JPH1155994A - センサレス同期モータの脱調防止方法 - Google Patents
センサレス同期モータの脱調防止方法Info
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- JPH1155994A JPH1155994A JP9221167A JP22116797A JPH1155994A JP H1155994 A JPH1155994 A JP H1155994A JP 9221167 A JP9221167 A JP 9221167A JP 22116797 A JP22116797 A JP 22116797A JP H1155994 A JPH1155994 A JP H1155994A
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- frequency
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来はモータの転流タイミング検出をモータ
誘起電圧を検出し、各相それぞれ上下両トランジスタの
休止区間を必要としから、モータへの出力電圧が小、高
速時のモータ最大出力トルクも小、転流タインミングの
調整も休止区間範囲内に限定され、出力トルクの対応範
囲が狭く負荷変動に弱く、それらを解決するセンサレス
同期モータの脱調防止方法を提供する。 【解決手段】 電圧検出器７からの同期モータへの出力
電圧と電流検出器５，６による同期モータからの誘起電
圧との位相差を検出する位相差検出手段と、演算手段３
と、固定子１０〜１２とから構成されたセンサレス同期
モータの駆動装置において、位相差検出手段による検出
値の変化率から、同期モータへの出力電圧周波数と同期
モータ回転速度との差を演算装置３により算出し、同期
モータへの出力電圧周波数をこの算出した差分に比例し
た周波数分だけ、演算装置３により制御変更する。
誘起電圧を検出し、各相それぞれ上下両トランジスタの
休止区間を必要としから、モータへの出力電圧が小、高
速時のモータ最大出力トルクも小、転流タインミングの
調整も休止区間範囲内に限定され、出力トルクの対応範
囲が狭く負荷変動に弱く、それらを解決するセンサレス
同期モータの脱調防止方法を提供する。 【解決手段】 電圧検出器７からの同期モータへの出力
電圧と電流検出器５，６による同期モータからの誘起電
圧との位相差を検出する位相差検出手段と、演算手段３
と、固定子１０〜１２とから構成されたセンサレス同期
モータの駆動装置において、位相差検出手段による検出
値の変化率から、同期モータへの出力電圧周波数と同期
モータ回転速度との差を演算装置３により算出し、同期
モータへの出力電圧周波数をこの算出した差分に比例し
た周波数分だけ、演算装置３により制御変更する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、センサレス同期モ
ータの駆動装置における脱調防止方法に関する。
ータの駆動装置における脱調防止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６は特開平６−２８４７８２号公報に
記載された従来のモータ制御回路の構成を示している。
この従来例は、目的として回転定数、モータ巻線仕様
や、直流電圧、モータ電流等の運転状態の変化に対し
て、その構成は安定かつ最適な運転を行える直流モータ
の制御装置を提供しようとするものであり、構成にモー
タ電流検出手段と、モータ誘起電圧検出手段と、マイク
ロコンピュータとから成り、実際の転流タイミングは、
モータ電流が、極小となる如く、上記マイクロコンピュ
ータ内で処理した位相補正量を上記モータ誘起電圧検出
手段により得られた転流位置情報に対して加え決定する
様な直流モータの制御回路とし、効果にモータ電流の極
小値をいつも探索しつつ転流タイミングを決定して運転
するため、モータ自体が持つ効率をフルに発揮するとと
もに脱調等の異常現象への心配がない最適な運転状態を
実現できるとしている。
記載された従来のモータ制御回路の構成を示している。
この従来例は、目的として回転定数、モータ巻線仕様
や、直流電圧、モータ電流等の運転状態の変化に対し
て、その構成は安定かつ最適な運転を行える直流モータ
の制御装置を提供しようとするものであり、構成にモー
タ電流検出手段と、モータ誘起電圧検出手段と、マイク
ロコンピュータとから成り、実際の転流タイミングは、
モータ電流が、極小となる如く、上記マイクロコンピュ
ータ内で処理した位相補正量を上記モータ誘起電圧検出
手段により得られた転流位置情報に対して加え決定する
様な直流モータの制御回路とし、効果にモータ電流の極
小値をいつも探索しつつ転流タイミングを決定して運転
するため、モータ自体が持つ効率をフルに発揮するとと
もに脱調等の異常現象への心配がない最適な運転状態を
実現できるとしている。
【０００３】すなわち、図６において、商用電源６０１
により入力される交流電圧を、ダイオード６０２、コン
デンサ６０３により構成される倍電圧整流回路にて直流
に変換し、これを受けて、トランジスタ６０４及び還流
用ダイオード６０５から構成される３相ブリッジ形イン
バータにより、適宜スイチング（転流スイチング）し
て、圧縮機用直流モータ６０６に交流電流を供給する。
