM signal It outputs to the generator 9, outputs a PWM signal to the three-phase inverter 3, outputs three-phase alternating current, excites the three-phase stator winding 2, and rotates the rotor 1. Regarding the detection of the induced voltage,
Just like the sensorless brushless motor that conducts 180 degrees, the current error correction current command signals S17, S18, S19 and the current detection signals S11, S12, output from the current error amplifier 8 are output.
Since the current error correction current command signals S17, S18, S19 are signals before PWM modulation, the current error amplifier 8 has an accurate motor terminal voltage with almost no switching noise. Can be detected extremely accurately, and the averaged motor terminal voltage as shown in FIG. 5 (b) can be detected very accurately.

【0025】図6のタイムチャートは、逆通電制動時の
信号の状態を示す。図6(n) に示す電流指令信号S8,S
9,S10が反転した値となるから、図6(m) に示す電流検
出信号S11, S12, S13が反転した値となり、図6(c)
に示すモータ電流が反転する。また、図6(d) に示すよ
うに実際のモータ電圧の通電時間が短くなり、図6(b)
に示す平均化したモータ端子電圧が誘起電圧よりも小さ
くなる。また、図6(b) に示す平均化したモータ端子電
圧はL・〔dt/di〕がモータ端子電圧に比べ充分小さい
(通常のモータにあっては充分に小さい)レベルの場合
は(誘起電圧−モ−タ電流i×巻線抵抗R)となり、6
0°の無通電時の平均化したモ−タ端子電圧は誘起電圧
と等しくなる。
The time chart of FIG. 6 shows the state of signals during reverse energization braking. Current command signals S8 and S shown in Fig. 6 (n)
Since 9, S10 have inverted values, the current detection signals S11, S12, S13 shown in FIG. 6 (m) have inverted values, and FIG. 6 (c)
The motor current shown in is reversed. Also, as shown in Fig. 6 (d), the actual motor voltage energization time becomes shorter,
The averaged motor terminal voltage shown in is smaller than the induced voltage. In addition, when the averaged motor terminal voltage shown in Fig. 6 (b) is at a level where L · [dt / di] is sufficiently smaller than the motor terminal voltage (small enough for a normal motor), -Motor current i x winding resistance R), 6
The averaged motor terminal voltage when there is no energization at 0 ° is equal to the induced voltage.

【0026】<第三の実施の形態>本願発明の第三の実
施の形態を図7を参照して説明する。この実施の形態の
センサレスブラシレスモータは、図7のブロック図に示
すように、永久磁石回転子1と、三相固定子巻線2と、
三相インバータ3と、速度指令器5と、速度誤差増幅器
6と、電流指令制御器7と、電流誤差増幅器8と、PW
M信号発生器9と、電圧変動補正器10と、誘起電圧検
出器11と、通電位相指令器12と、実速度換算器13
とを備えてなる。
<Third Embodiment> A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The sensorless brushless motor of this embodiment, as shown in the block diagram of FIG. 7, has a permanent magnet rotor 1, a three-phase stator winding 2,
Three-phase inverter 3, speed commander 5, speed error amplifier 6, current command controller 7, current error amplifier 8, PW
M signal generator 9, voltage fluctuation compensator 10, induced voltage detector 11, energization phase commander 12, and actual speed converter 13
And

【0027】この実施の形態のセンサレスブラシレスモ
ータは、直流電源4が電圧変動しない場合の構成例であ
り、図1のセンサレスブラシレスモータと相違する点
は、直流電源4が電圧変動しないから図1に示す電圧変
動補正器10が備えられていないこと、実速度換算器1
3に誘起電圧検出器11から出力される誘起電圧信号S
24が入力されることだけである。
The sensorless brushless motor of this embodiment is an example of the configuration in the case where the DC power supply 4 does not change in voltage. The difference from the sensorless brushless motor in FIG. 1 is that the DC power supply 4 does not change in voltage as shown in FIG. The voltage fluctuation compensator 10 shown is not provided, and the actual speed converter 1
3 the induced voltage signal S output from the induced voltage detector 11
Only 24 is entered.

