WO2017110081A1

WO2017110081A1 - ブラシレスｄｃモータ電圧制御装置およびそれを搭載した送風装置

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Publication number: WO2017110081A1
Application number: PCT/JP2016/005181
Authority: WO
Inventors: 松夫白石; 温元伊藤
Original assignee: パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date: 2015-12-22
Filing date: 2016-12-19
Publication date: 2017-06-29
Also published as: JPWO2017110081A1; JP2020080647A

Abstract

平滑電圧の周期的な電圧変化の一周期の値を記憶し、平滑回路（１４）により平滑電圧が出力されてからインバータ回路（１）を介して平滑電圧がブラシレスＤＣモータ（２）に出力されるまでの時間と、平滑回路（１４）により平滑電圧が出力されてから平滑電圧に基づいてインバータ回路（１）にデューティが出力されるまでの時間と、の差である遅延時間だけ遅く記憶された平滑電圧の値に基づいて調整したデューティを用いてパルス状のモータ電圧ＶＭを印加し、回転子（４）の位置を精度よく推定する、ブラシレスＤＣモータ電圧制御装置（２０ａ）。

Description

ブラシレスＤＣモータ電圧制御装置およびそれを搭載した送風装置

　本発明は、ブラシレスＤＣモータ電圧制御装置およびそれを搭載した送風装置に関する。

　近年、ブラシレスＤＣモータおよびその電圧制御装置は、効率が良く、省電力で耐久性に優れていることから、例えばレンジフード、天井埋込形換気扇、空気清浄機、または天井扇等の送風装置への搭載が増加している。そしてこのようなブラシレスＤＣモータおよびその電圧制御装置には、さらなる低コスト化および小型化が求められている。また、電圧制御装置においては、交流電源を整流平滑しているため、電源回路の力率が低下する。これより、高調波電流規制などの観点から力率を高くすることが求められている。

　従来のブラシレスＤＣモータ電圧制御装置では、小型化および低コスト化の観点から、回転子は表面に磁石が施されている。そして、その回転子の位置検出には磁気センサを用いないセンサレスの方式が採用されることが多い。この方式では、起動時の回転子の位置推定は、例えば特許文献１に記載されている方法で行われる。

　特許文献１では、まずブラシレスＤＣモータの巻線にインバータ回路からパルス状の電圧を印加する。そして、この時、巻線に流れるモータ電流と回転子の磁束によりブラシレスＤＣモータの鉄心が飽和し、モータ電流の大きさが微小に変化することを利用して、回転子の位置を推定している。

　また、非特許文献１には、インバータ回路からブラシレスＤＣモータの巻線に印加するパルス状の電圧をＰＷＭ制御する方法が記載されている。これにより、整流平滑後の平滑電圧の変動を抑制し、モータ電圧の微小な変化を精度良く検出する方法が記載されている。具体的には、平滑電圧が高い時はデューティを小さくし、また平滑電圧が低い時はデューティを大きくしている。これにより、パルス状の電圧は平滑電圧の変動の影響を受けにくい。

特開平６－１１３５８５号公報

ブラシレスＤＣモータのベクトル制御技術　江崎雅康　ＣＱ出版社

　しかしながら、電圧制御装置の小型化および低コスト化のため、例えば、容量が小さい平滑コンデンサを用いると、平滑コンデンサの充放電にともなう平滑電圧の電圧変動が大きくなり、モータの巻線に印加される電圧の変動も大きくなる。これにより、鉄心の飽和によるモータ電流の微小な変化を正しく検出することが困難となる。

　また、入力された平滑電圧に基づいてＰＷＭ制御のデューティを計算してインバータ回路に出力するまでにはある程度の時間がかかる。このため、容量が小さい平滑コンデンサを使用する場合、上述したＰＷＭ制御に基づいて平滑電圧の変動を抑制しようとしても、実際に平滑電圧をＰＷＭ制御する時点では平滑電圧はさらに変化している。つまり、ＰＷＭ制御のデューティを計算した平滑電圧と、実際のＰＷＭ制御対象の平滑電圧との間に差異が発生してしまう。この差異が原因となり、モータ電流の微小な変化を正しく検出できないため、起動時の回転子の位置推定ができないという課題がある。

　そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、コンデンサを小型化した場合であっても起動時の回転子の位置推定の精度を向上でき、起動失敗を抑制できるブラシレスＤＣモータ電圧制御装置および送風装置を提供することを目的とする。

　本発明に係るブラシレスＤＣモータ電圧制御装置は、交流電圧を整流して直流電圧に変換する整流回路と、直流電圧を平滑して平滑電圧を出力する平滑回路と、入力されたデューティに基づいて、入力される平滑電圧をＰＷＭ制御してブラシレスＤＣモータに供給するインバータ回路と、平滑電圧の変動の周期を検出する周期検出部と、周期に対応させて平滑電圧の値を記憶する電圧記憶部と、ブラシレスＤＣモータに印加するモータ電圧を保持する位置推定電圧印加部と、平滑回路により平滑電圧が出力されてからインバータ回路を介して平滑電圧がブラシレスＤＣモータに出力されるまでの時間と、平滑回路により平滑電圧が出力されてから平滑電圧に基づいてインバータ回路にデューティが出力されるまでの時間と、の差である遅延時間を記憶する遅延時間記憶部と、位置推定電圧印加部から入力されるモータ電圧と比較判断部から入力される平滑電圧の値とに基づいてデューティを調整してインバータ回路に出力するＰＷＭ出力部とを備える。

　本発明によれば、コンデンサを小型化した場合であっても、モータ電流の微少な変化を検出し、起動時の回転子の位置推定の精度を向上できる。

図１は、実施の形態１に係るブラシレスＤＣモータ電圧制御装置の機能ブロック図である。図２Ａは、交流電圧の一例を示す図である。図２Ｂは、交流電圧を整流平滑した平滑電圧の一例を示す図である。図３は、実施の形態１に係る周期検出部が電圧保持部の保持した平滑電圧の値から電圧変動の周期を検出する方法を示す図である。図４は、実施の形態１に係る電圧記憶部が記憶した一周期分の平滑電圧の値を示す図である。図５は、実施の形態１に係る遅延時間の詳細を示した図である。図６は、実施の形態１に係る比較判断部が一周期前より遅延時間だけ遅い平滑電圧を決定する模式図である。図７Ａは、実施の形態１に係るＰＷＭ出力部が出力するデューティの波形を示す図である。図７Ｂは、実施の形態１に係るＰＷＭ出力部が出力するデューティの波形を示す図である。図８Ａは、実施の形態１に係るブラシレスＤＣモータ電圧制御装置において、モータに電圧を印加した場合に巻線に印加される電圧を示す図である。図８Ｂは、図８Ａ時にモータの巻線に流れる電流を示す図である。図９は、実施の形態１に係るブラシレスＤＣモータ電圧制御装置の動作を説明するフローチャートである。図１０は、実施の形態３に係るブラシレスＤＣモータ電圧制御装置に係る機能ブロック図である。図１１Ａは、交流電圧の一例を示す図である。図１１Ｂは、バレーフィル回路を利用して交流電圧を整流平滑した平滑電圧の一例を示す図である。図１２は、実施の形態４に係るレンジフードを示す図である。図１３は、実施の形態５に係るブラシレスＤＣモータ電圧制御装置のブロック図である。図１４Ａは、実施の形態５に係るブラシレスＤＣモータ電圧制御装置において、ＰＷＭ制御のデューティを調整した場合におけるモータ電流の一例を示す図である。図１４Ｂは、実施の形態５に係るブラシレスＤＣモータ電圧制御装置において、ＰＷＭ制御のデューティを調整しない場合におけるモータ電流の一例を示す図である。図１５は、実施の形態５に係るブラシレスＤＣモータ電圧制御装置の動作を説明するフローチャートである。図１６Ａは、従来例に係るブラシレスＤＣモータ電圧制御装置を搭載したレンジフードを側面から見た説明図である。図１６Ｂは、図１６Ａに示すレンジフードの設置状態の説明図である。

