JP2003324986A - Control method for three-phase brushless dc motor - Google Patents
Control method for three-phase brushless dc motorInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、三相ブラシレスD
Cモータの制御方法に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a three-phase brushless D
The present invention relates to a control method for a C motor.
【0002】[0002]
【従来の技術】三相ブラシレスDCモータをインバータ
制御する場合に、三相インバータ回路の各上アーム側ス
イッチング素子および各下アーム側スイッチング素子を
スイッチング駆動して直流電力を三相交流電力に変換す
る。インバータの通電制御法の一つとして、各スイッチ
ング素子のオン期間を電気角2π/3とした120度通
電方式や、各スイッチング素子のオン期間を電気角πと
した180度通電方式が知られている。この三相ブラシ
レスDCモータの電動トルクを制御するには、三相イン
バータ回路のスイッチング素子をPWM制御して行われ
る。2. Description of the Related Art In the case of controlling a three-phase brushless DC motor by an inverter, each upper arm side switching element and each lower arm side switching element of a three-phase inverter circuit are switching-driven to convert DC power into three-phase AC power. . As one of the inverter energization control methods, a 120-degree energization method in which the ON period of each switching element is an electrical angle of 2π / 3 and a 180-degree energization method in which the ON period of each switching element is an electrical angle of π are known. There is. The electric torque of the three-phase brushless DC motor is controlled by PWM control of the switching element of the three-phase inverter circuit.
【0003】上記した従来の三相ブラシレスDCモータ
の制御方法では、三相ブラシレスDCモータが大きなイ
ンダクタンスをもつために、所定相の上アーム側スイッ
チング素子(又は下アーム側スイッチング素子)をPW
M制御のために遮断する場合、そのオフ時に三相ブラシ
レスDCモータのインダクタンスに蓄積された磁気エネ
ルギーが続けて流れようとする。In the conventional method for controlling a three-phase brushless DC motor described above, since the three-phase brushless DC motor has a large inductance, the upper arm side switching element (or the lower arm side switching element) of a predetermined phase is PW.
When shutting off for M control, the magnetic energy stored in the inductance of the three-phase brushless DC motor tries to flow continuously when it is turned off.
【0004】これに、対処するために、各スイッチング
素子と逆並列にフライホイルダイオードを接続し、この
フライホイルダイオードを通じて上記インダクタンスに
蓄積された磁気エネルギーの消勢を行っていた。なお、
スイッチング素子としてMOSトランジスタを採用する
場合には、このフライホイルダイオードとしてしばしば
MOSトランジスタの寄生ダイオードを用いることが行
われている。In order to deal with this, a flywheel diode is connected in antiparallel with each switching element, and the magnetic energy stored in the inductance is deenergized through the flywheel diode. In addition,
When a MOS transistor is used as the switching element, a parasitic diode of the MOS transistor is often used as the flywheel diode.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このフ
ライホイルダイオードは、周知のように0.7V程度の
順方向電圧降下を持つために、三相ブラシレスDCモー
タを大電流運転する場合にフライホイルダイオードの電
力損失、発熱が大きくなるという問題があった。特に、
三相インバータ回路のスイッチング素子をMOSトラン
ジスタで構成し、かつ、このフライホイルダイオードを
MOSトランジスタの寄生ダイオードで構成する場合、
寄生ダイオードの上記発熱とMOSトランジスタのチャ
ンネル電流自体に起因する発熱とが同一チップ内で発生
するために、MOSトランジスタの温度上昇が一層深刻
化した。However, since the flywheel diode has a forward voltage drop of about 0.7V as is well known, the flywheel diode is used when a three-phase brushless DC motor is operated at a large current. However, there was a problem that the power loss and the heat generation were large. In particular,
When the switching element of the three-phase inverter circuit is composed of MOS transistors and this flywheel diode is composed of parasitic diodes of MOS transistors,
Since the above-mentioned heat generation of the parasitic diode and the heat generation due to the channel current of the MOS transistor itself occur in the same chip, the temperature rise of the MOS transistor becomes more serious.
【0006】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、電力損失、発熱の低減と冷却の簡素化とそれによ
る信頼性の向上を実現可能なしてMOSトランジスタを
用いる三相ブラシレスDCモータの制御方法を提供する
ことを、その目的としている。The present invention has been made in view of the above problems, and provides a three-phase brushless DC motor using a MOS transistor capable of realizing reduction of power loss, heat generation, simplification of cooling, and improvement of reliability. Its purpose is to provide a control method.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】請求項1記載の三相ブラ
シレスDCモータの制御方法は、三相ブラシレスDCモ
ータに給電する三相インバータ回路の各上アーム側スイ
ッチング素子に互いに異なる所定のPWM制御位相期間を
順番に与え、前記各上アーム側スイッチング素子を自己
の前記PWM制御位相期間における各パルス周期内の各
パルス幅期間に導通させ、前記各パルス幅期間を変調す
ることにより前記三相ブラシレスDCモータをPWM制御
する三相ブラシレスDCモータの制御方法において、前
記三相インバータ回路の各下アーム側スイッチング素子
をMOSトランジスタにより構成し、所定相の前記上アー
ム側スイッチング素子の前記PWM制御位相期間中にお
ける前記各パルス周期内の前記各パルス幅期間を除く期
間である各パルス間隔期間に、前記所定相の下アーム側
スイッチング素子を導通させることを特徴としている。A control method for a three-phase brushless DC motor according to a first aspect of the invention is a predetermined PWM control which is different for each upper arm side switching element of a three-phase inverter circuit for supplying power to the three-phase brushless DC motor. Phase periods are given in order, each upper arm side switching element is turned on during each pulse width period within each pulse period in the PWM control phase period of its own, and each pulse width period is modulated, thereby the three-phase brushless In a control method of a three-phase brushless DC motor for PWM controlling a DC motor, each lower arm side switching element of the three phase inverter circuit is composed of a MOS transistor, and the PWM control phase period of the upper arm side switching element of a predetermined phase Each pulse interval period that is a period excluding each of the pulse width periods in each of the pulse periods in To, it is characterized in that to conduct the lower arm switching element of the predetermined phase.
