JPH10191685A - ブラシレスdcモータの駆動方法 - Google Patents

ブラシレスdcモータの駆動方法

Info

Publication number
JPH10191685A
JPH10191685A JP8343684A JP34368496A JPH10191685A JP H10191685 A JPH10191685 A JP H10191685A JP 8343684 A JP8343684 A JP 8343684A JP 34368496 A JP34368496 A JP 34368496A JP H10191685 A JPH10191685 A JP H10191685A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
motor
current
brushless
phase
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP8343684A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4079385B2 (ja
Inventor
Hidefumi Ueda
英史 上田
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.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yaskawa Electric Corp filed Critical Yaskawa Electric Corp
Priority to JP34368496A priority Critical patent/JP4079385B2/ja
Publication of JPH10191685A publication Critical patent/JPH10191685A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4079385B2 publication Critical patent/JP4079385B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 非同期回転中のモータに直結した回転位置検
出手段を持たないブラシレスDCモータを、回転を停止
させることなくそのまま同期運転に引き込む。 【解決手段】 非同期回転中にあるブラシレスDCモー
タ14を演算装置3Aとドライブ回路部4とにより半導
体スイッチング素子群2を全てオフにして無通電状態と
した上で、設定したモータ電流のd(Iq)/dt,d
(Id)/dtとモータのEo,P,R,Lq,Ldと
検出されたブラシレスDCモータ14の回転子速度およ
び回転子位相とから演算装置3AによりブラシレスDC
モータ14への初期両軸出力電圧Eq1,Ed1と初期
出力周波数を算出して起動時間t0区間中のみブラシレ
スDCモータ14へ出力する。起動時間t0 経過後は、
演算装置3Aにより出力電圧実効値を変更し、かつ出力
周波数も同期周波数に変更することでブラシレスDCモ
ータ14をそのまま同期運転に引き込む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、直流電源と、直流
電源の正極側に接続された半導体スイッチング素子およ
び負極側に接続された半導体スイッチング素子を有し、
両半導体スイッチング素子は3相分として3対備え、互
いに直列に接続されて接続点がモータへの出力端子とな
っており、さらに3相のうち少なくとも2相分のモータ
電流検出器と演算装置を備えた、複数極の磁石を有する
回転子と3相Y結線に接続された電機子コイルを有する
固定子とから構成され、モータに直結した回転子位置検
出手段を持たないブラシレスDCモータの駆動装置であ
り、かつブラシレスDCモータの非同期回転中における
回転子速度および回転子位相(相誘起電圧位相)検出手
段を備えたブラシレスDCモータの駆動装置によりブラ
シレスDCモータを駆動する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図13は特開平3−207290に記載
された従来のブラシレスDCモータの駆動装置の構成図
である。このブラシレスDCモータ駆動装置は、複数極
の磁極を有する回転子10と3相Y結線に接続された電
機子コイル7,8,9を有する固定子から構成され、モ
ータに直結した回転位置検出手段を持たないブラシレス
DCモータ14を駆動するものであって、半導体スイッ
チング素子群2と位置検出回転制御装置15とマイクロ
コンピュータ16と時間検出器17で構成されている。
【0003】時間検出器17は位置検出回転制御装置1
5から半導体スイッチング素子群2の回転信号の一部を
入力し、ある回転信号の出力時からその次の回転信号の
出力までの時間を計測してマイクロコンピュータ16に
そのデータを送る。マイクロコンピュータ16は時間検
出器17より送られたデータを判断し、所定の時間より
短いときに脱調と判断し、その後脱調の再起動の制御を
行う。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の構成では、モータに直結した回転子位置検出手段を
持たないブラシレスDCモータが脱調した際には、ブラ
シレスDCモータが停止するのを待ってから再度立ち上
げる必要があり、したがって回転中のモータに対し停止
させることなくそのまま同期運転に引き込むことはでき