　本発明に係るブラシレスＤＣモータの電圧制御装置は、交流電圧を整流して直流電圧に変換するにする整流回路と、直流電圧を平滑して平滑電圧を出力する平滑回路と、入力されたデューティに基づいて、入力される平滑電圧をＰＷＭ制御してブラシレスＤＣモータに供給するインバータ回路と、平滑電圧の変動の周期を検出する周期検出部と、周期に対応させて平滑電圧の値を記憶する電圧記憶部と、ブラシレスＤＣモータに印加するモータ電圧を保持する位置推定電圧印加部と、平滑回路により平滑電圧が出力されてからインバータ回路を介して平滑電圧がブラシレスＤＣモータに出力されるまで時間と、平滑回路により平滑電圧が出力されてから平滑電圧に基づいてインバータ回路にデューティが出力されるまでの時間と、の差である遅延時間を記憶する遅延時間記憶部と、ブラシレスＤＣモータの起動時に平滑回路が出力する平滑電圧の値と、電圧記憶部の記憶する一周期前の平滑電圧の値と、を比較して一致した場合には電圧記憶部の記憶する一周期前の平滑電圧の値よりさらに遅延時間だけ遅く記憶された平滑電圧の値を出力する比較判断部と、位置推定電圧印加部から入力されるモータ電圧と比較判断部から入力される平滑電圧の値とに基づいてデューティを調整してインバータ回路に出力するＰＷＭ出力部と、を備える。

　また、本発明に係るブラシレスＤＣモータ電圧制御装置は、ブラシレスＤＣモータに流れるモータ電流を検出する電流検出部と、電流検出部が検出した電流値に基づいてブラシレスＤＣモータを構成する回転子の位置を推定する起動位置推定部と、をさらに備える。

　これにより、ブラシレスＤＣモータ電圧制御装置は、平滑回路のコンデンサの容量が小さくても平滑電圧の変動を抑制して精度よくモータ電圧をモータの巻線に印加できるので、モータ電流の微小な変化を検出し、起動時における回転子の位置推定の精度を向上できる。よって、低コストで小型化でき、起動失敗を抑制できる、ブラシレスＤＣモータ電圧制御装置を実現できる。

　また、比較判断部は、ブラシレスＤＣモータの起動時に、平滑回路が出力する平滑電圧の値と電圧記憶部の記憶する一周期前の平滑電圧の値とが一致しない場合には、一致するまでＰＷＭ出力部への出力を待機する。

　これにより、ブラシレスＤＣモータ電圧制御装置は、交流電圧が一時的に変動し、これにともなって平滑電圧が変動しても、交流電圧が一定になるまで待機する。つまり、交流電圧が安定している場合のみ、ブラシレスＤＣモータに電圧を印加するため、起動時の回転子の位置を精度よく推定でき、起動失敗を抑制できる、信頼性の高いブラシレスＤＣモータ電圧制御装置を提供できる。

　また、本発明に係るブラシレスＤＣモータ電圧制御装置は、ブラシレスＤＣモータに接続される送風ファンと、ブラシレスＤＣモータに流れるモータ電流を検出する電流検出部と、電流検出部が検出したモータ電流に基づいてモータ電流の大きさとブラシレスＤＣモータを構成する回転子の位置と速度とを検出する電流変換部と、送風ファンが送風すべき風量である目標風量を記憶する目標風量記憶部と、電流変換部が検出したモータ電流の大きさと回転子の速度を用いて送風ファンが送風している風量を演算して目標風量と比較し、目標風量を達成するための回転子の速度を決定する風量演算部と、電流変換部が検出した回転子の位置と風量演算部が決定した回転子の速度とに基づいてブラシレスＤＣモータに与えるモータ電圧を決定するモータ電圧制御部と、をさらに備える。そして、ＰＷＭ出力部はモータ電圧制御部により決定されたモータ電圧と比較判断部が出力した平滑電圧の値とに基づいてデューティを調整してインバータ回路に出力する。

　これにより、ブラシレスＤＣモータ電圧制御装置は、駆動時において、回転子の速度を調整することで、送風ファンから送風される実際の風量を目標風量に調整することができる。

　また、比較判断部は、ブラシレスＤＣモータの駆動時に、平滑回路が出力する平滑電圧の値と電圧記憶部の記憶する一周期前の平滑電圧の値とが一致しないと場合には平滑回路が出力する平滑電圧の値をＰＷＭ出力部へ出力する。

　これにより、ブラシレスＤＣモータ電圧制御装置は、装置を停止させることなく、風量を確保することができる。

　また、前記平滑回路は、バレーフィル回路としたブラシレスＤＣモータ電圧制御装置である。

　これにより、力率の高いブラシレスＤＣモータ電圧制御装置を実現できる。さらに、バレーフィル回路の平滑電圧の変動においても、平滑電圧の変動を抑制して精度よくモータ電圧をモータの巻線に印加できるので、モータ電流の微小な変化を検出し、起動時における回転子の位置推定の精度を向上できる。よって、低コストで小型化できるブラシレスＤＣモータ電圧制御装置を実現できる。

　また、本発明の送風装置は、本発明に係るブラシレスＤＣモータ電圧制御装置を搭載したものである。

　これにより、レンジフードのような送風ファンが大型で重い場合であっても、起動時に回転子の位置を精度よく検出できるので、すばやく起動でき、熱気煙および蒸気等をすばやく室外へ排出できる。また、駆動時に風量を目標風量に調整できるので、過風量となって消費電力が増加したり室内温度が余分に排出したりすることは無くなり、省電力にできる。

　以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態は本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。また、全図面を通して、同一の部位については同一の符号を付して二度目以降の説明を省略している。さらに、書く図面において、本発明に直接には関係しない各部の詳細については説明を省略している。

　なお、本明細書を通して起動時とは、回転子の位置推定を行う処理であり、回転子が停止状態で回転子を回転し始める直前のタイミングを指す。また起動時の処理は回転起動を始める前の準備段階の処理とすることができる。

　（実施の形態１）
　図１６Ａは、従来例に係るブラシレスＤＣモータ電圧制御装置を搭載したレンジフードを側面から見た説明図である。レンジフード１１９は、キャビネット１２６の内部にブラシレスＤＣモータ１０２、回路ケース１２５、フィルタ１４０およびフード１４１を備える。回路ケース１２５には、従来例に係るブラシレスＤＣモータ電圧制御装置が内蔵されている。また、ブラシレスＤＣモータ１０２には、送風ファン１２２が取り付けられており、ブラシレスＤＣモータ１０２が駆動することで送風ファン１２２を回転させている。フード１４１およびフィルタ１４０は、レンジフード１１９の下部に取り付けられている。

