JPH10243686A - Inverter device - Google Patents

Inverter device

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JPH10243686A
JPH10243686A JP9043961A JP4396197A JPH10243686A JP H10243686 A JPH10243686 A JP H10243686A JP 9043961 A JP9043961 A JP 9043961A JP 4396197 A JP4396197 A JP 4396197A JP H10243686 A JPH10243686 A JP H10243686A
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base signal
phase
voltage
pattern
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Mitsuhide Azuma
光英 東
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten a starting time and reduce vibration and starting current of a motor at starting operation, by denaturing the base signal into shift type base signal where the time width of each pattern of the base signal is changed, at start, and controlling AC voltage by this shift type base signal. SOLUTION: In starting operation, a frequency commander 8 outputs a frequency command for controlling the frequency of a DC brushless motor(BLM), and a waveform generator 9 generates a base signal, based on the frequency command. At this time, the waveform generator 9 generates a base signal by only the frequency command. The waveform denaturer 10 denatures the shift type of base signal where the time width of each pattern of this base signal is changed. PWM(pulse width modulation) base driver 11 drives switching elements 25u-25z, based on this shift type base signal. Hereby, the starting frequency can be reduced, and the starting time can be shortened.

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、ブラシレスDCモ
ータを周波数制御するインバータ装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inverter device for controlling the frequency of a brushless DC motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】ブラシレスDCモータを周波数制御する
インバータ装置として従来より図5に示すものがある。
この図において、インバータ装置は、交流を出力する商
用電源1と、インダクタ素子2と、商用電源1からの交
流を整流するコンバータ部3と、コンバータ部3からの
直流出力を平滑する平滑コンデンサ4と、平滑コンデン
サ4で平滑された直流電圧を疑似三相交流電圧に変換
し、DCブラシレスモータ6に出力するインバータ部5
と、インバータ部5から出力される疑似交流電圧の周波
数を制御するためのインバータ周波数制御部20bと、
DCブラシレスモータ(以下、「BLM」と称す。)6
の回転子の位相を検出する位相検出部7とを備えてい
る。また、インバータ部5は高速に開閉する6つのスイ
ッチング素子25u〜25zからなっている。
2. Description of the Related Art FIG. 5 shows a conventional inverter device for controlling the frequency of a brushless DC motor.
In this figure, an inverter device includes a commercial power supply 1 for outputting an AC, an inductor element 2, a converter unit 3 for rectifying the AC from the commercial power supply 1, and a smoothing capacitor 4 for smoothing the DC output from the converter unit 3. An inverter unit 5 that converts the DC voltage smoothed by the smoothing capacitor 4 into a pseudo three-phase AC voltage and outputs it to the DC brushless motor 6
An inverter frequency control unit 20b for controlling the frequency of the pseudo AC voltage output from the inverter unit 5,
DC brushless motor (hereinafter referred to as “BLM”) 6
And a phase detection unit 7 for detecting the phase of the rotor of FIG. The inverter unit 5 includes six switching elements 25u to 25z that open and close at a high speed.

【0003】このように構成されたインバータ装置で
は、商用電源1から交流電圧がインダクタ素子2を介し
て入力され、コンバータ部3にて整流された後、平滑コ
ンデンサ4にて平滑された直流出力が得られる。平滑コ
ンデンサ4の両端にて得られる直流電圧はインバータ部
5にて周波数可変の疑似三相交流電圧に変換されてBL
M6に出力される。BLM6の回転数はインバータ部5
から出力される疑似交流電圧の周波数(以下、「インバ
ータ周波数」と称す。)を変化させることにより制御さ
れる。このインバータ周波数はインバータ周波数制御部
20bにより制御される。
In the inverter device configured as described above, an AC voltage is input from the commercial power supply 1 via the inductor element 2, rectified by the converter unit 3, and then converted into a DC output by the smoothing capacitor 4. can get. The DC voltage obtained at both ends of the smoothing capacitor 4 is converted into a frequency-variable pseudo three-phase AC voltage by the inverter unit 5 and BL
Output to M6. The rotation speed of the BLM 6 is
Is controlled by changing the frequency (hereinafter, referred to as “inverter frequency”) of the pseudo AC voltage output from the inverter. This inverter frequency is controlled by the inverter frequency control unit 20b.

【0004】インバータ周波数制御部20bは、周波数
指令部8と、波形発生部9と、PWMベースドライブ部
11とを備えている。周波数指令部8はインバータ周波
数を制御するための制御信号である周波数指令を波形発
生部9およびPWMベースドライブ部11に出力する。
波形発生部9は、この周波数指令および位相検出部7か
らの位相検出値である位相信号に基づいて、スイッチン
グ素子25u〜25zの開閉を制御するためのベース信
号を発生する。PWMベースドライブ部11はこのベー
ス信号を周波数指令部8からの周波数指令に基づいてパ
ルス幅変調(Pulse Width Modulaton)し、インバータ
部5のスイッチング素子25u〜25zを駆動する。こ
のように、PWMベースドライブ部11によりスイッチ
ング素子25u〜25zの開閉が制御されることによ
り、インバータ部5から出力される疑似交流電圧の周波
数(インバータ周波数)が制御される。
[0004] The inverter frequency control section 20b includes a frequency command section 8, a waveform generation section 9, and a PWM base drive section 11. The frequency command section 8 outputs a frequency command, which is a control signal for controlling the inverter frequency, to the waveform generating section 9 and the PWM base drive section 11.
The waveform generator 9 generates a base signal for controlling the opening and closing of the switching elements 25u to 25z based on the frequency command and the phase signal as the phase detection value from the phase detector 7. The PWM base drive unit 11 performs pulse width modulation (Pulse Width Modulaton) on the base signal based on the frequency command from the frequency command unit 8, and drives the switching elements 25 u to 25 z of the inverter unit 5. As described above, the opening / closing of the switching elements 25u to 25z is controlled by the PWM base drive unit 11, whereby the frequency of the pseudo AC voltage output from the inverter unit 5 (inverter frequency) is controlled.

【0005】インバータ周波数制御部20bにおいて、
起動運転時のインバータ周波数の制御と通常運転時のイ
ンバータ周波数の制御とは異なる制御となる。具体的
に、起動運転時においては、波形発生部9は周波数指令
部8からの周波数指令に基づきベース信号を発生し、P
WMベースドライブ部11はこのベース信号を周波数指
令部8からの周波数指令に応じたデューティ比に基づい
てパルス幅変調し、このパルス幅変調により生成された
パルス信号により、インバータ部5のスイッチング素子
25u〜25zを駆動する開ループ制御となる。また、
通常運転時においては、波形発生部9は位相検出部7か
らの位相信号に基づきベース信号を発生し、PWMベー
スドライブ部11はこのベース信号の周波数を検出し、
この検出値と周波数指令部8からの周波数指令とを比較
し、通常運転用のデューティ比の増減を行うことによ
り、インバータ部5から出力される疑似交流電圧の周波
数を制御する閉ループ制御となる。
In the inverter frequency control section 20b,
The control of the inverter frequency during the start-up operation is different from the control of the inverter frequency during the normal operation. Specifically, during the start-up operation, the waveform generator 9 generates a base signal based on the frequency command from the frequency
The WM base drive unit 11 performs pulse width modulation on the base signal based on a duty ratio according to a frequency command from the frequency command unit 8, and uses the pulse signal generated by the pulse width modulation to switch the switching element 25u of the inverter unit 5. Open loop control for driving 〜25z. Also,
During normal operation, the waveform generator 9 generates a base signal based on the phase signal from the phase detector 7, and the PWM base drive 11 detects the frequency of the base signal.
By comparing the detected value with the frequency command from the frequency command unit 8 and increasing or decreasing the duty ratio for normal operation, a closed loop control for controlling the frequency of the pseudo AC voltage output from the inverter unit 5 is achieved.