転流スイチングのタイミングは、モータ端子Ｖｕ，Ｖ
ｖ，Ｖｗより取り込んだモータ端子電圧を、モータ誘起
電圧検出回路を介してマイクロコンピュータ（以下マイ
コン）に入力し、マイコン内で適正な位相補正処理をし
て、転流信号としてドライバーに出力する。上記補正処
理にあたっては、電流検出抵抗６０７により検出される
直流電流（モータ電流と波高値は一致している）を電流
検出回路に取り込んだ後マイコンに入力して、この電流
情報を使っている。
により入力される交流電圧を、ダイオード６０２、コン
デンサ６０３により構成される倍電圧整流回路にて直流
に変換し、これを受けて、トランジスタ６０４及び還流
用ダイオード６０５から構成される３相ブリッジ形イン
バータにより、適宜スイチング（転流スイチング）し
て、圧縮機用直流モータ６０６に交流電流を供給する。
転流スイチングのタイミングは、モータ端子Ｖｕ，Ｖ
ｖ，Ｖｗより取り込んだモータ端子電圧を、モータ誘起
電圧検出回路を介してマイクロコンピュータ（以下マイ
コン）に入力し、マイコン内で適正な位相補正処理をし
て、転流信号としてドライバーに出力する。上記補正処
理にあたっては、電流検出抵抗６０７により検出される
直流電流（モータ電流と波高値は一致している）を電流
検出回路に取り込んだ後マイコンに入力して、この電流
情報を使っている。
【０００４】一方、外部より与えられる回転数指令信号
は、インターフェースを介してマイコンに供給される
が、この指令回転数とモータ誘起電圧一検出信号の周期
の計測より得た実回転数の差に応じて、マイコン内にて
チョッパデューティを計算し、チョッパ信号として変調
回路に出力される。トランジスタ６０４は、上記実回転
数と指令回転数との差に応じたデューティのチョッパで
オンオフしつつ、適正な転流タイミングでスイッチング
をしている。
は、インターフェースを介してマイコンに供給される
が、この指令回転数とモータ誘起電圧一検出信号の周期
の計測より得た実回転数の差に応じて、マイコン内にて
チョッパデューティを計算し、チョッパ信号として変調
回路に出力される。トランジスタ６０４は、上記実回転
数と指令回転数との差に応じたデューティのチョッパで
オンオフしつつ、適正な転流タイミングでスイッチング
をしている。
【０００５】
【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の転流タイミング検出を駆動装置の
モータ端子Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの端子電圧から誘起電圧を
検出して行うため、各相それぞれにおいて上下両トラン
ジスタが共にスイッチングをしない休止区間（図７参
照）を必要とする。このためモータへの出力電圧が小さ
くなり、高速時におけるモータ最大出力トルクが小さい
という問題がある。また転流タインミングの調整範囲も
休止区間範囲内に限定されているので、出力トルクの対
応範囲が狭く負荷変動に弱いという問題があった。そこ
で本発明は、上記従来例の問題点を解決するものであ
り、モータに直結した回転子位置検出手段を持たないセ
ンサレス同期モータに対し、高速時においてもモータ出
力トルクを大きくでき、また負荷変動に対してもモータ
を脱調させることなく、そのまま同期運転持続できるセ
ンサレス同期モータの脱調防止方法を提供することを目
的とする。
来の構成ではモータの転流タイミング検出を駆動装置の
モータ端子Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの端子電圧から誘起電圧を
検出して行うため、各相それぞれにおいて上下両トラン
ジスタが共にスイッチングをしない休止区間（図７参
照）を必要とする。このためモータへの出力電圧が小さ
くなり、高速時におけるモータ最大出力トルクが小さい
という問題がある。また転流タインミングの調整範囲も
休止区間範囲内に限定されているので、出力トルクの対
応範囲が狭く負荷変動に弱いという問題があった。そこ
で本発明は、上記従来例の問題点を解決するものであ
り、モータに直結した回転子位置検出手段を持たないセ
ンサレス同期モータに対し、高速時においてもモータ出
力トルクを大きくでき、また負荷変動に対してもモータ
を脱調させることなく、そのまま同期運転持続できるセ
ンサレス同期モータの脱調防止方法を提供することを目
的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の請求項１に記載の発明は、直流電源と該直流電
源の正極側に接続された半導体スイッチング素子及び負
極側に接続された半導体スイッチング素子と、これらの
両半導体スイッチング素子を直列に接続した上で接続点
を駆動する同期モータの出力端子とし、それらを３相分
として３対揃え、かつ前記直流電源の電圧検出器と前記
同期モータのモータ電流検出器によって同期モータへの
出力電圧と同期モータからの誘起電圧との位相差を検出
する位相差検出手段と、演算手段とを備えた、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たセンサレス同期モ
ータの駆動装置の脱調防止方法において、前記位相差検
出手段による検出値の変化率から、前記同期モータへの
出力電圧周波数と前記同期モータ回転速度との差を前記