ないという問題点があった。
【0005】本発明の目的は、非同期回転中の、モータ
に直結した回転子位置検出手段を持たないブラシレスD
Cモータに対し、回転を停止させることなくそのまま同
期運転に引き込むことのできる、ブラシレスDCモータ
の駆動方法を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1のブラ
シレスDCモータの駆動方法は、非同期回転中にあるブ
ラシレスDCモータを無通電状態とした上で、検出した
ブラシレスDCモータの回転子速度に対応したモータ同
期周波数よりも高い電圧周波数の電圧を短時間のみ出力
した上で同期周波数に戻して非同期回転中のブラシレス
DCモータを同期運転に引き込む。
【0007】請求項2の実施態様によれば、無通電状態
からモータ電流を起動する際にモータ電流を相誘起電圧
と同一方向成分であるq軸電流と電気角で−π/2ずれ
た方向成分であるd軸電流とに分けた場合、q軸電流は
正方向に一定の増加率で、d軸電流は負方向に一定の増
加率で駆動する。モータ電流とモータ電圧とは、q軸と
d軸とに分けて設定(図5参照)される以下の電圧方程
式(1),(2)を満たす関係にある。
【0008】 Eq=Eo・ω+R・Iq+P・ω・Ld・Id+Lq・{d(Iq)/dt } ・・・・・(1) Ed=R・Id−P・ω・Lq・Iq+Ld・{d(Id)/dt} ・・・・・(2) Eq:モータへの出力電圧のq軸成分 Ed:モータへの出力電圧のd軸成分 Eo:モータの誘起電圧定数 ω:モータの回転子速度 P:回転子磁極対数 R:モータの電機子巻き線抵抗値 Lq:モータのq軸インダクタンス Ld:モータのd軸インダクタンス Iq:モータのq軸電流 Id:モータのd軸電流 永久磁石同期モータが同期状態で大きな正出力トルクを
発生するためには、モータ電流が図2の丸印で示す位置
にあることが必要である。
【0009】したがって、モータを瞬時に同期状態に引
き込むためには、モータ電流を瞬時に上記位置まで起動
させ、そこで安定させることが必要になる。起動開始時
はモータ電流はゼロなので、図2に示す位置P0 とな
る。この起動開始位置から目標とする位置までの電流の
経路については安定性を考え、図2に示すように、直線
的に一定に増加させる。この経路からわかるように q軸電流増加率:d(Iq)/dt=一定>0 d軸電流増加率:d(Id)/dt=一定<0 となる。
【0010】したがって、モータ電流をこのように起動
しようとすれば、点P0 においては、(1),(2)式
でId=Iq=0を代入して得られる電圧 Eq1=Eo・ω+Lq・{d(Iq)/dt}・・出
力電圧q軸成分初期値 Ed1=Ld・{d(Id)/dt}・・・・・・・出
力電圧d軸成分初期値 をモータに印加すればよいことになる。
【0011】また、点P1 においては、時間の経過をt
1 とすると、ここではIq,Idは Iq={d(Iq)/dt}・t1 Id={d(Id)/dt}・t1 となっている。これを(1),(2)式に代入すると、
印加電圧Eq,Edは Eq=Eo・ω+R・{d(Iq)/dt}・t1 +P
・ω・Ld・{d(Id)/dt}・t1 +Lq・{d
(Iq)/dt} Ed=R・d{d(Id)/dt}・t1 −P・ω・L
q・{d(Iq)/dt}・t1 +Ld・{d(Id)
/dt} となる。
【0012】ここで、t1 は非常に短い時間で、Eq1
の式中のωとEqの式中のωとは等しくみなせるので、 Eq=〔Eo・ω+Lq・{d(Iq)/dt}〕+P・ω・Ld・ {d(Id)/dt}・t1 +R・{d(Iq)/dt}・t1 =Eq1 +〔P・ω・Ld・{d(Id)/dt}+R・ {d(Iq)/dt}・t1 Ed=Ld・{d(Id)/dt}−P・ω・Lq・ {d(Iq)/dt}・t1 +R・{d(Id)/dt}・t1 =Ed1 +〔−P・ω・Lq・{d(Iq)/dt}+ R・{d(Id)/dt)}・t1 となる。
【0013】点P1 ,P2 間、点P2 ,P3 間、点P
3 ,P4 間も十分に短い時間なので、ωはこの間一定で
あるとみなすことができ、したがって各点P2 ,P3
4 で印加すべき電圧Eq,Edは同様に表わすことが
できる。つまり、 Eq=Eq1 +〔R・{d(Iq)/dt}+P・ω・
Ld・{d(Id)/dt}・t Ed=Ed1 +〔R・{d(Id)/dt}−P・ω・
Lq・{d(Iq)/dt}・t となる。
【0014】この式からわかるように、Eqについては
Eq1 を初期値として一定の増加率P・ω・Ld・{d
(Id)/dt}+R・{d(Iq)/dt}で負方向
に増加させ、EdについてはEd1を初期値として一定
の増加率−P・ω・Lq・{d(Iq)/dt}+R・
{d(Id)/dt}(ここで、R・{d(Id)/d
t}は値が小さいので負となる)で負方向に増加させれ
ばよいことになる。
【0015】これを図示すると、図3のようになる。さ
らに、点P4 以降はモータ電流が目標位置に到達してい
るので、電流をそこに固定するため、Eq,Edを以下
のように変えることになる。点P4 における印加電圧E
q,EdをそれぞれEq4 ,Ed4 とすると、Eq,E
dは、点P4 までの電流の増加率をd(Iq)/dt,
d(Id)/dtとして、 Eq=Eq4 −Lq・{d(Iq)/dt} =Eo・ω+R・Iq’+P・ω・Ld・Id’ Ed=Ed4 −Ld・{d(Id)/dt} =R・Id’−P・ω・Lq・Iq’ となる。ここで、Iq’,Id ’は目標地点P4 に達
したときの電流値である。