【0028】なお、上述した図1及び図4及び図7のセ
ンサレスブラシレスモータにおいて、二個の電流検出器
の信号を加算し反転することによって電流検出器を設け
ない相の信号を得る場合でも三個の電流検出器を設けた
場合と同様に誘起電圧を検出できる。また、誘起電圧回
路、位相変換、電流指令制御、速度誤差増幅器、電流誤
差増幅器、実速度換算器、電圧変動補正器、PWM信号
発生回路の機能をマイクロコンピュ−タ等によって計算
処理し誘起電圧デ−タを得るようにしても良い。また、
実速度換算器は誘起電圧信号の周期より実速度フィード
バック信号を出力してもよい。
In the sensorless brushless motor shown in FIGS. 1, 4 and 7, the signals of the two current detectors are added and inverted to obtain the signal of the phase without the current detector. The induced voltage can be detected as in the case where the individual current detectors are provided. Also, the functions of the induced voltage circuit, phase conversion, current command control, speed error amplifier, current error amplifier, actual speed converter, voltage fluctuation compensator, and PWM signal generation circuit are calculated and processed by a microcomputer or the like. -You may get the data. Also,
The actual speed converter may output the actual speed feedback signal from the cycle of the induced voltage signal.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明のセン
サレスブラシレスモータによれば、速度誤差増幅器6で
実速度フィードバック信号S2 を入力して速度指令信号
S1 を速度誤差修正速度指令信号S4 に変換しさらに電
流指令制御器7で通電位相指令器12から180 度通電正
弦波位相信号S5a, S6a, S7aを入力して速度誤差修正
速度指令信号S4 を電流指令信号S8,S9,S10に変換
し、電流誤差増幅器8で電流検出信号S11, S12, S13
をフィードバック入力して電流誤差修正電流指令信号S
17, S18, S19に変換しPWM信号発生器9へ出力し、
PWM信号を三相インバータ3に出力して三相交流を出
力し三相固定子巻線2を励磁して回転子1を回転する。
誘起電圧検出信号S24, S25, S26は電流誤差修正電流
指令信号S17, S18, S19と電流検出信号S11, S12,
S13から検出し、実速度フィードバック信号S2 と180
度通電正弦波位相信号S5a, S6a, S7aを得る構成とし
たので、PWMノイズ(スイッチングノイズ)に影響さ
れないようにPWM信号発生器に入力する前の信号を取
り出して誘起電圧を検出することから、誘起電圧を検出
する際に伴うノイズが微小であり遅れが非常に小さいフ
ィルタで除去できるから、モータ端子電圧の平均電圧に
比例した極めて正確な誘起電圧を遅れを生じずに検出で
き、モータ電流が小さい場合やL・〔di/dt〕がモ
ータ端子電圧に比べ充分小さいレベルの場合はL・〔d
i/dt〕の演算をしなくてもモータ端子電圧を正確か
つ少しの遅れもなく検出でき、このため、10,000回転を
越える超高速運転を与えるようにしても極めて正確な誘
起電圧を検出することが可能で超高速運転が実現でき、
ホ−ルセンサ−、エンコ−ダ等の回転子位置検出器を備
えないで永久磁石同期モ−タの電流位相を制御して直流
モ−タと等価の極めて優れた電気機械エネルギ変換特性
を持たせることができる。そして、負荷変動に影響され
ずに誘起電圧を検出できるので、振動を伴う過酷な使用
条件でも脱調する惧れがない。PWMノイズを非常に遅
れの小さいフィルタで除去できるので、遅れのない正確
な誘起電圧検出が可能になる。また、180 度通電及び12
0 度通電のどちらでも誘起電圧を検出することができ
る。さらに、逆通電制動を行ったときでも確実に誘起電
圧を検出することができ、脱調する惧れがない。さら
に、三本のモ−タ配線でモ−タの誘起電圧に比例し、さ
らに同位相の信号検出が可能になる。
As described above, according to the sensorless brushless motor of the present invention, the speed error amplifier 6 inputs the actual speed feedback signal S2 to convert the speed command signal S1 into the speed error correction speed command signal S4. Further, the current command controller 7 inputs the 180 ° conduction sine wave phase signals S5a, S6a, S7a from the energization phase command unit 12 to convert the speed error correction speed command signal S4 into current command signals S8, S9, S10, The current error amplifier 8 outputs current detection signals S11, S12, S13.
To input the current error correction current command signal S
Converted to 17, S18, S19 and output to PWM signal generator 9,
The PWM signal is output to the three-phase inverter 3 to output a three-phase alternating current to excite the three-phase stator winding 2 to rotate the rotor 1.
The induced voltage detection signals S24, S25, S26 are the current error correction current command signals S17, S18, S19 and the current detection signals S11, S12,
Detected from S13, the actual speed feedback signal S2 and 180
Since it is configured to obtain the energized sine wave phase signals S5a, S6a, S7a, the induced voltage is detected by extracting the signal before input to the PWM signal generator so as not to be affected by PWM noise (switching noise). Since the noise that accompanies the detection of the induced voltage is very small and can be removed by a filter with a very small delay, an extremely accurate induced voltage proportional to the average voltage of the motor terminal voltage can be detected without causing a delay, and the motor current is When it is small or when L · [di / dt] is at a level sufficiently smaller than the motor terminal voltage, L · [d
It is possible to detect the motor terminal voltage accurately and without any delay even without performing the calculation of [i / dt]. Therefore, it is necessary to detect an extremely accurate induced voltage even if an ultrahigh speed operation exceeding 10,000 revolutions is given. It is possible to realize ultra high speed operation,
Without providing a rotor position detector such as a hall sensor or an encoder, the current phase of a permanent magnet synchronous motor is controlled to provide an extremely excellent electromechanical energy conversion characteristic equivalent to a DC motor. be able to. Further, since the induced voltage can be detected without being affected by the load fluctuation, there is no fear of step out even under severe operating conditions involving vibration. Since the PWM noise can be removed by a filter with a very small delay, accurate induced voltage detection without a delay becomes possible. Also, 180 degree energization and 12
The induced voltage can be detected at both 0-degree energizations. Furthermore, the induced voltage can be reliably detected even when reverse energization braking is performed, and there is no fear of step out. Furthermore, the three motor wirings enable the detection of signals in proportion to the induced voltage of the motor and of the same phase.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第一の実施の形態のセンサレスブラシ
レスモータに係り、180 度通電制御を行うセンサレスブ
ラシレスモータのブロック図。
FIG. 1 is a block diagram of a sensorless brushless motor according to a first embodiment of the present invention, which performs 180-degree energization control.