演算手段により算出し、前記同期モータへの出力電圧周
波数をこの算出した差分に比例した周波数分だけ、前記
演算手段により制御変更することを特徴とするセンサレ
ス同期モータの脱調防止方法である。
本発明の請求項１に記載の発明は、直流電源と該直流電
源の正極側に接続された半導体スイッチング素子及び負
極側に接続された半導体スイッチング素子と、これらの
両半導体スイッチング素子を直列に接続した上で接続点
を駆動する同期モータの出力端子とし、それらを３相分
として３対揃え、かつ前記直流電源の電圧検出器と前記
同期モータのモータ電流検出器によって同期モータへの
出力電圧と同期モータからの誘起電圧との位相差を検出
する位相差検出手段と、演算手段とを備えた、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たセンサレス同期モ
ータの駆動装置の脱調防止方法において、前記位相差検
出手段による検出値の変化率から、前記同期モータへの
出力電圧周波数と前記同期モータ回転速度との差を前記
演算手段により算出し、前記同期モータへの出力電圧周
波数をこの算出した差分に比例した周波数分だけ、前記
演算手段により制御変更することを特徴とするセンサレ
ス同期モータの脱調防止方法である。
【０００７】このようにして本発明により、モータの回
転速度変動に対応した出力電圧周波数を前記演算装置の
制御サンプリングタイムに対応した短い応答スピードで
実現でき、通常出力トルク範囲内の負荷変動に対しては
同期運転を持続できるという特段の効果を奏する。
転速度変動に対応した出力電圧周波数を前記演算装置の
制御サンプリングタイムに対応した短い応答スピードで
実現でき、通常出力トルク範囲内の負荷変動に対しては
同期運転を持続できるという特段の効果を奏する。
【０００８】請求項２に記載の発明は、前記センサレス
同期モータの駆動装置の脱調防止方法において、前記位
相差検出手段による検出値を前記演算手段により前もっ
て設定している位相差範囲内にあるかどうか判別し、前
記検出値がこの位相差範囲内にあるときは、同期モータ
への出力電圧周波数を前記演算手段により、同期モータ
の指令回転速度に対応する周波数を中心とする前もって
設定した周波数範囲内に制限し、前記検出値がこの位相
差範囲外にあるときは、同期モータへの出力電圧周波数
を前記演算手段により、越えた位相差に比例した周波数
分だけ制御変更することを特徴とする請求項１記載のセ
ンサレス同期モータの脱調防止方法である。
同期モータの駆動装置の脱調防止方法において、前記位
相差検出手段による検出値を前記演算手段により前もっ
て設定している位相差範囲内にあるかどうか判別し、前
記検出値がこの位相差範囲内にあるときは、同期モータ
への出力電圧周波数を前記演算手段により、同期モータ
の指令回転速度に対応する周波数を中心とする前もって
設定した周波数範囲内に制限し、前記検出値がこの位相
差範囲外にあるときは、同期モータへの出力電圧周波数
を前記演算手段により、越えた位相差に比例した周波数
分だけ制御変更することを特徴とする請求項１記載のセ
ンサレス同期モータの脱調防止方法である。
【０００９】かくして本発明によって、同期モータの回
転速度変動に対応した出力電圧周波数を前記演算装置の
制御サンプリングタイムに対応した短い応答スピードで
実現できると共に、同期モータ速度が指令回転速度から
大きく逸脱することを防止して安定した速度コントロー
ルが実現できるという顕著な効果がある。
転速度変動に対応した出力電圧周波数を前記演算装置の
制御サンプリングタイムに対応した短い応答スピードで
実現できると共に、同期モータ速度が指令回転速度から
大きく逸脱することを防止して安定した速度コントロー
ルが実現できるという顕著な効果がある。
【００１０】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
のセンサレス同期モータの脱調防止方法において、前記
位相差検出手段による検出値を前記演算装置により前も
って設定している位相差値から減じた差分値を積分し、
前記同期モータへの出力電圧周波数を前記演算措置によ
り、この積分値に比例した周波数分だけ制御変更し、そ
の積分値が正値あるいは負値となるときは積分値をゼロ
にリセットすることを特徴とするセンサレス同期モータ
の脱調防止方法である。
のセンサレス同期モータの脱調防止方法において、前記
位相差検出手段による検出値を前記演算装置により前も
って設定している位相差値から減じた差分値を積分し、
前記同期モータへの出力電圧周波数を前記演算措置によ
り、この積分値に比例した周波数分だけ制御変更し、そ
の積分値が正値あるいは負値となるときは積分値をゼロ
にリセットすることを特徴とするセンサレス同期モータ
の脱調防止方法である。
【００１１】そのようにして本発明は、急激な負荷変動
或いは過負荷によりセンサレス同期モータが、前記演算
装置により前もって設定している位相範囲を越えて脱調
移行状態に入った際、越えた位相差分に比例した周波数
分だけ制御変更するするので、即座に正常な位相に振動
を発生させることなく安定に戻すことができる。さら
に、高速での過負荷時に位相差が拡大していく際、前記
位相差検出手段による検出値を前記演算装置により前も
って設定している位相差値から減じた差分値を積分し、