　図１６Ｂは、図１６Ａに示すレンジフード１１９の設置状態の説明図である。図１６Ｂに示すように設置することで、台所で調理する時に発生する熱気、煙および蒸気等は、ブラシレスＤＣモータ１０２に取り付けられた送風ファン１２２が回転することによって、フード１４１の中央部分よりフィルタ１４０を通ってキャビネット１２６内に取り込まれる。

　キャビネット１２６に取り込まれた熱気、煙および蒸気等は、さらに送風ファン１２２の回転により、外壁１２４に設けられた排気口１２３を通って、室外に排出される。

　最初に、図１を参照しながら本実施の形態に係るブラシレスＤＣモータ電圧制御装置の構成を説明する。図１は、実施の形態１に係るブラシレスＤＣモータ電圧制御装置２０ａの機能ブロック図である。

　ブラシレスＤＣモータ電圧制御装置２０ａは、交流電源１２と、ブラシレスＤＣモータ２とに電気的に接続されている。

　交流電源１２は、例えば家庭内のコンセント等を介してブラシレスＤＣモータ電圧制御装置２０ａに電圧を供給する。

　ブラシレスＤＣモータ２は、表面に磁石を施した回転子４と、固定子鉄心に巻かれた巻線３とを備えており、巻線３に電圧を印加することで、回転子４が回転駆動する。回転子４には、例えばファン等が接続されており、当該ファンが回転駆動することで例えば送風装置の機能を実現できる。なお、ブラシレスＤＣモータ２のさらなる詳細については、本発明に直接関係しないため省略する。

　ブラシレスＤＣモータ電圧制御装置２０ａは、整流回路１３と、平滑回路１４と、インバータ回路１と、電圧分圧部１５と、電流検出部５と、制御部２１ａとを備える。

　整流回路１３は、交流電源１２から供給される交流電圧を整流して直流電圧に変換し、得られた直流電圧を平滑回路１４に出力する。

　平滑回路１４は、整流回路１３から入力された直流電圧を平滑化し、得られた平滑電圧をインバータ回路１および電圧分圧部１５に出力する。平滑回路１４の具体的な部品としてコンデンサが挙げられる。

　インバータ回路１は、平滑回路１４から入力された平滑電圧と、制御部２１ａを構成する後述するＰＷＭ出力部１６から入力されたデューティとに基づいて、ブラシレスＤＣモータ２の巻線３にＰＷＭ制御した平滑電圧を印加する。インバータ回路１は、Ｕ、Ｖ、Ｗ相からなる３相ブリッジの構成を有している。Ｕ、Ｖ、Ｗ相からなる３相ブリッジを構成する各スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３はそれぞれＵ、Ｖ、Ｗ相の上アームスイッチング素子である。同様に各スイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６はそれぞれＵ、Ｖ、Ｗ相の下アームスイッチング素子である。ブラシレスＤＣモータ２の巻線３も巻線Ｌｕ、Ｌｖ、Ｌｗからなる３相巻線の構成をしており、それぞれ対応するアームスイッチング素子に電気的に接続されている。

　電圧分圧部１５は、平滑回路１４から入力された平滑電圧を分圧して、平滑回路１４から入力された平滑電圧よりもさらに低圧の平滑電圧を制御部２１ａに出力する。電圧分圧部１５は、具体的には抵抗で構成され、直列に接続された当該抵抗により平滑電圧が降圧される。

　電流検出部５は、インバータ回路１の各スイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６とブラシレスＤＣモータ電圧制御装置２０ａのグランドとの間に電気的に接続され、ブラシレスＤＣモータ２の各相の巻線Ｌｕ、Ｌｖ、Ｌｗに流れる電流を検出する。電流検出部５は、具体的には３つのシャント抵抗Ｒｕ、Ｒｖ、Ｒｗで構成される。

　制御部２１ａは、電圧保持部８と、周期検出部６と、電圧記憶部７と、比較判断部９と、ＰＷＭ出力部１６と、遅延時間記憶部１７と、起動位置推定部１０と、位置推定電圧印加部１１とを備える。

　ここで、交流電圧を平滑化して平滑電圧を得る場合の電圧変動の問題について説明する。

　図２Ａは、交流電圧の一例を示す図である。図２Ｂは、交流電圧を整流平滑した平滑電圧の一例を示す図である。図２Ｂに示す平滑電圧の電圧変動Ｘは、平滑回路１４に使用されるコンデンサの容量に影響され、コンデンサの容量が大きいほど電圧変動Ｘは小さくなる傾向がある。一般的に、コンデンサの容量が大きいほど、コンデンサの大きさは大きくなり、平滑回路１４に使用されるコンデンサの大きさは、回路内で大きな体積を占める。つまり、ブラシレスＤＣモータ電圧制御装置２０ａを小型化する方法の１つとして、平滑回路１４に使用するコンデンサの大きさを小さくすることがあげられる。しかしながら、コンデンサの大きさを小さくするとコンデンサの容量も小さくなり、電圧変動Ｘが大きくなってしまう。インバータ回路１は、上述したように、平滑回路１４から入力された平滑電圧と、ＰＷＭ出力部１６から入力されたデューティとに基づいて、ブラシレスＤＣモータ２にパルス状の電圧を印加する。つまり、平滑電圧の電圧変動Ｘが大きくなると、インバータ回路１からブラシレスＤＣモータ２へ出力されるパルス状の電圧の変動も大きくなる。電圧の変動が大きくなると、ブラシレスＤＣモータ２を構成する鉄心の飽和によるモータ電流の微小な変化を検出することが困難となり、回転子４の位置を精度よく推定できない。

　そこで、制御部２１ａにより、平滑電圧の電圧変動Ｘを抑制する。以下、制御部２１ａが備える各部の処理について、図を参照しながら説明する。

　電圧保持部８は、電圧分圧部１５から入力された平滑電圧を、ＰＷＭ制御毎に保持（記憶）する。ここでＰＷＭ制御毎とは、ＰＷＭ制御時の回路の処理の１ステップを意味する。

　周期検出部６は、電圧保持部８に保持された平滑電圧の値から、平滑電圧の変動の周期を検出する。この周期は、平滑回路１４が、インバータ回路１に出力する平滑電圧の電圧変動Ｘの周期と一致する。

　電圧保持部８が保持する平滑電圧と、周期検出部６が平滑電圧の変動の周期を検出する方法について、図３を参照しながら詳しく説明する。図３は、周期検出部６が、電圧保持部８の保持した平滑電圧の値から平滑電圧の変動の周期を検出する方法を示す図である。図３の上部に、電圧保持部８が保持する平滑電圧のイメージを示す。電圧分圧部１５から取得した平滑電圧は、所定の起点からの経過時間と、当該経過時間の経過毎の電圧値とを関連付けて電圧保持部８に記憶される。なお経過時間の単位は、具体的にはＰＷＭ制御の周期と同じかこれよりも短い時間である。周期の検出は、例えば以下のように行われる。すなわち、図３の上部に示すように、周期検出部６は、電圧保持部８に保持した平滑電圧の値に基づき、平滑電圧の最大電圧値と最小電圧値との和の１／２の値をしきい値とする。そして平滑電圧の値がしきい値より大きい場合を『Ｈ』、小さい場合を『Ｌ』と定義する。ここで、周期検出部６が、『Ｌ』から『Ｈ』の切り替りから、次の『Ｌ』から『Ｈ』の切り替りの時間を一周期として検出する。

