KR100800901B1 - Motor control equipment - Google Patents

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KR100800901B1
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후쿠에다카시
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마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤
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Abstract

위치 센서리스 모터 제어 장치에 있어서, 상(相) 유기 전압에 대한 전기자 반작용의 영향과 전원 리플에 대한 제어 효과 지연을 고려한 제어에 의해, 속도 변동, 소음 및 진동 등을 억제한다. 제어 수단(5)은 상 전압 검출 수단(5a)에 의해 검출한 3상 모터(3)의 상 유기 전압에 근거하여 회전자 위치를 추정할 때, 3상 모터(3)의 전류량에 의존한 전기자 반작용의 영향에 의한 상 유기 전압의 진행 위상각을, PWM 신호 펄스 폭, 회전 수 및 전원 전압 Vdc에 의해 추정한 전류량에 의해, 전류 센서리스로 보정하여 정확한 회전자 위치를 추정한다.
In the position sensorless motor control apparatus, speed fluctuations, noise, vibration, and the like are suppressed by the control in consideration of the effect of the armature reaction on the phase induced voltage and the delay of the control effect on the power supply ripple. The control means 5 estimates the rotor position based on the phase induced voltage of the three-phase motor 3 detected by the phase voltage detecting means 5a, and the armature depends on the amount of current of the three-phase motor 3. The propagation phase angle of the phase induced voltage under the influence of the reaction is corrected by the current sensorless by the amount of current estimated by the PWM signal pulse width, the number of rotations, and the power supply voltage Vdc, and the correct rotor position is estimated.

Description

모터 제어 장치{MOTOR CONTROL EQUIPMENT} MOTOR CONTROL EQUIPMENT}             

도 1은 본 발명의 모터 제어 장치의 실시예 1의 구성을 나타내는 블록도,1 is a block diagram showing the configuration of Embodiment 1 of a motor control apparatus of the present invention;

도 2는 전기자 반작용에 의한 상 유기 전압의 진행 위상각을 나타내는 파형도,2 is a waveform diagram showing an advancing phase angle of phase induced voltage due to armature reaction;

도 3은 전원 리플과 보정의 타이밍을 나타내는 파형도,3 is a waveform diagram showing timings of power supply ripple and correction;

도 4는 종래의 전원 리플 보정 제어를 행하는 모터 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도,4 is a block diagram showing a configuration of a motor control apparatus for performing conventional power supply ripple correction control;

도 5는 종래의 위치 센서리스 구동을 행하는 모터 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도,Fig. 5 is a block diagram showing the configuration of a motor control apparatus for performing a conventional position sensorless drive.

도 6은 종래예에 있어서의 돌입 전류 방지 회로의 구성을 나타내는 회로도.
Fig. 6 is a circuit diagram showing the configuration of an inrush current preventing circuit in the prior art.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings

1 : 단상 교류 전원 2 : 정류 회로1: single-phase AC power supply 2: rectifier circuit

3 : 3상 모터 4 : 인버터 주 회로3: three-phase motor 4: inverter main circuit

5 : 제어 회로 5a : 상 전압 검출 회로5: control circuit 5a: phase voltage detection circuit

5b : 상 전류 부호 변화 검출 회로 5c : 스위칭 소자 변조 회로 5b: phase current code change detection circuit 5c: switching element modulation circuit                 

5d : 전류값 추정 회로 5e : 전원 주파수 검출 회로
5d: current value estimating circuit 5e: power supply frequency detecting circuit

본 발명은 단상 교류 전원을 사용하여 3상 모터를 가변속으로 구동하는 모터 제어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a motor control apparatus for driving a three-phase motor at variable speed using a single-phase AC power source.

이하, 종래의 모터 제어 장치를 설명한다.
Hereinafter, a conventional motor control device will be described.

(제 1 종래 기술, 일본 특허 공개 평성 제 10-150795 호 공보)(1 prior art, Japanese Patent Laid-Open Publication No. 10-150795)

도 4는 제 1 종래 기술의 모터 제어 장치의 구성을 나타낸다. 모터 제어 장치는 단상 교류 전원(1)을 전파 정류하는 정류 회로(2), 정류 회로(2)의 출력을 스위칭하여 얻는 가변 전압·가변 주파수의 교류 출력에 의해 3상 모터(3)를 구동하는 인버터 주 회로(4), 인버터 주 회로(4)를 제어하는 제어 회로(5), 및 3상 모터(3)의 회전자 위치의 정보를 제공하는 위치 센서(6)를 구비하고 있다.4 shows a configuration of a motor control apparatus of the first prior art. The motor control device drives the three-phase motor 3 by an AC output of a variable voltage and a variable frequency obtained by switching the output of the rectifier circuit 2 and the rectifier circuit 2 for full-wave rectifying the single-phase AC power supply 1. An inverter main circuit 4, a control circuit 5 for controlling the inverter main circuit 4, and a position sensor 6 for providing information on the rotor position of the three-phase motor 3 are provided.