同期モータへの出力電圧周波数をこの積分値に比例した
周波数分だけ制御変更し、かつまた積分値が正値（制動
出力トルク時は負値）となるときは積分値をゼロにリセ
ットすることで、過負荷に対応できる最大速度まで自動
的に緩やかに同期モータ速度を下げることができ、また
負荷が軽くなった際には自動的に緩やかに指令速度に戻
る同期運転が実現でき、この種の装置の汎用性の向上に
資するところ大であり、この分野における負荷速度の微
調整が円滑になされ得るという利便性が高い。
或いは過負荷によりセンサレス同期モータが、前記演算
装置により前もって設定している位相範囲を越えて脱調
移行状態に入った際、越えた位相差分に比例した周波数
分だけ制御変更するするので、即座に正常な位相に振動
を発生させることなく安定に戻すことができる。さら
に、高速での過負荷時に位相差が拡大していく際、前記
位相差検出手段による検出値を前記演算装置により前も
って設定している位相差値から減じた差分値を積分し、
同期モータへの出力電圧周波数をこの積分値に比例した
周波数分だけ制御変更し、かつまた積分値が正値（制動
出力トルク時は負値）となるときは積分値をゼロにリセ
ットすることで、過負荷に対応できる最大速度まで自動
的に緩やかに同期モータ速度を下げることができ、また
負荷が軽くなった際には自動的に緩やかに指令速度に戻
る同期運転が実現でき、この種の装置の汎用性の向上に
資するところ大であり、この分野における負荷速度の微
調整が円滑になされ得るという利便性が高い。
【００１２】請求項４に記載の発明は、前記センサレス
同期モータの脱調防止方法において、前記同期モータへ
の出力端子電圧を矩形波電圧としてこれを通電する共
に、前記同期モータへの出力電圧からこの矩形波電圧通
電による高調波成分を除いた基本波成分と同期モータか
らの誘起電圧との位相差値に基づきセンサレス同期モー
タへの出力電圧周波数を制御変更することを特徴とする
センサレス同期モータの脱調防止方法である。
同期モータの脱調防止方法において、前記同期モータへ
の出力端子電圧を矩形波電圧としてこれを通電する共
に、前記同期モータへの出力電圧からこの矩形波電圧通
電による高調波成分を除いた基本波成分と同期モータか
らの誘起電圧との位相差値に基づきセンサレス同期モー
タへの出力電圧周波数を制御変更することを特徴とする
センサレス同期モータの脱調防止方法である。
【００１３】センサレス同期モータへの同期モータ端子
出力電圧を正弦波電圧ではなく矩形波電圧の通電として
も、先の請求項１〜３の効果を実現でき、制御の簡易性
とメンテナンスの容易性に貢献するとろ多大である。
出力電圧を正弦波電圧ではなく矩形波電圧の通電として
も、先の請求項１〜３の効果を実現でき、制御の簡易性
とメンテナンスの容易性に貢献するとろ多大である。
【００１４】
（実施の形態１）以下、本発明の実施の形態１の回路構
成を図１のブロック図に示す。全ての面において、同一
符号は同一若しくは相当部材を表す。図１において、１
は直流電源電圧平滑用コンデンサ、２はＩＧＢＴトラン
ジスタ、３はマイクロコンピュータ、４はマイクロコン
ピュータ３からＩＧＢＴトランジスタ２へのオン・オフ
命令をドライブ信号としてＩＧＢＴトレンジスタ２へ伝
送するドライブ回路部、５，６はモータ電流を検出する
電流検出器、７は直流電源電圧検出器、８は整流用ダイ
オード、９は商用電源、１０，１１，１２はセンサレス
同期モータ固定子側の３相Ｙ結線に接続されたそれぞれ
Ｕ，Ｖ，Ｗ相電機子コイル、１３は複数個の磁石を有す
るセンサレス同期モータの回転子、１４，１５，１６は
それぞれＵ，Ｖ，Ｗ相の出力端子である。マイクロコン
ピュータ３は直流電源電圧検出器７による検出値を基に
ドライブ回路部４を介してＩＧＢＴランジスタ２へのオ
ン・オフ比率を制御することでモータ各相への出力電圧
と出力周波数を制御でき、また出力周波数とモータ各相
への瞬時出力電圧値も把握できる。
成を図１のブロック図に示す。全ての面において、同一
符号は同一若しくは相当部材を表す。図１において、１
は直流電源電圧平滑用コンデンサ、２はＩＧＢＴトラン
ジスタ、３はマイクロコンピュータ、４はマイクロコン
ピュータ３からＩＧＢＴトランジスタ２へのオン・オフ
命令をドライブ信号としてＩＧＢＴトレンジスタ２へ伝
送するドライブ回路部、５，６はモータ電流を検出する
電流検出器、７は直流電源電圧検出器、８は整流用ダイ
オード、９は商用電源、１０，１１，１２はセンサレス
同期モータ固定子側の３相Ｙ結線に接続されたそれぞれ
Ｕ，Ｖ，Ｗ相電機子コイル、１３は複数個の磁石を有す
るセンサレス同期モータの回転子、１４，１５，１６は
それぞれＵ，Ｖ，Ｗ相の出力端子である。マイクロコン
ピュータ３は直流電源電圧検出器７による検出値を基に
ドライブ回路部４を介してＩＧＢＴランジスタ２へのオ
ン・オフ比率を制御することでモータ各相への出力電圧
と出力周波数を制御でき、また出力周波数とモータ各相
への瞬時出力電圧値も把握できる。
【００１５】さらに、電流検出器５，６の検出値を基に
モータ各相の瞬時電流値も検出できる。これら各相の同
時瞬時電圧値と瞬時電流値，出力周波数と前もってマイ
クロコンピュータ３に設定しているセンサレス同期モー
タの各特性値を基にマイクロコンピュータ３は演算によ
り、同期モータへの相出力電圧と同期モータからの相誘
起電圧との位相差［図４：同期モータへの相出力電圧と