【図2】本発明の第一の実施の形態のセンサレスブラシ
レスモータのタイムチャート。
FIG. 2 is a time chart of the sensorless brushless motor according to the first embodiment of the invention.

【図3】本発明の第一の実施の形態のセンサレスブラシ
レスモータの逆通電制御時のタイムチャート。
FIG. 3 is a time chart during reverse energization control of the sensorless brushless motor according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第二の実施の形態のセンサレスブラシ
レスモータに係り、120 度通電制御を行うセンサレスブ
ラシレスモータのブロック図。
FIG. 4 is a block diagram of a sensorless brushless motor according to a second embodiment of the present invention, which carries out 120-degree energization control.

【図5】本発明の第二の実施の形態のセンサレスブラシ
レスモータのタイムチャート。
FIG. 5 is a time chart of the sensorless brushless motor according to the second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第二の実施の形態のセンサレスブラシ
レスモータの逆通電制御時のタイムチャート。
FIG. 6 is a time chart during reverse energization control of the sensorless brushless motor according to the second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第三の実施の形態の180 度通電制御を
行うセンサレスブラシレスモータのブロック図。
FIG. 7 is a block diagram of a sensorless brushless motor that performs 180-degree energization control according to a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ・・・永久磁石回転子、 2 ・・・三相固定子巻線、 2a,2b,2c ・・・固定子巻線、 3 ・・・三相インバータ、 3a,3b,3c ・・・出力線、 4 ・・・直流電源、 6 ・・・速度誤差増幅器、 7 ・・・電流指令制御器、 8 ・・・電流誤差増幅器、 9 ・・・PWM信号発生器、 11 ・・・誘起電圧検出器、 12 ・・・通電位相指令器、 13 ・・・実速度換算器、 1 ... Permanent magnet rotor, 2 ... Three-phase stator winding, 2a, 2b, 2c ... Stator winding, 3 ... Three-phase inverter, 3a, 3b, 3c ... Output Lines, 4 ... DC power supply, 6 ... Speed error amplifier, 7 ... Current command controller, 8 ... Current error amplifier, 9 ... PWM signal generator, 11 ... Induced voltage detection Device, 12 ... energization phase command device, 13 ... actual speed converter,