【0016】しかしながら、各点ごとにEq,Edを変
えていくこと、具体的に言うと、各点ごとにモータへの
印加電圧実効値と印加電圧周波数を変えていくことは高
速な演算装置ならば実現できるが、安価な低速の演算装
置では不可能である。そこで、本発明は以下の方法によ
り、安価な低速の演算装置でも前記のEq,Edに近い
印加電圧を作り出す。
【0017】まず、起動開始時点における回転子速度ω
と、回転子位相(誘起電圧位相)θは既知であるとす
る。ここで、起動目標とするIq’、Id’および起動
時間t0 を設定すれば、 d(Iq)/dt=Iq’/t0 ,d(Id)/dt=
Id’/t0 が決定される。
【0018】ここから、起動開始時におけるモータへの
印加電圧Eq1 ,Ed1が(1),(2)式より次のよ
うに算出される。 Eq1 =Eo・ω+Lq・(Iq’/t0 ) Ed1 =Ld・(Id’/t0 ) さらに、目標(点P4 )到達時でのモータへの印加電圧
Eq’,Ed’も(1),(2)式により次のように算
出される。
【0019】 Eq’=Eq1 +R・Iq’+P・ω・Ld・Id’ Ed’=Ed1 +R・Id’−P・ω・Lq・Iq’ ここまでは、低速演算装置も高速演算装置も同じであ
る。高速演算装置の場合、例えば、点P0 ではモータへ
の印加電圧実効値ErmsはErms=(Eq1 2+Ed
1 21/2 モータのU相の誘起電圧位置がθならば、U相への印加
電圧Euは、 Eu=21/2 ・Erms・sin{P・ω・t+(δ1
/Δt)・t+δ0+θ} V相への印加電圧Evは Ev=21/2 ・Erms・sin{P・ω・t+(δ1
/Δt)・t+δ0+θ+2π/3} 同様に、点P1 では、点P1 に到達するまでの時間をt
1 としてモータへの印加電圧実効値Erms=(Eq2 2
+Ed2 21/2 U相への印加電圧Euは Eu=21/2 ・Erms・sin〔P・ω・t+(δ2
/Δt)・(t−t1 )+δ1 +δ0 +θ〕 V相への印加電圧Evは Ev=21/2 ・Erms・sin〔P・ω・t+(δ2
/Δt)・(t−t1 )+δ1 +δ0 +θ+2π/3〕 以上、各点ごとに同様の処理を行うことになる。
【0020】低速演算装置の場合、算出したEq1 ,E
1 ,Eq ’,Ed ’により δ1 +δ2 +δ3 +δ4 =tan-1(−Ed’ /E
q’)−tan-1(−Ed1 /Eq1 ) ここで、δ1 +δ2 +δ3 +δ4 =δ −δ0 とおく。
この(δ −δ0 )についてΔf=(δ −δ0 )/(2
π・t0 )を算出し、モータの同期周波数F(=P・ω
/2π)にΔfを加えた周波数で初期位相δ0、実効値
電圧Erms=(Eq1 2+Ed1 21/2 で時間t0 だけ
モータへの各相へ次のような電圧Eu,Evを印加す
る。
【0021】Eu=21/2 ・Erms・sin〔2π・
(F0 +Δf)・t+δ0 +θ〕} Ev=21/2 ・Erms・sin〔2π・(F+Δf)
・t+δ0 +θ+2π/3〕 したがって、目標とすべき、図4中点線で示す印加電圧
に近い印加電圧を作り出すことができるので、モータ電
流Iq,Idも目標とする電流Iq’,Id’に近い位
置にもっていくことができる。
【0022】その後(時間toの経過後)は、出力周波
数をモータ同期周波数Fに合わせ、かつ実効値電圧を次
式 Eq=Eo・ω+〔R・{d(Iq)/dt}+P・ω
・Ld・{d(Id)/dt}〕・t0 Ed=〔R・{d(Id)/dt}−P・ω・Lq・
{d(Iq)/dt}〕・t0 のEq,EdによるErms=(Eq2 +Ed21/2
に設定すれば、以後そのまま同期運転に入ることができ
る。
【0023】本発明の請求項3のブラシレスDCモータ
の駆動方法は、無通電回転中のブラシレスDCモータの
回転子速度および回転子位相(相誘起電圧位相)を検出
する際に、演算装置により直列に接続された両半導体ス
イッチイング素子のオン・オフ比率を制御することで確
定されるモータへの出力端子電圧値を3相とも同一とな
るように制御してモータへ電圧出力し、かつこのときの
3相のうち少なくとも2相分の前記電流検出器から得ら
れたモータ電流値を利用する。
【0024】請求項4の実施態様によれば、3相とも全
て同一となる電圧出力を開始した初期における3相のう
ち少なくとも2相分の電流検出器により得られるモータ
電流値から演算装置により算出される実効電流値に対
し、モータ電流を相誘起電圧と同一方向成分であるq軸
電流と電気角で−π/2ずれた方向成分であるd軸電流
とに分けた場合、前記算出される実効電流値を全てq軸
電流とし、かつ符号をマイナス値とみなすことでq軸電
流を検出し、さらに演算装置により算出される実効電流
値の変化率からq軸電流増加率(dq/dt)を検出す
る。
【0025】請求項5の実施態様によれば、3相とも全
て同一となる電圧出力を開始した初期における3相のう
ち少なくとも2相分の前記電流検出器により得られるモ
ータ電流値から前記演算装置により算出される各相電流
位相値に対し、回転子位相値(相誘起電圧位相値)を電
気角でπ進み、またはπ遅れとして検出する。請求項6
の実施態様によれば、3相とも全て同一となる電圧出力
を、q軸電流とd軸電流とに分けられたモータ電流の振
動が収束するまで継続し、この収束した際の3相のうち
少なくとも2相分の電流検出器から得られたモータ電流
値から演算装置により算出される各相電流位相値に対
し、この各相電流位相値の変化率から回転子速度を検出
する。
【0026】請求項7の実施態様によれば、3相とも全
て同一となる電圧出力を前記q軸電流とd軸電流とに分