【0008】すなわち、この発明では、ある相の上アー
ム側のスイッチング素子をPWM制御する際に、同一相
の下アーム側のスイッチング素子を略相補動作(略逆動
作)させる。That is, according to the present invention, when the switching element on the upper arm side of a certain phase is PWM-controlled, the switching element on the lower arm side of the same phase is made to have a substantially complementary operation (substantially reverse operation).
【0009】このようにすれば、PWM制御によりある
上アーム側のスイッチング素子をオフした直後に同一相
の下アーム側のスイッチング素子がオンするので、この
相の上アーム側のスイッチング素子のオフ直後に流れて
三相ブラシレスDCモータのインダクタンスを消勢する
電流は、この下アーム側のスイッチング素子を通じて流
れることができるので、この下アーム側のスイッチング
素子と逆並列に接続されたフライホイルダイオードを流
れる電流を0又は大幅に低減することができるので、こ
の下アーム側のスイッチング素子を構成するMOSトラ
ンジスタの電力損失、発熱を低減し、三相インバータ回
路の冷却負担を軽減し、信頼性を向上することができ
る。With this configuration, since the switching element on the lower arm side of the same phase is turned on immediately after turning off a certain switching element on the upper arm side by PWM control, immediately after the switching element on the upper arm side of this phase is turned off. The current that flows into the coil and deactivates the inductance of the three-phase brushless DC motor can flow through the switching element on the lower arm side, and thus flows through the flywheel diode connected in anti-parallel with the switching element on the lower arm side. Since the current can be reduced to 0 or significantly, the power loss and heat generation of the MOS transistor that constitutes the switching element on the lower arm side are reduced, the cooling load of the three-phase inverter circuit is reduced, and the reliability is improved. be able to.
【0010】好適な態様において、前記各上アーム側の
スイッチング素子に電気角2π/3ごとに順番に前記P
WM制御位相期間を与え、所定相の前記上アーム側スイ
ッチング素子の前記PWM制御位相期間中に、前記所定
相以外の残る二つの相の少なくともいずれかの前記下ア
ーム側のスイッチング素子を常時導通する。すなわち、
この態様は、いわゆる120度通電方式において、PW
M制御される上アーム側のスイッチング素子と同一相の
下アーム側のスイッチング素子を構成するMOSトラン
ジスタを相補動作させるので、制御を簡素化することが
できる。In a preferred mode, the switching elements on the upper arm side are sequentially connected to the P elements at an electrical angle of 2π / 3.
A WM control phase period is given, and during the PWM control phase period of the upper arm side switching element of a predetermined phase, at least one of the lower arm side switching elements of the remaining two phases other than the predetermined phase is always conductive. . That is,
In this mode, the PW
Since the MOS transistors forming the M-controlled upper-arm switching element and the lower-arm switching element in the same phase are operated in a complementary manner, the control can be simplified.
【0011】好適な態様において、前記PWM制御位相
期間中に、所定相の前記上アーム側スイッチング素子の
導通期間すなわちパルス幅期間と、前記所定相の前記下
アーム側スイッチング素子の導通期間との間に所定のデ
ッドタイム期間を設ける。これにより、ノイズなどの影
響なより同一相の上下両アームのスイッチング素子の導
通期間がオーバーラップにれ大直流電流が流れる不具合
を防止することができる。なお、このデッドタイム期間
は、少なくとも下アーム側のスイッチング素子と逆並列
に接続されたフライホイルダイオードに所定値以上の大
電流が流れ始める前に終了することが好ましい。In a preferred mode, during the PWM control phase period, between a conduction period of the upper arm side switching element of a predetermined phase, that is, a pulse width period, and a conduction period of the lower arm side switching element of the predetermined phase. A predetermined dead time period. As a result, it is possible to prevent the problem that a large DC current flows due to overlapping of the conduction periods of the switching elements of the upper and lower arms of the same phase due to the influence of noise or the like. It is preferable that the dead time period ends at least before a large current of a predetermined value or more starts to flow in the flywheel diode connected in antiparallel with the switching element on the lower arm side.