제어 회로(5)는 전압 지령값에 근거하여 인버터 주 회로(4)내의 스위칭 소자를 온오프하기 위한 PWM 신호를 발생하는 신호 발생 회로(도시하지 않음)를 구비하고 있다. 제어 회로(5)는 항상 소망하는 인버터 출력 전압을 얻을 수 있도록, 전원 리플에 대응하여 상기 신호 발생 수단에 의해 PWM 신호의 펄스 폭의 증감 제어를 행하며, 최대 펄스 폭에 있어서 소망하는 인버터 출력을 얻을 수 없는 포화 상 태로 된 경우에는, 상기 PWM 신호의 출력 타이밍을 빠르게 하여 인버터 출력 전압의 위상을 진행시켜 소망하는 인버터 출력을 얻는다.
The control circuit 5 is provided with a signal generation circuit (not shown) which generates a PWM signal for turning on and off the switching element in the inverter main circuit 4 based on the voltage command value. The control circuit 5 performs the increase and decrease control of the pulse width of the PWM signal by the signal generating means in response to the power supply ripple so that the desired inverter output voltage is always obtained, and obtains the desired inverter output at the maximum pulse width. When the saturation is impossible, the output timing of the PWM signal is accelerated to advance the phase of the inverter output voltage to obtain a desired inverter output.

(제 2 종래 기술, 일본 특허 공개 제 2000-83397 호 공보)(2nd prior art, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-83397)

도 5는 제 2 종래 기술의 모터 제어 장치의 구성을 나타낸다. 모터 제어 장치는 단상 교류 전원(1)을 전파 정류하는 정류 회로(2), 정류 회로(2)의 정류 출력을 스위칭하여 얻는 가변 전압·가변 주파수의 교류 출력에 의해 3상 모터(3)를 구동하는 인버터 주 회로(4), 및 인버터 주 회로(4)를 제어하는 제어 회로(5)를 구비하고 있다. 여기서, 제어 회로(5)는 동일 상(相)에 있어서의 스위칭 소자의 데드 타임 기간 동안의 3상 모터(3)의 단자 전압을 검출하는 상(相) 전압 검출 회로(5a), 상 전압 검출 회로(5a)에 의해 검출된 상기 단자 전압으로부터 상 전류의 부호가 변화되는 타이밍을 검출하는 상 전류 부호 변화 검출 회로(5b), 상기 상 전류의 부호가 변화되는 타이밍과 상인가 전압의 위상 차이에 근거하여 PWM 신호를 발생하는 스위칭 소자 변조 회로(5c)를 구비하고 있다.5 shows a configuration of a motor control apparatus of the second prior art. The motor control device drives the three-phase motor 3 by the rectifier circuit 2 for full-wave rectifying the single-phase AC power supply 1 and the AC output of variable voltage and variable frequency obtained by switching the rectification output of the rectifier circuit 2. The inverter main circuit 4 and the control circuit 5 for controlling the inverter main circuit 4 are provided. Here, the control circuit 5 is a phase voltage detection circuit 5a and phase voltage detection for detecting the terminal voltage of the three-phase motor 3 during the dead time period of the switching element in the same phase. Phase current code change detection circuit 5b for detecting timing at which the sign of phase current changes from the terminal voltage detected by circuit 5a, based on the phase difference between the timing at which the sign of phase current is changed and phase applied voltage. And a switching element modulation circuit 5c for generating a PWM signal.

상기 구성에 있어서, 스위칭 소자의 데드 타임 기간 동안 3상 모터(3)의 단자 전압을 상 전압 검출 회로(5a)에 의해 검출하는 것에 의해 상 전류의 부호를 검출하여, 이 상 전류의 부호 변화를 상 전류 부호 변화 검출 회로(5b)에 의해 검출한다. 검출된 상 전류 부호 변화 타이밍으로부터 3상 모터(3)의 회전자 위치를 추정하며, 스위칭 소자 변조 회로(5c)에 의해, 이 상 전류 부호 변화 타이밍과 상 인가 전압과의 위상차 제어를 행한다. In the above configuration, the sign of the phase current is detected by detecting the terminal voltage of the three-phase motor 3 by the phase voltage detecting circuit 5a during the dead time period of the switching element, and the sign change of the phase current is detected. Detection is performed by the phase current code change detection circuit 5b. The rotor position of the three-phase motor 3 is estimated from the detected phase current code change timing, and the phase shift control between the phase current code change timing and the phase applied voltage is performed by the switching element modulation circuit 5c.                         

