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JP2002034280A - Brushless DC motor control method and device - Google Patents

Brushless DC motor control method and device

Info

Publication number
JP2002034280A
JP2002034280A JP2000217112A JP2000217112A JP2002034280A JP 2002034280 A JP2002034280 A JP 2002034280A JP 2000217112 A JP2000217112 A JP 2000217112A JP 2000217112 A JP2000217112 A JP 2000217112A JP 2002034280 A JP2002034280 A JP 2002034280A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
brushless
motor
inverter
phase
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000217112A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobuki Kitano
伸起 北野
Hiroyuki Yamai
広之 山井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daikin Industries Ltd filed Critical Daikin Industries Ltd
Priority to JP2000217112A priority Critical patent/JP2002034280A/en
Publication of JP2002034280A publication Critical patent/JP2002034280A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁極位置角の検出を行うことなくブラシレス
DCモータを駆動する。 【解決手段】 インバータ部1からの出力波形をブラシ
レスDCモータ2に供給し、ブラシレスDCモータ2の
電圧、電流、もしくは磁束を検出し、検出信号を位相基
準発生部3に供給して位相基準を発生し、発生した位相
基準および外部から与えられる位相指令に基づいて波形
制御部4から波形制御信号を出力し、出力波形位相を所
定値とすべくインバータ部1を制御する。
(57) [Problem] To drive a brushless DC motor without detecting a magnetic pole position angle. SOLUTION: An output waveform from an inverter unit 1 is supplied to a brushless DC motor 2, a voltage, a current or a magnetic flux of the brushless DC motor 2 is detected, and a detection signal is supplied to a phase reference generating unit 3 to determine a phase reference. A waveform control signal is output from the waveform control unit 4 based on the generated phase reference and a phase command given from the outside, and the inverter unit 1 is controlled to set the output waveform phase to a predetermined value.

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】この発明は、インバータの出
力をブラシレスDCモータに供給するようにしたブラシ
レスDCモータ制御方法およびその装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a brushless DC motor control method and an apparatus for supplying an output of an inverter to a brushless DC motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】回転子に永久磁石を装着してなるブラシ
レスDCモータは、同期モータに比べて高効率で、省エ
ネルギー運転が第1に望まれる用途で広く用いられてい
る。そして、その制御回路構成としては、図20に示す
ように、ブラシレスDCモータ72の回転子位置(磁極
位置)を検出するエンコーダ73と、エンコーダ73か
らの出力信号に基づいて磁極位置の検出を行う磁極位置
検出部74と、磁極位置検出信号に基づき、回転子位置
角(磁極位置角)に同期したインバータ出力波形を出力
すべくインバータ部71を制御する波形制御部75とを
有する構成が一般的に採用されている。
2. Description of the Related Art A brushless DC motor in which a permanent magnet is mounted on a rotor has higher efficiency than a synchronous motor and is widely used in applications where energy-saving operation is first desired. As the control circuit configuration, as shown in FIG. 20, an encoder 73 for detecting a rotor position (magnetic pole position) of the brushless DC motor 72 and a magnetic pole position are detected based on an output signal from the encoder 73. A general configuration includes a magnetic pole position detection unit 74 and a waveform control unit 75 that controls the inverter unit 71 to output an inverter output waveform synchronized with the rotor position angle (magnetic pole position angle) based on the magnetic pole position detection signal. Has been adopted.

【0003】また、信頼性やコスト面でエンコーダの組
み込みが難しい用途(例えば、空気調和機、冷蔵庫など
で使用される圧縮機の駆動源としての用途)では、ブラ
シレスDCモータの端子電圧から磁石による逆起電圧を
検出し、検出された逆起電圧から回転子位置角を間接的
に検出する方法が採用されている。なお、この方法は、
(1)逆起電圧の基本波のゼロクロスを検出して磁極位
置角信号とする方法(特開平5−276782号公報参
照)、および(2)逆起電圧に含まれる3次高調波成分
のゼロクロスを検出して磁極位置角信号とする方法(特
再平7−827328号公報参照)に大別される。
In applications where it is difficult to incorporate an encoder in terms of reliability and cost (for example, applications as a drive source for a compressor used in an air conditioner, a refrigerator, etc.), a magnet voltage is derived from the terminal voltage of a brushless DC motor. A method of detecting a back electromotive voltage and indirectly detecting a rotor position angle from the detected back electromotive voltage is employed. Note that this method
(1) A method of detecting a zero cross of a fundamental wave of a back electromotive voltage to generate a magnetic pole position angle signal (see Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-276782); (See Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-828328).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】(1)の方法を採用す
る場合には、各相に所定の通電オフ期間(電流が流れな
い期間)を設け、ブラシレスDCモータの端子電圧を検
出しなければならないのであるから、通電波形が制約さ
れてしまい、連続した通電波形(例えば、正弦波)でブ
ラシレスDCモータを駆動することが不可能になってし
まう。
When the method (1) is adopted, a predetermined energization OFF period (a period during which no current flows) is provided for each phase, and the terminal voltage of the brushless DC motor must be detected. Therefore, the energization waveform is restricted, and it becomes impossible to drive the brushless DC motor with a continuous energization waveform (for example, a sine wave).

【0005】(2)の方法を採用する場合には、電流に
依存することなく磁極位置検出を行うことができるので
(1)の方法のような電流波形に対する制約がなくなる
が、逆起電圧に3次調波を含まないモータに適用するこ
とが不可能になってしまう。
When the method (2) is adopted, the magnetic pole position can be detected without depending on the current, so that the restriction on the current waveform as in the method (1) is eliminated. It becomes impossible to apply to a motor that does not include the third harmonic.

【0006】すなわち、モータの高調波損失や騒音を低
減するためには、電流が滑らかに変化する正弦波や台形
波で駆動することが好ましいが、(1)の方法では磁極
位置の検出が不可能になるのでブラシレスDCモータを
駆動することができなくなり、(2)の方法では採用で
きるモータが制約されてしまい、所望のモータを採用す
ることが不可能になってしまう。
That is, in order to reduce the harmonic loss and noise of the motor, it is preferable to drive the motor with a sine wave or trapezoidal wave in which the current changes smoothly. However, in the method (1), it is not possible to detect the magnetic pole position. This makes it impossible to drive a brushless DC motor, and the method (2) limits the motors that can be used, making it impossible to use a desired motor.

【0007】[0007]

【発明の目的】この発明は上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、磁極位置角の検出を行うことなくブラシ
レスDCモータを駆動することができるブラシレスDC
モータ制御方法およびその装置を提供することを目的と
している。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and has been made in consideration of the above-described problems, and is intended to provide a brushless DC motor capable of driving a brushless DC motor without detecting a magnetic pole position angle.
An object of the present invention is to provide a motor control method and a device thereof.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】請求項1のブラシレスD
Cモータ制御方法は、回転子位置角に拘束されない基準
信号を生成し、生成された基準信号に基づいてインバー
タ出力波形位相を設定すべくインバータを制御する方法
である。
A brushless D according to claim 1
The C motor control method is a method of generating a reference signal that is not restricted by the rotor position angle and controlling the inverter to set the inverter output waveform phase based on the generated reference signal.

【0009】請求項2のブラシレスDCモータ制御方法
は、回転子位置角に拘束されない基準信号を生成すると
ともに、負荷状態を検出し、生成された基準信号および
検出された負荷状態に基づいてインバータ出力波形位相
を設定すべくインバータを制御する方法である。
A brushless DC motor control method according to a second aspect of the present invention generates a reference signal not restricted by the rotor position angle, detects a load state, and outputs an inverter output based on the generated reference signal and the detected load state. This is a method of controlling the inverter to set the waveform phase.

【0010】請求項3のブラシレスDCモータ制御方法
は、1次磁束を検出して回転位置角に拘束されない基準
信号を生成する方法である。ここで、およびこの明細書
において、「1次磁束」とは、インバータ端子電圧を積
分して得られるものを意味する。
A brushless DC motor control method according to a third aspect is a method of detecting a primary magnetic flux and generating a reference signal that is not restricted by a rotational position angle. Here and in this specification, the “primary magnetic flux” means the one obtained by integrating the inverter terminal voltage.

【0011】請求項4のブラシレスDCモータ制御方法
は、ブラシレスDCモータの回転数に基づいて負荷状態
を検出する方法である。
A brushless DC motor control method according to a fourth aspect is a method for detecting a load state based on the number of revolutions of the brushless DC motor.

【0012】請求項5のブラシレスDCモータ制御方法
は、1次磁束を検出し、検出した1次磁束により直接イ
ンバータを制御する方法である。ここで、および以下に
おいて、「直接インバータを制御する」とは、1次磁束
から位置への変換処理、もしくは位置の算出処理などを
行うことなくインバータを制御することを意味する。
A brushless DC motor control method according to a fifth aspect is a method of detecting a primary magnetic flux and directly controlling an inverter with the detected primary magnetic flux. Here and in the following, “directly control the inverter” means controlling the inverter without performing a conversion process from a primary magnetic flux to a position or a position calculation process.

【0013】請求項6のブラシレスDCモータ制御装置
は、回転子位置角に拘束されない基準信号を生成する基
準信号生成手段と、生成された基準信号に基づいてイン
バータ出力波形位相を設定すべくインバータを制御する
インバータ制御手段とを含むものである。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a brushless DC motor control device comprising: a reference signal generating means for generating a reference signal not restricted by a rotor position angle; and an inverter for setting an inverter output waveform phase based on the generated reference signal. And an inverter control means for controlling.

【0014】請求項7のブラシレスDCモータ制御装置
は、回転子位置角に拘束されない基準信号を生成する基
準信号生成手段と、負荷状態を検出する負荷状態検出手
段と、生成された基準信号および検出された負荷状態に
基づいてインバータ出力波形位相を設定すべくインバー
タを制御するインバータ制御手段とを含むものである。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a brushless DC motor control device, wherein a reference signal generating means for generating a reference signal not restricted by the rotor position angle, a load state detecting means for detecting a load state; And inverter control means for controlling the inverter so as to set the inverter output waveform phase based on the load state thus set.