【0012】請求項4記載の三相ブラシレスDCモータ
の制御方法は、三相ブラシレスDCモータに給電する三
相インバータ回路の各下アーム側スイッチング素子に互
いに異なる所定のPWM制御位相期間を順番に与え、前記
各下アーム側スイッチング素子を自己の前記PWM制御
位相期間における各パルス周期内の各パルス幅期間に導
通させ、前記各パルス幅期間を変調することにより前記
三相ブラシレスDCモータをPWM制御する三相ブラシレ
スDCモータの制御方法において、前記三相インバータ
回路の各上アーム側スイッチング素子をMOSトランジス
タにより構成し、所定相の前記下アーム側スイッチング
素子の前記PWM制御位相期間中における前記各パルス
周期内の前記各パルス幅期間を除く期間である各パルス
間隔期間に、前記所定相の上アーム側スイッチング素子
を導通させることを特徴としている。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for controlling a three-phase brushless DC motor, wherein the lower arm side switching elements of a three-phase inverter circuit feeding the three-phase brushless DC motor are sequentially provided with different predetermined PWM control phase periods. , Each of the lower arm side switching elements is conducted in each pulse width period within each pulse period in the PWM control phase period of its own, and PWM control of the three-phase brushless DC motor is performed by modulating each pulse width period. In a method for controlling a three-phase brushless DC motor, each upper arm side switching element of the three phase inverter circuit is composed of a MOS transistor, and each pulse cycle during the PWM control phase period of the lower arm side switching element of a predetermined phase. Within each pulse interval period that is a period excluding each pulse width period in It is characterized in that to conduct the upper arm switching element.
【0013】すなわち、この発明では、ある相の下アー
ム側のスイッチング素子をPWM制御する際に、同一相
の上アーム側のスイッチング素子を略相補動作(略逆動
作)させる。That is, in the present invention, when the switching element on the lower arm side of a certain phase is PWM-controlled, the switching element on the upper arm side of the same phase is made to have a substantially complementary operation (generally reverse operation).
【0014】このようにすれば、PWM制御によりある
下アーム側のスイッチング素子をオフした直後に同一相
の上アーム側のスイッチング素子がオンするので、この
相の下アーム側のスイッチング素子のオフ直後に流れて
三相ブラシレスDCモータのインダクタンスを消勢する
電流は、この上アーム側のスイッチング素子を通じて流
れることができるので、この上アーム側のスイッチング
素子と逆並列に接続されたフライホイルダイオードを流
れる電流を0又は大幅に低減することができるので、こ
の上アーム側のスイッチング素子を構成するMOSトラ
ンジスタの電力損失、発熱を低減し、三相インバータ回
路の冷却負担を軽減し、信頼性を向上することができ
る。With this configuration, the switching element on the upper arm side of the same phase is turned on immediately after the switching element on the lower arm side is turned off by the PWM control. Therefore, immediately after the switching element on the lower arm side of this phase is turned off. The current that flows into the inductor to deactivate the inductance of the three-phase brushless DC motor can flow through the switching element on the upper arm side, and thus flows through the flywheel diode connected in anti-parallel with the switching element on the upper arm side. Since the current can be reduced to 0 or significantly, the power loss and heat generation of the MOS transistor that constitutes the switching element on the upper arm side are reduced, the cooling load of the three-phase inverter circuit is reduced, and the reliability is improved. be able to.
【0015】好適な態様において、前記各下アーム側の
スイッチング素子に電気角2π/3ごとに順番に前記P
WM制御位相期間を与え、所定相の前記下アーム側スイ
ッチング素子の前記PWM制御位相期間中に、前記所定
相以外の残る二つの相の少なくともいずれかの前記上ア
ーム側のスイッチング素子を常時導通する。すなわち、
この態様は、いわゆる120度通電方式において、PW
M制御される下アーム側のスイッチング素子と同一相の
上アーム側のスイッチング素子を構成するMOSトラン
ジスタを相補動作させるので、制御を簡素化することが
できる。In a preferred mode, the switching elements on the lower arm side are sequentially provided with the P elements at an electrical angle of 2π / 3.
A WM control phase period is given, and during the PWM control phase period of the lower arm side switching element of a predetermined phase, at least one of the remaining two phases other than the predetermined phase is constantly brought into conduction on the upper arm side switching element. . That is,
In this mode, the PW
Since the MOS transistor forming the switching element on the lower arm side which is M-controlled and the switching element on the upper arm side in the same phase are operated complementarily, control can be simplified.
【0016】好適な態様において、前記PWM制御位相
期間中に、所定相の前記下アーム側スイッチング素子の
導通期間すなわちパルス幅期間と、前記所定相の前記上
アーム側スイッチング素子の導通期間との間に所定のデ
ッドタイム期間を設ける。これにより、ノイズなどの影
響なより同一相の上下両アームのスイッチング素子の導
通期間がオーバーラップにれ大直流電流が流れる不具合
を防止することができる。なお、このデッドタイム期間
は、少なくとも上アーム側のスイッチング素子と逆並列
に接続されたフライホイルダイオードに所定値以上の大
電流が流れ始める前に終了することが好ましい。In a preferred mode, during the PWM control phase period, between a conduction period of the lower arm side switching element of a predetermined phase, that is, a pulse width period, and a conduction period of the upper arm side switching element of the predetermined phase. A predetermined dead time period. As a result, it is possible to prevent the problem that a large DC current flows due to overlapping of the conduction periods of the switching elements of the upper and lower arms of the same phase due to the influence of noise or the like. It is preferable that the dead time period ends at least before a large current of a predetermined value or more begins to flow in the flywheel diode connected in antiparallel with the switching element on the upper arm side.