【0006】ここで、波形発生部9で生成されるベース
信号について説明する。ベース信号は6つのスイッチン
グ素子25u〜25zをそれぞれ駆動するための6つの
信号Tu〜Tzからなる。各ベース信号Tu〜TzはLow
レベル(以下、「L」と称す。)においてスイッチング
素子25u〜25zを「オン」させ、Highレベル
(以下、「H」と称す。)においてスイッチング素子2
5u〜25zを「オフ」させる。ベース信号Tu〜Tzの
「L」の部分がPWMベースドライブ部11によりパル
ス幅変調されることにより、スイッチング素子25u〜
25zを駆動するためのパルス信号が生成される。ま
た、ベース信号は1周期において6つの基本的なパター
ンPTN1〜PTN6を有し、ベース信号の1周期の逆
数がインバータ周波数となる。起動運転時では、各パタ
ーンPTN1〜PTN6の時間幅T12、T22、T32、T
42、T52、T62は1周期中においてそれぞれほぼ等しく
制御され、また、通常運転時でも、各パターンPTN1
〜PTN6の時間幅T'12、T'22、T'32、T'42、T'5
2、T'62は1周期中においてそれぞれほぼ等しくなるよ
うに制御される。起動運転から通常運転へはベース信号
が所定周期終了した後に切り替えられる。このため、時
間Tsは第6のパターンPTN6の終了時に一致する。
Here, the base signal generated by the waveform generator 9 will be described. The base signal includes six signals Tu to Tz for driving the six switching elements 25u to 25z, respectively. Each of the base signals Tu to Tz is Low.
At the level (hereinafter, referred to as “L”), the switching elements 25 u to 25 z are turned “on”, and at the High level (hereinafter, referred to as “H”), the switching element 2 is turned on.
Turn off 5u-25z. The “L” portions of the base signals Tu to Tz are pulse-width modulated by the PWM base drive unit 11 so that the switching elements 25 u to
A pulse signal for driving 25z is generated. The base signal has six basic patterns PTN1 to PTN6 in one cycle, and the reciprocal of one cycle of the base signal is the inverter frequency. During the start-up operation, the time widths T12, T22, T32, T
42, T52 and T62 are controlled almost equally during one cycle, and even during normal operation, each pattern PTN1 is controlled.
~ Time widths T'12, T'22, T'32, T'42, T'5 of PTN6
2. T'62 is controlled to be substantially equal in one cycle. The switching from the start-up operation to the normal operation is performed after the base signal has been completed for a predetermined period. Therefore, the time Ts coincides with the end of the sixth pattern PTN6.

【0007】図6に位相検出部7の概略構成図を示す。
位相検出部7は、1次ローパスフィルタ31a〜31c
と、比較回路32a〜32cと、絶縁部33a〜33c
と、抵抗34a〜34c、35a〜35cと、コンデン
サ36a〜36cと、入力端子40a〜40cと、出力
端子42a〜42cとから構成される。入力端子40
a、40b、40cには、それぞれBLM6のU相、V
相、W相の電圧Vu、Vv、Vwが入力される。インバー
タ装置の基準母線Nは基準電位を与えるグランドGND
に接続されているため、位相検出部7には各入力端子4
0a〜40cとグランドGND間の電圧が入力される。
入力端子40aに入力された電圧は抵抗34a、35a
により分圧され、コンデンサ36aにて直流成分がカッ
トされ、1次ローパスフィルタ31aによる1次の積分
回路によりフィルタリングされる。同様に入力端子40
b、40cに入力された電圧もフィルタリングされ、そ
れぞれのフィルタリングされた電圧が比較回路32a〜
32cで相互に大小比較され、装置内の高電圧系と低電
圧系とを絶縁するために絶縁部33a〜33cを介し
て、出力端子42a、42b、42cを介して、BLM
6のU、V、W各相の位相信号Fw、Fu、Fvとして出
力される。
FIG. 6 shows a schematic configuration diagram of the phase detector 7.
The phase detector 7 includes primary low-pass filters 31a to 31c
, Comparison circuits 32a to 32c, and insulation sections 33a to 33c
, Resistors 34a to 34c, 35a to 35c, capacitors 36a to 36c, input terminals 40a to 40c, and output terminals 42a to 42c. Input terminal 40
a, 40b, and 40c respectively have the U phase and V phase of BLM6.
The phase and W-phase voltages Vu, Vv, Vw are input. The reference bus N of the inverter device is a ground GND for providing a reference potential.
Are connected to the input terminals 4
A voltage between 0a-40c and ground GND is input.
The voltage input to the input terminal 40a is a resistor 34a, 35a
, The DC component is cut by the capacitor 36a, and the DC component is filtered by the primary integrating circuit of the primary low-pass filter 31a. Similarly, input terminal 40
b, 40c are also filtered, and the respective filtered voltages are compared with the comparison circuits 32a to 32c.
32c, the BLMs are insulated from each other through the insulating units 33a to 33c to insulate the high voltage system and the low voltage system in the apparatus, and through the output terminals 42a, 42b, and 42c.
6 are output as phase signals Fw, Fu, and Fv of the U, V, and W phases.

【0008】このように構成された位相検出部7におけ
る入力と出力の波形例を図7に示す。図7の(a)は位
相検出部7に入力する電圧、ここでは、BLM6内部の
電気子巻線の中性点を基準としたU相の電圧Vuの高調
波を除去した基本周波数成分のみの波形で示しており、
図7の(b)は入力電圧Vuの位相検出結果である位相
信号Fuの波形を示している。位相検出部7は入力電圧
が正のときに位相信号として「H」の信号を出力し、入
力電圧が負のときに「L」の信号を出力する。したがっ
て、図7の(a)の入力電圧Vuのゼロ値点と図7の
(b)の位相信号Fuの立ち上がりエッジまたは立ち下
がりエッジとは一致するはずであるが、図7の(a)に
おいては、Δβだけ位相信号Fuが進んでいる。このよ
うに、位相検出部7において、入力と出力との間に位相
差Δβ(以下、位相差Δβを「位相進み角度」と称す
る。)が生じる。これは位相検出部7を構成する1次ロ
ーパスフィルタ、コンデンサ、比較回路および抵抗等に
よるものである。したがって、位相検出部7は、BLM
6の実際の位相よりも位相進み角度だけ進んだ位相の信
号を検出結果として出力する特性(以下、この特性を
「位相進み特性」と称す。)を有する。
FIG. 7 shows an example of input and output waveforms in the phase detecting section 7 configured as described above. FIG. 7A shows the voltage input to the phase detection unit 7, in this case, only the fundamental frequency component obtained by removing harmonics of the U-phase voltage Vu based on the neutral point of the armature winding inside the BLM 6. Shown in waveforms,
FIG. 7B shows the waveform of the phase signal Fu which is the result of detecting the phase of the input voltage Vu. The phase detector 7 outputs an “H” signal as a phase signal when the input voltage is positive, and outputs an “L” signal when the input voltage is negative. Therefore, the zero value point of the input voltage Vu in FIG. 7A should match the rising edge or the falling edge of the phase signal Fu in FIG. 7B, but in FIG. Indicates that the phase signal Fu is advanced by Δβ. As described above, in the phase detection unit 7, a phase difference Δβ (hereinafter, the phase difference Δβ is referred to as a “phase lead angle”) occurs between the input and the output. This is due to a primary low-pass filter, a capacitor, a comparison circuit, a resistor, and the like that constitute the phase detection unit 7. Therefore, the phase detection unit 7
6 has a characteristic of outputting as a detection result a signal having a phase advanced by a phase advance angle from the actual phase (hereinafter, this characteristic is referred to as “phase advance characteristic”).

