JPS63186584A - ブラシレス直流モ−タの速度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はブラシレス直流モータの速度制御装置に係り、
特に交流電源の力率を改善できるブラシレス直流モータ
の速度制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、交流電源を整流して直流電源に変換し、かつ電源
電流の高調波を抑制するようにした整流回路としては、
特開昭５９−１９８８７３号に記載されたものがある。

かかる整流回路は、この回路の出力端にスイッチング素
子を接続し、その出力端に生じる直流出力電圧とあらか
じめ設定した設定電圧との差に対して交流電源の電圧信
号を乗算して回り設定信号を得て、この同期誤差信号と
該整流回路に流れる交流電流波形とを比較し、その比較
結果の差の極性に応じて上記のスイッチング素子をオン
オフさせるようになっていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来の整流回路は、直流電源に接続される負荷が同
期モータを接続したインバータの場合であって、同期モ
ータの磁性位置を検出してインバータを制御するように
したブラシレス直流モータに適用することについての配
慮がなされていなかった。すなわち、ブラシレス直流モ
ータでは、インバータに加えられる直流入力電圧を変化
すれば、回転速度が変化する特性を有することから、前
記従来技術の適用にあたっては、直流出力電圧に対する
設定電圧を、上記速度と、この速度に対する指令速度と
により作成するための速度制御回路を追加する必要があ
るなど、回路規模が複雑化する問題があった。

更には、インバータのパルス幅変調制御により速度制御
する場合では、電源電流の高周波を抑制する回路の損失
増加分に加えて、インバータのスイッチング損失増加、
及びモータ電流の高周波成分増大による銅損の増加など
によりブラシレス直流モータとしての効率が低下する問
題があった。

本発明は上記従来技術が有する問題点をなくするために
なされたもので、その目的は回路構成を簡略化し、かつ
高調波成分を低減してなるブラシレス直流モータの速度
制御装置を提供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成した本発明は、交流電源から直流に変換
する整流回路と、整流回路からの直流を平滑する平滑回
路と、この平滑回路で得られた直流を取り込み所定の交
流を形成するインバータと、このインバータに接続され
た同期モータと、前記インバータを駆動し同期モータを
速度を制御する制御回路とを備えてなるブラシレス直流
モータの速度制御装置において、前記整流回路と平滑回
路との間にスイッチング素子とリアクトルとダイオード
とからなる昇圧チョッパ回路を設け、かつ前記制御回路
は前記同期モータに対する指令速度と検出速度との偏差
速度が零となるような電流指令を形成し、この電流指令
に交流電磁の電圧信号を乗算して得た同期電流指令に電
源電流を一致させるように昇圧チョッパ回路のスイッチ
ング素子を断続動作させるように構成されたことを特徴
とするものである。

〔作用〕

制御回路は、例えば指令速度を高めたとすれば偏差速度
が増加し、これによって電流指令および同期電流指令信
号が増大し、これに伴い電源電流との差が増え、この結
果、昇圧チョッパ回路のスイッチング素子のオン時間が
長くなり電源電流が増大する。これによりインバータに
加えられる直流電圧が高まりモータの速度は上昇する。

そして、偏差速度が０となるまで以上の動作がくり返さ
れ、電源電流の大きさを偏差速度に応じて変えることに
よりモータの速度を制御することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明に係るブラシレス直流モータの速度制御
装置の一実施例を示すブロック図である。

第１図において、交流電源１は、整流回路２、昇温チョ
ッパ回路３、平滑回路としての平滑コンデンサＣを介し
てインバータ４に接続され、直流電圧Ｅａがインバータ
４に印加されるようにしてインバータ４に直流電力を供
給し、このインバータ４によって同期モータ５を駆動す
るようになっている。

同期モータ５の速度を制御するようにした制御回路は、
マイクロコンピュータ６と、同期モータ５の回転子５−
１の磁極位置をモータ端子電圧７から検出するための位
置検出回路８と、インバータ４を構成するトランジスタ
Ｔ　Ｒｘ〜Ｔ　Ｒｓに対して駆動信号を出力するインバ
ータ用ドライバ９と、電源電流１０の波形と大きさを制
御する電源電流制御部１１とからなるものである。

前記マイクロコンピュータ６は、同期モータ５を駆動す
るのに必要な各種プログラム、例えば速度制御処理、前
記位置検出回路８からの位置検出信号１２及び速度指令
１３の取り込み、前記インバータ用ドライバ９へのイン
バータドライブ信号１４や前記電源電流制御部１１への
電流指令１５の出力などの処理が実行されるようになっ
ている。

前記昇圧チョッパ回路３は、リアクトル３−１と、スイ
ッチング素子としてのトランジスタ３−２と、ダイオー
ド３−３とから構成され、このトランジスタ３−２に対
するドライブ信号が前記電源電流制御部１１にて作成さ
れ、トランジスタ３−２のオン時間及びオフ時間を変え
ることにより電源電流１０の瞬時瞬時の大きさを変える
ものとしている。