【0017】請求項1乃至6のいずれか記載の三相ブラ
シレスDCモータの制御方法の好適な態様において、前
記三相インバータ回路の各スイッチング素子に逆並列に
接続するフライホイルダイオードを、前記MOSトラン
ジスタの寄生ダイオードにより構成する。これにより、
独立のフライホイルダイオードを設ける必要がないの
で、三相インバータ回路の回路構成を簡素化することが
できるとともに、各MOSトランジスタの損失、発熱を
低減して、冷却を簡素化することができる。In a preferred aspect of the method for controlling a three-phase brushless DC motor according to any one of claims 1 to 6, a flywheel diode connected in anti-parallel to each switching element of the three-phase inverter circuit is connected to the MOS transistor. It is composed of a parasitic diode. This allows
Since it is not necessary to provide an independent flywheel diode, it is possible to simplify the circuit configuration of the three-phase inverter circuit, reduce the loss and heat generation of each MOS transistor, and simplify the cooling.
【0018】なお、本発明は、すくなくとも三相ブラシ
レスDCモータのインダクタンス蓄積磁気エネルギーの
消勢のためのフライホイルダイオードと並列接続される
MOSトランジスタが双方向通電可能な点を利用したも
のであるが、逆アーム側のスイッチング素子すなわちP
WM制御されるスイッチング素子はMOSトランジスタ
以外の一方向通電型のスイッチング素子としてもよい。The present invention takes advantage of the fact that a MOS transistor connected in parallel with a flywheel diode for deactivating the magnetic energy stored in an inductance of a three-phase brushless DC motor can conduct electricity in both directions. , The switching element on the reverse arm side, namely P
The WM-controlled switching element may be a one-way conduction type switching element other than a MOS transistor.
【0019】また、本発明は、120度通電方式以外に
上記180度通電方式でも実施することができる。Further, the present invention can be carried out not only by the 120-degree energization method but also by the 180-degree energization method.
【0020】[0020]
【発明の実施の形態】本発明の好適な態様を以下の実施
例を参照して具体的に説明する。以下の実施態様におい
て、通電位相制御側アームとも称し、PWM制御する側
のアームをPWM制御側アームとも称するものとする。Preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the following examples. In the following embodiments, the energization phase control side arm is also referred to, and the PWM control side arm is also referred to as the PWM control side arm.
【0021】[0021]
【実施例】実施例を図1を参照して以下に説明する。図
1は、エンジン始動用および発電用の三相ブラシレスD
Cモータ駆動回路の回路図を示す。EXAMPLE An example will be described below with reference to FIG. FIG. 1 shows a three-phase brushless D for engine starting and power generation.
The circuit diagram of a C motor drive circuit is shown.
【0022】(回路構成)1はバッテリ、2はモータ制
御回路、3は永久磁石型同期機からなる三相ブラシレス
DCモータである。(Circuit configuration) 1 is a battery, 2 is a motor control circuit, and 3 is a three-phase brushless DC motor comprising a permanent magnet type synchronous machine.
【0023】モータ制御回路2は、平滑コンデンサ4と
三相インバータ回路5とゲートコントローラ6とからな
る。The motor control circuit 2 comprises a smoothing capacitor 4, a three-phase inverter circuit 5 and a gate controller 6.
【0024】バッテリ1は、三相インバータ回路5の一
対の直流電源端子間および平滑コンデンサ4に電圧を印
加している。The battery 1 applies a voltage between the pair of DC power supply terminals of the three-phase inverter circuit 5 and the smoothing capacitor 4.
【0025】三相ブラシレスDCモータ3は、U相巻
線、V相巻線、W相巻線をスター接続(あるいはデルタ
接続)してなり、ロータには所定対数の界磁磁石を装備
している。The three-phase brushless DC motor 3 has U-phase windings, V-phase windings, and W-phase windings star-connected (or delta-connected), and the rotor is equipped with a predetermined number of field magnets. There is.
【0026】三相インバータ回路5は、印加された直流
電源電圧を三相交流電圧に変換して三相ブラシレスDC
モータ3に出力する直交変換回路であって、スイッチン
グ素子を構成するMOSトランジスタ5a〜5fを有し
ている。5g〜5mは、MOSトランジスタ5a〜5fの
寄生ダイオードである。5aはU相の上アーム側のスイ
ッチング素子を、5bはV相の上アーム側のスイッチン
グ素子を、5cはW相の上アーム側のスイッチング素子
をそれぞれ構成している。同様に、5dはU相の下アー
ム側のスイッチング素子を、5eはV相の下アーム側の
スイッチング素子を、5fはW相の下アーム側のスイッ
チング素子をそれぞれ構成している。この三相インバー
タ回路5の回路構成自体は周知であるので、これ以上の
説明は省略する。The three-phase inverter circuit 5 converts the applied DC power supply voltage into a three-phase AC voltage to generate a three-phase brushless DC voltage.
This is an orthogonal transformation circuit that outputs to the motor 3, and has MOS transistors 5a to 5f that form a switching element. 5g to 5m are parasitic diodes of the MOS transistors 5a to 5f. 5a is a switching element on the upper arm side of the U phase, 5b is a switching element on the upper arm side of the V phase, and 5c is a switching element on the upper arm side of the W phase. Similarly, 5d is a switching element on the lower arm side of the U phase, 5e is a switching element on the lower arm side of the V phase, and 5f is a switching element on the lower arm side of the W phase. Since the circuit configuration itself of the three-phase inverter circuit 5 is well known, further description will be omitted.