【0009】さらに、この位相進み特性は入力電圧の周
波数(ここでは、インバータ周波数)に依存する。図8
は位相検出部7の入力電圧の周波数に対する位相進み角
度の関係を示したものである。この図において、横軸は
位相検出部7に入力される周波数すなわちインバータ周
波数を表し、縦軸はその周波数での位相信号Fu、Fv、
Fwの位相進み角度を表す。この図に示すように、イン
バータ周波数の減少にともない、位相進み角度Fu、F
v、Fwは大きくなるという特性がある。
Further, this phase lead characteristic depends on the frequency of the input voltage (here, the inverter frequency). FIG.
Shows the relationship between the frequency of the input voltage of the phase detector 7 and the phase lead angle. In this figure, the horizontal axis represents the frequency input to the phase detection unit 7, that is, the inverter frequency, and the vertical axis represents the phase signals Fu, Fv,
Fw represents the phase lead angle. As shown in this figure, as the inverter frequency decreases, the phase lead angles Fu, F
There is a characteristic that v and Fw increase.

【0010】図9に、起動運転から通常運転への切り換
え時近傍のベース信号と位相信号のタイミングチャート
を示す。この図においては、時間境界線Ts(ベース信
号Txの立ち上がりに一致)で起動運転から通常運転へ
切り替わっている。
FIG. 9 shows a timing chart of the base signal and the phase signal near the time of switching from the starting operation to the normal operation. In this figure, the operation is switched from the start-up operation to the normal operation at the time boundary Ts (coincident with the rise of the base signal Tx).

【0011】起動運転時において、波形発生部9は、位
相検出部7からの位相信号は参照せず周波数指令部8か
らの周波数指令のみに基づき、図9に示すように所定の
タイミングで第1のパターンPTN1から第6のパター
ンPTN6にベース信号を順次変化させる。通常運転時
には、波形発生部9は位相信号に基づきベース信号の各
パターンを順次変化させる。すなわち、波形発生部9
は、起動運転から通常運転に切り替わった直後(時間境
界線Ts直後)に第1のパターンPTN1を生成し、位
相信号Fuの立ち上がりエッジで第2のパターンPTN
2を、位相信号Fwの立ち下がりエッジで第3のパター
ンPTN3を、位相信号Fvの立ち上がりエッジで第4
のパターンPTN4を、位相信号Fuの立ち下がりエッ
ジで第5のパターンPTN5を、位相信号Fwの立ち上
がりエッジで第6のパターンPTN6を、位相信号Fv
の立ち下がりエッジで第1のパターンPTN1をそれぞ
れ生成する。なお、図9は、時間境界線Ts以降におい
て各位相信号Fu〜Fwの変化に応じてベース信号の各パ
ターンが順次生成されることにより、BLM6の起動が
可能となる場合のベース信号のパターンを示している。
At the time of the start-up operation, the waveform generating section 9 does not refer to the phase signal from the phase detecting section 7 but only at the predetermined timing as shown in FIG. The base signal is sequentially changed from the pattern PTN1 to the sixth pattern PTN6. During normal operation, the waveform generator 9 sequentially changes each pattern of the base signal based on the phase signal. That is, the waveform generator 9
Generates the first pattern PTN1 immediately after switching from the start-up operation to the normal operation (immediately after the time boundary line Ts), and generates the second pattern PTN1 at the rising edge of the phase signal Fu.
2, a third pattern PTN3 at the falling edge of the phase signal Fw, and a fourth pattern PTN3 at the rising edge of the phase signal Fv.
, The fifth pattern PTN5 at the falling edge of the phase signal Fu, the sixth pattern PTN6 at the rising edge of the phase signal Fw, and the phase signal Fv.
Respectively generate the first patterns PTN1 at the falling edge of. FIG. 9 shows a pattern of the base signal in a case where the BLM 6 can be activated by sequentially generating each pattern of the base signal according to the change of each phase signal Fu to Fw after the time boundary Ts. Is shown.

【0012】ところが、従来のインバータ装置において
は、このような位相検出部7の位相進み特性により、起
動運転から通常運転への移行ができず、BLM6の起動
ができないことがある。図10に、BLM6の起動が不
可能となる場合のベース信号および位相信号のタイミン
グチャートを示す。図10は、低いインバータ周波数で
BLM6を起動する「低周波起動」の場合を示してい
る。前述したように位相検出部7の位相進み特性のた
め、インバータ周波数が低くなるほど位相信号の位相進
み角度は大きくなり、位相信号は時間の早い方向(図9
または図10において左方向)に移動する。そのため、
図10に示す低周波起動の場合、起動運転から通常運転
への切り替わり直前でのインバータ周波数が低いため、
位相進み角度が大きくなり、位相信号Fu〜Fwの立ち上
がりエッジが時間の早い方向に移動し、位相信号Fuが
時間Tsより前に立ち上がっている。これにより、時間
境界線Ts以降で位相信号Fuの立ち上がりエッジが存在
しないため、第1のパターンPTN1から第2のパター
ンPTN2へ切り替わらず、その結果、BLM6にはブ
レーキトルクが働き、BLM6の回転運動は停止時間線
Teで停止し、起動不可能となる。このように、インバ
ータ装置の閉ループ制御において、位相検出部7の位相
進み特性によりインバータ装置の起動が不可能となる。
However, in the conventional inverter device, the transition from the start-up operation to the normal operation cannot be performed due to the phase advance characteristic of the phase detection unit 7, and the BLM 6 may not be started. FIG. 10 shows a timing chart of the base signal and the phase signal when the activation of the BLM 6 becomes impossible. FIG. 10 illustrates a case of “low-frequency start” in which the BLM 6 is started at a low inverter frequency. As described above, due to the phase advance characteristic of the phase detection unit 7, the phase advance angle of the phase signal becomes larger as the inverter frequency becomes lower, and the phase signal becomes shorter in time (see FIG. 9).
Or, it moves leftward in FIG. for that reason,
In the case of the low-frequency start shown in FIG. 10, since the inverter frequency is low immediately before switching from the start operation to the normal operation,
The phase lead angle becomes larger, the rising edges of the phase signals Fu to Fw move in the direction of earlier time, and the phase signal Fu rises before the time Ts. As a result, since there is no rising edge of the phase signal Fu after the time boundary line Ts, the first pattern PTN1 is not switched to the second pattern PTN2. As a result, the brake torque acts on the BLM6, and the rotational movement of the BLM6 Stops at the stop time line Te and cannot be started. As described above, in the closed loop control of the inverter device, the startup of the inverter device becomes impossible due to the phase lead characteristic of the phase detection unit 7.