평활용 및 회생 전류용으로서 충분히 큰 용량의 콘덴서(7)를 갖춘 콘덴서 입력형의 정류 회로(2)는, 도 6에 도시하는 바와 같이 저항(8a)과 릴레이(8b)로 구성되는 돌입 전류 방지 회로(8)를 구비하고 있다. 돌입 전류 방지 회로(8)는 전원 투입시에는 저항(8a)을 거쳐서 콘덴서(7)를 충전하는 것에 의해 돌입 전류를 방지하며, 그 후 릴레이(8b)를 온시켜 저항(8a)을 단락시킨다. 이에 의해, 전원 투입시에 단상 교류 전원(1)의 전압이 순간적으로 저하하여 주변 기기의 오동작을 초래하는 것을 방지한다.
The capacitor input type rectifier circuit 2 having a capacitor 7 of a sufficiently large capacity for smoothing and regenerative current is prevented from inrush current composed of a resistor 8a and a relay 8b as shown in FIG. The circuit 8 is provided. The inrush current prevention circuit 8 prevents the inrush current by charging the capacitor 7 via the resistor 8a when the power is turned on, and then turns on the relay 8b to short-circuit the resistor 8a. This prevents the voltage of the single-phase AC power supply 1 from dropping momentarily, causing malfunction of peripheral equipment.

상기한 제 1 종래 기술에 개시된 모터 제어 장치에서는, 모터 구동에 필요한 회전자 위치 정보를 위치 센서(6)에 의해 검출하고 있기 때문에, 위치 센서(6)가 가혹한 온도·압력 조건에 노출되는 압축기 등과 같은 밀폐 상태에서의 구동을 실현시킬 수 없다. 또한, 상기의 제 2 종래 기술이 개시하고 있는 종래의 위치 센서리스 구동 방법을 이용하면, 콘덴서(7)의 소용량화에 수반하여 인버터 주 회로(4)의 출력 보정에 상 전류가 증가하는 약한 계자 제어를 이용하는 모터 제어 장치에 있어서는, 전기자 반작용에 의한 상 유기 전압의 진행 위상각의 영향이 커지기 때문에, 3상 모터(3)의 상 유기 전압에 근거하여 회전자 위치를 추정하는 종래의 기술에서는, 위치 검출 오차가 커지는 문제가 있다.In the motor control apparatus disclosed in the above-described first conventional technology, since the rotor position information necessary for driving the motor is detected by the position sensor 6, the position sensor 6 is exposed to severe temperature and pressure conditions and the like. Driving in the same sealed state cannot be realized. In addition, when using the conventional position sensorless driving method disclosed by the above second prior art, the weak field in which the phase current increases in the output correction of the inverter main circuit 4 with the reduction of the capacitance of the capacitor 7. In the motor control apparatus using the control, since the influence of the traveling phase angle of the phase induced voltage due to the armature reaction increases, in the conventional technique of estimating the rotor position based on the phase induced voltage of the three-phase motor 3, There is a problem that the position detection error becomes large.

또한, 단상 교류 전원(1)을 정류한 후의 전원 리플은 전원 주파수의 2배의 주파수로 되기 때문에, 100Hz 또는 120Hz의 전원 리플을 PWM 신호의 펄스 폭의 증 감 제어 및 약한 계자 제어에 의해 보정할 필요가 있다. 이들의 보정에 의한 효과가 실제로 모터의 구동에 작용할 때까지는 어느 정도 기간이 필요하게 된다. 이 때문에 실시간으로 이들의 보정을 행하는 상기 제어 방법에서는, 구동 대상인 3상 모터(3)의 회전 수 변동이나 이에 따르는 진동, 소음을 충분히 억제할 수 없는 문제가 있다.In addition, since the power supply ripple after rectifying the single-phase AC power supply 1 is twice the frequency of the power supply frequency, the power supply ripple of 100 Hz or 120 Hz can be corrected by the increase or decrease control of the pulse width of the PWM signal and the weak field control. There is a need. Some time is required until the effect of these corrections actually acts on the driving of the motor. For this reason, in the said control method which performs these corrections in real time, there exists a problem that the fluctuation | variation of the rotation speed of the three-phase motor 3 which is a drive object, the vibration, and the noise which accompanies it cannot fully be suppressed.

또한, 정류 회로(2)의 출력 단자 사이에 접속된 콘덴서(7)의 용량이 충분히 큰 경우, 전원 투입시에 콘덴서(7)를 충전하기 위해 흐르는 돌입 전류를 방지하기 위해서 돌입 전류 방지 회로(8)를 삽입할 필요가 있어, 부품 수가 많아지는 문제가 있다.In addition, when the capacity of the capacitor 7 connected between the output terminals of the rectifier circuit 2 is sufficiently large, the inrush current prevention circuit 8 to prevent the inrush current flowing to charge the capacitor 7 at power-on. ), There is a problem that the number of parts increases.