【0015】請求項8のブラシレスDCモータ制御装置
は、前記基準信号生成手段として、1次磁束を検出して
回転位置角に拘束されない基準信号を生成するものを採
用するものである。
According to an eighth aspect of the present invention, the brushless DC motor control device employs, as the reference signal generating means, a device which detects a primary magnetic flux and generates a reference signal which is not restricted by a rotational position angle.

【0016】請求項9のブラシレスDCモータ制御装置
は、前記負荷状態検出手段として、ブラシレスDCモー
タの回転数に基づいて負荷状態を検出するものを採用す
るものである。
According to a ninth aspect of the present invention, in the brushless DC motor control device, the load state detecting means detects a load state based on a rotation speed of the brushless DC motor.

【0017】請求項10のブラシレスDCモータ制御装
置は、1次磁束を検出する1次磁束検出手段と、検出し
た1次磁束により直接インバータを制御するインバータ
制御手段とを含むものである。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a brushless DC motor control device including primary magnetic flux detecting means for detecting a primary magnetic flux, and inverter controlling means for directly controlling an inverter based on the detected primary magnetic flux.

【0018】[0018]

【作用】請求項1のブラシレスDCモータ制御方法であ
れば、インバータの出力を供給してブラシレスDCモー
タを制御するに当たって、回転子位置角に拘束されない
基準信号を生成し、生成された基準信号に基づいてイン
バータ出力波形位相を設定すべくインバータを制御する
のであるから、通電オフ期間を設けることなくブラシレ
スDCモータを制御して効率の改善および騒音の低減を
達成することができ、しかも逆起電圧に3次調波を含ま
ないブラシレスDCモータにも適用することができる。
According to the brushless DC motor control method of the present invention, when the output of the inverter is supplied to control the brushless DC motor, a reference signal not restricted by the rotor position angle is generated, and the generated reference signal is generated. Since the inverter is controlled so as to set the inverter output waveform phase on the basis of this, it is possible to control the brushless DC motor without providing a power-off period, thereby improving the efficiency and reducing the noise, and furthermore, the back electromotive voltage. The present invention can also be applied to a brushless DC motor that does not include the third harmonic.

【0019】請求項2のブラシレスDCモータ制御方法
であれば、インバータの出力を供給してブラシレスDC
モータを制御するに当たって、回転子位置角に拘束され
ない基準信号を生成するとともに、負荷状態を検出し、
生成された基準信号および検出された負荷状態に基づい
てインバータ出力波形位相を設定すべくインバータを制
御するのであるから、通電オフ期間を設けることなく負
荷状態を考慮してブラシレスDCモータを制御して効率
の改善および騒音の低減を達成することができ、しかも
逆起電圧に3次調波を含まないブラシレスDCモータに
も適用することができる。
According to the brushless DC motor control method of the second aspect, the output of the inverter is supplied and the brushless DC motor is controlled.
In controlling the motor, a reference signal not restricted by the rotor position angle is generated, and a load state is detected.
Since the inverter is controlled to set the inverter output waveform phase based on the generated reference signal and the detected load state, the brushless DC motor is controlled in consideration of the load state without providing a power-off period. Improvement in efficiency and reduction in noise can be achieved, and the present invention can be applied to a brushless DC motor in which the back electromotive force does not include the third harmonic.

【0020】請求項3のブラシレスDCモータ制御方法
であれば、1次磁束を検出して回転位置角に拘束されな
い基準信号を生成するのであるから、基準信号を簡単に
生成することができるほか、請求項1または請求項2と
同様の作用を達成することができる。
According to the brushless DC motor control method of the third aspect, since the primary magnetic flux is detected and the reference signal not generated by the rotation position angle is generated, the reference signal can be easily generated. The same operation as the first or second aspect can be achieved.

【0021】請求項4のブラシレスDCモータ制御方法
であれば、ブラシレスDCモータの回転数に基づいて負
荷状態を検出するのであるから、負荷状態を簡単にかつ
正確に検出することができるほか、請求項2と同様の作
用を達成することができる。
According to the brushless DC motor control method of claim 4, since the load state is detected based on the rotation speed of the brushless DC motor, the load state can be easily and accurately detected. The same operation as that of the item 2 can be achieved.

【0022】請求項5のブラシレスDCモータ制御方法
であれば、インバータの出力を供給してブラシレスDC
モータを制御するに当たって、1次磁束を検出し、検出
した1次磁束により直接インバータを制御するのである
から、通電オフ期間を設けることなくブラシレスDCモ
ータを制御して効率の改善および騒音の低減を達成する
ことができ、しかも逆起電圧に3次調波を含まないブラ
シレスDCモータにも適用することができる。
According to the brushless DC motor control method of the fifth aspect, the output of the inverter is supplied and the brushless DC motor is controlled.
In controlling the motor, the primary magnetic flux is detected, and the inverter is directly controlled by the detected primary magnetic flux. Therefore, the brushless DC motor is controlled without providing a power-off period to improve efficiency and reduce noise. The present invention can be applied to a brushless DC motor that does not include the third harmonic in the back electromotive voltage.

【0023】請求項6のブラシレスDCモータ制御装置
であれば、インバータの出力を供給してブラシレスDC
モータを制御するに当たって、基準信号生成手段によっ
て回転子位置角に拘束されない基準信号を生成し、イン
バータ制御手段によって、生成された基準信号に基づい
てインバータ出力波形位相を設定すべくインバータを制
御することができる。
According to the brushless DC motor control device of the sixth aspect, the output of the inverter is supplied to the brushless DC motor control device.
In controlling the motor, a reference signal generation unit generates a reference signal that is not restricted by the rotor position angle, and the inverter control unit controls the inverter to set an inverter output waveform phase based on the generated reference signal. Can be.

【0024】したがって、通電オフ期間を設けることな
くブラシレスDCモータを制御して効率の改善および騒
音の低減を達成することができ、しかも逆起電圧に3次
調波を含まないブラシレスDCモータにも適用すること
ができる。
Therefore, the efficiency can be improved and the noise can be reduced by controlling the brushless DC motor without providing the power-off period, and the brushless DC motor which does not include the third harmonic in the back electromotive voltage can be realized. Can be applied.

【0025】請求項7のブラシレスDCモータ制御装置
であれば、インバータの出力を供給してブラシレスDC
モータを制御するに当たって、基準信号生成手段によっ
て回転子位置角に拘束されない基準信号を生成し、負荷
状態検出手段によって負荷状態を検出し、インバータ制
御手段によって、生成された基準信号および検出された
負荷状態に基づいてインバータ出力波形位相を設定すべ
くインバータを制御することができる。
According to the brushless DC motor control device of the present invention, the output of the inverter is supplied and the brushless DC motor is controlled.
In controlling the motor, the reference signal generating means generates a reference signal not restricted by the rotor position angle, the load state detecting means detects the load state, and the inverter control means generates the generated reference signal and the detected load. The inverter can be controlled to set the inverter output waveform phase based on the state.

【0026】したがって、通電オフ期間を設けることな
く負荷状態を考慮してブラシレスDCモータを制御して
効率の改善および騒音の低減を達成することができ、し
かも逆起電圧に3次調波を含まないブラシレスDCモー
タにも適用することができる。
Therefore, the efficiency can be improved and the noise can be reduced by controlling the brushless DC motor in consideration of the load state without providing the power-off period, and the third harmonic is included in the back electromotive voltage. It can also be applied to brushless DC motors without.

【0027】請求項8のブラシレスDCモータ制御装置
であれば、前記基準信号生成手段として、1次磁束を検
出して回転位置角に拘束されない基準信号を生成するも
のを採用するのであるから、基準信号を簡単に生成する
ことができるほか、請求項6または請求項7と同様の作
用を達成することができる。
According to the brushless DC motor control device of the present invention, the reference signal generating means which detects the primary magnetic flux and generates a reference signal which is not restricted by the rotational position angle is adopted. The signal can be easily generated, and the same operation as that of claim 6 or 7 can be achieved.

【0028】請求項9のブラシレスDCモータ制御装置
であれば、前記負荷状態検出手段として、ブラシレスD
Cモータの回転数に基づいて負荷状態を検出するものを
採用するのであるから、負荷状態を簡単にかつ正確に検
出することができるほか、請求項7と同様の作用を達成
することができる。
In the brushless DC motor control device according to the ninth aspect, a brushless DC motor may be used as the load state detecting means.
Since the load state is detected based on the number of rotations of the C motor, the load state can be easily and accurately detected, and the same operation as in claim 7 can be achieved.

【0029】請求項10のブラシレスDCモータ制御装
置であれば、インバータの出力を供給してブラシレスD
Cモータを制御するに当たって、1次磁束検出手段によ
って1次磁束を検出し、インバータ制御手段によって、
検出した1次磁束により直接インバータを制御すること
ができる。
According to the brushless DC motor control apparatus of the tenth aspect, the output of the inverter is supplied to the brushless DC motor control apparatus.
In controlling the C motor, a primary magnetic flux is detected by a primary magnetic flux detecting means, and the primary magnetic flux is detected by an inverter controlling means.
The inverter can be directly controlled by the detected primary magnetic flux.

【0030】したがって、通電オフ期間を設けることな
くブラシレスDCモータを制御して効率の改善および騒
音の低減を達成することができ、しかも逆起電圧に3次
調波を含まないブラシレスDCモータにも適用すること
ができる。
Therefore, the efficiency can be improved and the noise can be reduced by controlling the brushless DC motor without providing the power-off period, and the brushless DC motor which does not include the third harmonic in the back electromotive voltage can be achieved. Can be applied.

【0031】さらに説明する。Further description will be given.

【0032】一般にd−q座標系で捉えたブラシレスD
Cモータの電圧方程式は、d軸を永久磁石の磁束方向と
一致するように設定すると、数1で表すことができる。
Brushless D generally captured in dq coordinate system
The voltage equation of the C motor can be expressed by Equation 1 when the d-axis is set to match the direction of the magnetic flux of the permanent magnet.