けられたモータ電流の振動が収束するまで継続し、この
収束した際の3相のうち少なくとも2相分の前記電流検
出器から得られたモータ電流値から前記演算装置により
算出されるモータ電流実効値に対し、これを全てd軸電
流とし、かつ符号をマイナス値とみなすことでd軸電流
を検出し、さらに演算装置によりブラシレスDCモータ
の各特性値を使用して回転子速度を検出する。
【0027】請求項8の実施態様によれば、3相とも全
て同一となる電圧出力を、q軸電流とd軸電流とに分け
られたモータ電流の振動が収束するまで継続し、この収
束した際の3相のうち少なくとも2相分の電流検出器か
ら得られたモータ電流値から演算装置により算出される
各相電流位相値に対し、回転子位相値(相誘起電圧位相
値)を電気角でπ/2遅れまたは3π/2進みとして検
出する。
【0028】直列に接続された両半導体スイッチング素
子のオン・オフ比率を制御することで確定されるモータ
への出力端子電圧値を3相とも同一となるように制御し
てモータへ電圧出力することで、ブラシレスDCモータ
への線間出力電圧値はゼロとなり、同様に相出力電圧値
もゼロ(以下、これをゼロ電圧出力とする)にできる。
これによりモータ電流とモータへの出力電圧とを前記の
q軸とd軸とに分けて設定(図5参照)される(1),
(2)式において、左辺側のEq、Edが共にゼロとな
る。これにより(1),(2)式は次の(3),(4)
式に変更される。
【0029】 0=Eo・ω+R・Iq+P・ω・Ld・Id+Lq・{d(Iq)/dt} ・・・・(3) 0=R・Id−P・ω・Lq・Iq+Ld・{d(Id)/dt} ・・・・(4) ここで、無通電回転中のブラシレスDCモータに対しゼ
ロ電圧出力した場合のモータ電流の動きは上記(3),
(4)式においてIqとIdの初期値を共にゼロとした
場合の電流の動きとなる。
【0030】このIqとIdの時間経過による変化の様
子を示したものが図11および図12である。図11は
ゼロ電圧出力開始当初の両軸電流波形の動きを示したも
のであり、必ずIqが先にマイナス値から立ち上りId
はやや遅れてから立ち上がる。その後両軸電流は共に振
動しながら徐々に収束してゆき、Iqはゼロに、Idは
回転子速度に対応したマイナス値に収束していく様子を
図12に示している。
【0031】ここで、請求項4に記載の方法により、電
流検出器を例えばV相電流(Iv)とW相電流(Iw)
を検出するように配置したとすれば、図11に示したゼ
ロ電圧出力開始当初の両軸電流の動きから演算装置によ
り算出したモータ電流実効値Irmsにおいて、 Irms={Iw・Iw/2+(Iw+2・Iv)・(Iw+2・Iv)/ 6}1/2 =(Iq・Iq+Id・Id)1/2 ≒−Iq (∵Id≒0) とみなすことができ、さらには d(Iq)/dt≒d(−Irms)/dt とみなすこともできる。
【0032】上記の算出値(Iq,d(Iq)/dt,
Id)をブラシレスDCモータの各特性値(Eo,P,
R,Ld,Lq)を使用して式(3)に代入すればブラ
シレスDCモータの回転子速度(ω)が検出できる。さ
らに、請求項5に記載の方法により、3相とも全て同一
となる電圧出力を開始した初期における3相のうち少な
くとも2相分の電流検出器により得られるモータ電流値
から演算装置により算出される各相電流位相値に対し、
このモータ電流は図11に示すようにq軸のマイナス電
流とみなせることから、回転子位相値(相誘起電圧位相
値)は各相のモータ電流位相値に対し電気角でπ進んだ
またはπ遅れた位置にくるので回転子位相値(相誘起電
圧位相値)も検出できる。
【0033】以上、請求項3,4,5,記載の方法によ
り脱調回転中のモータに直結した回転子位置検出手段を
もたないブラシレスDCモータにおいて回転を停止する
ことなくそのまま同期運転に引き込むために必要な情報
であるブラシレスDCモータの回転子速度および回転子
位相値(相誘起電圧位相値)を検出することができる。
あるいは、請求項6記載の手段により3相とも全て同一
となる電圧出力を、q軸電流とd軸電流とに分けられた
モータ電流の振動がq軸電流はゼロに、d軸電流は回転
子速度に対応したマイナス値に収束するまで継続し、こ
の収束した際の3相のうち少なくとも2相分の電流検出
器から得られたモータ電流値から演算装置により算出さ
れる各相電流位相値に対し、この各相電流位相値の変化
率から回転子速度は検出できる。あるいはまた、請求項
7に記載の手段により3相のうち少なくとも2相分の電
流検出器から得られたモータ電流値から演算装置により
算出されるモータ電流実効値に対し、図12に示すよう
にこれを全てd軸電流のマイナス電流とみなせるので、 d(Iq)/dt≒0 Iq≒0 とみなせること、およびブラシレスDCモータの各特性
値(Eo,P,R,Ld,Lq)を使用して式(3)に
代入すればブラシレスDCモータの回転子速度(ω)が
検出できる。
【0034】さらに、請求項8に記載の方法により3相
のうち少なくとも2相分の電流検出器から得られたモー
タ電流値から演算装置により算出される各相電流位相値
に対し、このモータ電流は図12に示すようにd軸のマ
イナス電流とみなせることから、回転子位相値(相誘起
電圧位相値)は各相のモータ電流位相値に対し電気角で
π/2遅れたまたは3π/2進んだ位置にくるので回転
子位相値(相誘起電圧位相値)も検出できる。
【0035】以上請求項3,4,5の記載の方法によ
り、または請求項3,6,7,8記載の手段によっても
脱調回転中のモータに直結した回転子位置検出手段を持