【0013】したがって、インバータ装置が起動するた
めには、起動運転から通常運転へ切り替わった後に、す
なわち、時間境界線Ts以降において、位相信号Fuの立
ち上がりエッジが存在することが必要となる。この時間
境界線Tsと位相信号Fuの立ち上がりエッジまでの時間
を位相余裕度Δθとすると、Δθ>0となることが起動
のための必要条件となる。また、位相検出部7の位相進
み特性により位相信号Fuの位相進み角度はインバータ
周波数に応じて変化するため、位相余裕度Δθの大きさ
は、起動運転から通常運転へ切り替わる直前の周波数の
値により決定される。この位相余裕度Δθを決定する、
起動運転から通常運転へ切り替わる直前の周波数を「起
動切り替え周波数」とし、起動運転から通常運転へ切り
替わる直前のインバータ周波数を「起動周波数」とす
る。従来のインバータ装置の場合、ベース信号の各パタ
ーンの時間幅は等しいため、起動切り替え周波数と起動
周波数とは等しくなる。
Therefore, in order to start the inverter device, it is necessary that a rising edge of the phase signal Fu exists after the start-up operation is switched to the normal operation, that is, after the time boundary Ts. Assuming that the time from the time boundary Ts to the rising edge of the phase signal Fu is a phase margin Δθ, a necessary condition for starting is that Δθ> 0. Further, since the phase advance angle of the phase signal Fu changes according to the inverter frequency due to the phase advance characteristic of the phase detection unit 7, the magnitude of the phase margin Δθ is determined by the value of the frequency immediately before switching from the start-up operation to the normal operation. It is determined. Determine this phase margin Δθ,
The frequency immediately before switching from the startup operation to the normal operation is referred to as “start switching frequency”, and the inverter frequency immediately before switching from the startup operation to the normal operation is referred to as “start frequency”. In the case of the conventional inverter device, since the time width of each pattern of the base signal is equal, the start switching frequency is equal to the start frequency.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】したがって、BLM6
を起動させるためには、起動切り替え周波数(起動周波
数)は位相余裕度Δθ>0を満たすように高い値に設定
する必要がある。しかし、起動切り替え周波数を高く設
定すると、以下の問題がある。 (1)起動運転時での周波数指令部からの周波数指令に
より、インバータ周波数を比較的低い値から起動切り替
え周波数まで除々に上昇させる必要があるため、起動切
り替え周波数が高いとそれだけ起動時間が長くなる。 (2)起動運転時にBLMは過励磁駆動されるため、起
動切り替え周波数が高いほど起動運転時のBLMの振動
が大きくなる。 (3)BLMの内部の粘性係数により起動切り替え周波
数が高くなるほど必要な起動トルクが大きくなり、さら
にBLMは過励磁駆動されるため、起動電流が大きくな
る。
Therefore, BLM6
, It is necessary to set the start switching frequency (start frequency) to a high value so as to satisfy the phase margin Δθ> 0. However, when the start switching frequency is set to be high, the following problem occurs. (1) It is necessary to gradually increase the inverter frequency from a relatively low value to a start switching frequency in response to a frequency command from a frequency command unit at the time of start operation. Therefore, if the start switching frequency is high, the start time becomes longer accordingly. . (2) Since the BLM is over-excited during the start-up operation, the higher the start-up switching frequency, the greater the vibration of the BLM during the start-up operation. (3) The required start-up torque increases as the start-up switching frequency increases due to the viscosity coefficient inside the BLM. Further, since the BLM is over-excited, the start-up current increases.

【0015】このため、起動切り替え周波数は位相余裕
度Δθ>0の条件を満たし、かつ、できるだけ低い値に
設定されることが望まれる。しかし、位相余裕度Δθ=
0となる周波数の値は位相検出部7の位相進み特性によ
って決定され、この値を周波数z(図8においてC点)
とすると、位相余裕度Δθ>0となるためには、以下の
関係が成り立つことが必要となる。 起動切り替え周波数(起動周波数)>周波数z …(21) したがって、現状では、起動切り替え周波数(起動周波
数)は位相検出部7の位相進み特性により決定される周
波数以下には低減できないという問題があった。
For this reason, it is desired that the start switching frequency satisfies the condition of the phase margin Δθ> 0 and is set to a value as low as possible. However, the phase margin Δθ =
The value of the frequency that becomes 0 is determined by the phase lead characteristic of the phase detection unit 7, and this value is set to the frequency z (point C in FIG. 8).
Then, in order to satisfy the phase margin Δθ> 0, the following relationship needs to be satisfied. Start switching frequency (start frequency)> frequency z (21) Therefore, at present, there is a problem that the start switching frequency (start frequency) cannot be reduced below the frequency determined by the phase lead characteristic of the phase detector 7. .

【0016】本発明は上記問題を解決すべくなされたも
のであり、その目的とするところは、DCブラシレスモ
ータの起動周波数を低減することにより、起動時間を短
縮し、起動運転時のモータの振動および起動電流を低減
したインバータ装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to reduce the starting frequency of a DC brushless motor to shorten the starting time and reduce the vibration of the motor during the starting operation. And to provide an inverter device with reduced starting current.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明に係るインバータ
装置は、スイッチング素子を含み、該スイッチング素子
の開閉により直流電圧を疑似交流電圧に変換し、該疑似
交流電圧をブラシレスDCモータに対して出力する直流
交流変換手段と、前記疑似交流電圧の周波数に依存した
位相進み特性を有し、前記ブラシレスDCモータの回転
位相を検出し、回転位相情報を出力する位相検出手段
と、前記直流交流変換手段が出力する交流電圧の周波数
を制御する周波数制御手段とを備えたインバータ装置で
あり、前記周波数制御手段は、前記ブラシレスDCモー
タに印加する前記交流電圧の周波数制御を行うための周
波数指令を出力する周波数指令手段と、前記周波数指令
と前記回転位相情報とに基づき前記周波数を制御するた
めのベース信号を生成する波形発生手段と、前記ベース
信号および前記周波数指令に基づき、前記ベース信号か
らシフト型ベース信号に変成する波形変成手段と、前記
シフト型ベース信号を前記周波数指令に基づきパルス幅
変調し、該パルス幅変調された信号により前記スイッチ
ング素子の開閉を制御するPWMベースドライブ手段と
を有する。
An inverter device according to the present invention includes a switching element, converts a DC voltage into a pseudo AC voltage by opening and closing the switching element, and outputs the pseudo AC voltage to a brushless DC motor. DC-to-AC conversion means, a phase detection characteristic having a phase lead characteristic dependent on the frequency of the pseudo AC voltage, detecting a rotation phase of the brushless DC motor, and outputting rotation phase information, and the DC-to-AC conversion means And frequency control means for controlling the frequency of the AC voltage output by the brushless DC motor. The frequency control means outputs a frequency command for performing frequency control of the AC voltage applied to the brushless DC motor. Frequency command means for generating a base signal for controlling the frequency based on the frequency command and the rotational phase information; A waveform generating means for performing, based on the base signal and the frequency command, a waveform transforming means for transforming the base signal into a shift-type base signal, and a pulse width modulation of the shift-type base signal based on the frequency command; PWM base drive means for controlling opening and closing of the switching element by a width-modulated signal.

【0018】また、前記インバータ装置において、前記
波形発生手段から出力される前記ベース信号は1周期内
に均等幅の6通りのパターンを有しており、前記波形変
成手段は、前記ベース信号を、前記6通りのパターンの
うちの起動運転時において最終となるパターンの幅を小
さくし、かつ、1周期の長さが変わらないように変成し
たシフト型ベース信号を出力するようにしてもよい。
Further, in the inverter device, the base signal output from the waveform generating means has six patterns of uniform width in one cycle, and the waveform modifying means converts the base signal into The width of the final pattern during the start-up operation of the six patterns may be reduced, and a modified base signal may be output so that the length of one cycle does not change.