【0033】[0033]

【数1】 (Equation 1)

【0034】ここで、R[Ω]は巻線抵抗を、λa[w
b]は巻線に鎖交する永久磁石磁束数を、ω[rad/
s]は回転角速度を、nはモータ極対数を、Ld[H]
はd軸インダクタンスを、Lq[H]はq軸インダクタ
ンスを、それぞれ示している。なお、pは微分演算子で
ある。
Here, R [Ω] is the winding resistance and λa [w
b] is the number of permanent magnet magnetic fluxes linked to the winding, ω [rad /
s] is the rotational angular velocity, n is the number of motor pole pairs, Ld [H]
Represents a d-axis inductance, and Lq [H] represents a q-axis inductance. Here, p is a differential operator.

【0035】d−q座標系における電圧をvd、vq、
電流をid、iqで表せば、これら諸量は数2により3
相座標系(u−v−w)に変換することができる。
The voltages in the dq coordinate system are represented by vd, vq,
If the current is represented by id and iq, these quantities are 3
It can be converted to a phase coordinate system (uvw).

【0036】[0036]

【数2】 (Equation 2)

【0037】なお、θeは回転子位置角[rad]を電
気角(電気角=極対数×機械角)で表している。
Note that θe represents the rotor position angle [rad] as an electrical angle (electrical angle = number of pole pairs × mechanical angle).

【0038】ブラシレスDCモータに流れる3相交流電
流の振幅をiとし、q軸に対する電流位相をβとすれ
ば、 iq=i・cosβ id=−i・sinβ となる。そして、ブラシレスDCモータの瞬時トルクτ
は、 τ=n・λa・i・cosβ−(1/2)・Lv・i2
・sin2β となる。ここで、Lv=Ld−Lqである。
Assuming that the amplitude of the three-phase alternating current flowing through the brushless DC motor is i and the current phase with respect to the q axis is β, iq = i · cosβ id = −i · sinβ. Then, the instantaneous torque τ of the brushless DC motor
Is τ = n · λa · i · cos β− (1/2) · Lv · i 2
・ Sin2β Here, Lv = Ld-Lq.

【0039】さらに、数1において抵抗を無視し、微分
項が0となる定常状態について考え、これと上記電流の
式および瞬時トルクの式から、数3の関係を得る。
Further, the steady state where the differential term is 0 is considered, ignoring the resistance in Equation 1, and the relationship of Equation 3 is obtained from this and the above-described current equation and instantaneous torque equation.

【0040】[0040]

【数3】 [Equation 3]

【0041】ここで、前記瞬時トルクの式並びに数3に
着目すると、モータトルクは、電流の振幅iと位相β、
もしくは電圧の振幅vと位相δにより定まることが分か
る。
Focusing on the instantaneous torque equation and the equation (3), the motor torque is represented by the current amplitude i and the phase β,
Alternatively, it can be seen that it is determined by the voltage amplitude v and the phase δ.

【0042】すなわち、モータトルクを制御するため
に、従来のブラシレスDCモータ駆動系は、回転子位置
角信号に基づいて電流もしくは電圧位相を制御するよう
にしていた。
That is, in order to control the motor torque, the conventional brushless DC motor drive system controls the current or the voltage phase based on the rotor position angle signal.

【0043】加えて、FA(ファクトリーオートメーシ
ョン)などのサーボ用途では、電流に過渡現象が生じる
ことがなく、かつ高速応答が得られるようにサーボ印加
電圧を数1の電圧方程式に基づき精度よく演算決定する
ためにも、回転子位置角情報が用いられていた。
In addition, in servo applications such as FA (factory automation), the servo applied voltage is accurately calculated based on the equation (1) so that a transient phenomenon does not occur in the current and a high-speed response can be obtained. For this purpose, the rotor position angle information has been used.

【0044】磁束、電圧並びに電流の位相関係、並びに
通電により発生する固定子磁束と回転子の間に働く力を
模式的に示すと、図1並びに図2に示すとおりとなる。
FIGS. 1 and 2 schematically show the phase relationship between the magnetic flux, the voltage and the current, and the force acting between the stator magnetic flux and the rotor generated by energization.

【0045】本願発明は、回転子位置角に拘束されない
基準信号を基に、インバータ出力波形の位相を定める手
段を設け、この位相指令に基づいて、もしくはこの位相
指令をモータ負荷トルクに応答して変化させることによ
り、ブラシレスDCモータを駆動する。したがって、回
転子位置角を直接的もしくは間接的に検出することを不
要にすることができる。
According to the present invention, there is provided means for determining the phase of the inverter output waveform based on a reference signal not restricted by the rotor position angle, and based on this phase command or responding this phase command to the motor load torque. By changing it, the brushless DC motor is driven. Therefore, it is not necessary to directly or indirectly detect the rotor position angle.

【0046】さらに説明する。Further description will be given.

【0047】回転子の表面に永久磁石を装着してなるブ
ラシレスDCモータ(以下、表面磁石構造のブラシレス
DCモータと称する)では、磁気構造的にLv=0とな
るため、前記瞬時トルクを表す式の第2項のトルク(以
下、リラクタンストルクと称する)は発生せず、第1項
のトルク(以下、磁石トルクと称する)のみが発生す
る。
In a brushless DC motor in which a permanent magnet is mounted on the surface of a rotor (hereinafter referred to as a brushless DC motor having a surface magnet structure), Lv = 0 because of its magnetic structure. Does not generate the torque of the second term (hereinafter, referred to as reluctance torque), but generates only the torque of the first term (hereinafter, referred to as magnet torque).

【0048】これに対して、回転子の内部に永久磁石を
装着してなるブラシレスDCモータ(以下、埋込磁石構
造のブラシレスDCモータと称する)では、磁石トルク
およびリラクタンストルクが発生するため、より高効率
なモータとして、省エネルギー性が求められる機器で多
く採用されるようになっている。そこで、埋込磁石構造
のブラシレスDCモータを例にとってその動作を説明す
る。用いたブラシレスDCモータの電気的諸量を表1に
示す。
On the other hand, a brushless DC motor having a permanent magnet mounted inside a rotor (hereinafter referred to as a brushless DC motor having an embedded magnet structure) generates magnet torque and reluctance torque. As a high-efficiency motor, it is widely used in devices that require energy saving. Therefore, the operation of the brushless DC motor having an embedded magnet structure will be described as an example. Table 1 shows the electrical parameters of the brushless DC motor used.

【0049】[0049]

【表1】 [Table 1]

【0050】表1に示す電気的諸量を有するブラシレス
DCモータを採用し、インバータの出力電流実効値を5
[A]に固定し、モータ回転数を30[rps]に設定
し、電流位相を変化させたときのトルクを前記瞬時トル
クを表す式から演算した結果、図3に示す結果が得られ
た。
A brushless DC motor having various electric quantities shown in Table 1 was employed, and the output current effective value of the inverter was 5
[A], the motor rotation speed was set to 30 [rps], and the torque when the current phase was changed was calculated from the equation representing the instantaneous torque. As a result, the result shown in FIG. 3 was obtained.

【0051】ここで、ブラシレスDCモータを駆動する
ために接続されたインバータは回転子位置角情報がフィ
ードバックされておらず、すなわち、位置角情報に基づ
いた位相制御はされておらず、所定の周波数並びに振幅
の交流電流を出力していると仮定し、さらにインバータ
の出力波形に同期してブラシレスDCモータが動作点A
(図3参照)で回転している場合について考える。
Here, the inverter connected to drive the brushless DC motor does not feed back the rotor position angle information, that is, does not perform phase control based on the position angle information, and has a predetermined frequency. Assuming that an AC current having an amplitude is output, the brushless DC motor operates at the operating point A in synchronization with the output waveform of the inverter.
(See FIG. 3).

【0052】この状態で、負荷トルクが増加すると、回
転速度がインバータ出力周波数に比べ遅くなる。この場
合には、図1中に破線で示す方向にd−q座標軸が変化
し、逆起電圧に対するインバータ電流位相βが増加する
とともに、トルクが増加する。そして、負荷トルクと等
しい動作点B(図3参照)に移動し、同期速度で回転を
継続する。すなわち、インバータ出力周波数とモータ回
転速度を極対数倍した周波数とが等しい状態を維持す
る。
In this state, when the load torque increases, the rotation speed becomes lower than the inverter output frequency. In this case, the dq coordinate axis changes in the direction shown by the broken line in FIG. 1, and the inverter current phase β with respect to the back electromotive voltage increases, and the torque increases. Then, it moves to the operating point B (see FIG. 3) equal to the load torque, and continues to rotate at the synchronous speed. That is, the state where the inverter output frequency is equal to the frequency obtained by multiplying the motor rotation speed by the number of pole pairs is maintained.

【0053】逆に負荷トルクが減少する場合について
は、上記の逆の軌跡を考えればよい。
Conversely, when the load torque decreases, the reverse trajectory may be considered.

【0054】これは、負荷トルクの変化がある範囲内で
あれば、ブラシレスDCモータ自身にトルクの不整合を
吸収し、位相を調整する機能があり、インバータ制御側
で出力波形と回転子位置角の位相とを精度よく制御しな
くても、直ちにブラシレスDCモータの回転が不安定に
なったり停止することはなく、回転を継続できることを
示している。
This is because the brushless DC motor itself has a function of absorbing the torque mismatch and adjusting the phase if the load torque changes within a certain range. The output waveform and the rotor position angle are controlled on the inverter control side. This indicates that even if the phase is not precisely controlled, the rotation of the brushless DC motor does not become unstable or stop immediately, but can be continued.

【0055】このことは、図2に示すように、固定子の
磁束と回転子磁石との間に働く電磁力に「ばね」作用を
想定することによって、定性的に簡単に理解することが
できる。
This can be easily and qualitatively understood by assuming a "spring" effect on the electromagnetic force acting between the magnetic flux of the stator and the rotor magnet as shown in FIG. .

【0056】したがって、ブラシレスDCモータの負荷
状態、すなわち、トルクや回転数に応答して、回転子位
置に拘束されない位相指令を適宜変化させ、適正化する
ことでブラシレスDCモータを制御することが可能であ
ることが分かる。
Therefore, the brushless DC motor can be controlled by appropriately changing and optimizing the phase command that is not restricted by the rotor position in response to the load state of the brushless DC motor, that is, the torque or the number of revolutions. It turns out that it is.