たないブラシレスDCモータにおいて回転を停止するこ
となくそのまま同期運転に引き込むために必要な情報で
あるブラシレスDCモータの回転子速度および回転子位
相値(相誘起電圧位相値)を検出することができる。
【0036】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図1は本発明の第1の実施
形態(請求項1,2に対応)のブラシレスDCモータの
駆動装置の構成図である。本実施形態のブラシレスDC
モータの駆動装置は、3相Y結線に接続されたそれぞれ
U相、V相、W相電機子コイル7,8,9からなる固定
子と複数極の磁石を有する回転子10からなり、モータ
軸に直結された回転子位置検出手段を持たないブラシレ
スDCモータ14を駆動するもので、直流電源1と、ト
ランジスタS1 〜S6 からなる半導体スイッチング素子
群2と、演算装置3Aと、演算装置3Aから半導体スイ
ッチング素子群2へのオン・オフ命令をドライブ信号と
して半導体スイッチング素子群2へ伝送するドライブ回
路部4と、モータ電流を検出する電流検出器5,6と、
U,V,W各相の出力端子11,12,13で構成され
ている。ここで、回転子速度と回転子位相は演算装置3
Aと電流検出器5、6によって前もって検出されてい
る。
【0037】非同期回転中にあるブラシレスDCモータ
14を演算装置3Aとドライブ回路部4とにより半導体
スイッチング素子群2を全てオフにして無通電状態とし
た上で、設定したモータ電流のd(Iq)/dt,d
(Id)/dtとモータの各特性値Eo,P,R,L
q,Ldと検出されたブラシレスDCモータ14の回転
子速度および回転子位相とから演算装置3Aによりブラ
シレスDCモータ14への初期両軸出力電圧Eq1 ,E
1 と初期出力周波数(同期周波数(F)+△f)を
〔課題を解決するための手段〕の項に記載の方法により
算出して起動時間t0区間中のみブラシレスDCモータ
14へ出力する。起動時間t0 経過後は、演算装置3A
により出力電圧実効値を〔課題を解決するための手段〕
の項記載の方法により変更し、かつ出力周波数も同期周
波数に変更することでブラシレスDCモータ14をその
まま同期運転に引き込む。
【0038】図6は本発明の第2の実施形態の(請求項
3〜5に対応)のブラシレスDCモータの駆動装置の構
成図、図7〜図10は図6中の各相の出力端子11,1
2,13の電圧値を同一とするための半導体スイッチン
グ素子群2へのオン/オフドライブ信号の状態を示す図
である。演算装置3Bのみが高速演算装置、低速演算装
置いずれの場合もあり得るという点で、図1中のドライ
ブ装置3Aと異なっている。
【0039】演算装置3Bは、無通電回転中のブラシレ
スDCモータ14の回転子速度および回転子位相(相誘
起電圧位相)を検出する際に、電流検出器5,6から得
られたモータ電流値を利用して、ブラシレスDCモータ
14への出力端子電圧値が3相とも同一となるように、
図7〜図10に示すように、直列に接続されたトランジ
スタS1 とS4 、S2 とS5 、S3 とS6 のオン/オフ
のデューティ比を算出し、そのデューティ比に基づい
た、半導体スイッチ素子群2のオン/オフ命令をドライ
ブ信号としてドライブ回路部4に出力する。
【0040】また、図9、図10においては各相の上下
両トランジスタS1 と S4 、S2とS5 、S3 とS6
の同時オンを防止するために各キャリア周期において設
定されている上下両トランジスタS1 とS4 、S2 とS
5 、S3 とS6 の同時オフ時間(以下、これをデッドタ
イムとする)の影響(ドライブ信号のデューティ比から
決定される出力電圧よりも常に(デッドタイム)×VDC
/T(VDCは直流電源1の電圧、Tはキャリア周期)だ
け実際の電圧がずれること)を修正するために、電流検
出器5,6により検出した各相電流の正負極性値をもと
に演算装置3Bにより上下両トランジスタS1 とS4
2 とS5 、S3 とS6 のオン/オフ比率を修正し、各
相の出力端子電圧値をより正確に同一にすることもでき
る。すなわち、モータ電流の極性により出力電圧がプラ
ス側、マイナス側のどちらにずれるのかを判断できるの
で、電流検出器5,6によりその相のモータ電流が正極
性と判別されれば、マイナス側にデッドタイム分だけ出
力電圧がずれるので、逆に上段側トランジスタのオン幅
をデッドタイム分増加させてそのずれ分をキャンセル
し、モータ電流が負極性と判別されれば、逆に上段側ト
ランジスタのオン幅をデッドタイム分減少させる。
【0041】以上によりブラシレスDCモータ14への
ゼロ電圧出力を行い、このゼロ電圧出力開始当初の電流
検出器5,6により検出した、例えばV相とW相の同一
時間におけるそれぞれの瞬時検出電流値をもとに、〔課
題を解決するための手段〕の項において説明した請求項
4および請求項5の方法によりブラシレスDCモータ1
4の回転子速度および回転子位相値(相誘起電圧位相
値)を検出する。検出後は、検出した回転子速度と回転
子位相値(相誘起電圧位相値)に基づき演算装置3Bに
より適切な出力電圧を算出し、ブラシレスDCモータ1
4に電圧出力して同期運転に引き込めばよい。
【0042】次に、本発明の第3の実施形態を説明す
る。構成は、第2の実施形態として示した図6および図
7〜図10と同じである。ブラシレスDCモータ14へ
のゼロ電圧出力をq軸電流とd軸電流とに分けられたモ
ータ電流の振動がq軸電流はゼロに、d軸電流は回転子
速度に対応したマイナス値に収束するまで継続し、この
収束した際のモータ電流を電流検出器5,6により検出