同期モータからの相誘起電圧との位相差を示した図、参
照］を検出（具体的な演算方法は公知技術なので省略）
する。これを短いサンプリングタイム（例えばＴs ＝５
ｍＳ）ごとに実行する。
モータ各相の瞬時電流値も検出できる。これら各相の同
時瞬時電圧値と瞬時電流値，出力周波数と前もってマイ
クロコンピュータ３に設定しているセンサレス同期モー
タの各特性値を基にマイクロコンピュータ３は演算によ
り、同期モータへの相出力電圧と同期モータからの相誘
起電圧との位相差［図４：同期モータへの相出力電圧と
同期モータからの相誘起電圧との位相差を示した図、参
照］を検出（具体的な演算方法は公知技術なので省略）
する。これを短いサンプリングタイム（例えばＴs ＝５
ｍＳ）ごとに実行する。
【００１６】前回サンプリングでの位相差検出値Φ0 と
今回の位相差検出値Φ1 を以下の方法により演算して、
出力周波数と同期モータ回転速度に対応した周波数との
差分を検出する。 Δｆ1 ＝Ｋ・（Φ0 −Φ1)／（２π・Ｔs ) ……………………（式１） ただし、Ｋは比例定数でここでは１とする。また、演算
に使用する各位相値についてはデジタルフィルタを入れ
て、より以前の検出値に配慮することもあり得る。この
Δｆ1 分の周波数だけ加算して出力周波数を演算後の制
御サンプリングで変更する。これで、同期モータの回転
速度変動に対応した同期モータへの出力周波数Ｆ0を出
力する。
今回の位相差検出値Φ1 を以下の方法により演算して、
出力周波数と同期モータ回転速度に対応した周波数との
差分を検出する。 Δｆ1 ＝Ｋ・（Φ0 −Φ1)／（２π・Ｔs ) ……………………（式１） ただし、Ｋは比例定数でここでは１とする。また、演算
に使用する各位相値についてはデジタルフィルタを入れ
て、より以前の検出値に配慮することもあり得る。この
Δｆ1 分の周波数だけ加算して出力周波数を演算後の制
御サンプリングで変更する。これで、同期モータの回転
速度変動に対応した同期モータへの出力周波数Ｆ0を出
力する。
【００１７】さらに、前記方法により検出した位相値を
マイクロコンピュータ３で、前もって設定した位相値
（例えばθ1 ＝π・８５／１８０）と比較し、検出位相
値Φ1が小さかった場合で、かつ出力周波数Ｆ0 が同期
モータ指令速度に対応した周波数を中心とする前もって
設定した周波数制限範囲を越えたときは、この制限値を
出力周波数とする。そして、前記方法により検出した位
相値をマイクロコンピュータ３で前もって設定した位相
値θと比較し、検出位相値Φ1 が大きかった場合には、
周波数差分の検出値Δｆ1 に加えて、さらに以下の演算
により、この演算値Δｆ2 分の周波数だけ加算して出力
周波数を演算後の制御サンプリングで変更する。 Δｆ2 ＝ (θ−Φ1)・Ｋ1 ……………………（式２） ただし、Ｋ1 は比例定数である。
マイクロコンピュータ３で、前もって設定した位相値
（例えばθ1 ＝π・８５／１８０）と比較し、検出位相
値Φ1が小さかった場合で、かつ出力周波数Ｆ0 が同期
モータ指令速度に対応した周波数を中心とする前もって
設定した周波数制限範囲を越えたときは、この制限値を
出力周波数とする。そして、前記方法により検出した位
相値をマイクロコンピュータ３で前もって設定した位相
値θと比較し、検出位相値Φ1 が大きかった場合には、
周波数差分の検出値Δｆ1 に加えて、さらに以下の演算
により、この演算値Δｆ2 分の周波数だけ加算して出力
周波数を演算後の制御サンプリングで変更する。 Δｆ2 ＝ (θ−Φ1)・Ｋ1 ……………………（式２） ただし、Ｋ1 は比例定数である。
【００１８】さらにまた、前記方法により検出した位相
値Φ1 をマイクロコンピュータ３で前もって設定した位
相値（例えばθ1 ＝π・８５／１８０）から減じた差分
値を積分し、以下に示す演算によりこの積分値に比例し
た周波数分Δｆ3 だけ加算して、同期モータへの出力電
圧周波数を前記Δｆ1 ，Δｆ2 に加えてさらに演算後の
制御サンプリングで変更する。また、積分値が正値（制
御出力トルク時は負値）となるときは積分値をゼロにリ
セットする。 Δｆ3 ＝｛Σ（θ1 −Φ1)｝・Ｋ2 ……………………（式３） ただし、Ｋ2 は比例定数である。
値Φ1 をマイクロコンピュータ３で前もって設定した位
相値（例えばθ1 ＝π・８５／１８０）から減じた差分
値を積分し、以下に示す演算によりこの積分値に比例し
た周波数分Δｆ3 だけ加算して、同期モータへの出力電
圧周波数を前記Δｆ1 ，Δｆ2 に加えてさらに演算後の
制御サンプリングで変更する。また、積分値が正値（制
御出力トルク時は負値）となるときは積分値をゼロにリ
セットする。 Δｆ3 ＝｛Σ（θ1 −Φ1)｝・Ｋ2 ……………………（式３） ただし、Ｋ2 は比例定数である。
【００１９】（実施の形態２）次に、本発明の実施の形
態２（構成は図１と同じ）を図２に基づいて説明する。
図２は、同期モータ端子への出力電圧を矩形波電圧波形
とするためにマイクロコンピュータ３からＩＧＢＴトラ
ンジスタ２へのオン・オフ指令出力を示したものであ
る。ここでは各相同期モータ端子への出力電圧が矩形波
電圧１８０度通電となっている。
態２（構成は図１と同じ）を図２に基づいて説明する。
図２は、同期モータ端子への出力電圧を矩形波電圧波形
とするためにマイクロコンピュータ３からＩＧＢＴトラ