　電圧記憶部７は、周期検出部６に検出された平滑電圧の周期に対応させて、少なくとも一周期分の平滑電圧の値を記憶する。

　電圧記憶部７が記憶する平滑電圧について、図４を参照しながら説明する。図４は、電圧記憶部７が記憶した一周期分の平滑電圧の値を示す図である。右端は最新の平滑電圧の値であり、左端は一周期前の平滑電圧の値である。ＰＷＭ制御毎に電圧記憶部７が記憶する一周期分の平滑電圧の値は更新され、それにともなって最新の平滑電圧の値と、一周期前の平滑電圧の値も更新される。なお、図４では一周期分の平滑電圧の値のみを図示しているが、一周期分以上を記憶しても問題ない。

　遅延時間記憶部１７は、遅延時間を記憶する。遅延時間は回路によって予め決まっており、固定値として遅延時間記憶部１７に記憶される。なお、遅延時間の詳細については後述する。

　比較判断部９は、ブラシレスＤＣモータ２の起動時に、電圧分圧部１５を介して入力される平滑回路１４が出力する最新の平滑電圧の値と、電圧記憶部７から入力される一周期前の平滑電圧の値とを比較する。そして一致した場合には電圧記憶部７の記憶する一周期前よりさらに遅延時間記憶部１７に記憶された遅延時間だけ遅く記憶された平滑電圧の値を、ＰＷＭ出力部１６へ出力する。ここで、遅く記憶された平滑電圧の値とは、言い換えると一周期前の時点よりも遅延時間だけ時間が経過した時点における平滑電圧の値である。

　ＰＷＭ出力部１６は、比較判断部９から入力された平滑電圧の値と、後述する位置推定電圧印加部１１から入力されるモータ電圧ＶＭとに基づいてＰＷＭ制御のデューティを調整してインバータ回路１に出力する。詳細については後述する。

　起動位置推定部１０は、ブラシレスＤＣモータ２が起動時か否かを判断し、起動時には、インバータ回路１から印加された電圧に基づいて巻線３に流れるモータ電流を、電流検出部５を介して取得する。詳細は後述する。

　位置推定電圧印加部１１は、ブラシレスＤＣモータ２の起動時に、予め定められたパラメータとして記憶しているモータ電圧ＶＭをＰＷＭ出力部１６に送信する。ＰＷＭ出力部１６は、このモータ電圧ＶＭに基づいて各スイッチング素子の通電時間ｔを算出し、インバータ回路１にデューティを出力する。詳細については後述する。

　ここで遅延時間記憶部１７が記憶する遅延時間について、図５を参照しながら説明する。図５は、実施の形態１に係る遅延時間の詳細を示した図である。ここで、交流の周波数を５０Ｈｚとすると、平滑電圧の一周期は１０ｍｓとなる。これに対して、本実施の形態では、ＰＷＭ制御の周期は、６２．５μｓ（１６ｋＨｚ）である。平滑電圧の一周期に対し、ＰＷＭ制御の周期は格段に短いので、拡大図で表している。

　電圧保持部８、比較判断部９、ＰＷＭ出力部１６は、それぞれ制御部２１ａによるＰＷＭ制御の周期毎に以下に示したＡ、Ｂ、Ｃの動作をする。

　Ａ：電圧保持部８は、電圧分圧部１５から取得した平滑電圧の値を保持する。

　Ｂ：比較判断部９は、電圧分圧部１５を介して入力される最新の平滑電圧の値と、電圧記憶部７から入力される一周期前の平滑電圧の値とを比較してインバータ回路１に入力する平滑電圧の値を決定し、決定した平滑電圧をＰＷＭ出力部１６に出力する。

　Ｃ：ＰＷＭ出力部１６は、比較判断部９から入力される平滑電圧の値と、位置推定電圧印加部１１から入力されるモータ電圧ＶＭとに基づいてＰＷＭ制御のデューティを調整、つまり通電時間ｔを算出し、インバータ回路１にデューティを出力する。

　すなわち、Ａ、Ｂ、Ｃの処理時間の和が、「平滑回路１４から出力された平滑電圧に基づいて、インバータ回路１にデューティを出力するまでの時間」である。そして遅延時間とは、「Ａ、Ｂ、Ｃの処理時間の和」から「平滑回路１４により出力された平滑電圧がインバータ回路１を介してブラシレスＤＣモータ２に出力されるまでの時間」を引いた、値である。遅延時間が発生した場合、図５に示す電圧差が発生する。

　次に、ＰＷＭ出力部１６が、ＰＷＭ制御のデューティを調整してインバータ回路１に出力する過程について説明する。

　ここで比較判断部９が行う比較処理について、図６を参照しながら説明する。図６は、比較判断部９が一周期前より遅延時間だけ遅い平滑電圧を決定する模式図である。

　比較判断部９は、電圧記憶部７から取得したか、あるいは平滑回路１４から電圧保持部８を介して取得した最新の平滑電圧の値Ｖａと、電圧記憶部７が記憶する、最新の平滑電圧の一周期前の平滑電圧の値Ｖｂの値とを比較する。通常、交流電圧が安定していれば、これら平滑電圧の値Ｖａと平滑電圧の値Ｖｂとは一致する。そして、比較判断部９は、一致したことを確認すると、電圧記憶部７が記憶する、一周期前の平滑電圧の値Ｖｂの値から、遅延時間記憶部１７にて記憶されている遅延時間の分だけ遅く記憶された平滑電圧の値Ｖｈを取得し、ＰＷＭ出力部１６に出力する。

　ＰＷＭ出力部１６は、インバータ回路１にデューティを出力するために、平滑電圧の値Ｖｈと、ＰＷＭ制御の周期Ｔ（定数）と、位置推定電圧印加部１１から得られるモータ電圧ＶＭとを用いて、ＰＷＭ制御に必要な通電時間ｔを式（１）より計算する。なお、上述したとおり、モータ電圧ＶＭは予め定められたパラメータとして位置推定電圧印加部１１に記憶された値、つまり一定値であり、遅延時間の影響を受けない。

　通電時間ｔ＝ＶＭ× Ｔ／Ｖｈ　　　　・・・・式（１）
　式（１）にて示したように、ＰＷＭ制御に必要な通電時間ｔは、平滑電圧の値Ｖｈの大きさによって決定される。

　図７Ａ、図７Ｂは、実施の形態１に係るＰＷＭ出力部が出力するディーティの波形を示す図である。図７Ａは平滑電圧の値Ｖｈがしきい値より低い場合を示し、図７Ｂは平滑電圧の値Ｖｈがしきい値より高い場合を示している。図７Ａ、図７Ｂに示すように、インバータ回路１は、平滑電圧の値Ｖｈがしきい値より低い場合は通電時間が長く、平滑電圧の値Ｖｈがしきい値より高い場合は通電時間が短くなるよう、デューティを制御する。つまり、モータ電圧ＶＭの値が平滑電圧Ｖｈの値によらず一定となるよう、デューティが制御されている。