【0019】さらに、前記インバータ装置において、前
記波形変成手段は、前記ブラシレスDCモータの起動運
転時において、前記波形発生手段から出力された前記ベ
ース信号を変成した前記シフト型ベース信号を出力し、
前記起動運転が終了した通常運転時には、前記波形発生
手段から出力された前記ベース信号をそのまま出力する
ようにしてもよい。
Further, in the inverter device, the waveform modifying means outputs the shift-type base signal, which is a modification of the base signal output from the waveform generating means, during a start-up operation of the brushless DC motor,
During the normal operation after the start-up operation, the base signal output from the waveform generating means may be output as it is.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を用いて本発明
に係るインバータ装置の実施形態を説明する。図1にイ
ンバータ装置の概略構成図を示す。本実施形態のインバ
ータ装置は、図5に示す従来のインバータ装置のインバ
ータ周波数制御部20bにおいて、波形発生部9とPW
Mベースドライブ部11との間に波形変成部10を設
け、さらにこの波形変成部10に周波数指令部8から周
波数指令が入力されるように構成したものである。波形
変成部10は、波形発生部9から入力されたベース信号
をシフト型ベース信号に変成し、PWMベースドライブ
部11に出力するものである。シフト型ベース信号につ
いては後述する。本実施形態のインバータ装置における
他の構成要素については、従来技術で説明したものと同
等であるので、ここでは、個々の構成要素の動作等につ
いての詳細な説明は省略する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an inverter device according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of the inverter device. The inverter device of the present embodiment is different from the inverter frequency control unit 20b of the conventional inverter device shown in FIG.
A waveform modifying unit 10 is provided between the M base drive unit 11 and a frequency command from a frequency command unit 8 is input to the waveform modifying unit 10. The waveform transforming section 10 transforms the base signal input from the waveform generating section 9 into a shift-type base signal, and outputs the shifted base signal to the PWM base drive section 11. The shift type base signal will be described later. The other components of the inverter device according to the present embodiment are the same as those described in the related art, and thus detailed description of the operation of each component is omitted here.

【0021】以下に本実施形態のインバータ装置の動作
について説明する。図2に起動運転から通常運転への移
行時近傍の波形変成部10から出力されるシフト型ベー
ス信号またはベース信号のタイミングチャートを示す。
なお、この図において時間境界線Tsで起動運転から通
常運転に切り替わっている。また、信号T'u〜T'zは波
形変成部10から出力されるシフト型ベース信号または
ベース信号であり、スイッチング素子25u〜25zをそ
れぞれ制御するための信号である。
Hereinafter, the operation of the inverter device of the present embodiment will be described. FIG. 2 shows a timing chart of the shift-type base signal or the base signal output from the waveform modifying unit 10 near the transition from the start-up operation to the normal operation.
In this figure, the start operation is switched to the normal operation at the time boundary Ts. The signals T'u to T'z are shift-type base signals or base signals output from the waveform transforming unit 10, and are signals for controlling the switching elements 25u to 25z, respectively.

【0022】最初に、通常運転時の動作について説明す
る。通常運転において、周波数指令部8はBLM6の回
転数を制御するため周波数指令を出力する。波形発生部
9は位相検出部7からの位相信号Fu〜Fwのみに基づき
ベース信号を発生する。波形変成部10は波形発生部9
から入力したベース信号をPWMベースドライブ部11
にそのまま出力する。PWMベースドライブ部11は、
波形変成部10からのベース信号T'u〜T'zに基づきイ
ンバータ部5のスイッチング素子25u〜25zを駆動す
る。
First, the operation during normal operation will be described. In the normal operation, the frequency command unit 8 outputs a frequency command to control the rotation speed of the BLM 6. The waveform generator 9 generates a base signal based only on the phase signals Fu to Fw from the phase detector 7. The waveform transforming section 10 includes a waveform generating section 9
Base signal input from the PWM base drive unit 11
Output as is. The PWM base drive unit 11
The switching elements 25u to 25z of the inverter unit 5 are driven based on the base signals T'u to T'z from the waveform modifying unit 10.

【0023】このときのベース信号T'u〜T'zのパター
ンは図2のタイミングチャートにおいて時間境界線Ts
以後で示されるパターンとなる。ここで、第1のパター
ンPTN1〜第6のパターンPTN6に対する時間幅を
それぞれT'10〜T'60とすると、各パターンPTN1〜
PTN6の時間幅T'10〜T'60はほぼ等しくなるように
制御される。
The pattern of the base signals T'u to T'z at this time is represented by the time boundary Ts in the timing chart of FIG.
This is the pattern shown below. Here, assuming that the time widths for the first pattern PTN1 to the sixth pattern PTN6 are T′10 to T′60, respectively,
The time widths T'10 to T'60 of the PTN 6 are controlled to be substantially equal.

【0024】次に起動運転時における動作を説明する。
起動運転において、周波数指令部8はBLM6を周波数
制御するための周波数指令を出力し、波形発生部9はそ
の周波数指令に基づきベース信号を発生する。このと
き、波形発生部9は位相検出部7からの位相信号を使用
せず、周波数指令のみによりベース信号を発生する。波
形変成部10はこのベース信号の各パターンの時間幅を
変更したシフト型ベース信号を変成する。PWMベース
ドライブ部11はこのシフト型ベース信号に基づきスイ
ッチング素子25u〜25zを駆動する。以下に、このシ
フト型ベース信号について説明する。
Next, the operation during the start-up operation will be described.
In the start-up operation, the frequency command section 8 outputs a frequency command for controlling the frequency of the BLM 6, and the waveform generating section 9 generates a base signal based on the frequency command. At this time, the waveform generating section 9 does not use the phase signal from the phase detecting section 7 and generates a base signal only by the frequency command. The waveform altering unit 10 alters a shift-type base signal in which the time width of each pattern of the base signal is changed. The PWM base drive unit 11 drives the switching elements 25u to 25z based on the shift type base signal. Hereinafter, the shift type base signal will be described.

【0025】図3は、ベース信号のパターン(以下、
「ベースパターン」と称す。)およびこのベース信号を
変成したシフト型ベース信号のパターン(以下、「シフ
ト型ベースパターン」と称す。)を1周期分示したもの
である。図3の(A)に示すように、シフト型ベース信
号はベース信号と同様に1周期中に6つのパターンを有
する。すなわち、第1から第6のパターンPTN1'〜
PTN6'を有する。図3に示されるように、シフト型
ベース信号の各パターンの時間幅T10〜T60は、ベース
パターンPTN1〜PTN6の時間幅Tに基づいて変成
される。このときの変成条件については後述する。
FIG. 3 shows a pattern of a base signal (hereinafter, referred to as a base signal pattern).
It is called “base pattern”. ) And a pattern of a shifted base signal obtained by transforming the base signal (hereinafter referred to as a “shifted base pattern”) for one cycle. As shown in FIG. 3A, the shift type base signal has six patterns in one cycle similarly to the base signal. That is, the first to sixth patterns PTN1 ′ to
It has PTN 6 '. As shown in FIG. 3, the time widths T10 to T60 of each pattern of the shift type base signal are modified based on the time width T of the base patterns PTN1 to PTN6. The metamorphic condition at this time will be described later.