ンジスタ２へのオン・オフ指令出力を示したものであ
る。ここでは各相同期モータ端子への出力電圧が矩形波
電圧１８０度通電となっている。
【００２０】このときの同期モータへの線間出力電圧波
形及び相出力電圧波形との関係を示したものが図３であ
る。図３から分かるように相出力電圧位相は、同期モー
タ端子の矩形波電圧基本波成分の位相θと一致する。こ
こで、マイクロコンピュータ３は直流電源電圧検出器７
による検出値を基に、ドライブ回路４を介してＩＧＢＴ
トランジスタ２へのオン・オフ比率を制御することで、
同期モータ各相端子への矩形波電圧出力振幅値と出力電
圧周波数を制御でき、また出力電圧周波数と相出力電圧
位相値θと同期モータ各相端子への矩形波電圧振幅Ｅp
も把握できる。
形及び相出力電圧波形との関係を示したものが図３であ
る。図３から分かるように相出力電圧位相は、同期モー
タ端子の矩形波電圧基本波成分の位相θと一致する。こ
こで、マイクロコンピュータ３は直流電源電圧検出器７
による検出値を基に、ドライブ回路４を介してＩＧＢＴ
トランジスタ２へのオン・オフ比率を制御することで、
同期モータ各相端子への矩形波電圧出力振幅値と出力電
圧周波数を制御でき、また出力電圧周波数と相出力電圧
位相値θと同期モータ各相端子への矩形波電圧振幅Ｅp
も把握できる。
【００２１】ここで、同期モータ各相への相出力電圧瞬
時値（例えばＵ相のＥu)について、以下に基づき、マイ
クロコンピュータ３により修正を加える。 Ｅu ＝ (Ｅp)× (Ｋ3)×(Sinθ) ただし、Ｋ3 は矩形波電圧通電区間幅で決まる比例定数
である。これと電流検出器５，６から検出した同期モー
タ各相の瞬時電流値と、出力電圧周波数と、前もってマ
イクロコンピュータ３に設定しているセンサレス同期モ
ータの各特性値を基に演算により、同期モータへの相出
力電圧と同期モータからの相誘起電圧との位相差を検出
する。以後の処理は実施の形態１と同様である。
時値（例えばＵ相のＥu)について、以下に基づき、マイ
クロコンピュータ３により修正を加える。 Ｅu ＝ (Ｅp)× (Ｋ3)×(Sinθ) ただし、Ｋ3 は矩形波電圧通電区間幅で決まる比例定数
である。これと電流検出器５，６から検出した同期モー
タ各相の瞬時電流値と、出力電圧周波数と、前もってマ
イクロコンピュータ３に設定しているセンサレス同期モ
ータの各特性値を基に演算により、同期モータへの相出
力電圧と同期モータからの相誘起電圧との位相差を検出
する。以後の処理は実施の形態１と同様である。
【００２２】
【発明の効果】以上本発明によれば、同期モータに直結
した回転子位置検出手段を持たないセンサレス同期モー
タに対し、高速時においても同期モータ出力トルクを大
きくでき、また負荷変動に対しても同期モータを脱調さ
せることなく、そのまま同期運転を持続できるという、
格別に優れた効果がある。
した回転子位置検出手段を持たないセンサレス同期モー
タに対し、高速時においても同期モータ出力トルクを大
きくでき、また負荷変動に対しても同期モータを脱調さ
せることなく、そのまま同期運転を持続できるという、
格別に優れた効果がある。
【００２３】すなわち、このようにして本発明により、
モータの回転速度変動に対応した出力電圧周波数を前記
演算装置の制御サンプリングタイムに対応した短い応答
スピードで実現でき、通常出力トルク範囲内の負荷変動
に対しては同期運転を持続できるという特段の効果を奏
する。
モータの回転速度変動に対応した出力電圧周波数を前記
演算装置の制御サンプリングタイムに対応した短い応答
スピードで実現でき、通常出力トルク範囲内の負荷変動
に対しては同期運転を持続できるという特段の効果を奏
する。
【００２４】また本発明によって、同期モータの回転速
度変動に対応した出力電圧周波数を前記演算装置の制御
サンプリングタイムに対応した短い応答スピードで実現
できると共に、同期モータ速度が指令回転速度から大き
く逸脱することを防止して安定した速度コントロールが
実現できるとい顕著な効果がある。
度変動に対応した出力電圧周波数を前記演算装置の制御
サンプリングタイムに対応した短い応答スピードで実現
できると共に、同期モータ速度が指令回転速度から大き
く逸脱することを防止して安定した速度コントロールが
実現できるとい顕著な効果がある。
【００２５】さらに本発明は、急激な負荷変動或いは過
負荷によりセンサレス同期モータが、前記演算装置によ
り前もって設定している位相範囲を越えて脱調移行状態
に入った際、越えた位相差分に比例した周波数分だけ制
御変更するするので、即座に正常な位相に振動を発生さ
せることなく安定に戻すことができる。
負荷によりセンサレス同期モータが、前記演算装置によ
り前もって設定している位相範囲を越えて脱調移行状態
に入った際、越えた位相差分に比例した周波数分だけ制
御変更するするので、即座に正常な位相に振動を発生さ
せることなく安定に戻すことができる。
【００２６】しかも、高速での過負荷時に位相差が拡大
していく際、前記位相差検出手段による検出値を前記演
算装置により前もって設定している位相差値から減じた
差分値を積分し、同期モータへの出力電圧周波数をこの
積分値に比例した周波数分だけ制御変更し、かつまた積
分値が正値（制動出力トルク時は負値）となるときは積
分値をゼロにリセットすることで、過負荷に対応できる