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 永久磁石回転子1と、三本の固定子巻線
2a,2b,2c がY結線され前記永久磁石回転子1に磁界
を作用させ回転力を与える三相固定子巻線2と、所要配
列のスイッチング素子U+,V+,W+,U−,V−,
W−をPWM信号により所要にオン・オフ制御して直流
電源4の直流を交流に変換して三本の出力線3a,3b,3
c より出力して前記三相固定子巻線2に給電して転流を
制御する三相インバータ3と、入力する三つの電流誤差
修正電流指令信号S17, S18,S19に基づいてスイッチ
ング素子駆動信号であるPWM信号U1,U2,V1,V2,W
1,W2 を前記三相インバータ3へ出力するPWM信号発
生器9とを備えたセンサレスブラシレスモータにおい
て、 速度誤差増幅器6で速度指令信号S1 を速度誤差修正速
度指令信号S4 に変換して出力し、電流指令制御器7で
速度誤差修正速度指令信号S4 を三相分の電流指令信号
S8,S9,S10に変換して出力し、電流誤差増幅器8で三
相分の電流指令信号S8,S9,S10をそれぞれ電流誤差修
正電流指令信号S17, S18, S19に変換して前記PWM
信号発生器9へ出力するように構成されていて、 前記速度誤差増幅器6は、実速度換算器13より出力す
る回転子1の実回転速度に対応した該実速度フィードバ
ック信号S2 を入力することにより、前記速度誤差修正
速度指令信号S4 を回転子1の実回転速度を速度指令信
号S1 に一致させるために必要な大きさに演算して出力
するようになっており、 前記電流指令制御器7は、通電位相指令器12から出力
する三つの,180 度通電正弦波位相信号S5a, S6a, S
7aまたは120 度通電切替え信号S5b, S6b, S7bを入力
することにより、前記三相分の電流指令信号S8,S9,S
10を、回転子1の固定子巻線2a,2b,2c に対する電気
角の実際の位相を盛り込んで波形形成して出力するよう
になっており、 前記電流誤差増幅器8は、前記三相インバータ3の三相
の出力線3a,3b,3cの電流検出信号S11, S12, S13
をフィードバック入力することにより、前記三つの電流
誤差修正電流指令信号S17, S18, S19を、前記三相の
出力線3a,3b,3c に実際に流れるモータ電流がこれに
対応する前記三つの電流指令信号S8,S9,S10に合致す
るように出力するようになっており、 前記誘起電圧検出器11は、前記三つの電流誤差修正電
流指令信号S17, S18, S19を直接入力するか、又は前
記直流電源4の電圧変動分を解消するように補正した三
つの電流指令フィードバック信号S21, S22, S23をフ
ィードバック入力するとともに、前記電流検出信号S1
1, S12, S13をフィードバック入力することにより、
回転子1の回転に伴い生起する誘起電圧信号S24, S2
5, S26を出力するようになっており、 前記通電位相指令器12は、前記三つの誘起電圧信号S
24, S25, S26をフィードバック入力することにより、
該三つの誘起電圧信号S24, S25, S26のそれぞれの位
相に対応する三つの,180 度通電正弦波位相信号S5a,
S6a, S7a 又は120 度通電切替え信号S5b, S6b, S
7b を前記電流指令制御器7の乗算器7a,7b,7c へ出
力するようになっており、 前記実速度換算器13は、前記三つの誘起電圧信号S2
4, S25, S26の中の少なくとも一つの信号を入力する
ことにより、前記実速度フィードバック信号S2を回転
子1の実回転速度に対応して出力するようになってい
る,ことを特徴とするセンサレスブラシレスモータ。
1. A three-phase stator winding 2 in which a permanent magnet rotor 1 and three stator windings 2a, 2b, 2c are Y-connected to each other to apply a magnetic field to the permanent magnet rotor 1 to give a rotational force. And the required switching elements U +, V +, W +, U-, V-,
W- is controlled by a PWM signal as required to convert the direct current of the direct-current power source 4 into an alternating current to output three output lines 3a, 3b, 3
A three-phase inverter 3 which outputs from c to feed the three-phase stator winding 2 to control commutation, and a switching element drive signal based on three input current error correction current command signals S17, S18, S19 PWM signals U1, U2, V1, V2, W
In a sensorless brushless motor having a PWM signal generator 9 for outputting 1, W2 to the three-phase inverter 3, a speed error amplifier 6 converts the speed command signal S1 into a speed error correction speed command signal S4 and outputs the speed error correction speed command signal S4. The current command controller 7 converts the speed error correction speed command signal S4 into current command signals S8, S9, S10 for three phases and outputs the current command signal S8, S9, S10 for the three phases by the current error amplifier 8. Are converted into current error correction current command signals S17, S18, S19, respectively, and the PWM