【0026】また、図2において、シフト型ベース信号
のパターンは時間境界線Tsより前に示されている。こ
こでは、例えば、第1のパターンPTN1'において、
シフト型ベース信号T'w、T'yは「L」となり、他のシ
フト型ベース信号T'u、T'v、T'x、T'zは「H」とな
っている。波形変成部10はシフト型ベース信号を第1
のパターンPTN1'から第6のパターンPTN6'へ順
次変化させる。インバータ装置は起動運転においてこの
周期を所定数だけ繰り返し、所定周期終了後、通常運転
に移行する。以下にシフト型ベース信号の変成条件を示
す。 (a)ベースパターンおよびシフト型ベースパターンの
1周期の長さは同一とする。すなわち、 T10+T20+T30+T40+T50+T60=T×6 …(1) (b)T10≧T20≧T30≧T40≧T50≧T60 …(2) (c)T10>T …(3) (d)0<T60<T …(4) 周波数変成部10は、以上のような関係に基づきベース
パターンをシフト型ベースパターンに変成する。
In FIG. 2, the pattern of the shift type base signal is shown before the time boundary Ts. Here, for example, in the first pattern PTN1 ′,
The shift type base signals T'w and T'y are "L", and the other shift type base signals T'u, T'v, T'x and T'z are "H". The waveform modifying section 10 converts the shift-type base signal into a first signal.
From the pattern PTN1 'to the sixth pattern PTN6'. The inverter repeats this cycle by a predetermined number in the start-up operation, and shifts to the normal operation after the end of the predetermined cycle. The transformation conditions of the shift-type base signal are shown below. (A) The length of one cycle of the base pattern and the shift type base pattern is the same. That is, T10 + T20 + T30 + T40 + T50 + T60 = T × 6 (1) (b) T10 ≧ T20 ≧ T30 ≧ T40 ≧ T50 ≧ T60 (2) (c) T10> T (3) (d) 0 <T60 <T (4) The frequency transformation unit 10 transforms the base pattern into a shift base pattern based on the above relationship.

【0027】また、シフト型ベースパターンの時間幅T
10〜T60とベースパターンの時間幅Tとの間には以下の
関係がある。 T10=α1×T …(5a) T20=α2×T …(5b) T30=α3×T …(5c) T40=α4×T …(5d) T50=α5×T …(5e) T60=α6×T …(5f) ここで、α1〜α6は変成係数であり、それぞれ正の値を
とる。条件(a)〜(d)および式(5a)〜(5f)に
より、以下の条件が成り立つ。 (a')α1+α2+α3+α4+α5+α6=6 …(6) (b')α1≧α2≧α3≧α4≧α5≧α6 …(7) (c')α1>1 …(8) (d')0<α6<1 …(9)
The time width T of the shift type base pattern
The following relationship exists between 10 to T60 and the time width T of the base pattern. T10 = α1 × T (5a) T20 = α2 × T (5b) T30 = α3 × T (5c) T40 = α4 × T (5d) T50 = α5 × T (5e) T60 = α6 × T (5f) Here, α1 to α6 are metamorphic coefficients, each of which takes a positive value. The following conditions are satisfied by the conditions (a) to (d) and the expressions (5a) to (5f). (A ′) α1 + α2 + α3 + α4 + α5 + α6 = 6 (6) (b ′) α1 ≧ α2 ≧ α3 ≧ α4 ≧ α5 ≧ α6 (7) (c ′) α1> 1 (8) (d ′) 0 <α6 <1 … (9)

【0028】波形変成部10は条件(a')〜(d')を
満たすような変成係数α1〜α6の値を用いて、ベースパ
ターンからシフト型ベースパターンを生成する。すなわ
ち、波形変成部10は、波形発生部9より第1のベース
パターンPTN1が出力されると、第1のシフト型ベー
スパターンPTN1'を出力し、周波数指令部8からの
周波数指令に基づき時間幅Tを算出し、変成係数α1〜
α6によりT10〜T60を計算することにより以降のシフ
ト型ベースパターンを出力する。
The waveform modifying section 10 generates a shift type base pattern from the base pattern using the values of the modifying coefficients α1 to α6 satisfying the conditions (a ′) to (d ′). That is, when the first base pattern PTN1 is output from the waveform generating section 9, the waveform modifying section 10 outputs the first shift-type base pattern PTN1 ', and the time width is determined based on the frequency command from the frequency command section 8. T is calculated and the transformation coefficient α1 ~
By calculating T10 to T60 using α6, the subsequent shift type base pattern is output.

【0029】ここで、説明の便宜上、ベース信号または
シフト型ベース信号において、第6のパターンのみによ
る周波数を「微分周波数」とし、1周期に対する周波数
である「インバータ周波数」と区別する。従来技術にお
いては、起動運転時のベース信号の各パターンPTN1
〜PTN6はそれぞれ等しい時間幅を有しているため、
「インバータ周波数」と「微分周波数」とは等しくな
る。起動運転から通常運転に切り替わる直前の周波数す
なわち起動切り替え周波数は、時間境界線Ts直前のシ
フト型ベースパターンである第6のベースパターンPT
N6'の微分周波数にほぼ等しい。このため、本実施形
態においては、起動運転時にシフト型ベースパターンを
生成することにより、微分周波数すなわち起動切り替え
周波数を起動周波数よりも高く設定することができ、こ
れにより起動周波数を低く抑さえながら、従来よりも位
相余裕度Δθを大きくすることができる。
Here, for convenience of explanation, in the base signal or the shift-type base signal, the frequency based on only the sixth pattern is referred to as a "differential frequency" and is distinguished from the "inverter frequency" which is a frequency for one cycle. In the prior art, each pattern PTN1 of the base signal during the start-up operation is
Since PTN6 have the same time width,
The “inverter frequency” and the “differential frequency” are equal. The frequency immediately before switching from the start-up operation to the normal operation, that is, the start-up switching frequency is the sixth base pattern PT which is a shift type base pattern immediately before the time boundary Ts.
It is almost equal to the differential frequency of N6 '. For this reason, in the present embodiment, the differential frequency, that is, the start switching frequency can be set higher than the start frequency by generating the shift-type base pattern at the time of the start operation, thereby suppressing the start frequency lower. The phase margin Δθ can be made larger than before.