最大速度まで自動的に緩やかに同期モータ速度を下げる
ことができ、また負荷が軽くなった際には自動的に緩や
かに指令速度に戻る同期運転が実現でき、この種の装置
の汎用性の向上に資するところ大であり、この分野にお
ける負荷速度の微調整が円滑になされ得るという利便性
が高い。
していく際、前記位相差検出手段による検出値を前記演
算装置により前もって設定している位相差値から減じた
差分値を積分し、同期モータへの出力電圧周波数をこの
積分値に比例した周波数分だけ制御変更し、かつまた積
分値が正値（制動出力トルク時は負値）となるときは積
分値をゼロにリセットすることで、過負荷に対応できる
最大速度まで自動的に緩やかに同期モータ速度を下げる
ことができ、また負荷が軽くなった際には自動的に緩や
かに指令速度に戻る同期運転が実現でき、この種の装置
の汎用性の向上に資するところ大であり、この分野にお
ける負荷速度の微調整が円滑になされ得るという利便性
が高い。
【００２７】センサレス同期モータへの同期モータ端子
出力電圧を正弦波電圧ではなく矩形波電圧の通電として
も、上述の効果をそのまま実現することが可能であり、
制御の簡易性とメンテナンスの容易性に貢献するところ
多大であり、これに関する技術の進展に有力な効果をも
たらし、これの適用範囲の拡大は計り知れない絶大なも
のと考えられる。
出力電圧を正弦波電圧ではなく矩形波電圧の通電として
も、上述の効果をそのまま実現することが可能であり、
制御の簡易性とメンテナンスの容易性に貢献するところ
多大であり、これに関する技術の進展に有力な効果をも
たらし、これの適用範囲の拡大は計り知れない絶大なも
のと考えられる。
【図１】本発明の実施の形態１におけるセンサレス同期
モータの駆動装置における脱調防止装置の回路構成を表
すブロック図
モータの駆動装置における脱調防止装置の回路構成を表
すブロック図
【図２】本発明の実施の形態２における同期モータ端子
電圧を、矩形波電圧波形１８０度通電とした際の、マイ
クロコンピュータからＩＧＢＴトランジスタへのオン・
オフ指令出力信号を示す図
電圧を、矩形波電圧波形１８０度通電とした際の、マイ
クロコンピュータからＩＧＢＴトランジスタへのオン・
オフ指令出力信号を示す図
【図３】本発明の実施の形態２における、同期モータ端
子電圧を矩形波電圧波形１８０度通電とした際の、同期
モータ端子電圧波形と同期モータへの線間出力電圧波形
と相出力電圧波形との関係を示した図
子電圧を矩形波電圧波形１８０度通電とした際の、同期
モータ端子電圧波形と同期モータへの線間出力電圧波形
と相出力電圧波形との関係を示した図
【図４】同期モータへの相出力電圧と、同期モータから
の相誘起電圧との位相差を示した図
の相誘起電圧との位相差を示した図
【図５】同期モータへの相出力電圧と、同期モータから
の相誘起電圧との位相差と同期モータ出力トルクとの関
係を示し (a) はセンサレス同期モータの回転子が非突極形の場合
の特性図 (b) はセンサレス同期モータの回転子が突極形の場合の
特性図
の相誘起電圧との位相差と同期モータ出力トルクとの関
係を示し (a) はセンサレス同期モータの回転子が非突極形の場合
の特性図 (b) はセンサレス同期モータの回転子が突極形の場合の
特性図
【図６】従来例のブラシレスＤＣモータの駆動装置の回
路構成を表すブロック図
路構成を表すブロック図
【図７】従来例のブラシレスＤＣモータの駆動装置の構
成例における、モータ誘起電圧を検出するための半導体
スイッチング素子の休止区間を示した図
成例における、モータ誘起電圧を検出するための半導体
スイッチング素子の休止区間を示した図
１ 直流電源電圧平滑用コンデンサ ２ ＩＧＢＴトランジスタ ３ 演算装置［マイクロコンピュータ］ ４ ドライブ回路部 ５，６ 電流検出器 ７ 直流電源電圧検出器 ８ 整流用ダイオード ９ 商用電源 １０，１１，１２ 電機子コイル １３ 回転子 １４，１５，１６ 出力端子部
Claims (4)
- 【請求項１】 直流電源と該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及び負極側に接続された半
導体スイッチング素子と、これらの両半導体スイッチン
グ素子を直列に接続した上で接続点を駆動する同期モー
タの出力端子とし、それらを３相分として３対揃え、か
つ前記直流電源の電圧検出器と前記同期モータのモータ
電流検出器によって同期モータへの出力電圧と同期モー
タからの誘起電圧との位相差を検出する位相差検出手段
と、演算手段とを備えた、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
とから構成されたセンサレス同期モータの駆動装置の脱
調防止方法において、 前記位相差検出手段による検出値の変化率から、前記同
期モータへの出力電圧周波数と前記同期モータ回転速度
との差を前記演算手段により算出し、 前記同期モータへの出力電圧周波数をこの算出した差分
に比例した周波数分だけ、前記演算手段により制御変更
することを特徴とするセンサレス同期モータの脱調防止
方法。 - 【請求項２】 前記センサレス同期モータの駆動装置の
脱調防止方法において、 前記位相差検出手段による検出値を前記演算手段により
前もって設定している位相差範囲内にあるかどうか判別
し、 前記検出値がこの位相差範囲内にあるときは、同期モー