본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위한 것으로, 콘덴서(7)의 용량을 적게 하거나 또는 없애는 것에 의해 돌입 전류 방지 회로(8)를 불필요하게 하고, 또한, 3상 모터(3)의 상 유기 전압에 근거하여 회전자 위치를 추정하는 방법에 있어서, 모터 전류에 의존한 전기자 반작용에 의한 상 유기 전압의 진행 위상각을 고려한 회전자 위치 추정을 행함으로써 정확한 회전자 위치 추정을 행하고, 또한, 콘덴서(7)의 소용량화에 따른 전원 리플을 예측하여 PWM 신호 펄스 폭 증감 제어 및 약한 계자 제어를 행함으로써 회전 수 변동 및 이에 따른 진동, 소음 등을 억제하여 안정된 구동을 행하는 모터 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and by reducing or eliminating the capacity of the capacitor 7, the inrush current prevention circuit 8 is unnecessary, and the phase induced voltage of the three-phase motor 3 is reduced. In the method for estimating the rotor position on the basis of the above, the rotor position estimation is performed by performing the rotor position estimation in consideration of the advancing phase angle of the phase induced voltage by the armature reaction depending on the motor current, and the condenser 7 It is an object of the present invention to provide a motor control apparatus that performs stable driving by suppressing rotational speed fluctuations, vibration and noise, etc. by performing PWM signal pulse width increase and decrease control and weak field control in anticipation of power supply ripple due to the reduction in capacity. do.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 모터 제어 장치는 단상 교류 전원 의 출력을 전파 정류하는 정류 회로, 정류 회로의 출력 단자 사이에 접속되어, 구동 대상인 모터로부터의 회생 전류를 흘리기 위한 소용량의 콘덴서, 상기 소용량의 콘덴서에 인가되는 전압을 스위칭하여 얻는 가변 전압·가변 주파수의 교류 출력에 의해 상기 모터를 구동하는 인버터 주 회로, 및 이 장치의 전체 동작을 제어하는 제어 회로를 구비하고 있다. 상기 제어 회로는 전압 지령값에 근거하여 상기 인버터 주 회로내의 스위칭 소자를 온 오프하는 PWM 신호의 펄스 폭 증감 제어와, 상기 PWM 신호의 펄스 폭의 증대 제어로 상기 전압 지령값에 상당한 인버터 출력 전압이 얻어지지 않는 포화 상태로 되었을 때에는 상기 PWM 신호의 출력 타이밍을 빠르게 하여 인버터 출력 전압의 위상을 진행시키는 약한 계자 제어를 실행하는 제어에 있어서, 상기 모터의 전류량에 의존하는 전기자 반작용을 고려한 상 유기 전압에 근거하여 회전자 위치를 추정하여 위치 센서리스 구동을 행한다.
In order to achieve the above object, the motor control apparatus of the present invention is connected between the rectifying circuit for full-wave rectifying the output of the single-phase AC power supply, the output terminal of the rectifying circuit, a small capacitor for flowing the regenerative current from the motor to be driven, The inverter main circuit which drives the said motor by the AC output of the variable voltage and variable frequency obtained by switching the voltage applied to the said small capacitor | condenser, and the control circuit which controls the whole operation | movement of this apparatus are provided. The control circuit has an inverter output voltage corresponding to the voltage command value by pulse width increase / decrease control of the PWM signal for turning on / off the switching element in the inverter main circuit based on the voltage command value and increase control of the pulse width of the PWM signal. In the case where the saturation state is not obtained, the weak field control is performed in which the output timing of the PWM signal is accelerated and the phase of the inverter output voltage is advanced. The phase induced voltage in consideration of the armature reaction depending on the current amount of the motor is used. Based on this, the rotor position is estimated and position sensorless driving is performed.

(발명의 실시예)(Example of the invention)

이하, 본 발명에 따른 모터 제어 장치의 일 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, an embodiment of a motor control apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.

도 1은 본 실시예의 모터 제어 장치의 구성을 나타내는 블럭도, 도 2는 전기자 반작용에 의한 상 유기 전압의 진행 위상각을 나타내는 파형도, 도 3은 전원 리플과 보정의 타이밍을 나타내는 파형도이다. 또, 도 6에 나타낸 종래예와 동일한 구성 요소에는 동일 부호를 부여하고 있다.Fig. 1 is a block diagram showing the configuration of the motor control apparatus of this embodiment, Fig. 2 is a waveform diagram showing a traveling phase angle of phase induced voltage by armature reaction, and Fig. 3 is a waveform diagram showing timing of power supply ripple and correction. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same component as the conventional example shown in FIG.

도 1에 나타내는 본 실시예의 모터 제어 장치는 단상 교류 전원(1)을 정류하 는 정류 회로(2), 구동 대상인 3상 모터(3)로부터의 회생 전류를 흘리기 위해서, 정류 회로(2)의 출력 단자 사이에 접속한 소용량의 콘덴서(7), 콘덴서(7)의 단자 전압을, 가변 전압·가변 주파수의 교류 출력으로 변환하는 인버터 주 회로(4), 및 제어 회로(5)를 구비하고 있다. 본 실시예의 모터 제어 장치는, 전원 투입시의 돌입 전류에 의한 주변 기기의 오동작을 방지하기 위한 돌입 전류 방지 회로는 구비하고 있지 않다.The motor control apparatus of the present embodiment shown in FIG. 1 outputs the rectifier circuit 2 for rectifying the single-phase AC power supply 1 and the output of the rectifier circuit 2 in order to flow regenerative current from the three-phase motor 3 as a driving target. A small capacity capacitor 7 connected between the terminals, an inverter main circuit 4 for converting the terminal voltage of the capacitor 7 into an AC output of variable voltage and variable frequency, and a control circuit 5 are provided. The motor control apparatus of this embodiment does not include the inrush current prevention circuit for preventing the malfunction of the peripheral device due to the inrush current when the power is turned on.