【0057】また、表1に示す電気的諸量を有するブラ
シレスDCモータを採用し、インバータの出力電圧振幅
を逆起電圧eと等しく固定し、モータ回転数を30[r
ps]に設定し、電圧位相を変化させたときのトルクを
数3から演算した結果、図4に示す結果が得られた。
Further, a brushless DC motor having various electric quantities shown in Table 1 is employed, the output voltage amplitude of the inverter is fixed to be equal to the back electromotive voltage e, and the motor speed is set to 30 [r].
ps], and the torque when the voltage phase was changed was calculated from Equation 3, and the result shown in FIG. 4 was obtained.

【0058】前記と同様にブラシレスDCモータが動作
点A(図4参照)で回転している場合について考える。
Consider the case where the brushless DC motor is rotating at the operating point A (see FIG. 4) as described above.

【0059】この状態で、負荷トルクが増加すると、回
転速度がインバータ出力周波数に比べ遅くなる。この場
合には、図1中に破線で示す方向にd−q座標軸が変化
し、逆起電圧に対するインバータ電流位相δが増加する
とともに、トルクが増加する。そして、負荷トルクと等
しい動作点B(図4参照)に移動し、回転を継続する。
In this state, when the load torque increases, the rotation speed becomes lower than the inverter output frequency. In this case, the dq coordinate axis changes in the direction indicated by the broken line in FIG. 1, and the inverter current phase δ with respect to the back electromotive voltage increases, and the torque increases. Then, it moves to the operating point B (see FIG. 4) equal to the load torque, and continues to rotate.

【0060】逆に負荷トルクが減少する場合について
は、上記の逆の軌跡を考えればよい。
Conversely, when the load torque decreases, the reverse trajectory may be considered.

【0061】すなわち、電流を制御した場合と同様に、
ある範囲の負荷トルクの変化であれば、安定な回転制御
を実現できることが分かる。
That is, similarly to the case where the current is controlled,
It can be seen that stable rotation control can be realized if the load torque changes within a certain range.

【0062】図5はこの発明に係るブラシレスDCモー
タ制御装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the brushless DC motor control device according to the present invention.

【0063】このブラシレスDCモータ制御装置は、イ
ンバータ部1からの出力波形をブラシレスDCモータ2
に供給し、ブラシレスDCモータ2の電圧、電流、もし
くは磁束を検出し、検出信号を位相基準発生部3に供給
して位相基準を発生し、発生した位相基準および外部か
ら与えられる位相指令に基づいて波形制御部4から波形
制御信号を出力し、出力波形位相を所定値とすべくイン
バータ部1を制御するようにしている。
This brushless DC motor control device converts the output waveform from the inverter unit 1 into a brushless DC motor 2
To detect the voltage, current, or magnetic flux of the brushless DC motor 2, and supply a detection signal to the phase reference generator 3 to generate a phase reference, based on the generated phase reference and an externally applied phase command. Thus, a waveform control signal is output from the waveform control unit 4 to control the inverter unit 1 so that the output waveform phase becomes a predetermined value.

【0064】したがって、電圧振幅が最大値に飽和した
(固定化された)後も位相制御によるモータの弱め磁束
制御(d軸電流により、巻線に鎖交する磁石磁束数を等
価的に減少させる制御)が可能で回転数範囲(定出力範
囲)の拡大を実現できる。特に、埋込磁石構造のブラシ
レスDCモータは弱め磁束の効果が表面磁石構造のブラ
シレスDCモータに比べ大きく、モータ運転範囲をさら
に拡大できる(武田他、「PMモータの機器定数と出力
範囲」、電学論D、110巻11号、平成2年参照)。
Therefore, even after the voltage amplitude is saturated (fixed) to the maximum value, the weak magnetic flux control of the motor by the phase control (the number of magnet magnetic fluxes linked to the winding is equivalently reduced by the d-axis current). Control) can be performed, and the rotation speed range (constant output range) can be expanded. In particular, brushless DC motors with an embedded magnet structure have a greater magnetic flux weakening effect than brushless DC motors with a surface magnet structure, and can further expand the motor operating range (Takeda et al., “PM motor equipment constants and output ranges”, Academic Theory D, Vol. 110, No. 11, 1990).

【0065】[0065]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、この
発明のブラシレスDCモータ制御方法およびその装置の
実施の態様を詳細に説明する。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of a brushless DC motor control method according to an embodiment of the present invention;

【0066】なお、説明の便宜上、断りのない限り、以
降の説明では「1次磁束」を単に「磁束」と呼ぶことに
する。
For convenience of description, unless otherwise noted, the “primary magnetic flux” will be simply referred to as “magnetic flux” in the following description.

【0067】図6はこの発明のブラシレスDCモータ制
御装置の一実施態様を示す電気回路図、図7は図6の制
御マイコンの内部処理を説明するブロック図である。
FIG. 6 is an electric circuit diagram showing one embodiment of the brushless DC motor control device of the present invention, and FIG. 7 is a block diagram for explaining internal processing of the control microcomputer of FIG.

【0068】このブラシレスDCモータ制御装置は、制
御マイコン5から出力されるスイッチング指令がベース
駆動回路11を通して供給される電圧形インバータ部1
2と、電圧形インバータ部12の3相分の出力端子に対
してY結線された抵抗回路13と、電圧形インバータ部
12の各相の出力電圧を入力として積分動作を行う積分
器14と、2つづつの積分器14からの積分出力の大小
を比較する比較器15と、各比較器15からの比較出力
を入力とするフォトカプラ16と、全てのフォトカプラ
16からの出力を入力として磁束ゼロクロス信号を生成
し、制御マイコン5の外部割り込み端子に供給する磁束
ゼロクロス信号生成部17とを有している。
In this brushless DC motor control device, the switching command output from the control microcomputer 5 is supplied through the base drive circuit 11 to the voltage source inverter 1
2, a resistor circuit 13 Y-connected to output terminals for three phases of the voltage-source inverter unit 12, an integrator 14 that performs an integration operation by using output voltages of each phase of the voltage-source inverter unit 12 as inputs, A comparator 15 for comparing the magnitudes of the integrated outputs from two integrators 14, a photocoupler 16 to which the comparison output from each comparator 15 is input, and a magnetic flux zero crossing to which the outputs from all the photocouplers 16 are input. And a magnetic flux zero-cross signal generation unit 17 that generates a signal and supplies the signal to an external interrupt terminal of the control microcomputer 5.

【0069】前記各積分器14は、電圧形インバータ部
12の各相の出力端子とオペアンプの反転入力端子との
間に抵抗を直列接続し、反転入力端子と出力端子との間
に抵抗とコンデンサとを互いに並列接続し、非反転入力
端子を抵抗回路13の中性点と接続してなる不完全積分
器である。ただし、ブラシレスDCモータ18を駆動す
る周波数帯域では完全積分器として動作するように抵
抗、コンデンサの値を設定することにより、完全積分器
として考えることができる。
Each of the integrators 14 has a resistor connected in series between the output terminal of each phase of the voltage source inverter 12 and the inverting input terminal of the operational amplifier, and has a resistor and a capacitor between the inverting input terminal and the output terminal. Are connected in parallel with each other, and a non-inverting input terminal is connected to a neutral point of the resistance circuit 13. However, in the frequency band for driving the brushless DC motor 18, by setting the values of the resistor and the capacitor so as to operate as a complete integrator, it can be considered as a complete integrator.

【0070】前記磁束ゼロクロス信号生成部17は、全
てのフォトカプラ16からの出力のうち、2つづつを入
力とする3つの第1NANDゲートと、全ての第1NA
NDゲートからの出力を入力とする第2NANDゲート
とを含んでいる。そして、全てのフォトカプラ16から
の出力をSu、Sv、Swとし、第2NANDゲートか
らの出力をSφとした場合のロジック真理値表は表2に
示すとおりに設定されている。
The magnetic flux zero-cross signal generation unit 17 includes three first NAND gates, each of which receives two of the outputs from all the photocouplers 16, and all the first NAs.
A second NAND gate which receives an output from the ND gate as an input. Then, the logic truth table when the outputs from all the photocouplers 16 are Su, Sv, and Sw and the output from the second NAND gate is Sφ is set as shown in Table 2.

【0071】[0071]

【表2】 [Table 2]

【0072】図6に示すブラシレスDCモータ制御装置
の作用は次のとおりである。
The operation of the brushless DC motor control device shown in FIG. 6 is as follows.

【0073】電圧形インバータ部12の各相の出力電位
をvu’、vv’、vw’と表せば、抵抗回路13の中
性点の電位vn’は、 vn’=(vu’+vv’+vw’)/3 となり、インバータ12の出力波形のうち各相が同相に
なる3n次高調波成分で変動することになる。差動入力
で構成されたオペアンプの1入力端(非反転入力)がこ
の中性点に接続されるため、各相出力に接続されたオペ
アンプの出力は、主要な低次高調波成分である3次調波
が除去された相電圧の積分値として得られる。換言すれ
ば、基本波電圧の時間積分(巻線磁束鎖交数)を歪みな
く検出することができる。
If the output potentials of the respective phases of the voltage source inverter unit 12 are expressed as vu ′, vv ′, vw ′, the potential vn ′ at the neutral point of the resistance circuit 13 is vn ′ = (vu ′ + vv ′ + vw ′). ) / 3, and the output waveform of the inverter 12 fluctuates with the 3n-order harmonic component in which each phase becomes the same phase. Since one input terminal (non-inverting input) of the operational amplifier constituted by the differential input is connected to this neutral point, the output of the operational amplifier connected to each phase output is a main low-order harmonic component, which is 3 It is obtained as the integral value of the phase voltage from which the subharmonic has been removed. In other words, the time integral of the fundamental wave voltage (the number of winding flux linkages) can be detected without distortion.