【0027】ゲートコントローラ6は、各MOSトラン
ジスタ5a〜5fのゲート電極に制御電圧を印加して三
相ブラシレスDCモータ3を120度通電型PWM制御
するための制御回路である。ゲートコントローラ6自体
ももはや周知であるので説明を省略する。The gate controller 6 is a control circuit for applying a control voltage to the gate electrodes of the MOS transistors 5a to 5f to control the three-phase brushless DC motor 3 by 120-degree conduction PWM. Since the gate controller 6 itself is already well known, its explanation is omitted.
【0028】なお、ゲートコントローラ6は、三相ブラ
シレスDCモータ3の回転角度に応じて各相のMOSト
ランジスタ5a〜5fの通電を切り替えることが好適で
ある。このため、三相インバータ回路5が出力する三相
交流電圧や電流に基づいて三相ブラシレスDCモータ3
の回転角度を推定したり、あるいは、三相ブラシレスD
Cモータ3にレゾルバなどの回転角度センサを設けてそ
の出力信号に基づいて通電位相切替制御を行う。The gate controller 6 preferably switches the energization of the MOS transistors 5a to 5f of each phase according to the rotation angle of the three-phase brushless DC motor 3. Therefore, the three-phase brushless DC motor 3 is based on the three-phase AC voltage or current output by the three-phase inverter circuit 5.
The rotation angle of the three-phase brushless D
The C motor 3 is provided with a rotation angle sensor such as a resolver and the energization phase switching control is performed based on the output signal thereof.
【0029】また、ゲートコントローラ6は、外部から
入力されるトルク指令などに基づいて三相ブラシレスD
Cモータ3の発生トルクをそれに一致させるトルク制御
を行うことが好ましい。このためには、たとえば三相イ
ンバータ回路5が出力する三相交流電流を検出し、上記
トルク指令に相当する目標電流にこの検出電流が一致す
るように上アーム側のスイッチング素子をなす各MOS
トランジスタ5a〜5cを電気角2π/3ごとにPWM
制御する。Further, the gate controller 6 is a three-phase brushless D based on a torque command input from the outside.
It is preferable to perform torque control that matches the torque generated by the C motor 3 with it. To this end, for example, the three-phase AC current output from the three-phase inverter circuit 5 is detected, and each MOS forming the switching element on the upper arm side is arranged so that the detected current matches the target current corresponding to the torque command.
PWM the transistors 5a-5c at every electrical angle of 2π / 3
Control.
【0030】(動作説明)この実施例において、ゲート
コントローラ6が実施する120度通電型PWM制御動
作を図2に示すタイミングチャートを参照して以下に説
明する。(Explanation of Operation) In this embodiment, the 120-degree conduction PWM control operation executed by the gate controller 6 will be described below with reference to the timing chart shown in FIG.
【0031】各MOSトランジスタ5a〜5cは、それ
ぞれ電気角2π/3のPWM制御期間を順番にもつ。Each of the MOS transistors 5a to 5c has a PWM control period of electrical angle 2π / 3 in order.
【0032】PWM制御期間は、所定のキャリヤ周波数
の逆数であるパルス期間に分割され、各パルス期間に設
定された所定のパルス幅期間だけ上記上アーム側のスイ
ッチング素子をなすMOSトランジスタ5a〜5cがオ
ンされ、各パルス期間に設定された残りの期間であるパ
ルス間隔期間だけ上記上アーム側のスイッチング素子を
なすMOSトランジスタ5a〜5cはオフされ、このパ
ルス幅期間を調節してPWM制御がなされる。The PWM control period is divided into pulse periods which are the reciprocal of a predetermined carrier frequency, and the MOS transistors 5a to 5c forming the switching elements on the upper arm side are divided by a predetermined pulse width period set in each pulse period. The MOS transistors 5a to 5c forming the switching element on the upper arm side are turned off for the pulse interval period which is the remaining period set in each pulse period, and the PWM control is performed by adjusting the pulse width period. .
【0033】更に説明すると、時点t0〜t2に上アーム
側のMOSトランジスタ5aがPWM制御され(PWM
制御期間をもち)、次の時点t2〜t4に上アーム側のM
OSトランジスタ5bがPWM制御され(PWM制御期
間をもち)、次の時点t4〜t6に上アーム側のMOSト
ランジスタ5cがPWM制御される(PWM制御期間を
もつ)。また、時点t6〜t1に下アーム側のMOSトラ
ンジスタ5eが常時通電され(常時通電期間をもち)、
次の時点t1〜t3に下アーム側のMOSトランジスタ5
fが常時通電され(常時通電期間をもち)、次の時点t3
〜t5に下アーム側のMOSトランジスタ5dが常時通電
される(常時通電間をもつ)。To further explain, the MOS transistor 5a on the upper arm side is PWM-controlled at the time points t0 to t2 (PWM
It has a control period) and at the next time point t2 to t4
The OS transistor 5b is PWM-controlled (has a PWM control period), and the MOS transistor 5c on the upper arm side is PWM-controlled (has a PWM control period) at the next time points t4 to t6. Further, from time t6 to t1, the MOS transistor 5e on the lower arm side is constantly energized (has a constant energization period),
At the next time point t1 to t3, the MOS transistor 5 on the lower arm side
f is constantly energized (has a constant energization period), and next time t3
The MOS transistor 5d on the lower arm side is always energized at ~ t5 (always energized).