본 실시예의 모터 제어 장치는, 전기자 반작용에 의한 상 유기 전압의 진행 위상각을 고려한 위상 제어를, 상 전압 검출 회로(5a)와 상 전류 부호 변화 검출 회로(5b)와 스위칭 소자 변조 회로(5c)와 전류값 추정 회로(5d)에 의해 실행하고, 또한, PWM 신호의 펄스 폭의 증감 제어 및 약한 계자 제어를, 모터 구동에 작용하기까지의 지연을 고려하여, 상기 스위칭 소자 변조 회로(5c)와 상 전류 부호 변화 검출 회로(5b)와 전원 주파수 검출 회로(5e)에 의해 실행한다. In the motor control apparatus of the present embodiment, the phase control in consideration of the advancing phase angle of the phase induced voltage due to the armature reaction is performed by the phase voltage detection circuit 5a, the phase current code change detection circuit 5b, and the switching element modulation circuit 5c. And the switching element modulation circuit 5c in consideration of the delay before the actuation of the pulse width of the PWM signal and the weak field control are applied to the motor drive. It is executed by the phase current code change detection circuit 5b and the power supply frequency detection circuit 5e.

상기 모터 제어에 있어서, 스위칭 소자 변조 회로(5c)로부터의 상인가 전압 지령의 부호가 변화되는 타이밍과, 상 전압 검출 회로(5a)와 상 전류 부호 변화 검출 회로(5b)로부터 검출된 상 전류의 부호가 변화되는 타이밍과의 위상차를 임의로 설정하는 위상차 제어에 관해서는 종래의 기술과 동일하기 때문에, 여기서는 상세한 설명은 생략한다.In the motor control, the timing at which the sign of the phase application voltage command from the switching element modulation circuit 5c changes, and the sign of the phase current detected from the phase voltage detection circuit 5a and the phase current code change detection circuit 5b. The phase difference control for arbitrarily setting the phase difference with the timing at which is changed is the same as in the conventional art, and thus, detailed description thereof is omitted here.

우선, 전기자 반작용에 의한 상 유기 전압의 진행 위상각을 고려한 제어에 대하여 설명한다. 무통전시의 상 유기 전압은 도 2(a)에 나타낸 바와 같게 된다. 그러나, 실제로 3상 모터(3)를 구동하고 있는 통전시에서는 전기자 반작용에 의해 도 2(c)에 나타낸 것과 같은 전압이 중첩되어 상 유기 전압은 도 2(b)에 도시하는 바와 같이 된다. 단, 여기서는 설명을 간단히 하기 위해서 전기자 반작용에 의해 발생하는 전압을 직사각형 파 형상으로 나타내고 있다. 이와 같이 전기자 반작용의 영향을 받으면 상 유기 전압의 제로 교차점은 무통전시의 상 유기 전압에 비해 진행하게 된다. 또한, 이 전기자 반작용에 의한 영향은 모터 전류에 의존하기 때문에, 전류량이 증가하면 상 유기 전압의 제로 교차점의 진행 상황도 θ1< θ2로 커진다. 따라서, 상 전압 검출 회로(5a) 및 상 전류 부호 변화 검출 회로(5b)에 의한 상 전류 부호 변화점으로부터 3상 모터(3)의 회전자 위치를 추정하는 위상 제어로는 회전자 위치 정보를 정확하게 검출할 수 없다.First, the control which considers the advancing phase angle of the phase induced voltage by armature reaction is demonstrated. The phase induced voltage at the time of no electricity is as shown in Fig. 2A. However, at the time of energizing the three-phase motor 3, the voltage as shown in Fig. 2 (c) is superimposed by the armature reaction, and the phase induced voltage is as shown in Fig. 2 (b). However, for simplicity, the voltage generated by the armature reaction is shown in a rectangular wave shape here. In this way, when the armature reaction is affected, the zero crossing point of the phase induced voltage proceeds compared to the phase induced voltage at the time of no energization. In addition, since the influence of the armature reaction depends on the motor current, the progress of the zero crossing point of the phase induced voltage also increases as θ1 <θ2 as the amount of current increases. Therefore, in the phase control for estimating the rotor position of the three-phase motor 3 from the phase current code change point by the phase voltage detection circuit 5a and the phase current code change detection circuit 5b, the rotor position information is accurately corrected. It cannot be detected.