　これにより、インバータ回路１から巻線３に印加されるパルス電圧は、制御部２１ａによって、モータ電圧ＶＭと等しくなるように制御される。

　次に、回転子４の位置推定方法について、図８Ａ、図８Ｂを用いて説明する。

　図８Ａは、実施の形態１に係るブラシレスＤＣモータ電圧制御装置２０ａにおいて、ブラシレスＤＣモータ２にモータ電圧ＶＭを印加した場合に、巻線Ｌｕ、Ｌｖ、Ｌｗに印加される電圧を示す図である。図８Ａは、回転子４が、Ｕ相の巻線Ｌｕを基準にして３０度、９０度、１５０度、２１０度、２７０度、３３０度の位置にある状態で、巻線３にパルス状のモータ電圧ＶＭが印加された場合に各相の巻線Ｌｕ、Ｌｖ、Ｌｗに印加されるパルス状のモータ電圧を示す。パルス状の電圧は、図２Ｂに示した平滑電圧の電圧変動Ｘの影響を受けて、大きさが変動している。

　図８Ｂは、図８Ａ時にモータの各相の巻線に流れる電流を示す図である。図８Ｂには、実際にパルス状の電圧ＶＭをＵ相、Ｖ相、Ｗ相の巻線Ｌｕ、Ｌｖ、Ｌｗに印加した際に電流検出部５のシャントＲｕ、Ｒｖ、Ｒｗに流れるモータ電流の一例を示している。起動時には、比較判断部９から遅延時間の分だけ遅く記憶された平滑電圧の値ＶｈがＰＷＭ出力部１６に出力され、デューティに反映されている。このため、インバータ回路１に入力された平滑電圧の電圧変化はＰＷＭ制御によって抑制され、モータには一定の大きさのパルス状のモータ電圧ＶＭを加えることができる。つまり、図８Ａに示すように、インバータ回路１から出力されるパルス状の電圧の形状は不揃いであっても、巻線Ｌｕ、Ｌｖ、Ｌｗに印加される電圧は、回路上の平滑電圧の遅延までも考慮されて、一定なモータ電圧ＶＭになるように制御されている。したがって、起動位置推定部１０は、モータ電流の微小な差を判別することができる。

　具体的に、起動位置推定部１０がモータ電流の微小な差を判別することにより、回転子４の位置を精度よく推定する手順を説明する。モータ電流はＵ相の巻線Ｌｕを基準にして各角度に流れており、モータ電流から発生する磁束の磁極と、回転子４の表面磁石から発生する磁束の磁極が一致した場合は、鉄心が飽和して流れるモータ電流が増加する。一致しない場合は、鉄心が飽和せず、モータ電流は増加しない。図８Ｂの例では、電流検出部５が検出するモータ電流は、９０度の位置で他の角度より大きく、最大となっている。起動位置推定部１０は、各角度の各相のモータ電流を比較し、９０度のＶ相、Ｗ相のモータ電流が他の電流より大きく、最大になっていることを検出して、回転子４の位置が９０度の位置にあることが推定できる。このようなモータ電流の微小な差の判別は、回路上の遅延時間を考慮することで実現するものである。つまり、遅延時間を考慮しない場合においては平滑電圧の遅延時間における電圧変化がモータ電流の値に影響を与えるため、図８Ｂに示したモータ電流の値が不均一になり、最大値を精度よく判別することができないのである。本実施の形態では、起動時において、平滑電圧の遅延時間を考慮しているため、回転子４の位置を精度よく特定することが可能となっている。

　続いて、本実施の形態に係るブラシレスＤＣモータ電圧制御装置２０ａの動作を、図９を参照しながら説明する。図９は、実施の形態１に係るブラシレスＤＣモータ電圧制御装置２０ａの動作を説明するフローチャートである。図９は、電圧保持部８が平滑電圧を保持してから起動位置推定部１０が回転子４の位置を推定するまでのフローチャートを示す。なお、以下に示した処理は、ＰＷＭ制御における１ステップ毎に行われる。

　まず電圧保持部８は、電圧分圧部１５から入力される平滑電圧の値を保持する（Ｓ１）。

　次に周期検出部６は、電圧保持部８が保持した平滑電圧の電圧変動の周期を検出する（Ｓ２）。

　続いて電圧記憶部７は、周期検出部６が保持した一周期分の平滑電圧の値を記憶する（Ｓ３）。

　続いて起動位置推定部１０は、起動時か否かを判断して起動時には次の比較判断部９の処理（Ｓ５）に進む。停止時または、運転時においては何もせずに終了（Ｓ１１）に進む（Ｓ４）。

　次に比較判断部９は、一周期前の平滑電圧の値Ｖｂと最新の平滑電圧の値Ｖａとを比較し一致した場合、次の比較判断部９の平滑電圧の値の決定（Ｓ６）に進む（Ｓ５）。

　続いて比較判断部９は、電圧記憶部７の記憶する一周期前よりさらに遅延時間記憶部１７に記憶された遅延時間だけ遅く記憶された平滑電圧の値ＶｈをＰＷＭ出力部１６に出力する（Ｓ６）。

　続いてＰＷＭ出力部１６は、比較判断部９から入力される平滑電圧の値Ｖｈと位置推定電圧印加部１１から入力されるモータ電圧ＶＭとに基づいてＰＷＭ制御のデューティを計算してインバータ回路１に出力する（Ｓ７）。

　続いてインバータ回路１は、平滑回路１４から入力される平滑電圧を、ＰＷＭ出力部１６が出力したデューティを用いてＰＷＭ制御し、パルス状の電圧を各相の巻線Ｌｕ、Ｌｖ、Ｌｗに印加してモータ電流を流す（Ｓ８）。

　続いて起動位置推定部１０は、モータ電流の大きさを電流検出部５から入力される（Ｓ９）。

　続いて起動位置推定部１０は、各相の巻線に流れるモータ電流を比較し、回転子４の位置を推定する（Ｓ１０）。

　回転子４の位置を推定した後は、その位置に基づいて通常の起動処理を行う。回転子４の位置が精度よく推定されているため、起動失敗を抑制することが可能となる。

　以上の構成により、ＰＷＭ出力部１６は、一周期前から遅延時間だけ遅い時点の平滑電圧からＰＷＭ制御のデューティを計算している。これにより、インバータ回路１は、遅延時間により発生する平滑電圧の差を補正してモータ電圧ＶＭを正確に出力することができる。また、起動位置推定部１０は、モータ電流の微小な変化を精度よく判断し、回転子４の位置を精度よく推定できる。つまり、平滑回路１４のコンデンサの容量が小さくても平滑電圧を補正してモータ電圧ＶＭを精度よくブラシレスＤＣモータ２の巻線３に印加できるので、モータ電流の微小な変化を精度よく検出し、起動時の回転子４の位置推定の精度を向上できる。したがって、低コストで小型化できるブラシレスＤＣモータ電圧制御装置２０ａを実現できる。

　なお、周期検出部６は平滑電圧の電圧変化から一周期を検出しているが、交流から直接一周期を検出してもよい。

　また、起動時の回転子の位置推定方法については、パルス状のモータ電圧を３０度、９０度、１５０度、２１０度、２７０度、３３０度に６回印加する方法を述べたが、他の角度や回数を印加する方法で位置を推定してもよい。