【0034】この実施例のPWM制御において特に重要
な点は、上記PWM制御期間内において、下アーム側の
スイッチング素子をなすMOSトランジスタ5b〜5f
を、それらと同一相の上アーム側のスイッチング素子を
なすMOSトランジスタ5a〜5cのオフ期間すなわち
上記パルス間隔期間にオンし、上記パルス幅期間にオフ
する点である。すなわち、この実施例では、同一相の上
アーム側のMOSトランジスタと下アーム側のMOSト
ランジスタとは、PWM制御期間において相補動作を行
う。A particularly important point in the PWM control of this embodiment is that during the PWM control period, the MOS transistors 5b to 5f forming the switching elements on the lower arm side.
Is turned on during the off period of the MOS transistors 5a to 5c forming the switching element on the upper arm side in the same phase as those, that is, during the pulse interval period, and turned off during the pulse width period. That is, in this embodiment, the upper-arm side MOS transistor and the lower-arm side MOS transistor of the same phase perform complementary operations during the PWM control period.
【0035】電流の流れを図3、図4を参照して以下に
説明する。The current flow will be described below with reference to FIGS. 3 and 4.
【0036】図3は、時点t0〜t1の間においてMOS
トランジスタ5aがオンしている場合である。MOSト
ランジスタ5aから三相ブラシレスDCモータ3に流れ
た電流はMOSトランジスタ5eを通じてバッテリ1に
帰り、この時、三相ブラシレスDCモータ3のステータ
巻線には磁気エネルギーが蓄積される。FIG. 3 shows the MOS during the time t0 to t1.
This is the case when the transistor 5a is on. The current flowing from the MOS transistor 5a to the three-phase brushless DC motor 3 returns to the battery 1 through the MOS transistor 5e, and at this time, magnetic energy is stored in the stator winding of the three-phase brushless DC motor 3.
【0037】図4は、時点t0〜t1の間においてMOS
トランジスタ5aがオフしている場合である。三相ブラ
シレスDCモータ3のステータ巻線に蓄積された磁気エ
ネルギーにより、フライホイル電流が、MOSトランジ
スタ5aから三相ブラシレスDCモータ3、MOSトラ
ンジスタ5eを通じて環流する。FIG. 4 shows the MOS during the time t0 to t1.
This is the case when the transistor 5a is off. Due to the magnetic energy accumulated in the stator windings of the three-phase brushless DC motor 3, the flywheel current circulates from the MOS transistor 5a through the three-phase brushless DC motor 3 and the MOS transistor 5e.
【0038】これにより、従来、MOSトランジスタ5
dの寄生ダイオード5kを通じて流れていたフライホイル
電流が、MOSトランジスタ5dのチャンネル領域を通
じて流れるために、寄生ダイオード5kの順方向電圧降
下による電力損失およびそれによる発熱を除去乃至大幅
に軽減することができ、三相インバータ回路5の効率向
上、冷却簡素化を実現することができる。もちろん、こ
の時、MOSトランジスタ5dのチャンネル電圧降下が
寄生ダイオード5kの順方向電圧降下以下となるように
MOSトランジスタ5dのチャンネル抵抗か設定されて
いる。As a result, the conventional MOS transistor 5
Since the flywheel current flowing through the parasitic diode 5k of d flows through the channel region of the MOS transistor 5d, power loss due to the forward voltage drop of the parasitic diode 5k and heat generation due to it can be eliminated or significantly reduced. Therefore, the efficiency of the three-phase inverter circuit 5 can be improved and the cooling can be simplified. Of course, at this time, the channel resistance of the MOS transistor 5d is set so that the channel voltage drop of the MOS transistor 5d becomes equal to or lower than the forward voltage drop of the parasitic diode 5k.
【0039】また、上記説明では、U相のPWM制御期
間だけを説明したが、残る2つの相についても同じであ
ることは当然であり、説明を省略する。Also, in the above description, only the PWM control period of the U phase has been described, but it is natural that the remaining two phases are the same, and the description thereof will be omitted.
【0040】更に、図2において、同一相のMOSトラ
ンジスタ5aと5dとは自己のPWM制御期間におい
て、相手が完全に又はほとんどオフしてからオンしても
よい。このようにすれば、電磁ノイズなどなんらかの要
因により、MOSトランジスタのオンタイミングが早ま
ったり、オフタイミングが遅延したりしても、同一相の
上下アームの一対のMOSトランジスタを通じて流れる
直流電流を抑止することができる。なお、図2におい
て、TPWM−U、TPWM−V、TPWM−Wはそれ
ぞれ各相のPWM制御期間を示す。Further, in FIG. 2, the MOS transistors 5a and 5d of the same phase may be turned on after their counterparts are completely or almost turned off during their own PWM control period. By doing so, even if the on-timing of the MOS transistor is accelerated or the off-timing is delayed due to some factor such as electromagnetic noise, the direct current flowing through the pair of MOS transistors of the upper and lower arms of the same phase can be suppressed. You can Note that, in FIG. 2, TPWM-U, TPWM-V, and TPWM-W indicate the PWM control period of each phase.