【0074】そして、検出された各相の磁束波形をそれ
ぞれ比較器15に入力する。例えば、u相磁束を比較器
Quwの非反転入力端子、w相磁束を比較器Quwの反
転入力端子に供給する。したがって、この比較器Quw
は、各相磁束波形の交点(u−w線間電圧の積分した波
形のゼロクロスと等価)で反転する矩形波を出力する。
他の比較器においても同様にして各相磁束波形の交点で
反転する矩形波を出力する。これらの比較処理を行うこ
とにより、検出した磁束波形に重畳する同相ノイズ成分
を除去し、安定な比較器出力波形を出力することができ
る。
Then, the detected magnetic flux waveform of each phase is input to the comparator 15. For example, the u-phase magnetic flux is supplied to the non-inverting input terminal of the comparator Quw, and the w-phase magnetic flux is supplied to the inverting input terminal of the comparator Quw. Therefore, this comparator Quw
Outputs a rectangular wave that is inverted at the intersection of each phase magnetic flux waveform (equivalent to the zero cross of the integrated waveform of the uw line voltage).
Similarly, other comparators output rectangular waves that are inverted at the intersections of the magnetic flux waveforms of the respective phases. By performing these comparison processes, the in-phase noise component superimposed on the detected magnetic flux waveform can be removed, and a stable comparator output waveform can be output.

【0075】このようにして得られる3つの比較器出力
は磁束ゼロクロス信号生成部17に供給され、表2のロ
ジック真理値表に示す論理演算を行って1ビットの磁束
ゼロクロス信号Sφを生成し、制御マイコン5の外部割
り込み端子に供給する。
The three comparator outputs obtained in this manner are supplied to a magnetic flux zero cross signal generation unit 17 and perform a logical operation shown in a logic truth table of Table 2 to generate a 1-bit magnetic flux zero cross signal Sφ. It is supplied to the external interrupt terminal of the control microcomputer 5.

【0076】前記制御マイコン5は、磁束ゼロクロス信
号Sφを外部割り込み信号として動作するキャプチャ部
51、インデックス演算部52と、キャリア割り込みタ
イマ53と、フリーランタイマ54と、フリーランタイ
マ54のタイマ値をキャプチャ部51を通して読み込
み、これを前回タイマ値として記憶する前回タイマ値記
憶部55と、キャプチャ部51を通して読み込んだフリ
ーランタイマ54のタイマ値と前回タイマ値とを入力と
して周期演算を行う周期演算部56と、周期演算結果か
ら速度演算を行う速度演算部57と、演算された速度と
外部から与えられる速度指令とを入力として速度制御演
算(例えば、PI演算)を行って振幅指令を出力する速
度制御部58と、演算された速度、外部から与えられる
位相指令α*、フリーランタイマ54のタイマ値、イン
デックス演算部52から出力されるインデックス値I
x、および前回タイマ値を入力として位相演算を行い、
電圧位相を出力する位相演算部59と、速度制御部58
から出力される振幅指令および位相演算部59から出力
される位相を入力としてパルス幅演算を行うパルス幅演
算部50と、パルス幅演算結果を入力としてスイッチン
グ指令を出力する3相PWM(パルス幅変調)制御タイ
マ60とを有している。
The control microcomputer 5 reads the timer values of the capture unit 51, the index calculation unit 52, the carrier interrupt timer 53, the free-run timer 54, and the free-run timer 54, which operate using the magnetic flux zero cross signal Sφ as an external interrupt signal. A previous timer value storage unit 55 that reads through the capture unit 51 and stores it as a previous timer value, and a period calculation unit that performs a period calculation using the timer value of the free-run timer 54 and the previous timer value read through the capture unit 51 as inputs. 56, a speed calculating unit 57 for performing a speed calculation from the cycle calculation result, and a speed for performing a speed control calculation (for example, PI calculation) using the calculated speed and a speed command given from the outside to output an amplitude command. Control unit 58, calculated speed, externally applied phase command α *, free The timer value of the run timer 54 and the index value I output from the index calculator 52
x and the previous timer value as input, perform phase calculation,
A phase calculator 59 for outputting a voltage phase, and a speed controller 58
Pulse width calculation unit 50 that performs a pulse width calculation using the amplitude command output from the controller and the phase output from the phase calculation unit 59 as an input, and a three-phase PWM (pulse width modulation) that outputs a switching command using the pulse width calculation result as an input ) Control timer 60;

【0077】なお、位相演算部59およびパルス幅演算
部50における処理は、キャリア割り込みタイマ53か
らの割り込み信号を受けて行われる。
The processing in the phase calculation section 59 and the pulse width calculation section 50 is performed in response to an interrupt signal from the carrier interrupt timer 53.

【0078】次いで、制御マイコン5における処理を図
8から図11のフローチャートを参照して説明する。
Next, the processing in the control microcomputer 5 will be described with reference to the flowcharts of FIGS.

【0079】磁束ゼロクロス信号をトリガ信号として図
8の割り込み処理が開始し、ステップSP1において、
処理開始時におけるフリーランタイマ54のタイマ値T
0をキャプチャ部51に読み込み、ステップSP2にお
いて、読み込まれたタイマ値T0および前回タイマ値記
憶部55に記憶されている前回タイマ値T1とに基づい
て周期演算部56により周期T(=T1−T0)を演算
し、ステップSP3において、前記タイマ値T0を新た
な前回タイマ値T1として前回タイマ値記憶部55に記
憶する。そして、ステップSP4において、演算された
周期Tから実速度ωを演算し、ステップSP5におい
て、位相演算のためのインデックス値Ixを1だけイン
クリメントする。そして、ステップSP6において、イ
ンデックス値Ixが6よりも大きいか否かを判定し、イ
ンデックス値Ixが6よりも大きいと判定された場合に
は、ステップSP7において、インデックス値Ixを0
にセットする。
The interrupt processing of FIG. 8 is started with the magnetic flux zero cross signal as a trigger signal, and in step SP1,
Timer value T of free-run timer 54 at the start of processing
0 is read into the capture unit 51, and in step SP2, the cycle T (= T1−T0) is calculated by the cycle calculation unit 56 based on the read timer value T0 and the previous timer value T1 stored in the previous timer value storage unit 55. ) Is calculated, and in step SP3, the timer value T0 is stored in the previous timer value storage unit 55 as a new previous timer value T1. Then, in step SP4, the actual speed ω is calculated from the calculated period T, and in step SP5, the index value Ix for the phase calculation is incremented by one. Then, in step SP6, it is determined whether or not the index value Ix is greater than 6, and if it is determined that the index value Ix is greater than 6, the index value Ix is set to 0 in step SP7.
Set to.

【0080】そして、ステップSP6においてインデッ
クス値Ixが6よりも大きくないと判定された場合、ま
たはステップSP7の処理が行われた場合には、ステッ
プSP8において、速度制御演算を行い、そのまま元の
処理に戻る。
If it is determined in step SP6 that the index value Ix is not larger than 6, or if the processing in step SP7 is performed, in step SP8, the speed control calculation is performed, and the original processing is performed. Return to

【0081】図9は図8のステップSP8の処理を詳細
に説明するフローチャートである。
FIG. 9 is a flowchart for explaining the processing in step SP8 of FIG. 8 in detail.

【0082】ステップSP1において、実速度ωおよび
速度指令ω*を入力し、ステップSP2において、速度
偏差Δω(=ω*−ω)を演算し、ステップSP3にお
いて、この速度偏差Δωを速度制御演算ごとに累積した
値に加算するとともに、その結果に積分ゲインKiを乗
算して積分項を求め、速度偏差Δωに比例ゲインKpを
乗算した比例項と積分項とを加算して(PI演算を行っ
て)、電圧振幅指令V*としてパルス幅演算部に供給
し、そのまま元の処理に戻る。
At step SP1, the actual speed ω and the speed command ω * are input. At step SP2, the speed deviation Δω (= ω * −ω) is calculated. At step SP3, the speed deviation Δω is calculated for each speed control calculation. , The result is multiplied by an integral gain Ki to obtain an integral term, and a proportional term obtained by multiplying a speed gain Δω by a proportional gain Kp and an integral term are added (by performing PI calculation. ), Is supplied to the pulse width calculation unit as the voltage amplitude command V *, and returns to the original processing as it is.

【0083】図10はインバータ波形を制御するキャリ
ア割り込み処理を説明するフローチャートである。この
フローチャートの処理は、所定の周期でキャリア割り込
みタイマから出力されるトリガ信号により処理を開始す
る。
FIG. 10 is a flowchart for explaining a carrier interrupt process for controlling the inverter waveform. The processing of this flowchart starts with a trigger signal output from the carrier interrupt timer at a predetermined cycle.

【0084】ステップSP1において、外部から与えら
れる位相指令α*、外部割り込み処理により更新される
インデックス値Ix、前回タイマ値T1、および電圧振
幅指令V*を入力し、ステップSP2において、現在の
フリーランタイマ値tを読み込み、ステップSP3にお
いて、電源位相φ{=60°・Ix+ω・(t−T1)
+α*}を演算し、ステップSP4において、電源位相
φから各相パルス幅(インバータ部のトランジスタのオ
ン・オフタイミング)を演算し(詳細は後述する)、ス
テップSP5において、各相トランジスタに対するスイ
ッチングパターンを初期化するとともに、それぞれのパ
ルス幅を各相に対応したPWMタイマにセットし、その
まま元の処理に戻る。
At step SP1, a phase command α * given from the outside, an index value Ix updated by an external interrupt process, a previous timer value T1, and a voltage amplitude command V * are input. The timer value t is read, and in step SP3, the power supply phase φ {= 60 ° · Ix + ω · (t−T1)
+ Α *} is calculated, and in step SP4, the pulse width of each phase (on / off timing of the transistor of the inverter unit) is calculated from the power supply phase φ (details will be described later). In step SP5, the switching pattern for each phase transistor is calculated. Is initialized, the respective pulse widths are set in the PWM timer corresponding to each phase, and the processing returns to the original processing.

【0085】図11は1相あたりのPWMタイマ処理を
説明するフローチャートであり、PWMタイマに設定し
た時刻になったことに応答して実行される。
FIG. 11 is a flowchart for explaining the PWM timer process per phase, which is executed in response to the time set in the PWM timer.

【0086】ステップSP1において、トランジスタ信
号を反転し、そのまま元の処理に戻る。
At step SP1, the transistor signal is inverted and the process returns to the original processing.

【0087】次いで、パルス幅演算について説明する。Next, the pulse width calculation will be described.

【0088】ブラシレスDCモータを含む3相交流モー
タ全般について、モータ巻線に印加すべき端子電圧は正
弦波の交流電圧が理想である。
For all three-phase AC motors, including brushless DC motors, the terminal voltage to be applied to the motor winding is ideally a sine wave AC voltage.