　（実施の形態２）
　本実施の形態では、比較判断部９の処理について実施の形態１と異なる点を説明する。実施の形態１と同じ構成については同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

　実施の形態１では、比較判断部９が比較する、ブラシレスＤＣモータ２の起動時に平滑回路１４が出力する最新の平滑電圧の値Ｖａと、電圧記憶部７の記憶する一周期前の平滑電圧の値Ｖｂとが一致するものとして説明した。しかしながら、交流電源が不安定な場合には、図２Ａに示す電圧のブレＹ等によって一致しないことがある。電圧のブレＹが発生する原因としては、交流電源の立ち上げ、交流電源の電圧変動、雷サージのノイズ印加等があり、一過性のものである。本実施の形態では、比較判断部９は、最新の平滑電圧の値Ｖａと、一周期前の平滑電圧の値Ｖｂとを比較し、一致しない場合には、一致するまでＰＷＭ出力部１６への出力を待機する。

　また、本実施の形態に係る比較判断部９は、図９に示すように、一周期前の平滑電圧の値Ｖｂと、最新の平滑電圧の値Ｖａとを比較し、一致しない場合、何もせず終了（Ｓ１１）に進むように設定されている。

　以上の構成により、本実施の形態に係るブラシレスＤＣモータ電圧制御装置２０ａは、交流電圧が一時的に変動しても、復帰して平滑電圧が周期的に変動するまで待つので、インバータ回路１からブラシレスＤＣモータ２に電圧が精度よく出力されて、モータ電流の微小な変化を精度よく検出することができる。つまり、交流電圧が安定している場合のみ、ブラシレスＤＣモータ２の巻線３に電圧を印加するため、起動時の回転子の位置推定の精度を向上でき、起動失敗を抑制できる信頼性の高いブラシレスＤＣモータ電圧制御装置２０ａを得ることができる。

　（実施の形態３）
　本実施の形態では、平滑回路１４について、実施の形態１、２と異なる点を説明する。実施の形態１、２と同じ構成については同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

　実施の形態１、２では、平滑回路１４が一つの平滑コンデンサからなる例を述べた。本実施の形態では、平滑回路１４に、バレーフィル回路１８を用いた例について説明する。

　本実施の形態において、バレーフィル回路１８は、平滑コンデンサ、ダイオード、抵抗を備える。

　図１０は、実施の形態３に係るブラシレスＤＣモータ電圧制御装置２０ａにおける機能ブロック図である。図１０に示すように、本実施の形態に係るブラシレスＤＣモータ電圧制御装置２０ａは、図１の平滑回路１４をバレーフィル回路１８に置換えたものである。この構成では、バレーフィル回路１８は、二つの平滑コンデンサを含んでおり、二つの平滑コンデンサに電流が流れる時間、いわゆる充電時間が、平滑コンデンサが１つのみの場合よりも長くなる。つまり、交流電源１２の電流波形が実施の形態１、２の場合よりも正弦波に近くなる。これにより、他の構成を変更することなく、力率を改善することができる。

　図１１Ａは、交流電圧の一例を示す図である。図１１Ｂは、バレーフィル回路１８を利用して交流電圧を整流平滑した平滑電圧の一例を示している。

　図１１Ａ，図１１Ｂに示すように、平滑回路１４にバレーフィル回路１８を用いても、バレーフィル回路１８から出力される平滑電圧には、交流電源の周期的で大きな電圧変動が存在する。具体的には、バレーフィル回路１８から出力される平滑電圧は、最大電圧Ｖｍａｘの１／２まで変動する。しかしながら、実施の形態１で説明したように、平滑電圧が変動したとしても、制御部２１ａによって、ブラシレスＤＣモータ２に入力される電圧は一定となるように設定されている。

　以上の構成により、平滑回路１４にバレーフィル回路１８を用いても、実施の形態１、２と同じ方法で平滑電圧の変動の抑制ができ、起動時の回転子４の位置推定の精度を向上できる。つまり、バレーフィル回路１８の力率改善特性により力率が高く、起動失敗を抑制できるブラシレスＤＣモータ電圧制御装置２０ａを提供できる。

　なお、バレーフィル回路１８の例として、コンデンサを２段とした構成のものを示したが、３段の構成のものでもよい。

　（実施の形態４）
　本実施の形態では、実施の形態１～３に係るブラシレスＤＣモータ電圧制御装置２０ａを搭載した送風装置について説明する。実施の形態１～３と同じ構成については同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

　図１２は、実施の形態４に係るレンジフードを示す図である。レンジフード１９は、キャビネット２６の内部にブラシレスＤＣモータ２、回路ケース２５、フィルタ４０およびフード４１を備える。回路ケース２５には、実施の形態１～３に係るブラシレスＤＣモータ電圧制御装置２０ａが内蔵されている。また、ブラシレスＤＣモータ２には送風ファン２２が取り付けられている。フィルタ４０およびフード４１は、レンジフード１９の下部に取り付けられた構造である。

　台所で調理する時に発生する熱気、煙および蒸気等はブラシレスＤＣモータ２に取り付けられた送風ファン２２が回転することによって、フード４１の中央部分よりフィルタ４０を通って室外に排出される。

　ブラシレスＤＣモータ２は、回路ケース２５に内蔵されたブラシレスＤＣモータ電圧制御装置２０ａで起動される。

　これにより、ブラシレスＤＣモータ２は、起動時に回転子４の位置が精度よく推定され、回転子４の位置に応じた電圧を印加されるので、十分なトルクで起動することができる。したがって、レンジフードのような送風ファンが大型で重い場合においても、素早く起動し、熱気、煙および蒸気等をすばやく排出できる送風装置を提供できる。

　（実施の形態５）
　本実施の形態では、制御部２１ａについて、実施の形態１～４と異なる点を説明する。実施の形態１～４と同じ構成については同じ符号をつけて詳細な説明を省略する。

　図１３は、実施の形態５に係るブラシレスＤＣモータ電圧制御装置２０ｂのブロック図である。図１３に示すように、ブラシレスＤＣモータ電圧制御装置２０ｂは、整流回路１３と、平滑回路１４と、インバータ回路１と、電圧分圧部１５と、電流検出部５と、制御部２１ｂとを備える。

　制御部２１ｂは、ブラシレスＤＣモータ電圧制御装置２０ａの制御部２１ａに備えられた起動位置推定部１０と位置推定電圧印加部１１に代えて、電流変換部２７と、目標風量記憶部２８と、風量演算部２９と、モータ電圧制御部３０とを備える。

　電流変換部２７は、巻線３に流れるモータ電流を、電流検出部５を介して取得する。そして、電流変換部２７は、取得したモータ電流に基づいて、モータ電流の大きさと回転子４の位置θと速度ωを検出する。回転子４の位置θと速度ωとの検出は、いわゆるセンサレス正弦波駆動方式に基づく変換によって行われる。電流変換部２７は、モータ電流の大きさと速度ωを目標風量記憶部２８へ、回転子４の位置θをモータ電圧制御部３０へ出力する。