【0041】(変形態様)図5は、図1に示す回路にお
いて、下アーム側のMOSトランジスタ5d〜5fを電気
角120度ごとに順番にPWM制御し、上アーム側のM
OSトランジスタ5a〜5cを電気角120度ごとに常
時通電させる場合を示す。(Modification) FIG. 5 is a circuit diagram of FIG. 1 in which the lower arm side MOS transistors 5d to 5f are PWM-controlled in order for every 120 electrical degrees, and the upper arm side M transistor is controlled.
The case where the OS transistors 5a to 5c are constantly energized at every 120 electrical degrees is shown.
【0042】(変形態様)図6は、図2ににおいて、そ
れぞれ電気角2π/3だけ順次設定されたPWM制御期
間および常時通電期間の前半にPWM制御を行い、後半
に常時通電を行うことにより、各MOSトランジスタ5
a〜5fのスイッチング損失を均等に分散させたもので
ある。この場合にも、当然、実質的なPWM制御期間に
おいて、PWM制御されるスイッチング素子と同一相の
逆アームのスイッチング素子が相補動作され、これによ
り、上記図2、図5の場合と同等の効果を奏することが
できる。(Modification) FIG. 6 shows that the PWM control is performed in the first half of the PWM control period and the constant energization period which are sequentially set by the electrical angle of 2π / 3 in FIG. 2, and the constant energization is performed in the latter half. , Each MOS transistor 5
The switching losses of a to 5f are evenly distributed. Also in this case, naturally, in the substantial PWM control period, the switching element of the opposite arm having the same phase as that of the PWM controlled switching element is complementarily operated, and as a result, the same effect as in the case of FIGS. Can be played.
【0043】図7は、図6において、常時通電期間とP
WM制御期間とを反対としたものであり、この場合にお
いても上記図6の場合と同等の効果を奏することができ
る。FIG. 7 is a circuit diagram of FIG.
The WM control period is opposite, and even in this case, the same effect as in the case of FIG. 6 can be obtained.
【0044】なお、上記説明した各実施例では、120
度通電型PWM制御方式を説明したが、180度通電方
式においても同様の相補動作を行うことにより同様の効
果を奏することができる。In each of the embodiments described above, 120
Although the one-time energization type PWM control system has been described, the same effect can be obtained also in the 180-degree energization system by performing the same complementary operation.
【図1】 三相ブラシレスDCモータ駆動回路を示す回
路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a three-phase brushless DC motor drive circuit.
【図2】 図1の回路の動作を示すタイミングチャート
である。FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the circuit of FIG.
【図3】 図2の動作における電流の流れを説明するた
めの回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram for explaining a current flow in the operation of FIG.
【図4】 図2の動作における電流の流れを説明するた
めの回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram for explaining a current flow in the operation of FIG.
【図5】 変形態様を示すタイミングチャートである。FIG. 5 is a timing chart showing a modified mode.
【図6】 変形態様を示すタイミングチャートである。FIG. 6 is a timing chart showing a modified mode.
【図7】 変形態様を示すタイミングチャートである。FIG. 7 is a timing chart showing a modified mode.
1 バッテリ 2 モータ制御回路 3 三相ブラシレスDCモータ 4 平滑コンデンサ 5 三相インバータ回路 6 ゲートコントローラ 5a〜5f MOSトランジスタ(スイッチング素子) 1 battery 2 Motor control circuit 3 three-phase brushless DC motor 4 Smoothing capacitor 5 three-phase inverter circuit 6 Gate controller 5a-5f MOS transistor (switching element)
Claims (7)
インバータ回路の各上アーム側スイッチング素子に互い
に異なる所定のPWM制御位相期間を順番に与え、 前記各上アーム側スイッチング素子を自己の前記PWM
制御位相期間における各パルス周期内の各パルス幅期間
に導通させ、 前記各パルス幅期間を変調することにより前記三相ブラ
シレスDCモータをPWM制御する三相ブラシレスDCモ
ータの制御方法において、 前記三相インバータ回路の各下アーム側スイッチング素
子をMOSトランジスタにより構成し、 所定相の前記上アーム側スイッチング素子の前記PWM
制御位相期間中における前記各パルス周期内の前記各パ
ルス幅期間を除く期間である各パルス間隔期間に、前記
所定相の下アーム側スイッチング素子を導通させること
を特徴とする三相ブラシレスDCモータの制御方法。1. A PWM control phase period different from each other is sequentially given to each upper arm side switching element of a three phase inverter circuit for supplying power to a three phase brushless DC motor, and each upper arm side switching element is provided with its own PWM.
A control method for a three-phase brushless DC motor, wherein the three-phase brushless DC motor is PWM-controlled by conducting each pulse width period in each pulse period in a control phase period and modulating each pulse width period. Each lower arm side switching element of the inverter circuit is configured by a MOS transistor, and the PWM of the upper arm side switching element of a predetermined phase is provided.
In a three-phase brushless DC motor, the lower arm side switching element of the predetermined phase is made conductive during each pulse interval period which is a period excluding the pulse width period in each pulse period in the control phase period. Control method.
の制御方法において、 前記各上アーム側のスイッチング素子に電気角2π/3
ごとに順番に前記PWM制御位相期間を与え、 所定相の前記上アーム側スイッチング素子の前記PWM
制御位相期間中に、前記所定相以外の残る二つの相の少
なくともいずれかの前記下アーム側のスイッチング素子
を常時導通することを特徴とする三相ブラシレスDCモ
ータの制御方法。2. The control method for a three-phase brushless DC motor according to claim 1, wherein the switching element on each of the upper arms has an electrical angle of 2π / 3.