【0030】従来技術で述べたように、起動運転から通
常運転に移行するための条件は、起動切り替え周波数が
式(21)を満たすことである。シフト型ベース信号を
用いたとき、起動切り替え周波数はシフト型ベースパタ
ーンPTN6'の微分周波数となるため、式(21)よ
り以下の式が成り立つ。 シフト型ベースパターンPTN6'の微分周波数>周波数z …(10)
As described in the prior art, the condition for shifting from the start operation to the normal operation is that the start switching frequency satisfies the equation (21). When the shift-type base signal is used, the activation switching frequency is the differential frequency of the shift-type base pattern PTN6 ′, and therefore the following expression is established from Expression (21). Differential frequency of shift type base pattern PTN6 ′> frequency z (10)

【0031】また、ベースパターンPTN6の微分周波
数は以下のようになる。 ベースパターンPTN6の微分周波数=1/T/6 …(11) したがって、シフト型ベースパターンPTN6'の微分
周波数は以下のようになる。 シフト型ベースパターンPTN6'の微分周波数 =1/T60/6=1/(T・α6)/6 =(1/T/6)/α6 =ベースパターンPTN6の周波数/α6 …(12) また、従来例において、起動周波数すなわちベース信号
のインバータ周波数はベースパターンPTN6の微分周
波数と等しいため、 起動周波数=ベースパターンPTN6の微分周波数 =シフト型ベースパターンPTN6'の微分周波数・α6 …(13 ) 式(10)と式(13)とにより、 起動周波数>周波数Z・α6 (0<α6<1) …(14) となる。上式はシフト型ベースパターンを用いたときの
周波数の条件を示すものである。変成係数α6は1より
小さい値であるため、起動周波数は従来のものよりもさ
らに低く設定することができる。
The differential frequency of the base pattern PTN6 is as follows. The differential frequency of the base pattern PTN6 = 1 / T / 6 (11) Therefore, the differential frequency of the shift type base pattern PTN6 'is as follows. Differential frequency of shift type base pattern PTN6 '= 1 / T60 / 6 = 1 / (T.alpha.6) / 6 = (1 / T / 6) /. Alpha.6 = frequency of base pattern PTN6 / .alpha.6 (12) In the example, since the starting frequency, that is, the inverter frequency of the base signal is equal to the differential frequency of the base pattern PTN6, the starting frequency = the differential frequency of the base pattern PTN6 = the differential frequency of the shift type base pattern PTN6 ′ · α6 (13) Expression (10) ) And equation (13), the starting frequency> frequency Z · α6 (0 <α6 <1) (14). The above equation shows the condition of the frequency when the shift type base pattern is used. Since the transformation coefficient α6 is a value smaller than 1, the starting frequency can be set lower than that of the conventional one.

【0032】例えば、位相余裕度Δθ=0となる周波数
が周波数z(図8のC点)のときに、起動周波数を周波
数zよりも低い周波数y(図8のB点)で起動する場合
を考える。この場合、従来のインバータ装置では、起動
周波数yは周波数zよりも低いため起動不可能となる。
本実施形態のインバータ装置では、起動周波数が周波数
yであっても、起動切り替え周波数を周波数zよりも高
い値に設定することにより起動が可能となる。このとき
の起動切り替え周波数をx(図8のA点)とすると、次
式が成り立つ。 y=1/T/6 …(15) x≒1/T60/6=1/T/6×T/T60=y/α6 …(16) したがって、 α6≒y/x (0<α6<1) …(17) となる。上式により得られるα6を用いて、条件(a')
〜(c')を満たすように他の変成係数α1〜α5を求
め、このようにして求められた変成係数α1〜α6により
シフト型ベースパターンを生成することにより起動が可
能となる。このとき、図2における位相余裕度Δθ0は
ほぼ次式で求められる。 Δθ0≒c−a>0 …(18)
For example, when the frequency at which the phase margin Δθ = 0 is the frequency z (point C in FIG. 8), the starting frequency is lower than the frequency z and the frequency y (point B in FIG. 8) is activated. Think. In this case, in the conventional inverter device, starting cannot be performed because the starting frequency y is lower than the frequency z.
In the inverter device of the present embodiment, even if the start frequency is the frequency y, the start can be started by setting the start switching frequency to a value higher than the frequency z. Assuming that the startup switching frequency at this time is x (point A in FIG. 8), the following equation holds. y = 1 / T / 6 (15) x ≒ 1 / T60 / 6 = 1 / T / 6 × T / T60 = y / α6 (16) Therefore, α6 ≒ y / x (0 <α6 <1) ... (17) Using α6 obtained by the above equation, the condition (a ′)
The other metamorphic coefficients α1 to α5 are determined so as to satisfy (c ′), and a shift-type base pattern is generated based on the metamorphic coefficients α1 to α6 determined in this manner. At this time, the phase margin Δθ0 in FIG. Δθ0 ≒ ca> 0 (18)

【0033】また、図4にシフト型ベースパターンの具
体的な例を示す。ここでは、 y/x=0.3 …(19a) α1=α2=α3=1.6 …(19b) α4=0.6 …(19c) α5=α6=0.3 …(19d) としている。例えば周波数x=10とすれば周波数y=
3となる。この時、シフト型ベースパターンPTN1'
〜PTN6'の時間幅T11〜T61は、 T=0.05556 …(20a) T11=T21=T31=1.6×T=0.08889 …(20b) T41=0.6×T=0.03333 …(20c) T51=T61=0.3×T=0.01667 …(20d) となる。
FIG. 4 shows a specific example of the shift base pattern. Here, y / x = 0.3 (19a) α1 = α2 = α3 = 1.6 (19b) α4 = 0.6 (19c) α5 = α6 = 0.3 (19d) For example, if the frequency x = 10, the frequency y =
It becomes 3. At this time, the shift type base pattern PTN1 ′
The time width T11 to T61 of PTN6 'is as follows: T = 0.05556 (20a) T11 = T21 = T31 = 1.6 × T = 0.88989 (20b) T41 = 0.6 × T = 0.03333 .. (20c) T51 = T61 = 0.3 × T = 0.01667 (20d)

【0034】なお、本実施形態においては、第6のパタ
ーンPTN6'の時間幅が最小となるようにシフト型ベ
ース信号が変成されたが、これはシフト型ベース信号の
第6のパターンPTN6'終了後に通常運転に切り替わ
るためであり、起動運転から通常運転への切り替え時に
最終となるパターンであれば他のパターンであっても、
その時間幅が最小となるように変成されてもよく、同様
の効果が得られる。
In the present embodiment, the shift type base signal is modified so that the time width of the sixth pattern PTN 6 ′ is minimized, but this is the end of the sixth pattern PTN 6 ′ of the shift type base signal. This is because the mode is switched to the normal operation later.
Modification may be made so that the time width is minimized, and the same effect is obtained.

【0035】以上のようにして、本実施形態のインバー
タ装置は、起動モード時のDCブラシレスモータ6の周
波数制御において、ベース信号の各パターンの時間幅を
変化させたシフト型ベース信号を変成し、これにより、
インバータ部5のスイッチング素子25u〜25zの駆動
を制御するため、DCブラシレスモータ6に印加する疑
似交流電圧の起動周波数を低く抑さえたまま、起動切り
替え周波数を高く設定することができ、位相余裕度を高
くできる。このため、DCブラシレスモータ6の低周波
数起動が可能となる。
As described above, the inverter device of this embodiment modifies the shift type base signal in which the time width of each pattern of the base signal is changed in the frequency control of the DC brushless motor 6 in the start mode. This allows
Since the driving of the switching elements 25u to 25z of the inverter unit 5 is controlled, the starting switching frequency can be set high while the starting frequency of the pseudo AC voltage applied to the DC brushless motor 6 is kept low, and the phase margin Can be higher. Therefore, the DC brushless motor 6 can be started at a low frequency.

【0036】[0036]

【発明の効果】本発明のインバータ装置によれば、DC
ブラシレスモータへ出力する疑似交流電圧の周波数を制
御するインバータ周波数制御部において、起動時に、ベ
ース信号をベース信号の各パターンの時間幅を変更した
シフト型ベース信号に変成する波形変成手段を設け、こ
のシフト型ベース信号により交流電圧の周波数制御を行
うようにした。これにより起動周波数を低減できるた
め、低周波起動が可能となり、起動時間の短縮化、起動
時のDCブラシレスモータの振動の低減および起動電流
の低減が実現される。さらに、振動低減にともなうDC
ブラシレスモータおよび周辺装置の耐性の向上や、起動
電流の低減にともなう各素子の小容量化による低コスト
化も実現される。
According to the inverter device of the present invention, DC
In the inverter frequency control unit for controlling the frequency of the pseudo AC voltage output to the brushless motor, at the time of start-up, provided a waveform transformation means for transforming the base signal into a shift type base signal in which the time width of each pattern of the base signal is changed, The frequency control of the AC voltage is performed by the shift type base signal. As a result, the starting frequency can be reduced, so that low-frequency starting can be performed, so that the starting time can be reduced, the vibration of the DC brushless motor at the time of starting and the starting current can be reduced. In addition, DC associated with vibration reduction
It is also possible to improve the durability of the brushless motor and peripheral devices and to reduce the cost by reducing the capacity of each element due to the reduction of the starting current.

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

【図1】 本実施形態のインバータ装置の概略構成図。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an inverter device according to an embodiment.

【図2】 本実施形態におけるベースパターンおよびシ
フト型ベースパターンのタイミングチャート。
FIG. 2 is a timing chart of a base pattern and a shift-type base pattern according to the embodiment.

【図3】 本実施形態におけるベースパターンとシフト
型ベースパターンとの時間幅の関係を示す図。
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between time widths of a base pattern and a shift-type base pattern according to the embodiment;

【図4】 シフト型ベースパターンの具体例のタイミン
グチャート。
FIG. 4 is a timing chart of a specific example of a shift base pattern.

【図5】 従来のインバータ装置の概略構成図。FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a conventional inverter device.

【図6】 従来の位相検出部の概略構成図。FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a conventional phase detection unit.

【図7】 位相検出部の入力電圧波形および出力信号波
形を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing an input voltage waveform and an output signal waveform of a phase detection unit.

【図8】 位相検出部の位相進み角度−周波数特性図。FIG. 8 is a diagram showing a phase lead angle-frequency characteristic of a phase detection unit.

【図9】 BLMの起動が可能となる時のベース信号お
よび位相信号のタイミングチャート。
FIG. 9 is a timing chart of a base signal and a phase signal when the BLM can be activated.

【図10】 BLMの起動が不可能となる時のベース信
号および位相信号のタイミングチャート。
FIG. 10 is a timing chart of a base signal and a phase signal when activation of a BLM becomes impossible.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…商用電源、 2…インダクタ、 3…コンバータ
部、 4…平滑コンデンサ、 5…インバータ部、 6
…DCブラシレスモータ(BLM)、 7…位相検出
部、 8…周波数指令部、 9…波形発生部、 10…
波形変成部、 11…PWMベースドライブ部、 20
a…インバータ周波数制御部(本発明)、20b…イン
バータ周波数制御部(従来)、 25u〜25z…スイッ
チング素子、 31a〜31c…1次ローパスフィル
タ、 32a〜32c…比較回路、33a〜33c…絶
縁部、 34a〜34c,35a〜35c…抵抗、 3
6a〜36c…コンデンサ、 40a〜40c…入力端
子、 42a〜42c…出力端子、 Te…停止時間
線、 Ts…時間境界線。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Commercial power supply, 2 ... Inductor, 3 ... Converter part, 4 ... Smoothing capacitor, 5 ... Inverter part, 6
... DC brushless motor (BLM), 7 ... Phase detector, 8 ... Frequency commander, 9 ... Waveform generator, 10 ...
Waveform altering section, 11 PWM base drive section, 20
a: Inverter frequency control unit (the present invention), 20b: Inverter frequency control unit (conventional), 25u to 25z: Switching element, 31a to 31c: Primary low-pass filter, 32a to 32c: Comparison circuit, 33a to 33c: Insulation unit , 34a to 34c, 35a to 35c ... resistance, 3
6a to 36c: capacitor, 40a to 40c: input terminal, 42a to 42c: output terminal, Te: stop time line, Ts: time boundary line.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 スイッチング素子を含み、該スイッチン
グ素子の開閉により直流電圧を疑似交流電圧に変換し、
該疑似交流電圧をブラシレスDCモータに対して出力す
る直流交流変換手段と、前記疑似交流電圧の周波数に依
存した位相進み特性を有し、前記ブラシレスDCモータ
の回転位相を検出し、回転位相情報を出力する位相検出
手段と、前記直流交流変換手段が出力する交流電圧の周
波数を制御する周波数制御手段とを備えたインバータ装
置において、前記周波数制御手段は、 前記ブラシレスDCモータに印加する前記交流電圧の周
波数制御を行うための周波数指令を出力する周波数指令
手段と、 前記周波数指令と前記回転位相情報とに基づき前記周波
数を制御するためのベース信号を生成する波形発生手段
と、 前記ベース信号および前記周波数指令に基づき、前記ベ
ース信号からシフト型ベース信号に変成する波形変成手
段と、 前記シフト型ベース信号を前記周波数指令に基づきパル
ス幅変調し、該パルス幅変調された信号により前記スイ
ッチング素子の開閉を制御するPWMベースドライブ手
段とを有することを特徴とするインバータ装置。
A switching device for converting a DC voltage into a pseudo AC voltage by opening and closing the switching device;
DC / AC converting means for outputting the pseudo AC voltage to the brushless DC motor, and having a phase lead characteristic dependent on the frequency of the pseudo AC voltage, detecting a rotation phase of the brushless DC motor, and obtaining rotation phase information. In an inverter device comprising: a phase detection unit that outputs the voltage; and a frequency control unit that controls a frequency of the AC voltage output by the DC / AC conversion unit, the frequency control unit includes: Frequency command means for outputting a frequency command for performing frequency control, waveform generating means for generating a base signal for controlling the frequency based on the frequency command and the rotational phase information, the base signal and the frequency A waveform modifying means for transforming the base signal into a shift-type base signal based on a command; An inverter device comprising: PWM base drive means for performing pulse width modulation of a base signal based on the frequency command, and controlling opening and closing of the switching element by the pulse width modulated signal.
【請求項2】 請求項1に記載のインバータ装置におい
て、前記波形発生手段から出力される前記ベース信号は
1周期内に均等幅の6通りのパターンを有しており、前
記波形変成手段は、前記ベース信号を、前記6通りのパ
ターンのうちの起動運転時において最終となるパターン
の幅を小さくし、かつ、1周期の長さが変わらないよう
に変成したシフト型ベース信号を出力することを特徴と
するインバータ装置。
2. The inverter device according to claim 1, wherein the base signal output from the waveform generating means has six patterns having a uniform width in one cycle, and the waveform modifying means includes: Outputting a shift-type base signal in which the base signal is modified so as to reduce the width of the final pattern at the time of the start-up operation of the six patterns and to keep the length of one cycle unchanged. Features inverter device.
【請求項3】 請求項1または請求項2に記載のインバ
ータ装置において、前記波形変成手段は、前記ブラシレ
スDCモータの起動運転時において、前記波形発生手段
から出力された前記ベース信号を変成した前記シフト型
ベース信号を出力し、前記起動運転が終了した通常運転
時には、前記波形発生手段から出力された前記ベース信
号をそのまま出力することを特徴とするインバータ装
置。
3. The inverter device according to claim 1, wherein the waveform modifying means modifies the base signal output from the waveform generating means during a start-up operation of the brushless DC motor. An inverter device which outputs a shift-type base signal and outputs the base signal output from the waveform generating means as it is in a normal operation after the start-up operation is completed.
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