　目標風量記憶部２８は、送風ファン２２が回転することによりフード４１の中央部分からフィルタ４０を通って送風されるべき風量である、予め定められた目標風量Ｑｓを記憶する。目標風量記憶部２８は、目標風量Ｑｓを風量演算部２９へ出力する。

　風量演算部２９は、ブラシレスＤＣモータ２が駆動時か否かを判断し、駆動時には電流変換部２７より入力されるモータ電流の大きさと回転子４の速度ωを用いて、送風ファン２２が実際に送風している風量Ｑを演算する。そして、風量演算部２９は、目標風量記憶部２８より入力される目標風量Ｑｓと風量Ｑを比較して目標速度ωｓを決定し、得られた目標速度ωｓをモータ電圧制御部３０へ出力する。つまり、風量演算部２９は、風量が多いと判断した場合、風量が少なくなるように速度ωを下げ、風量が少ないと判断した場合、風量が多くなるように速度ωを上げる。また、風量演算部２９は、ブラシレスＤＣモータ２が停止時または起動時の場合は何の処理も行わない。なお駆動時とは、回転子が起動した後、回転を継続し、回転子に取り付けられた送風ファンが送風している状態を指す。

　モータ電圧制御部３０は、電流変換部２７より入力される回転子４の位置θと、風量演算部２９より入力される目標速度ωｓとに基づいて決定される目標モータ電圧ＶＭＳとをＰＷＭ出力部１６へ出力する。

　ＰＷＭ出力部１６は、比較判断部９より入力される平滑電圧の値と、モータ電圧制御部３０より入力されるモータ電圧ＶＭＳに基づいてＰＷＭ制御のデューティを調整してインバータ回路１に出力する。

　ここで、モータ電圧制御部３０が出力する目標モータ電圧ＶＭＳは、ＰＷＭ制御によるデューティを正弦波状にした電圧である。

　図１４Ａ、図１４Ｂは、ＰＷＭ出力部１６により、比較判断部９から入力される平滑電圧の値と、モータ電圧制御部３０から入力される目標モータ電圧ＶＭＳとに基づいてＰＷＭ制御のデューティを調整した場合と、調整しない場合とのモータ電流の一例を示す。図１４Ａは、デューティを調整した場合を示す図である。図１４Ａに示すように、比較判断部９から入力される平滑電圧の値に基づいてＰＷＭ制御のデューティを調整しているので、モータ電流は一定の大きさになっている。図１４Ｂは、デューティを調整しない場合を示す図である。図１４Ｂに示すように、この場合、モータ電流は大きさが常に変化している。電流変換部２７はインバータ回路１が出力する一定の大きさのモータ電流を取得して、モータ電流の大きさと回転子の速度ωを検出する。風量演算部２９は、電流変換部２７が出力するモータ電流の大きさと回転子４の速度ωを用いて送風ファン２２から発生している風量Ｑを演算する。

　続いて、本実施の形態に係るブラシレスＤＣモータ電圧制御装置２０ｂの動作を、図１５を参照しながら説明する。図１５は、実施の形態５に係るブラシレスＤＣモータ電圧制御装置２０ｂの動作を説明するフローチャートである。図１５は、電圧保持部８が平滑電圧を保持してからＰＷＭ出力部１６がデューティを出力するまでのフローチャートを示す。図９と同じ動作のものは、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。なお、以下に示した処理は、ＰＷＭ制御における１ステップ毎に行われる。

　まず、電圧保持部８は、電圧分圧部１５より入力される平滑電圧の値を保持する（Ｓ１）。

　続いて風量演算部２９は、駆動時か否かを判断し、駆動時には、次の電流変換部２７の処理（Ｓ２２）に進む。停止時または、起動時においては、何もせずに終了（Ｓ１１）する（Ｓ２１）。

　次に電流変換部２７は、印加される電圧に基づいて巻線３に流れるモータ電流より、モータ電流の大きさと回転子４の位置θと速度ωを検出する（Ｓ２２）。

　続いて風量演算部２９は、モータ電流の大きさと回転子４の速度ωを用いて、送風ファン２２から発生している風量Ｑを演算する。そして、風量演算部２９は、目標風量記憶部２８から入力される目標風量Ｑｓと風量Ｑを比較して目標速度ωｓを決定する（Ｓ２３）。

　続いてモータ電圧制御部３０は、電流変換部２７から入力される回転子４の位置θと風量演算部２９から入力される目標速度ωｓとに基づいて目標モータ電圧ＶＭＳを決定し、ＰＷＭ出力部１６へ出力する（Ｓ２４）。

　次に比較判断部９は、一周期前の平滑電圧の値Ｖｂと最新の平滑電圧の値Ｖａとを比較して一致した場合、次の比較判断部９の平滑電圧の値に決定（Ｓ６）に進む（Ｓ５）。

　続いてＰＷＭ出力部１６は、比較判断部９から入力される平滑電圧の値Ｖｈとモータ電圧制御部３０から入力される目標モータ電圧ＶＭＳとに基づいてＰＷＭ制御のデューティを調整してインバータ回路１に出力する（Ｓ７）。

　以上の構成により、本実施の形態に係るブラシレスＤＣモータ電圧制御装置２０ｂは、駆動時において、回転子４の速度ωを調整することで、送風ファン２２から送風される実際の風量Ｑを目標風量Ｑｓに調整することができる。さらに、本実施の形態に係るブラシレスＤＣモータ電圧制御装置２０ｂは、一周期前から遅延時間だけ遅い時点の平滑電圧に基づいてＰＷＭ制御のデューティを計算している。これにより、インバータ回路１は、遅延時間により発生する平滑電圧の差を補正して目標モータ電圧ＶＭＳを正確に出力することができる。したがって、電流変換部２７は、電流検出部５を介してモータ電流を精度よく検出することができる。風量Ｑは、このモータ電流を変換した、モータ電流の大きさと速度ωを用いて求められる。つまり、本実施の形態では、精度よく風量Ｑが演算されるため、送風ファンから送風される実際の風量Ｑを精度よく目標風量Ｑｓに調整することができる。

　なお、風量演算部２９は、モータ電流と速度ωを用いて風量Ｑを演算しているが、速度ωに代わって、例えば、モータ電圧を用いて風量を演算してもよい。

　また、電流変換部２７は、モータ電流を用いて速度ωを検出しているが、回転子４に施された表面磁石の近傍の磁気センサの信号を用いて検出してもよい。

　また、本実施の形態において、平滑回路１４として、バレーフィル回路１８を利用してもよい。バレーフィル回路１８を使用した場合の効果等の説明については、実施の形態３に記載したものと同等である為、省略する。

　（実施の形態６）
　本実施の形態では、比較判断部９の処理について実施の形態５と異なる点を説明する。

　実施の形態５では、比較判断部９が比較する、ブラシレスＤＣモータ２の駆動時に平滑回路１４が出力する最新の平滑電圧の値Ｖａと、電圧記憶部７の記憶する一周期前の平滑電圧の値Ｖｂとが一致するものとして説明した。しかしながら、実施の形態２で説明したように、交流電源が不安定な場合には、図２Ａの電圧のブレＹ等によって一致しないことがある。本実施の形態では、比較判断部９は、最新の平滑電圧の値Ｖａと、一周期前の平滑電圧の値Ｖｂとを比較し、一致しない場合、最新の平滑電圧の値ＶａをＰＷＭ出力部１６への出力するようにしたものである。ここでいう最新の平滑電圧の値Ｖａとは、一周期前の平滑電圧Ｖｂと一致しなかった平滑電圧の値のことである。

　これにより、装置を停止させることなく、風量を確保することができる。その後、比較判断部９は、最新の平滑電圧の値Ｖａと、一周期前の平滑電圧の値Ｖｂとが一致すれば、実施の形態５に記載したとおりの通常動作を行う。

　続いて、比較判断部９が、最新の平滑電圧の値Ｖａと、一周期前の平滑電圧の値Ｖｂとを比較し、一致しない場合のブラシレスＤＣモータ電圧制御装置２０ｂの動作を、図１５を参照しながら説明する。

　図１５に示すように、比較判断部９は、最新の平滑電圧の値Ｖａと、一周期前の平滑電圧の値Ｖｂとを比較し、一致しない場合、次の比較判断部９の平滑電圧の値を最新の平滑電圧の値に決定の処理（Ｓ２５）に進む（Ｓ５）。

　続いて比較判断部９は、最新の平滑電圧の値を平滑電圧の値Ｖｈに決定する（Ｓ２５）。

　続いてＰＷＭ出力部１６は、比較判断部９から入力された平滑電圧の値Ｖｈとモータ電圧制御部３０から入力される目標モータ電圧ＶＭＳとに基づいてＰＷＭ制御のデューティを調整してインバータ回路１に出力する（Ｓ７）。

　以上の構成により、交流電圧が一時的に変動しても、モータが停止することなく風量を確保することができ、交流電圧が正常となった場合はモータ電圧が出力されてモータ電流を精度よく検出することができる。つまり風量をほぼ一定にでき、信頼性の高いブラシレスＤＣモータ電圧制御装置２０ｂを提供できる。

　本発明に係るブラシレスＤＣモータの電圧制御装置は、コンデンサを小型化しても回転子の位置を推定することができるので、小型化を必要とする電圧制御装置として有用である。

　１　　インバータ回路
　２，１０２　　ブラシレスＤＣモータ
　３，Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ　　巻線
　４　　回転子
　５　　電流検出部
　６　　周期検出部
　７　　電圧記憶部
　８　　電圧保持部
　９　　比較判断部
　１０　　起動位置推定部
　１１　　位置推定電圧印加部
　１２　　交流電源
　１３　　整流回路
　１４　　平滑回路
　１５　　電圧分圧部
　１６　　ＰＷＭ出力部
　１７　　遅延時間記憶部
　１８　　バレーフィル回路
　１９　　レンジフード
　２０ａ，２０ｂ　　ブラシレスＤＣモータ電圧制御装置
　２１ａ，２１ｂ　　制御部
　２２　　送風ファン
　２５　　回路ケース
　２６　　キャビネット
　２７　　電流変換部
　２８　　目標風量記憶部
　２９　　風量演算部
　３０　　モータ電圧制御部
　４０　　フィルタ
　４１　　フード
　１１９　　レンジフード
　１２２　　送風ファン
　１２３　　排気口
　１２４　　外壁
　１２５　　回路ケース
　１２６　　キャビネット
　１４０　　フィルタ
　１４１　　フード

Claims

交流電圧を整流して直流電圧に変換する整流回路と、
前記直流電圧を平滑して平滑電圧を出力する平滑回路と、
入力されたデューティに基づいて、入力される前記平滑電圧をＰＷＭ制御してブラシレスＤＣモータに供給するインバータ回路と、
前記平滑電圧の変動の周期を検出する周期検出部と、
前記周期に対応させて前記平滑電圧の値を記憶する電圧記憶部と、
前記平滑回路により前記平滑電圧が出力されてから前記インバータ回路を介して前記平滑電圧が前記ブラシレスＤＣモータに出力されるまでの時間と、前記平滑回路により前記平滑電圧が出力されてから前記平滑電圧に基づいて前記インバータ回路に前記デューティが出力されるまでの時間と、の差である遅延時間を記憶する遅延時間記憶部と、
前記ブラシレスＤＣモータの起動時に前記平滑回路が出力する平滑電圧の値と、前記電圧記憶部の記憶する一周期前の平滑電圧の値と、を比較して一致した場合には前記電圧記憶部の記憶する一周期前の平滑電圧の値よりさらに前記遅延時間だけ遅く記憶された平滑電圧の値を出力する比較判断部と、
前記比較判断部から入力される平滑電圧の値に基づいて前記デューティを調整して前記インバータ回路に出力するＰＷＭ出力部と、
を備えるブラシレスＤＣモータ電圧制御装置。
前記ブラシレスＤＣモータに印加するモータ電圧を保持する位置推定電圧印加部を備え
前記ＰＷＭ出力部は、
　前記位置推定電圧印加部から入力されるモータ電圧と前記比較判断部から入力される平滑電圧の値とに基づいて前記デューティを調整して前記インバータ回路に出力する請求項１に記載のブラシレスＤＣモータ電圧制御装置。
前記ブラシレスＤＣモータに流れるモータ電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部が検出した電流値に基づいて前記ブラシレスＤＣモータを構成する回転子の位置を推定する起動位置推定部と、を備える請求項１に記載のブラシレスＤＣモータ電圧制御装置。
前記比較判断部は、
　前記ブラシレスＤＣモータの起動時に、前記平滑回路が出力する平滑電圧の値と前記電圧記憶部の記憶する一周期前の平滑電圧の値とが一致しない場合には、一致するまで前記ＰＷＭ出力部への出力を待機する請求項１に記載のブラシレスＤＣモータ電圧制御装置。
前記ブラシレスＤＣモータに接続される送風ファンと、
前記ブラシレスＤＣモータに流れるモータ電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部が検出したモータ電流に基づいてモータ電流の大きさと前記ブラシレスＤＣモータを構成する回転子の位置と速度とを検出する電流変換部と、
前記送風ファンが送風すべき風量である目標風量を記憶する目標風量記憶部と、
前記電流変換部が検出したモータ電流の大きさと回転子の速度を用いて前記送風ファンが送風している風量を演算して前記目標風量と比較し、前記目標風量を達成するための前記回転子の速度を決定する風量演算部と、
前記電流変換部が検出した前記回転子の位置と前記風量演算部が決定した前記回転子の速度とに基づいて前記ブラシレスＤＣモータに与えるモータ電圧を決定するモータ電圧制御部と、を備え
前記ＰＷＭ出力部は、
　前記モータ電圧制御部により決定されたモータ電圧と前記比較判断部が出力した平滑電圧の値とに基づいて前記デューティを調整して前記インバータ回路に出力する請求項１に記載のブラシレスＤＣモータ電圧制御装置。
前記比較判断部は、
　前記ブラシレスＤＣモータの駆動時に、
　前記平滑回路が出力する平滑電圧の値と前記電圧記憶部の記憶する一周期前の平滑電圧の値とが一致しない場合には、前記平滑回路が出力する平滑電圧の値を前記ＰＷＭ出力部へ出力する請求項１に記載のブラシレスＤＣモータ電圧制御装置。
前記平滑回路は、バレーフィル回路である請求項１に記載のブラシレスＤＣモータ電圧制御装置。
請求項１に記載のブラシレスＤＣモータ電圧制御装置を搭載した送風装置。