The PWM control phase period is given in sequence for each of the above, and the PWM of the upper arm side switching element of a predetermined phase is provided.
A control method for a three-phase brushless DC motor, characterized in that during a control phase period, at least one of the remaining two phases other than the predetermined phase is constantly brought into conduction with the switching element on the lower arm side.
モータの制御方法において、 前記PWM制御位相期間中に、所定相の前記上アーム側
スイッチング素子の導通期間すなわちパルス幅期間と、
前記所定相の前記下アーム側スイッチング素子の導通期
間との間に所定のデッドタイム期間を設けることを特徴
とする三相ブラシレスDCモータの制御方法。3. The three-phase brushless DC according to claim 1 or 2.
In the motor control method, during the PWM control phase period, a conduction period, that is, a pulse width period of the upper arm side switching element of a predetermined phase,
A method for controlling a three-phase brushless DC motor, wherein a predetermined dead time period is provided between the predetermined phase and a conduction period of the lower arm side switching element.
インバータ回路の各下アーム側スイッチング素子に互い
に異なる所定のPWM制御位相期間を順番に与え、 前記各下アーム側スイッチング素子を自己の前記PWM
制御位相期間における各パルス周期内の各パルス幅期間
に導通させ、 前記各パルス幅期間を変調することにより前記三相ブラ
シレスDCモータをPWM制御する三相ブラシレスDCモ
ータの制御方法において、 前記三相インバータ回路の各上アーム側スイッチング素
子をMOSトランジスタにより構成し、 所定相の前記下アーム側スイッチング素子の前記PWM
制御位相期間中における前記各パルス周期内の前記各パ
ルス幅期間を除く期間である各パルス間隔期間に、前記
所定相の上アーム側スイッチング素子を導通させること
を特徴とする三相ブラシレスDCモータの制御方法。4. A predetermined PWM control phase period different from each other is sequentially given to each lower arm side switching element of a three phase inverter circuit for supplying power to a three phase brushless DC motor, and each lower arm side switching element is provided with its own PWM.
A control method for a three-phase brushless DC motor, wherein the three-phase brushless DC motor is PWM-controlled by conducting each pulse width period in each pulse period in a control phase period and modulating each pulse width period. Each upper arm side switching element of the inverter circuit is composed of a MOS transistor, and the PWM of the lower arm side switching element of a predetermined phase is provided.
In the three-phase brushless DC motor, the upper arm side switching element of the predetermined phase is made conductive during each pulse interval period which is a period excluding the pulse width period in each pulse period in the control phase period. Control method.
の制御方法において、 前記各下アーム側のスイッチング素子に電気角2π/3
ごとに順番に前記PWM制御位相期間を与え、 所定相の前記下アーム側スイッチング素子の前記PWM
制御位相期間中に、前記所定相以外の残る二つの相の少
なくともいずれかの前記上アーム側のスイッチング素子
を常時導通することを特徴とする三相ブラシレスDCモ
ータの制御方法。5. The method for controlling a three-phase brushless DC motor according to claim 4, wherein the switching element on each of the lower arms has an electrical angle of 2π / 3.
The PWM control phase period is given in sequence for each of the above, and the PWM of the lower arm side switching element of a predetermined phase is provided.
A control method for a three-phase brushless DC motor, characterized in that during the control phase period, at least one of the remaining two phases other than the predetermined phase is constantly turned on on the upper arm side.
モータの制御方法において、 前記PWM制御位相期間中に、所定相の前記下アーム側
スイッチング素子の導通期間すなわちパルス幅期間と、
前記所定相の前記上アーム側スイッチング素子の導通期
間との間に所定のデッドタイム期間を設けることを特徴
とする三相ブラシレスDCモータの制御方法。6. The three-phase brushless DC according to claim 4 or 5.
In the motor control method, during the PWM control phase period, a conduction period, that is, a pulse width period of the lower arm side switching element of a predetermined phase,
A method of controlling a three-phase brushless DC motor, wherein a predetermined dead time period is provided between the predetermined phase and a conduction period of the upper arm side switching element.
シレスDCモータの制御方法において、 前記三相インバータ回路の各スイッチング素子に逆並列
に接続するフライホイルダイオードを、前記MOSトラ
ンジスタの寄生ダイオードにより構成され、 前記MOSトランジスタは、安定導通状態において自己
の寄生ダイオードの順方向電圧降下より小さいソース・
ドレイン間電圧降下を有することを特徴とする三相ブラ
シレスDCモータの制御方法。7. The method for controlling a three-phase brushless DC motor according to claim 1, wherein a flywheel diode connected in antiparallel to each switching element of the three-phase inverter circuit is a parasitic of the MOS transistor. The MOS transistor is formed of a diode, and in the stable conduction state, the MOS transistor has a source voltage smaller than a forward voltage drop of its own parasitic diode.
A method for controlling a three-phase brushless DC motor, which has a drain-to-drain voltage drop.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002125650A JP2003324986A (en) | 2002-04-26 | 2002-04-26 | Control method for three-phase brushless dc motor |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007055061A1 (en) * | 2005-11-11 | 2007-05-18 | E-Mobile Yugen Kaisha | Electrically driven wheel, moving device, and electrically driven wheel rotation control method |
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-
2002
- 2002-04-26 JP JP2002125650A patent/JP2003324986A/en active Pending
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