그래서, 전류량에 의해 전기자 반작용에 의한 영향을 고려하기 위해서, 상 전류 부호 변화 검출 회로(5b)로부터 얻는 회전자 위치 정보를 보정하여 위상 제어를 행한다. 여기서, 전류값 추정 회로(5d)는, 전기자 반작용에 의한 영향의 대소를 판단하는 전류량을 정류 회로(2)의 출력 단자간 전압 Vdc, PWM 신호의 펄스 폭 및 3상 모터(3)의 회전 수로부터 추정한다. 이와 같이, 전류량에 의존하는 전기자 반작용의 영향을 고려하여 상 유기 전압의 진행 위상각 θ을 보정하는 것에 의해, 전류량에 따른 위치 검출 오차를 없앤 위상 제어를 행할 수 있다.Therefore, in order to consider the influence of the armature reaction by the amount of current, the rotor position information obtained from the phase current code change detection circuit 5b is corrected to perform phase control. Here, the current value estimating circuit 5d uses the amount of current to determine the magnitude of the influence due to the armature reaction, the voltage Vdc between the output terminals of the rectifying circuit 2, the pulse width of the PWM signal, and the number of rotations of the three-phase motor 3. Estimate from In this way, the phase control can be performed by eliminating the position detection error corresponding to the amount of current by correcting the traveling phase angle θ of the phase induced voltage in consideration of the influence of the armature reaction depending on the amount of current.

계속해서, PWM 신호의 펄스 폭의 증감 제어 및 약한 계자 제어를, 모터 구동에 작용하기까지의 지연을 고려하여 실행하는 것에 관해서 설명한다. 이들의 제어는 정류 회로(2)의 출력 단자 사이에 접속된 콘덴서(7)의 소용량화 또는 콘덴서(7)를 없애는 것에 의해 발생하는 전원 리플에 기인하는 회전 수 변동을 억제하고 있 다.Subsequently, a description will be given of performing the increase / decrease control and weak field control of the pulse width of the PWM signal in consideration of the delay before acting on the motor drive. These controls suppress the rotational speed fluctuation caused by power supply ripple caused by the reduction of the capacity of the capacitor 7 connected between the output terminals of the rectifier circuit 2 or the elimination of the capacitor 7.

여기서, 상기 전원 리플의 주기는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 단상 교류 전원(1)의 주기의 절반으로 된다. 따라서, 도 3에 나타낸 기간 t1에서 단상 교류 전원(1)의 반주기를 알면 보정해야 할 전원 리플의 주기가 명확하게 된다. 또한, 도 3의 기간 t1에서 전원 리플을 A/D 샘플링하고, 이 샘플링값을 바탕으로 기간 t2에서 펄스 폭의 증감 제어 및 약한 계자 제어를 행함으로써 상기 펄스 폭 증감 제어 및 약한 계자 제어의 타이밍과 3상 모터(3)로의 작용 타이밍의 지연을 고려한 보정 제어를 행할 수 있다. 이와 같이, 단상 교류 전원(1)의 반주기전에 대응하는 전원 리플의 A/D 샘플링값을 바탕으로 전원 리플 보정을 행함으로써 실시간으로 보정 제어를 행한 경우보다 확실히 회전 수 변동을 억제할 수 있다.Here, the cycle of the power supply ripple is half of the cycle of the single-phase AC power supply 1, as shown in FIG. Therefore, knowing the half cycle of the single-phase AC power supply 1 in the period t1 shown in FIG. 3, the cycle of the power supply ripple to be corrected becomes clear. Further, the power ripple is subjected to A / D sampling in the period t1 of FIG. 3, and the pulse width increase / decrease control and the weak field control are performed in the period t2 based on the sampling value, and thus the timing of the pulse width increase / decrease control and the weak field control is performed. Correction control in consideration of the delay in the timing of action of the three-phase motor 3 can be performed. In this way, the power source ripple correction is performed based on the A / D sampling value of the power supply ripple corresponding to the half cycle of the single-phase AC power supply 1, so that the rotation speed fluctuation can be suppressed more reliably than when the correction control is performed in real time.

또, 상기 지연 시간은 계단 응답 등에 의해 미리 측정한 값을 이용하더라도 무방하다.The delay time may be a value previously measured by a step response or the like.

다음으로, 전원 투입시 돌입 전류로부터 주변 기기의 오동작을 방지하기 위한 돌입 전류 방지 회로가 불필요하게 되는 이유에 대하여 설명한다. 본 실시예의 모터 제어 장치에 있어서, 정류 회로(2)의 출력 단자 사이에 접속하는 콘덴서(7)의 용량을 작게 하거나 또는 콘덴서(7)를 불필요하게 한 경우, 전원 투입시 콘덴서(7)를 충전하는 전류는 미소한 것이 된다. 이 때문에, 돌입 전류 방지 회로를 마련하지 않더라도 주변 기기가 오동작을 일으키는 일은 없어진다.

Next, the reason why the inrush current prevention circuit for preventing the malfunction of the peripheral device from the inrush current when the power is turned on is unnecessary. In the motor control apparatus of the present embodiment, when the capacity of the capacitor 7 to be connected between the output terminals of the rectifier circuit 2 is reduced or the capacitor 7 is unnecessary, the capacitor 7 is charged when the power is turned on. The current to be made is a minute. For this reason, even if the inrush current prevention circuit is not provided, the peripheral device does not cause malfunction.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 위치 센서를 이용하지 않기 때문에, 압축기 등과 같은 밀폐 상태로 되는 가혹한 온도·압력 조건하에서의 구동을 실현시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, since the position sensor is not used, it is possible to realize driving under severe temperature and pressure conditions such as a compressor or the like.