【0089】ここで、3相交流電圧を数4とする。Here, the three-phase AC voltage is represented by Equation 4.

【0090】[0090]

【数4】 (Equation 4)

【0091】そして、これを便宜上、数5で複素平面に
投影する。
Then, this is projected on a complex plane by Expression 5 for convenience.

【0092】[0092]

【数5】 (Equation 5)

【0093】ここで、exp(jθ)=cosθ+j・
sinθ、jは虚数である。
Here, exp (jθ) = cos θ + j ·
sin θ, j is an imaginary number.

【0094】そして、 λ=∫vp・dt=j(V/ω)・exp(−j・ω・
t) により時間積(磁束)軌跡に変換し、複素平面に描く
と、半径がV/ω、接線速度がVの円軌跡となる(図1
2参照)。
Then, λ = ∫vp · dt = j (V / ω) · exp (−j · ω ·
t), and converted to a time product (magnetic flux) locus, and drawn on a complex plane, becomes a circular locus having a radius of V / ω and a tangential velocity of V (FIG. 1).
2).

【0095】一方、インバータ端子電圧はインバータ直
流部のマイナス側を基準とした場合、トランジスタのオ
ン状態により、表3に示すような7通りの状態がある。
On the other hand, when the inverter terminal voltage is based on the negative side of the inverter DC section, there are seven states as shown in Table 3 depending on the ON state of the transistor.

【0096】[0096]

【表3】 [Table 3]

【0097】なお、インバータ直流部+側にコレクタ端
子が接続されたトランジスタ(以下、上アームトランジ
スタと称する)がオンの状態を”1”、インバータ直流
部−側にエミッタ端子が接続されたトランジスタ(以
下、下アームトランジスタと称する)がオンの状態を”
0”で表している。電圧形インバータは機能上、上アー
ムトランジスタと下アームトランジスタを排他的にオン
制御するため、表3以外のスイッチ状態を考慮する必要
はない。そして、便宜上、7種のスイッチング状態を電
圧ベクトルV0〜V7の記号で対応付けて示している。
A transistor whose collector terminal is connected to the + side of the inverter DC unit (hereinafter referred to as an upper arm transistor) is “1”, and a transistor whose emitter terminal is connected to the − side of the inverter DC unit (hereinafter referred to as “upper arm transistor”). The state where the lower arm transistor is on)
0 ". Since the function of the voltage source inverter exclusively controls the upper arm transistor and the lower arm transistor, it is not necessary to consider switch states other than those in Table 3. For convenience, seven types of switches are used. Switching states are shown in correspondence with symbols of voltage vectors V0 to V7.

【0098】ここで、各電圧ベクトルを数5により複素
平面上に描くと、図13に示すように、60°毎に配置
された長さVdc(=インバータ直流部の電圧)の6種
のベクトルと長さのない2種のゼロベクトルとなる。
Here, when each voltage vector is drawn on a complex plane according to Equation 5, as shown in FIG. 13, six types of vectors of length Vdc (= voltage of the inverter DC section) arranged at every 60 ° are provided. And two kinds of zero vectors having no length.

【0099】ここで、インバータの出力波形による磁束
軌跡が正弦波電圧による円軌跡に近づくような各電圧ベ
クトルの出力時間を考える。
Here, consider the output time of each voltage vector such that the magnetic flux locus based on the output waveform of the inverter approaches the circular locus based on the sinusoidal voltage.

【0100】正弦波電圧位相ω・tが0°〜60°の範
囲についての拡大図は図14に示すとおりである。
FIG. 14 is an enlarged view of the sine wave voltage phase ω · t in the range of 0 ° to 60 °.

【0101】三角形P0qP1に着目すると、辺P0P
1は、PWMのキャリア周期Tcが十分に短いとすれ
ば、正弦波電圧の作る円軌跡の接線速度Vとキャリア周
期Tcとの積として求めることができる。また、∠qP
0P1=ω・t、∠P0qP1=120°なので、数6
の関係を得る。
Focusing on the triangle P0qP1, the side P0P
1 can be obtained as the product of the tangential velocity V of the circular locus generated by the sine wave voltage and the carrier period Tc, provided that the PWM carrier period Tc is sufficiently short. Also, ∠qP
Since 0P1 = ω · t and ∠P0qP1 = 120 °, Equation 6
Get the relationship.

【0102】[0102]

【数6】 (Equation 6)

【0103】電圧位相0°〜60°を領域Iとして、電
圧位相1周期を図15に示すように6領域に分け、それ
ぞれの領域で用いる電圧ベクトルを表4のように選定す
ることで、円軌跡に近接した多角形の軌跡を得ることが
できる。
A voltage phase of 0 ° to 60 ° is defined as a region I, and one cycle of the voltage phase is divided into six regions as shown in FIG. 15, and voltage vectors used in each region are selected as shown in Table 4, thereby obtaining a circle. A polygonal locus close to the locus can be obtained.

【0104】[0104]

【表4】 [Table 4]

【0105】また、例えば、領域IにおけるV4をメイ
ンベクトル、V6をサブベクトルと呼び、各領域につい
てメインベクトル、サブベクトルとすべき電圧ベクトル
を表4に示す。
For example, V4 in region I is called a main vector and V6 is called a subvector. Table 4 shows voltage vectors to be used as a main vector and a subvector for each region.

【0106】そして、各ベクトルの出力時間は、 ゼロベクトル出力時間τ0/T=1−Ks・sin(π
/3+ψ0) メインベクトル出力時間τmain/T=Ks・sin
(π/3−ψ0) サブベクトル出力時間τsub/T=Ks・sinψ0 ここで、Ks=(21/2・V)/Vdc(0≦Ks≦
1)、ψ0=MOD(φ/60°)、MODは余りをと
る関数である。となる。
Then, the output time of each vector is expressed as: zero vector output time τ0 / T = 1−Ks · sin (π
/ 3 + ψ0) Main vector output time τmain / T = Ks · sin
(Π / 3−ψ0) Subvector output time τsub / T = Ks · sinψ0 where Ks = (21/2 · V) / Vdc (0 ≦ Ks ≦
1), ψ0 = MOD (φ / 60 °), MOD is a function that takes a remainder. It becomes.

【0107】図16はV0からスタートする場合{図1
6中(a)参照}とV7からスタートする場合{図16
中(b)参照}とのそれぞれについて、各相のトランジ
スタ信号の初期値と各相のPWMタイマに設定すべき期
間とを明らかにするために領域Iと領域IIとについ
て、電圧ベクトルを各相トランジスタのオンオフ状態に
展開して例示している。
FIG. 16 shows a case of starting from V0 {FIG.
6 (a)} and starting from V7 {FIG.
For each of the middle (b)}, the voltage vector for each of the regions I and II is defined in order to clarify the initial value of the transistor signal of each phase and the period to be set in the PWM timer of each phase. The example is expanded to the on / off state of the transistor.

【0108】V0からスタートする領域Iでは、キャリ
ア周期毎に各相のトランジスタ信号を”0”に初期化
し、u相タイマにはτ0、v相タイマにはτ0+τma
inを設定し、それぞれの時刻にトランジスタ信号を反
転処理すればよく、w相タイマにはTcを設定し、スイ
ッチングが行われないようにしておく。
In the region I starting from V0, the transistor signal of each phase is initialized to “0” for each carrier cycle, τ0 for the u-phase timer, and τ0 + τma for the v-phase timer.
In may be set, and the transistor signal may be inverted at each time. Tc is set in the w-phase timer so that switching is not performed.

【0109】また、V7からスタートする領域IIで
は、キャリア周期毎に各相のトランジスタ信号を”1”
に初期化し、w相タイマにはτ0、u相タイマにはτ0
+τmainを設定し、それぞれの時刻にトランジスタ
信号を反転処理すればよく、v相タイマにはTcを設定
し、スイッチングが行われないようにしておけばよいこ
とが分かる。
In the region II starting from V7, the transistor signal of each phase is set to "1" every carrier cycle.
Τ0 for the w-phase timer and τ0 for the u-phase timer.
+ Τmain may be set, and the transistor signal may be inverted at each time, and Tc may be set in the v-phase timer to prevent switching.

【0110】他の領域も同様に展開することで、設定す
べきタイマ値、キャリア毎に設定するトランジスタ信号
の初期値を知ることができる。
By expanding the other regions in the same manner, the timer value to be set and the initial value of the transistor signal to be set for each carrier can be known.

【0111】表5にキャリアの開始時刻におけるトラン
ジスタ信号の初期値(電圧ベクトルで示す)とPWMタ
イマに設定するタイマ値とを各領域毎に示している。
Table 5 shows the initial value (indicated by a voltage vector) of the transistor signal at the start time of the carrier and the timer value set in the PWM timer for each area.

【0112】[0112]

【表5】 [Table 5]

【0113】図17は図6のブラシレスDCモータ制御
装置の動作波形の一部を示す図である。なお、図6のブ
ラシレスDCモータ制御装置では比較器入力部で磁束の
差分をとっているため、便宜上、各相磁束検出の差分波
形λuv、λvw、λwuを示している。
FIG. 17 is a diagram showing a part of operation waveforms of the brushless DC motor control device of FIG. In the brushless DC motor control device of FIG. 6, since the difference of the magnetic flux is obtained at the comparator input unit, the difference waveforms λuv, λvw, λwu of each phase magnetic flux detection are shown for convenience.

【0114】ここで、インバータ出力電圧Vが一定の場
合を太実線で、インバータ出力電圧が変化した場合を細
実線で示している。
Here, the case where the inverter output voltage V is constant is indicated by a thick solid line, and the case where the inverter output voltage changes is indicated by a thin solid line.

【0115】以下、図17を参照して、モータ速度、す
なわちインバータ出力周波数がどのように制御されてい
るかを説明する。
Hereinafter, how the motor speed, that is, the inverter output frequency is controlled will be described with reference to FIG.

【0116】図6のブラシレスDCモータ制御装置で
は、図17の磁束波形のゼロクロスの周期を測定して速
度情報としている。
In the brushless DC motor control device of FIG. 6, the speed information is obtained by measuring the zero-cross period of the magnetic flux waveform of FIG.