した、例えばV相とW相の同一時間におけるそれぞれの
瞬時検出電流値をもとに、〔課題を解決するための手
段〕の項において説明した請求項6および請求項8の方
法により、ブラシレスDCモータ14の回転子速度およ
び回転子位相値(相誘起電圧位相値)を検出する。ま
た、モータ電流の収束状態の確認は、ゼロ電圧出力開始
後前もって設定した時間を経過したかどうかで判断する
か、またあるいは検出した実効値電流の変動量(図12
参照)で、またあるいは検出した各相電流位相値の変動
量で判断できる。
【0043】図7〜図10の各相の出力端子電圧値を同
一とするための半導体スイッチング素子群2へのオン/
オフドライブ信号の状態において、図7と図8はそれぞ
れ下側のあるいは上側のトランジスタに負担が集中する
のでこれを避けるために半導体スイッチング素子群2へ
のオン/オフドライブ信号を適当な時間間隔で図7と図
8とで交互に入れ替えることも考えられる。
【0044】次に、本発明の第4の実施形態について説
明する。これは、第3の実施形態に対しブラシレスDC
モータ14の回転子速度を、〔課題を解決するための手
段〕の項において説明した請求項7の方法により検出す
る点が異なる。
【0045】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は下記のよ
うな効果がある。 1)請求項1,2の発明は、非同期回転中のモータに直
結した回転子位置検出手段を持たないブラシレスDCモ
ータに対し、安価な演算装置により短時間で安定したモ
ータ電流を起動でき、ブラシレスDCモータの回転を停
止することなくそのまま起動して同期運転に引き込むこ
とができる。
【0046】2)請求項3〜8の発明は、脱調回転中の
モータに直結した回転子位置検出手段を持たないブラシ
レスDCモータに対し、無通電状態からモータへの出力
端子電圧値を3相とも同一となるように制御してモータ
へ電圧出力し、かつこのときの3相のうち少なくとも2
相分の電流検出器から得られたモータ電流値を利用する
ことで、ブラシレスDCモータの回転を停止させること
なくそのまま同期運転に引き込むために必要な情報であ
るブラシレスDCモータの回転子速度および回転子位相
値(相誘起電圧位相値)を検出することができるので、
脱調回転中のブラシレスDCモータに対し回転を停止さ
せることなくそのまま同期運転に引き込むことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態の、ブラシレスDCモ
ータの駆動装置の構成図である。
【図2】モータ電流を安定に起動させる際のq軸電流と
d軸電流の動きを示す図である。
【図3】モータ電流を安定に起動させる際の出力電圧q
軸成分とd軸成分の動きを示す図である。
【図4】図1の実施形態における出力電圧q軸成分とd
軸成分の動きを示す図である。
【図5】モータ電流と各電圧とをq軸とd軸に分けたベ
クトル図である。
【図6】本発明の第2の実施形態の、ブラシレスDCモ
ータの駆動装置の構成図である。
【図7】図6中における出力端子11,12,13の電
圧値を同一とするための半導体スイッチング素子群2へ
のオン/オフドライブ信号の状態を示す図である。
【図8】図6中における出力端子11,12,13の電
圧値を同一とするための半導体スイッチイング素子群2
ヘのオン/オフドライブ信号の状態を示す図である。
【図9】図6中における出力端子11,12,13の電
圧値を同一とするための半導体スイッチング素子群2へ
のオン/オフドライブ信号の状態を示す図である。
【図10】図6中における出力端子11,12,13の
電圧値を同一とするための半導体スイッチング素子群へ
のオン/オフドライブ信号の状態を示す図である。
【図11】ゼロ電圧出力開始当初のq軸電流波形とd軸
電流波形を示す図である。
【図12】ゼロ電圧出力時のq軸電流波形とd軸電流波
形の収束していく様子を示す図である。
【図13】従来のブラシレスDCモータの駆動装置の構
成例を示す図である。
【符号の説明】
1 直流電源 2 半導体スイッチング素子群 3A,3B 演算装置 4 ドライブ回路部 5,6 電流検出器 7,8,9 電機子コイル 10 回転子 11,12,13 出力端子 14 ブラシレスDCモータ S1 〜S6 トランジスタ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流電源と、前記直流電源の正極側に接
    続された半導体スイッチング素子および負極側に接続さ
    れた半導体スイッチング素子を有し、前記両半導体スイ
    ッチング素子は3相分として3対備え、互いに直列に接
    続されて接続点がモータへの出力端子となっており、さ
    らに3相のうち少なくとも2相分のモータ電流検出器と
    演算装置を備えた、複数極の磁石を有する回転子と3相
    Y結線に接続された電機子コイルを有する固定子とから
    構成され、モータに直結した回転子位置検出手段を持た
    ないブラシレスDCモータの駆動装置であり、かつ前記
    ブラシレスDCモータの非同期回転中における回転子速
    度および回転子位相検出手段を備えたブラシレスDCモ
    ータの駆動装置によりブラシレスDCモータを駆動する
    方法において、 非同期回転中にあるブラシレスDCモータを無通電状態
    とした上で、前記検出手段により検出したブラシレスD
    Cモータの回転子速度に対応したモータ同期周波数より
    も高い電圧周波数の電圧を短時間のみ出力した上で同期