タへの出力電圧周波数を前記演算手段により、同期モー
タの指令回転速度に対応する周波数を中心とする前もっ
て設定した周波数範囲内に制限し、 前記検出値がこの位相差範囲外にあるときは、同期モー
タへの出力電圧周波数を前記演算手段により、越えた位
相差に比例した周波数分だけ制御変更することを特徴と
する請求項１記載のセンサレス同期モータの脱調防止方
法。 - 【請求項３】 前記センサレス同期モータの脱調防止方
法において、 前記位相差検出手段による検出値を前記演算手段により
前もって設定している位相差値から減じた差分値を積分
し、前記同期モータへの出力電圧周波数を前記演算手段
により、この積分値に比例した周波数分だけ制御変更
し、 その積分値が正値あるいは負値となるときは前記積分値
をゼロにリセットすることを特徴とする請求項１記載の
センサレス同期モータの脱調防止方法。 - 【請求項４】 前記センサレス同期モータの脱調防止方
法において、 前記同期モータへの出力端子電圧を矩形波電圧としてこ
れを通電する共に、 前記同期モータへの出力電圧からこの矩形波電圧通電に
よる高調波成分を除いた基本波成分と同期モータからの
誘起電圧との位相差値に基づきセンサレス同期モータへ
の出力電圧周波数を制御変更することを特徴とする請求
項１から請求項３のいずれかに記載のセンサレス同期モ
ータの脱調防止方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22116797A JP3815584B2 (ja) | 1997-08-01 | 1997-08-01 | センサレス同期モータの駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22116797A JP3815584B2 (ja) | 1997-08-01 | 1997-08-01 | センサレス同期モータの駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1155994A true JPH1155994A (ja) | 1999-02-26 |
| JP3815584B2 JP3815584B2 (ja) | 2006-08-30 |
Family
ID=16762531
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22116797A Expired - Fee Related JP3815584B2 (ja) | 1997-08-01 | 1997-08-01 | センサレス同期モータの駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3815584B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1501185A2 (de) * | 2003-07-15 | 2005-01-26 | Sauter Feinmechanik GmbH | Verfahren und Vorrichtung zum Positionieren einer drehbaren Einrichtung |
| US6914408B2 (en) | 2001-02-27 | 2005-07-05 | Hitachi, Ltd. | Motor control apparatus and electric vehicle using same |
-
1997
- 1997-08-01 JP JP22116797A patent/JP3815584B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6914408B2 (en) | 2001-02-27 | 2005-07-05 | Hitachi, Ltd. | Motor control apparatus and electric vehicle using same |
| EP1501185A2 (de) * | 2003-07-15 | 2005-01-26 | Sauter Feinmechanik GmbH | Verfahren und Vorrichtung zum Positionieren einer drehbaren Einrichtung |
| EP1501185A3 (de) * | 2003-07-15 | 2006-07-12 | Sauter Feinmechanik GmbH | Verfahren und Vorrichtung zum Positionieren einer drehbaren Einrichtung |
| EP2037568A1 (de) * | 2003-07-15 | 2009-03-18 | Sauter Feinmechanik GmbH | Verfahren und Vorrichtung zum Positionieren einer drehbaren Einrichtung |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3815584B2 (ja) | 2006-08-30 |
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