【0117】インバータ出力電圧Vが一定の場合におけ
るゼロクロス点はA点、B点、C点、D点であり、この
場合の周期情報は一定である。
When the inverter output voltage V is constant, the zero-cross points are point A, point B, point C, and point D, and the cycle information in this case is constant.

【0118】ここで、増速指令を与えると、速度制御演
算によりインバータ出力電圧Vは増加する。この結果、
電圧の積分波形である磁束波形は、一定電圧時に比べて
早く変化する細実線の軌跡を辿り、E点でゼロクロスと
なる。そして、このゼロクロス周期から演算される速度
も上昇し、これが前記電圧位相φの演算に反映されるこ
とによりインバータの出力周波数が増加する。
Here, when a speed increase command is given, the inverter output voltage V increases by speed control calculation. As a result,
The magnetic flux waveform, which is an integral waveform of the voltage, follows a locus of a thin solid line that changes faster than at a constant voltage, and crosses zero at point E. Then, the speed calculated from the zero-cross period also increases, and this is reflected in the calculation of the voltage phase φ, so that the output frequency of the inverter increases.

【0119】一方、減速指令の場合には、磁束波形の軌
跡がF点でゼロクロスする細実線の軌跡になり、検出速
度は減速し、これが前記電圧位相φの演算に反映される
ことによりインバータの出力周波数が減少する。
On the other hand, in the case of the deceleration command, the trajectory of the magnetic flux waveform becomes a trajectory of a thin solid line that crosses zero at point F, and the detected speed is reduced. The output frequency decreases.

【0120】そして、増減速共に、磁束波形のゼロクロ
スから検出される速度と速度指令との偏差をとり、これ
をPI演算するフィードバック制御により、所定の電圧
振幅V、周波数ωのポイントで定常運転となる(速度指
令ω*と等しくなる)。
In both the acceleration and deceleration, a deviation between the speed detected from the zero cross of the magnetic flux waveform and the speed command is obtained, and the PI is calculated by feedback control, so that steady operation is performed at a point of a predetermined voltage amplitude V and frequency ω. (Equal to the speed command ω *).

【0121】図18は図6のブラシレスDCモータ制御
装置において、回転数を変化させ、モータ運転が可能な
(脱調などがない)位相指令値を実験的に定めた結果を
示す図である。
FIG. 18 is a view showing a result of experimentally determining a phase command value at which the motor can be operated (no step-out or the like) by changing the rotation speed in the brushless DC motor control device of FIG.

【0122】したがって、このような回転数と位相指令
との関係を予めテーブル化しておくことができる。
Therefore, the relationship between the rotation speed and the phase command can be tabulated in advance.

【0123】図19は回転数と位相指令との関係を示す
テーブルを組み込むことによってブラシレスDCモータ
を制御するための構成例を示すブロック図である。
FIG. 19 is a block diagram showing an example of a configuration for controlling a brushless DC motor by incorporating a table showing the relationship between the rotation speed and the phase command.

【0124】このブラシレスDCモータ制御装置は、イ
ンバータ部1からの出力電圧をブラシレスDCモータ2
に印加し、ブラシレスDCモータ2の電圧を検出して磁
束ゼロクロス発生部3’に供給し、磁束ゼロクロス発生
部3’から出力される磁束ゼロクロス検出信号を波形制
御部4および速度検出部6に供給している。そして、速
度検出部6により検出された速度(回転数)を位相テー
ブル部7に供給して回転数に対応する位相指令を読み出
し、波形制御部4に供給する。
This brushless DC motor control device converts the output voltage from the inverter 1 into a brushless DC motor 2
To detect the voltage of the brushless DC motor 2 and supply it to the magnetic flux zero-cross generator 3 ′, and supply the magnetic flux zero-cross detection signal output from the magnetic flux zero-cross generator 3 ′ to the waveform controller 4 and the speed detector 6. are doing. Then, the speed (rotation speed) detected by the speed detection unit 6 is supplied to the phase table unit 7, a phase command corresponding to the rotation speed is read, and supplied to the waveform control unit 4.

【0125】波形制御部4においては、磁束ゼロクロス
検出信号および位相指令に基づく波形制御演算を行って
スイッチング指令を出力し、インバータ部1に供給す
る。
The waveform controller 4 performs a waveform control operation based on the magnetic flux zero cross detection signal and the phase command, outputs a switching command, and supplies the switching command to the inverter 1.

【0126】したがって、この場合には、外部から位相
指令を与えることなくブラシレスDCモータを制御する
ことができる。
Therefore, in this case, the brushless DC motor can be controlled without externally giving a phase command.

【0127】以上の実施態様においては、位相基準を発
生させるために磁束波形のゼロクロス点を用いている
が、例えば、電圧形インバータを用いる場合には、イン
バータ出力電流のゼロクロス点を検出して位相基準を発
生させることが可能であり、電流形インバータを用いる
場合には、インバータ出力電圧のゼロクロス点を検出し
て位相基準を発生させることが可能である。また、ゼロ
クロス点以外の点(例えば、ピーク点)を検出して位相
基準を発生させることも可能である。
In the above embodiment, the zero cross point of the magnetic flux waveform is used to generate the phase reference. For example, when a voltage type inverter is used, the zero cross point of the inverter output current is detected and the phase is detected. A reference can be generated, and when a current-source inverter is used, a phase reference can be generated by detecting a zero-cross point of the inverter output voltage. It is also possible to generate a phase reference by detecting a point (for example, a peak point) other than the zero cross point.

【0128】また、インバータ出力端子電圧を積分し、
磁束波形を得る構成としたが、固定子に発生する磁束を
正確に検出するために、インバータの各相出力電圧から
巻線抵抗での電圧降下を差し引いた電圧に対して積分す
る構成に代えてもよい。
Further, the inverter output terminal voltage is integrated, and
Although the configuration is such that the magnetic flux waveform is obtained, in order to accurately detect the magnetic flux generated in the stator, instead of integrating the voltage obtained by subtracting the voltage drop at the winding resistance from the output voltage of each phase of the inverter, Is also good.

【0129】以上のようにこの発明に係るブラシレスD
Cモータ制御方法およびその装置を採用すれば、直接的
に磁極位置を検出するためのセンサ(例えば、ロータリ
ーエンコーダなど)を回転子に装着する必要がなく、し
かも、磁極位置を間接的に検出するためのインバータ出
力波形に対する制約{例えば、電圧形インバータの出力
端子が開放状態となる非通電(オフ)期間を設けること
など}も不要となり、ブラシレスDCモータの騒音低減
や効率改善の観点で好ましい波形を、磁極位置検出を伴
うことなく採用することができる。
As described above, the brushless D according to the present invention
If the C motor control method and its device are adopted, it is not necessary to mount a sensor (for example, a rotary encoder or the like) for directly detecting the magnetic pole position on the rotor, and furthermore, the magnetic pole position is indirectly detected. For the inverter output waveform (for example, to provide a non-energized (off) period when the output terminal of the voltage source inverter is open) is unnecessary, and a preferable waveform from the viewpoint of reducing noise and improving efficiency of the brushless DC motor. Can be adopted without detecting the magnetic pole position.

【0130】[0130]

【発明の効果】請求項1の発明は、通電オフ期間を設け
ることなくブラシレスDCモータを制御して効率の改善
および騒音の低減を達成することができ、しかも逆起電
圧に3次調波を含まないブラシレスDCモータにも適用
することができるという特有の効果を奏する。
According to the first aspect of the present invention, the efficiency can be improved and the noise can be reduced by controlling the brushless DC motor without providing the power-off period. It has a unique effect that it can be applied to a brushless DC motor that does not include it.

【0131】請求項2の発明は、通電オフ期間を設ける
ことなく負荷状態を考慮してブラシレスDCモータを制
御して効率の改善および騒音の低減を達成することがで
き、しかも逆起電圧に3次調波を含まないブラシレスD
Cモータにも適用することができるという特有の効果を
奏する。
According to the second aspect of the present invention, it is possible to improve the efficiency and reduce the noise by controlling the brushless DC motor in consideration of the load state without providing the power-off period. Brushless D without subharmonic
This has a specific effect that it can be applied to the C motor.

【0132】請求項3の発明は、基準信号を簡単に生成
することができるほか、請求項1または請求項2と同様
の効果を奏する。
According to the third aspect of the invention, the reference signal can be easily generated, and the same effects as those of the first or second aspect can be obtained.

【0133】請求項4の発明は、負荷状態を簡単にかつ
正確に検出することができるほか、請求項2と同様の効
果を奏する。
According to the fourth aspect of the present invention, the load state can be easily and accurately detected, and the same effects as those of the second aspect can be obtained.

【0134】請求項5の発明は、通電オフ期間を設ける
ことなくブラシレスDCモータを制御して効率の改善お
よび騒音の低減を達成することができ、しかも逆起電圧
に3次調波を含まないブラシレスDCモータにも適用す
ることができるという特有の効果を奏する。
According to the fifth aspect of the present invention, the brushless DC motor can be controlled without providing a power-off period to improve the efficiency and reduce the noise, and the back electromotive voltage does not include the third harmonic. It has a unique effect that it can be applied to a brushless DC motor.

【0135】請求項6の発明は、通電オフ期間を設ける
ことなくブラシレスDCモータを制御して効率の改善お
よび騒音の低減を達成することができ、しかも逆起電圧
に3次調波を含まないブラシレスDCモータにも適用す
ることができるという特有の効果を奏する。
According to the sixth aspect of the present invention, it is possible to control the brushless DC motor without providing a power-off period, thereby improving the efficiency and reducing the noise, and furthermore, the back electromotive voltage does not include the third harmonic. It has a unique effect that it can be applied to a brushless DC motor.

【0136】請求項7の発明は、通電オフ期間を設ける
ことなく負荷状態を考慮してブラシレスDCモータを制
御して効率の改善および騒音の低減を達成することがで
き、しかも逆起電圧に3次調波を含まないブラシレスD
Cモータにも適用することができるという特有の効果を
奏する。
According to the seventh aspect of the present invention, it is possible to control the brushless DC motor in consideration of the load state without providing a power-off period, thereby improving the efficiency and reducing the noise. Brushless D without subharmonic
This has a specific effect that it can be applied to the C motor.