第２図は電源電圧１６と電源電流１０の関係を示した波
形図である。第２図の如き電圧・電流の関係は、前記電
源電流制御部１１と昇圧チョッパ回路３とを、電源電流
１０の波形を電源電圧１６と同位相の正弦波とするよう
に作動させると共に、その電流の大きさである実効値を
前記マイクロコンピュータ６から出力される電流指令１
５に応じて制御するように作動させることにより得られ
るものである。

前記電源電流制御部１１は、整流回路２の出力電圧から
電源電圧１６と同期した波整流波形となる電圧信号７を
作成する電源電圧検出回路１１−１と、この電圧信号１
７及びディジタル信号である前記電流指令１５とを掛は
合せ、アナログ信号である同期電流指令信号１８を作成
する乗算付Ｄ／Ａ変換器１１−２と、電源電流１０の全
波整流波形を抵抗Ｒ１にて検出し増幅する電源電流増幅
器１１−３と、この増幅器１１−３からの出力である検
出電源電流１９と前記同期電流指令信号１８とを比較し
、その差電圧をＯとするように動作する電流制御増幅器
１１−４と、この増幅器１１−４からの出力である誤差
信号２０と三角波発振器１１−５の出力である三角波２
１とを比較して前記トランジスタ３−２に供給するチョ
ッパ信号２２を作成するコンパレータ１１−６と、前記
トランジスタ３−２に供給する信号を形成するチョッパ
用ドライバ１１−７とから構成されている。

上述の構成からなるブラシレス直流モータにおいて、本
発明では前記電流指令１５の作成に特徴があり、これを
第３図と第４図を用いて、以下説明する。

第３図は前記位置検出信号１２の関係を示すタイミング
チャートで、６０°毎に３相の信号の状態が変化する。

そして、マイクロコンピュータ６は、６０＠毎の時間ｔ
ｚ−ｔ６を測定し、１サイクルの時間Ｔを求めることに
より同期モータ５の速度を検出するものとしている。

第４図はマイクロコンピュータ６において実行される速
度制御処理の内容を示すタイムチャートで、電流指令１
５の作成手順を表わしている。

処理工において、マイクロコンピュータ６の外部から与
えられた速度指令１３により指令速度Ｎｒを算出する。

処理■において、前記位置検出信号の１サイクル時間Ｔ
を求める。処理■において、１サイクルの時間Ｔと比例
定数により速度Ｎを算出する。また、処理■において、
上記の指令速度Ｎｒと検出速度Ｎとの偏差速度ΔＮ　”
　Ｎ　ｒ−Ｎより比例項Ｐと積分項工を作成し、その和
として電流指令処理ＩＬを得る。この得た電流指令ＩＬ
は、電流指令１５としてマイクロコンピュータ６より電
源電流制御部１１へ出力する。ここに比例項Ｐは比例ゲ
インＫｐと偏差速度ΔＮの積として、４また積分項工は
積分ゲインに！と偏差速度ΔＮとの積をその時点におけ
る積分項に加えて作成する。

以上の速度制御処理をくり返し実行することにより、電
流指令処理しは指令速度Ｎｒと検出速度Ｎが等しくなる
まで修正が加えられ、電源電流１０の実効値が決定され
る。

本実施例によれば電源電流制御部をアナログ回路を中心
に構成し、速度制御処理をマイクロコンピュータのソフ
トウェアにて構成したことから、ディジタル信号である
電流指令を電源電流制御部に伝送するにあたっては、乗
算材Ｄ／Ａ変換を用いるのみ′で、電源電圧と同期した
アナログ信号である同期電流指令を作成することができ
る。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、回路構成を簡略化で
き、更にインバータの損失化域及び同期モータの巻線電
流の高調波成分を少なくすることが可能となり、ブラシ
レス直流モータの高効率化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図及び第
３図は本発明の一実施例の動作を説明するために示す波
形図、第４図は同実施例の動作を説明するために示すフ
ローチャートである。 １・・・交流電源、２・・・整流回路、３・・・昇圧チ
ョッパ　　　″回路、３−１・・・リアクトル、３−２
・・・トランジスタ、Ｃ・・・平滑コンデンサ、４・・
・インバータ、５・・・同期モータ、６・・・マイクロ
コンピュータ、８・・・位置検出回路、１１・・・電源
電流制御部、１１−１・・・電源電圧検出回路、１１−
２・・・乗算術Ｄ／Ａ変換不′２−図 高３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、交流電源から直流に変換する整流回路と、整流回路
   からの直流を平滑する平滑回路と、この平滑回路で得ら
   れた直流を取り込み所定の交流を形成するインバータと
   、このインバータに接続された同期モータと、前記イン
   バータを駆動し同期モータを速度を制御する制御回路と
   を備えてなるブラシレス直流モータの速度制御装置にお
   いて、前記整流回路と平滑回路との間にスイッチング素
   子とリアクトルとダイオードとからなる昇圧チョッパ回
   路を設け、かつ前記制御回路は前記同期モータに対する
   指令速度と検出速度との偏差速度が零となるような電流
   指令を形成し、この電流指令に交流電磁の電圧信号を乗
   算して得た同期電流指令に電源電流を一致させるように
   昇圧チョッパ回路のスイッチング素子を断続動作させる
   ように構成されたことを特徴とするブラシレス直流モー
   タの速度制御装置。