또한, 콘덴서(7)의 소용량화에 따른 인버터 주 회로(4)의 출력 보정에 모터 전류를 증가시키는 약한 계자 제어를 이용하는 모터 제어 장치에 있어서, 모터 전류량에 의존하는 전기자 반작용의 영향을 고려한 회전자 위치 검출을 행함으로써 위치 검출 오차를 없앤 안정된 구동을 실현할 수 있다. 이 때, 3상 모터(3)의 회전 수, PWM 신호 펄스 폭 및 정류 회로(2)의 출력 단자간 전압으로부터 모터 전류량을 추정하는 것에 의해 전류 센서를 이용하는 일없이 위치 검출 오차를 보정할 수 있다. 또한, 전원 리플 영향의 보정에 필요한 A/D 샘플링 데이터에 관해서는, 단상 교류 전원 주기마다 반주기 전의 A/D 샘플링 데이터를 이용하는 것에 의해, A/D 샘플링 속도가 고속이고, 또한 처리 능력이 빠른 고성능 마이크로컴퓨터를 사용하는 일없이 전원 리플을 예측하여 제어할 수 있다.In addition, in a motor control apparatus using weak field control that increases the motor current in the output correction of the inverter main circuit 4 according to the reduction of the capacity of the capacitor 7, the rotor in consideration of the effect of armature reaction depending on the amount of motor current. By performing the position detection, it is possible to realize stable driving without the position detection error. At this time, the position detection error can be corrected without using the current sensor by estimating the amount of motor current from the rotation speed of the three-phase motor 3, the PWM signal pulse width, and the voltage between the output terminals of the rectifier circuit 2. . In addition, the A / D sampling data required for the correction of the power supply ripple effect is used by the A / D sampling data before the half cycle for each single-phase AC power cycle, so that the A / D sampling rate is high and the processing capability is high. Power ripple can be predicted and controlled without the use of a microcomputer.

또한, 콘덴서(7)를 소용량화하는 것에 의해, 돌입 전류 방지 회로가 불필요하게 되어 부품 수를 감소시킬 수 있다.In addition, by making the capacitor 7 small in size, the inrush current prevention circuit becomes unnecessary and the number of components can be reduced.

또, 소용량의 콘덴서란, 전원 리플에 대응하여 PWM 신호의 증감 제어를 행하지 않고, 또한, PWM 신호의 출력 타이밍을 빠르게 하여 인버터 출력 전압의 위상을 진행시켜 소망하는 인버터 출력을 얻는 것을 실행하지 않는 모터 제어 장치에 있어서, 전원 리플의 최저 전압값으로 모터의 필요 토크를 발생할 수 있는 콘덴서 용량 으로부터, DC 모터가 구동할 수 있고, 또한 고주파 성분을 억제하는 데 최저한 필요한 콘덴서 용량의 것을 말한다. 예컨대, 2.8 kW급의 가정용 공기 조화기에 이용한 경우에는 20㎌ 정도로부터 500㎌ 정도의 콘덴서 용량의 것을 말한다.In addition, a small-capacity capacitor is a motor that does not perform the increase or decrease control of a PWM signal in response to a power supply ripple, and accelerates the output timing of the PWM signal to advance the phase of the inverter output voltage to obtain a desired inverter output. In the control apparatus, from the capacitor capacity that can generate the required torque of the motor at the lowest voltage value of the power supply ripple, the DC motor can be driven and the capacitor capacity that is minimum necessary to suppress high frequency components. For example, in the case of using a home air conditioner of 2.8 kW class, it means a capacitor having a capacity of about 20 kW to about 500 kW.

Claims (8)