It is configured to output to the signal generator 9, and the speed error amplifier 6 inputs the actual speed feedback signal S2 corresponding to the actual rotational speed of the rotor 1 output from the actual speed converter 13. , The speed error correction speed command signal S4 is calculated and outputted to a magnitude necessary to match the actual rotation speed of the rotor 1 with the speed command signal S1, and the current command controller 7 , Three 180 degree conduction sine wave phase signals S5a, S6a, S output from the conduction phase commander 12
By inputting 7a or 120 degree conduction switching signals S5b, S6b, S7b, the current command signals S8, S9, S for the three phases are input.
10 is designed to include the actual phase of the electrical angle with respect to the stator windings 2a, 2b, 2c of the rotor 1 to form a waveform and output the current error amplifier 8 to the three-phase inverter 3 Current detection signals S11, S12, S13 of the three-phase output lines 3a, 3b, 3c of
By inputting the three current error correction current command signals S17, S18, S19 to the three current commands corresponding to the motor current actually flowing through the three-phase output lines 3a, 3b, 3c. The induced voltage detector 11 directly outputs the three current error correction current command signals S17, S18, S19, or outputs the direct current signals S8, S9, S10. The three current command feedback signals S21, S22, S23 corrected to eliminate the voltage fluctuation of the power source 4 are fed back and the current detection signal S1
By inputting 1, S12, S13 as feedback,
Induced voltage signals S24, S2 generated by the rotation of the rotor 1
5, S26 is output, and the energization phase commander 12 outputs the three induced voltage signals S
By inputting 24, S25, S26 as feedback,
Three 180 degree conduction sine wave phase signals S5a, corresponding to the respective phases of the three induced voltage signals S24, S25, S26,
S6a, S7a or 120 degree conduction switching signals S5b, S6b, S
7b is output to the multipliers 7a, 7b, 7c of the current command controller 7, and the actual speed converter 13 outputs the three induced voltage signals S2.
A sensorless device characterized in that the actual speed feedback signal S2 is output in response to the actual rotational speed of the rotor 1 by inputting at least one signal of 4, S25 and S26. Brushless motor.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6462491B1 (en) 1999-01-27 2002-10-08 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Position sensorless motor control apparatus
WO2006043584A1 (en) * 2004-10-20 2006-04-27 Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. Motor driving apparatus

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