【0137】請求項8の発明は、基準信号を簡単に生成
することができるほか、請求項6または請求項7と同様
の効果を奏する。
According to the eighth aspect of the invention, the reference signal can be easily generated, and the same effect as that of the sixth or seventh aspect can be obtained.

【0138】請求項9の発明は、負荷状態を簡単にかつ
正確に検出することができるほか、請求項7と同様の効
果を奏する。
According to the ninth aspect of the present invention, the load state can be easily and accurately detected, and the same effects as those of the seventh aspect can be obtained.

【0139】請求項10の発明は、通電オフ期間を設け
ることなくブラシレスDCモータを制御して効率の改善
および騒音の低減を達成することができ、しかも逆起電
圧に3次調波を含まないブラシレスDCモータにも適用
することができるという特有の効果を奏する。
According to the tenth aspect of the present invention, it is possible to control the brushless DC motor without providing a power-off period, thereby improving the efficiency and reducing the noise, and furthermore, the back electromotive voltage does not include the third harmonic. It has a unique effect that it can be applied to a brushless DC motor.

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

【図1】磁束、電圧並びに電流の位相関係を示す図であ
る。
FIG. 1 is a diagram showing a phase relationship among a magnetic flux, a voltage, and a current.

【図2】通電により発生する固定子磁束と回転子との間
に働く力を模式的に示す図である。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a force acting between a stator magnetic flux and a rotor generated by energization.

【図3】電流位相−トルク特性を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a current phase-torque characteristic.

【図4】電圧位相−トルク特性を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a voltage phase-torque characteristic.

【図5】この発明に係るブラシレスDCモータ制御装置
の構成を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a brushless DC motor control device according to the present invention.

【図6】この発明のブラシレスDCモータ制御装置の一
実施態様を示す電気回路図である。
FIG. 6 is an electric circuit diagram showing one embodiment of the brushless DC motor control device of the present invention.

【図7】図6の制御マイコンの内部処理を説明するブロ
ック図である。
FIG. 7 is a block diagram illustrating internal processing of the control microcomputer of FIG. 6;

【図8】磁束ゼロクロス信号をトリガ信号とする割り込
み処理を説明するフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart illustrating an interrupt process using a magnetic flux zero cross signal as a trigger signal.

【図9】図8のステップSP8の処理を詳細に説明する
フローチャートである。
FIG. 9 is a flowchart illustrating the process of step SP8 in FIG. 8 in detail.

【図10】インバータ波形を制御するキャリア割り込み
処理を説明するフローチャートである。
FIG. 10 is a flowchart illustrating a carrier interrupt process for controlling an inverter waveform.

【図11】1相あたりのPWMタイマ処理を説明するフ
ローチャートである。
FIG. 11 is a flowchart illustrating a PWM timer process per phase.

【図12】正弦波電圧による磁束軌跡を説明する図であ
る。
FIG. 12 is a diagram illustrating a magnetic flux trajectory based on a sine wave voltage.

【図13】複素平面上の電圧ベクトルを説明する図であ
る。
FIG. 13 is a diagram illustrating a voltage vector on a complex plane.

【図14】正弦波電圧位相0°〜60°において望まし
い電圧ベクトルの軌跡を説明する図である。
FIG. 14 is a diagram illustrating a locus of a desired voltage vector in a sine wave voltage phase of 0 ° to 60 °.

【図15】領域の定義を説明する図である。FIG. 15 is a diagram illustrating the definition of an area.

【図16】電圧ベクトルを各相トランジスタのオン・オ
フ状態に展開して示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing a voltage vector developed in an on / off state of each phase transistor.

【図17】磁束波形を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing a magnetic flux waveform.

【図18】回転数と位相指令との関係を示す図である。FIG. 18 is a diagram illustrating a relationship between a rotation speed and a phase command.

【図19】この発明のブラシレスDCモータ制御装置の
他の実施態様を概略的に示すブロック図である。
FIG. 19 is a block diagram schematically showing another embodiment of the brushless DC motor control device of the present invention.

【図20】従来のブラシレスDCモータ制御装置を概略
的に示すブロック図である。
FIG. 20 is a block diagram schematically showing a conventional brushless DC motor control device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 インバータ部 2 ブラシレスDCモータ 3 位相基準発生部 3’ 磁束ゼロクロス発生部 4 波形制御部 5 制御マイコン 6 速度検出部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inverter part 2 Brushless DC motor 3 Phase reference generation part 3 'Magnetic flux zero cross generation part 4 Waveform control part 5 Control microcomputer 6 Speed detection part

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H560 BB04 BB12 DA15 DC12 DC13 DC14 EB01 GG03 SS02 TT07 TT15 UA02 XA06 XA12  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5H560 BB04 BB12 DA15 DC12 DC13 DC14 EB01 GG03 SS02 TT07 TT15 UA02 XA06 XA12

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 インバータ(1)の出力をブラシレスD
Cモータ(2)に供給するブラシレスDCモータ制御方
法であって、 回転子位置角に拘束されない基準信号を生成し、生成さ
れた基準信号に基づいてインバータ出力波形位相を設定
すべくインバータ(1)を制御することを特徴とするブ
ラシレスDCモータ制御方法。
An output of an inverter (1) is a brushless D.
A method for controlling a brushless DC motor to be supplied to a C motor (2), the method comprising: generating a reference signal not restricted by a rotor position angle; and setting an inverter output waveform phase based on the generated reference signal. Controlling the brushless DC motor.
【請求項2】 インバータ(1)の出力をブラシレスD
Cモータ(2)に供給するブラシレスDCモータ制御方
法であって、 回転子位置角に拘束されない基準信号を生成するととも
に、負荷状態を検出し、生成された基準信号および検出
された負荷状態に基づいてインバータ出力波形位相を設
定すべくインバータ(1)を制御することを特徴とする
ブラシレスDCモータ制御方法。
2. The output of the inverter (1) is a brushless D
A brushless DC motor control method for supplying to a C motor (2), wherein a reference signal not restricted by a rotor position angle is generated, a load state is detected, and a load state is detected based on the generated reference signal and the detected load state. And controlling the inverter (1) to set the inverter output waveform phase.
【請求項3】 1次磁束を検出して回転位置角に拘束さ
れない基準信号を生成する請求項1または請求項2に記
載のブラシレスDCモータ制御方法。
3. The brushless DC motor control method according to claim 1, wherein the primary magnetic flux is detected to generate a reference signal that is not restricted by the rotational position angle.
【請求項4】 ブラシレスDCモータ(2)の回転数に
基づいて負荷状態を検出する請求項2に記載のブラシレ
スDCモータ制御方法。
4. A brushless DC motor control method according to claim 2, wherein a load state is detected based on a rotation speed of the brushless DC motor.
【請求項5】 インバータ(1)の出力をブラシレスD
Cモータ(2)に供給するブラシレスDCモータ制御方
法であって、 1次磁束を検出し、検出した1次磁束により直接インバ
ータを制御することを特徴とするブラシレスDCモータ
制御方法。
5. The output of the inverter (1) is a brushless D
A brushless DC motor control method for supplying a C motor (2), wherein a primary magnetic flux is detected and an inverter is directly controlled by the detected primary magnetic flux.
【請求項6】 インバータ(1)の出力をブラシレスD
Cモータ(2)に供給するブラシレスDCモータ制御装
置であって、 回転子位置角に拘束されない基準信号を生成する基準信
号生成手段(3)(3’)と、 生成された基準信号に基づいてインバータ出力波形位相
を設定すべくインバータ(1)を制御するインバータ制
御手段(4)(5)とを含むことを特徴とするブラシレ
スDCモータ制御装置。
6. The output of the inverter (1) is a brushless D
A brushless DC motor control device for supplying to the C motor (2), a reference signal generating means (3) (3 ') for generating a reference signal not restricted by a rotor position angle; A brushless DC motor control device comprising: inverter control means (4) and (5) for controlling the inverter (1) to set the inverter output waveform phase.
【請求項7】 インバータ(1)の出力をブラシレスD
Cモータ(2)に供給するブラシレスDCモータ制御装
置であって、 回転子位置角に拘束されない基準信号を生成する基準信
号生成手段(3)(3’)と、 負荷状態を検出する負荷状態検出手段(6)と、 生成された基準信号および検出された負荷状態に基づい
てインバータ出力波形位相を設定すべくインバータ
(1)を制御するインバータ制御手段(4)(5)とを
含むことを特徴とするブラシレスDCモータ制御装置。
7. An output of the inverter (1) is a brushless D
A brushless DC motor control device for supplying a C motor (2), wherein reference signal generating means (3) and (3 ') for generating a reference signal not restricted by a rotor position angle; and load state detection for detecting a load state. Means (6); and inverter control means (4) (5) for controlling the inverter (1) to set the inverter output waveform phase based on the generated reference signal and the detected load condition. Brushless DC motor control device.
【請求項8】 前記基準信号生成手段(3’)は、1次
磁束を検出して回転位置角に拘束されない基準信号を生
成するものである請求項6または請求項7に記載のブラ
シレスDCモータ制御装置。
8. The brushless DC motor according to claim 6, wherein said reference signal generating means (3 ') detects a primary magnetic flux and generates a reference signal not restricted by a rotational position angle. Control device.
【請求項9】 前記負荷状態検出手段(6)は、ブラシ
レスDCモータの回転数に基づいて負荷状態を検出する
ものである請求項6に記載のブラシレスDCモータ制御
装置。
9. The brushless DC motor control device according to claim 6, wherein said load state detection means (6) detects a load state based on a rotation speed of the brushless DC motor.
【請求項10】 インバータ(1)の出力をブラシレス
DCモータ(2)に供給するブラシレスDCモータ制御
装置であって、 1次磁束を検出する1次磁束検出手段と、 検出した1次磁束により直接インバータを制御するイン
バータ制御手段とを含むことを特徴とするブラシレスD
Cモータ制御装置。
10. A brushless DC motor control device for supplying an output of an inverter (1) to a brushless DC motor (2), comprising: a primary magnetic flux detecting means for detecting a primary magnetic flux; Brushless D comprising inverter control means for controlling an inverter
C motor control device.
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