단상 교류 전원의 출력을 전파 정류하는 정류 회로와,A rectifier circuit for full-wave rectifying the output of the single-phase AC power supply, 정류 회로의 출력 단자 사이에 접속되어, 구동 대상인 모터로부터의 회생 전류를 흘리기 위한 소용량의 콘덴서와,A small-capacitor connected between the output terminals of the rectifier circuit and flowing a regenerative current from the motor to be driven; 상기 소용량의 콘덴서에 인가되는 전압을 스위칭하여 얻는 가변 전압·가변 주파수의 교류 출력에 의해 상기 모터를 구동하는 인버터 주 회로와,An inverter main circuit for driving the motor by an AC output having a variable voltage and a variable frequency obtained by switching a voltage applied to the small capacitor; 장치의 전체적인 동작을 제어하는 제어 회로Control circuitry that controls the overall operation of the device 를 포함하되,Including but not limited to: 상기 제어 회로는 전압 지령값에 근거하여 상기 인버터 주 회로내의 스위칭 소자를 온 오프하는 PWM 신호의 펄스 폭 증감 제어와, 상기 PWM 신호의 펄스 폭의 증대 제어에 의해 상기 전압 지령값에 상당한 인버터 출력 전압이 얻어지지 않는 포화 상태로 되었을 때에는 상기 PWM 신호의 출력 타이밍을 빠르게 하여 인버터 출력 전압의 위상을 진행시켜 약한 계자 제어를 실행하는 제어에 있어서, 상기 모터의 전류량에 의존하는 전기자 반작용을 고려한 상 유기 전압에 근거하여 회전자 위치를 추정해서 위치 센서리스 구동을 행하는 모터 제어 장치.The control circuit includes an inverter output voltage corresponding to the voltage command value by pulse width increase / decrease control of the PWM signal for turning on / off the switching element in the inverter main circuit based on the voltage command value and increase control of the pulse width of the PWM signal. In this unsaturated state, the phase-induced voltage in consideration of the armature reaction depending on the amount of current in the motor, in the control of performing the weak field control by accelerating the output timing of the PWM signal to advance the phase of the inverter output voltage. A motor control device for estimating the rotor position based on the position sensorless drive. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제어 회로는 정류 회로의 출력 단자간 전압과 PWM 신호의 펄스 폭과 모 터 회전 수로부터 모터의 전류량을 추정하고, 전기자 반작용에 의한 상 유기 전압의 진행 위상각을 상기 추정한 전류량에 의해 보정하여, 보정한 상 유기 전압에 근거하여 회전자 위치를 추정하는 모터 제어 장치.The control circuit estimates the amount of current in the motor from the voltage between the output terminals of the rectifier circuit, the pulse width of the PWM signal, and the motor rotation speed, and corrects the advancing phase angle of the phase induced voltage due to the armature reaction by the estimated amount of current. And a motor control device for estimating the rotor position based on the corrected phase induced voltage. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제어 회로는, 전원 리플을 A/D 샘플링한 샘플링값에 근거하여, PWM 신호의 펄스 폭의 증감 제어 및 약한 계자 제어를 행함으로써, 상기 펄스 폭 증감 제어 및 상기 약한 계자 제어의 타이밍과 3상 모터로의 작용 타이밍의 지연을 고려한 제어를 행하는 모터 제어 장치.The control circuit performs the increase and decrease control and the weak field control of the pulse width of the PWM signal on the basis of the sampling value obtained by A / D sampling the power supply ripple, thereby the timing and three phases of the pulse width increase and decrease control and the weak field control. A motor control device that performs control in consideration of a delay in the timing of action of the motor. 단상 교류 전원의 출력을 전파 정류하는 정류 회로와,A rectifier circuit for full-wave rectifying the output of the single-phase AC power supply, 정류 회로의 출력 단자 사이에 접속된 콘덴서와,A capacitor connected between the output terminal of the rectifier circuit, 콘덴서와 모터의 사이에 접속되고 스위칭 소자를 구비하는 인버터 주 회로와,An inverter main circuit connected between the capacitor and the motor and having a switching element; 제어 회로Control circuit 를 포함하되, 상기 제어 회로는 Including but the control circuit is 스위칭 소자의 차단 기간의 모터의 단자 전압을 검출하는 상 전압 검출 회로와,A phase voltage detection circuit for detecting the terminal voltage of the motor in the interruption period of the switching element; 정류 회로의 출력 단자간 전압과 PWM 신호의 펄스 폭과 모터 회전 수로부터 모터의 전류량을 추정하는 전류값 추정 회로와,A current value estimating circuit for estimating the amount of current in the motor from the voltage between the output terminals of the rectifier circuit and the pulse width of the PWM signal and the motor rotational speed 상 전압 검출 회로의 출력과 전류값 추정 회로의 출력으로부터 상 전류의 부호가 변화되는 타이밍을 검출하는 상 전류 부호 변화 검출 회로와,A phase current code change detection circuit for detecting a timing at which the sign of the phase current changes from an output of the phase voltage detection circuit and an output of the current value estimation circuit; 전원 주파수 검출 회로와,Power frequency detection circuit, 상 전류 부호 변화 검출 회로의 출력과 전원 주파수 검출 회로의 출력에 근거하여 PWM 신호를 발생하는 스위칭 소자 변조 회로를 포함하고,A switching element modulation circuit for generating a PWM signal based on the output of the phase current code change detection circuit and the output of the power supply frequency detection circuit, 상기 인버터 주 회로의 스위칭 소자는 PWM 신호에 의해 스위칭하여 콘덴서의 단자 전압을 가변 전압·가변 주파수의 교류 출력으로 변환해서 모터를 구동하는 The switching element of the inverter main circuit switches by a PWM signal to convert the terminal voltage of the capacitor into an AC output of variable voltage and variable frequency to drive the motor. 모터 제어 장치.Motor control unit. 청구항 1 기재의 모터 제어 장치를 이용한 공기 조화기. The air conditioner using the motor control apparatus of Claim 1. 청구항 2 기재의 모터 제어 장치를 이용한 공기 조화기.The air conditioner using the motor control apparatus of Claim 2. 청구항 3 기재의 모터 제어 장치를 이용한 공기 조화기.The air conditioner using the motor control apparatus of Claim 3. 청구항 4 기재의 모터 제어 장치를 이용한 공기 조화기.The air conditioner using the motor control apparatus of Claim 4.
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