    周波数に戻して非同期回転中のブラシレスDCモータを
    同期運転に引き込むことを特徴とする、ブラシレスDC
    モータの駆動方法。
  2. 【請求項2】 無通電状態からモータ電流を起動する際
    にモータ電流を相誘起電圧と同一方向成分であるq軸電
    流と電気角で−π/2ずれた方向成分であるd軸電流と
    に分けた場合、q軸電流は正方向に一定の増加率で、d
    軸電流は負方向に一定の増加率で駆動する、請求項1記
    載のブラシレスDCモータの駆動方法。
  3. 【請求項3】 直流電源と、前記直流電源の正極側に接
    続された半導体スイッチング素子および負極側に接続さ
    れた半導体スイッチング素子を有し、前記両半導体スイ
    ッチング素子は3相分として3対備え、互いに直列に接
    続されて接続点がモータへの出力端子となっており、さ
    らに3相のうち少なくとも2相分のモータ電流検出器と
    演算装置を備えた、複数極の磁石を有する回転子と3相
    Y結線に接続された電機子コイルを有する固定子とから
    構成され、モータに直結した回転子位置検出手段を持た
    ないブラシレスDCモータの駆動装置であり、かつ前記
    ブラシレスDCモータの非同期回転中における回転子速
    度および回転子位相検出手段を備えたブラシレスDCモ
    ータの駆動装置によりブラシレスDCモータを駆動する
    方法において、 無通電回転中のブラシレスDCモータの回転子速度およ
    び回転子位相を検出する際に、前記演算装置により前記
    直列に接続された両半導体スイッチイング素子のオン・
    オフ比率を制御することで確定されるモータへの出力端
    子電圧値を3相とも同一となるように制御してモータへ
    電圧出力し、かつこのときの3相のうち少なくとも2相
    分の前記電流検出器から得られたモータ電流値を利用す
    ることを特徴とする、ブラシレスDCモータの駆動方
    法。
  4. 【請求項4】 3相とも全て同一となる電圧出力を開始
    した初期における3相のうち少なくとも2相分の前記電
    流検出器により得られるモータ電流値から前記演算装置
    により算出される実効電流値に対し、モータ電流を相誘
    起電圧と同一方向成分であるq軸電流と電気角で−π/
    2ずれた方向成分であるd軸電流とに分けた場合、前記
    算出される実効電流値を全てq軸電流とし、かつ符号を
    マイナス値とみなすことでq軸電流を検出し、さらに前
    記演算装置により算出される実効電流値の変化率からq
    軸電流増加率(dq/dt)を検出する請求項3記載の
    ブラシレスDCモータの駆動方法。
  5. 【請求項5】 3相とも全て同一となる電圧出力を開始
    した初期における3相のうち少なくとも2相分の前記電
    流検出器により得られるモータ電流値から前記演算装置
    により算出される各相電流位相値に対し、回転子位相値
    (相誘起電圧位相値)を電気角でπ進み、またはπ遅れ
    として検出する請求項3記載のブラシレスDCモータの
    駆動方法。
  6. 【請求項6】 3相とも全て同一となる電圧出力を、前
    記q軸電流とd軸電流とに分けられたモータ電流の振動
    が収束するまで継続し、この収束した際の3相のうち少
    なくとも2相分の前記電流検出器から得られたモータ電
    流値から前記演算装置により算出される各相電流位相値
    に対し、この各相電流位相値の変化率から回転子速度を
    検出する請求項3記載のブラシレスDCモータの駆動方
    法。
  7. 【請求項7】 3相ともすべて同一となる電圧出力を、
    前記q軸電流とd軸電流とに分けられたモータ電流の振
    動が収束するまで継続し、この収束した際の3相のうち
    少なくとも2相分の前記電流検出器から得られたモータ
    電流値から前記演算装置により算出されるモータ電流実
    効値に対し、これをすべてd軸電流とし、かつ符号をマ
    イナス値とみなすことでd軸電流を検出し、さらに前記
    演算装置によりブラシレスDCモータの各特性値を使用
    して回転子速度を検出する、請求項3記載のブラシレス
    DCモータの駆動方法。
  8. 【請求項8】 3相ともすべて同一となる電圧出力を、
    前記q軸電流とd軸電流とに分けられたモータ電流の振
    動が収束するまで継続し、この収束した際の3相のうち
    少なくとも2相分の前記電流検出器から得られたモータ
    電流値から前記演算装置により算出される各相電流位相
    値に対し、回転子位相値を電気角でπ/2遅れまたは3
    π/2進みとして検出する、請求項3記載のブラシレス
    DCモータの駆動方法。
JP34368496A 1996-12-24 1996-12-24 ブラシレスdcモータの駆動装置 Expired - Fee Related JP4079385B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP34368496A JP4079385B2 (ja) 1996-12-24 1996-12-24 ブラシレスdcモータの駆動装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP34368496A JP4079385B2 (ja) 1996-12-24 1996-12-24 ブラシレスdcモータの駆動装置

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004243753A Division JP3811955B2 (ja) 2004-08-24 2004-08-24 ブラシレスdcモータの駆動装置および駆動方法並びにブラシレスdcモータの回転子速度または回転子位相の検出方法
JP2006153176A Division JP4168287B2 (ja) 2006-06-01 2006-06-01 ブラシレスdcモータの駆動装置および同期運転引き込み方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH10191685A true JPH10191685A (ja) 1998-07-21
JP4079385B2 JP4079385B2 (ja) 2008-04-23

Family

ID=18363456

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP34368496A Expired - Fee Related JP4079385B2 (ja) 1996-12-24 1996-12-24 ブラシレスdcモータの駆動装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4079385B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0994561A2 (en) * 1998-10-16 2000-04-19 Atlas Copco Controls AB Method for restarting a synchronous permanent magnet motor still rotating
JP2007068345A (ja) * 2005-08-31 2007-03-15 Kawasaki Heavy Ind Ltd 同期機の制御装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0994561A2 (en) * 1998-10-16 2000-04-19 Atlas Copco Controls AB Method for restarting a synchronous permanent magnet motor still rotating
EP0994561A3 (en) * 1998-10-16 2001-08-01 Atlas Copco Controls AB Method for restarting a synchronous permanent magnet motor still rotating
JP2007068345A (ja) * 2005-08-31 2007-03-15 Kawasaki Heavy Ind Ltd 同期機の制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP4079385B2 (ja) 2008-04-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5796194A (en) Quadrature axis winding for sensorless rotor angular position control of single phase permanent magnet motor
US8766571B2 (en) Method and apparatus for controlling an electrical machine
JPH1175394A (ja) 交流回転機用電力変換装置
CN112913136B (zh) 电动机控制装置
WO2005025050A1 (en) Driving method and driving apparatus of permanent magnet synchronous motor for extending flux weakening region
CN109983689B (zh) 逆变器控制装置及电动机驱动系统
JP2018046593A (ja) 永久磁石同期電動機の制御装置、制御方法、および画像形成装置
JP4590761B2 (ja) 永久磁石形同期電動機の制御装置
JP2000156993A (ja) 永久磁石型同期機の制御装置及びその制御方法
CN113381649A (zh) 用于直流无刷电机的控制方法和控制装置
JP4168287B2 (ja) ブラシレスdcモータの駆動装置および同期運転引き込み方法
JP3515047B2 (ja) Dcブラシレスモータ装置
JP4079385B2 (ja) ブラシレスdcモータの駆動装置
Tran et al. Simple starting-up method of BLDC sensorless control system for vehicle fuel pump
JP4531180B2 (ja) 同期モータおよび同期モータの起動方法
KR102238456B1 (ko) 스위치드 릴럭턴스 모터를 구동하는 구동 회로
JP3811955B2 (ja) ブラシレスdcモータの駆動装置および駆動方法並びにブラシレスdcモータの回転子速度または回転子位相の検出方法
JP2001119977A (ja) モータ駆動装置
JP2004328999A5 (ja)
JP3531563B2 (ja) ブラシレスモータ制御装置およびブラシレスモータ制御方法並びに圧縮機
JP3700551B2 (ja) 電動機の制御装置および電動機の起動時制御方法
JP2002112577A (ja) ブラシレスdcモータの駆動装置および駆動方法
Shi et al. Sensorless Control Method for Wound-Field Doubly Salient Starter/Generator with Two-section Interlaced-Rotor Structure
JP2007166730A (ja) 電動機の制御装置
WO2022259624A1 (ja) インバータ制御装置、インバータ制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040609

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040721

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040921

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20040921

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050720

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050913

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20060405

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060531

A911 Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20060605

A912 Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20060728

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20071226

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080204

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110215

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120215

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120215

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130215

Year of fee payment: 5

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees