JP2007175135A - Motor drive device for washing machine or washing / drying machine - Google Patents
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Abstract
【課題】モータを高速回転時にセンサレス正弦波駆動することにより低騒音化する。
【解決手段】直流電源2の直流電力をインバータ回路3により交流電力に変換し、回転ドラム5あるいは撹拌翼6を駆動するモータ7と、モータ7のロータ磁極位置を検知する位置検知手段70とモータ電流を検知する電流検知手段71と制御手段9により構成し、低速では位置検知手段70の出力信号により回転制御し、高速では電流検知手段71の出力信号により回転制御する。
【選択図】図1Noise is reduced by driving a motor with a sensorless sine wave during high-speed rotation.
A DC power of a DC power source 2 is converted into AC power by an inverter circuit 3 to drive a rotating drum 5 or a stirring blade 6; a position detecting means 70 for detecting a rotor magnetic pole position of the motor 7; and a motor. It comprises current detection means 71 and control means 9 for detecting current, and the rotation is controlled by the output signal of the position detection means 70 at low speed, and the rotation is controlled by the output signal of the current detection means 71 at high speed.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、洗濯機あるいは洗濯乾燥機のモータ駆動装置に関するものである。 The present invention relates to a motor driving device of a washing machine or a washing / drying machine.
従来、この種の洗濯機のインバータによるモータ駆動装置は、低速回転ではロータ位置信号により駆動し、高速回転ではロータ位置を推定して駆動するようにしていた(例えば、特許文献1参照)。
しかし、従来方式の洗濯機あるいは洗濯乾燥機のモータ駆動装置は、永久磁石モータのロータ磁極数を増加させるとロータ位置に対するロータ位置信号の電気的位置ずれが大きくなるので、ロータ位置を電気的に推定する方法が提案されていたが、推定位置がモータ定数や温度の影響を受けるため負荷変動や電源電圧変動により脱調する課題があった。 However, in the motor drive device of a conventional washing machine or washing / drying machine, if the number of rotor magnetic poles of the permanent magnet motor is increased, the electrical displacement of the rotor position signal with respect to the rotor position increases. Although an estimation method has been proposed, there has been a problem that the estimated position is affected by the motor constant and temperature, causing a step-out due to load fluctuation or power supply voltage fluctuation.
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、ロータ位置信号の電気的位置ずれが大きく影響する高速運転において、ロータ位置推定するのではなくインバータ出力電圧に対するモータ電流とその位相に応じて回転制御するものであり、ロータ位置信号バラツキによるモータ電流バラツキと回転数変動を低減し、かつ、モータ定数の影響をほとんど受けずに安定駆動が可能となり、モータ騒音を減らすことを目的としている。 The present invention solves the above-described conventional problems, and in high-speed operation in which the electrical position deviation of the rotor position signal greatly affects, the rotor position is not estimated, but is rotated according to the motor current with respect to the inverter output voltage and its phase. The purpose of this control is to reduce motor current variations and rotational speed fluctuations due to rotor position signal variations, to enable stable driving with little influence of motor constants, and to reduce motor noise.
上記従来の課題を解決するために、本発明の洗濯機あるいは洗濯乾燥機のモータ駆動装置は、交流電源の交流電力を整流回路により直流電力に変換し、直流電力をインバータ回路により交流電力に変換し、ロータの位置検知手段とモータ電流を検知する電流検知手段とインバータ回路の制御手段により回転ドラムあるいは撹拌翼を駆動するモータを制御するもので、制御手段は、位置検知手段の出力信号により制御する第1の回転制御手段と、インバータ回路出力電圧に対する有効電流成分あるいは無効電流成分を制御して制御する第2の回転制御手段よりモータを回転制御するものである。 In order to solve the above conventional problems, the motor driving device of the washing machine or the washing and drying machine of the present invention converts the AC power of the AC power source into DC power by the rectifier circuit, and converts the DC power to AC power by the inverter circuit. The rotor position detection means, the current detection means for detecting the motor current, and the inverter circuit control means control the motor that drives the rotating drum or the stirring blade. The control means is controlled by the output signal of the position detection means. The rotation of the motor is controlled by the first rotation control means for controlling and the second rotation control means for controlling and controlling the effective current component or the reactive current component with respect to the inverter circuit output voltage.
さらに、洗濯乾燥機において、回転ドラムと同時駆動する乾燥用ヒートポンプ冷媒用圧縮機も、インバータ回路出力電圧に対する有効電流成分あるいは無効電流成分を制御して制御する第2の回転制御手段よりモータを回転制御するものである。 Further, in the washing and drying machine, the drying heat pump refrigerant compressor that is driven simultaneously with the rotary drum also rotates the motor by the second rotation control means that controls and controls the effective current component or the reactive current component with respect to the inverter circuit output voltage. It is something to control.
これにより、負荷変動の大きい低速回転時には位置検知手段の出力信号によりモータを回転制御するので脱調の恐れがなく、位置検知手段の電気的な位置ずれの影響が大きい高速回転時にはインバータ出力電流位相により回転制御するため、ロータ位相とモータ電流位相の同期をとるので脱調の恐れがなく、さらに、ほぼ完全な正弦波駆動が可能となるため電流振動や電流歪みを減らし騒音を減らすことができる。 As a result, the rotation of the motor is controlled by the output signal of the position detection means during low-speed rotation with large load fluctuations, so there is no risk of step-out, and the inverter output current phase during high-speed rotation is greatly affected by electrical displacement of the position detection means. Since the rotation is controlled by the motor, the rotor phase and the motor current phase are synchronized, so there is no risk of step-out. Furthermore, almost complete sine wave drive is possible, so current vibration and distortion can be reduced and noise can be reduced. .
さらに、同時運転する圧縮機の駆動方式も同様のセンサレス正弦波駆動するので、圧縮機の低騒音化が可能となる。 Furthermore, since the driving method of the compressor that operates simultaneously is also driven by the same sensorless sine wave, the noise of the compressor can be reduced.
本発明の洗濯機あるいは洗濯兼乾燥機のモータ駆動装置は、負荷変動の大きい起動時、あるいは低速運転時にはロータ位置検知手段の信号によりモータを回転駆動するので、脱調の恐れがほとんどなく、さらに、ロータ位置検知手段によりd−q軸が検出できるのでベクトル制御が容易となり、トルク制御や負荷トルク変動検出が可能となるので布の重量やアンバランス検出が容易となる。また、脱水運転などの高速運転時には、ロータ位置検知手段の信号ではなく、インバータ回路出力電圧に対する有効電流成分、あるいは無効電流成分を検知してモータを回転制御するので、ロータ位置検知手段の位置検出誤差に起因する電流位相振動や電流歪みを無くすことができ、騒音や電流値の増大、あるいは、電圧低下時の電力回生を防ぐことができる。 The motor driving device of the washing machine or washing and drying machine of the present invention rotates the motor by the signal of the rotor position detecting means at the time of start-up with a large load fluctuation or at low speed operation, so there is almost no risk of step-out. Since the dq axes can be detected by the rotor position detecting means, vector control is facilitated, and torque control and load torque fluctuation detection are possible, thereby facilitating cloth weight and unbalance detection. Also, during high-speed operation such as dehydration operation, the motor is controlled to rotate by detecting the effective current component or reactive current component with respect to the inverter circuit output voltage instead of the signal of the rotor position detection means, so the position detection of the rotor position detection means Current phase vibration and current distortion due to errors can be eliminated, and noise and current value increase or power regeneration at the time of voltage drop can be prevented.
さらに、回転ドラムとヒートポンプ用圧縮機の同時運転において、インバータ回路出力電圧に対する有効電流成分、あるいは無効電流成分を検知してそれぞれのモータを回転制御するので、センサレス正弦波駆動による低騒音化が可能となるだけではなく、制御プログラムを簡単にでき、1つのプロセッサにより回転ドラムモータと圧縮機モータの同時駆動が可能となり、しかも、それぞれのモータの入力の瞬時判定が可能となり、部品点数を削減して安価で信頼性の高い洗濯乾燥機を実現できる。 Furthermore, during simultaneous operation of the rotary drum and the heat pump compressor, the effective current component or reactive current component with respect to the inverter circuit output voltage is detected and the respective motors are rotationally controlled, so noise can be reduced by sensorless sine wave drive. In addition to simplifying the control program, it is possible to drive the rotary drum motor and compressor motor simultaneously with a single processor, and to instantaneously determine the input of each motor, reducing the number of parts. A cheap and reliable washing and drying machine can be realized.
第1の発明は、交流電源の交流電力を直流電力に変換する整流回路よりなる直流電源と、前記直流電源の直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路により駆動され洗濯機あるいは洗濯乾燥機の回転ドラムあるいは撹拌翼を駆動するモータと、前記モータのロータ位置を検知する位置検知手段と、前記モータ電流を検知する電流検知手段と、前記インバータ回路を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記位置検知手段の出力信号により前記モータを回転制御する第1の回転制御手段と、前記インバータ回路出力電圧に対する有効電流成分あるいは無効電流成分を制御して前記モータを回転制御する第2の回転制御手段よりなるものであり、ロータ位置検知手段により起動が容易で、位置検知手段と電流検知手段によりベクトル制御が容易となり、電流検知手段によりセンサレス駆動も可能であり、洗浄あるいは脱水などの制御行程に応じて最適な駆動方式を選択することができる。 A first aspect of the present invention is a DC power source comprising a rectifier circuit that converts AC power of an AC power source into DC power, an inverter circuit that converts DC power of the DC power source into AC power, a washing machine driven by the inverter circuit, or A motor that drives a rotating drum or a stirring blade of a washing and drying machine; a position detection unit that detects a rotor position of the motor; a current detection unit that detects the motor current; and a control unit that controls the inverter circuit. The control means controls the rotation of the motor by controlling the effective current component or the reactive current component with respect to the output voltage of the inverter circuit, and the first rotation control means for controlling the rotation of the motor by the output signal of the position detecting means. Second rotation control means, which is easy to start by the rotor position detection means, and the position detection means and current detection means. It is easy to vector control by means, are sensorless drive is also possible by the current detection means, it is possible to select the optimum drive mode according to the control stroke, such as washing or dewatering.
第2の発明は、特に、第1の発明における制御手段は、起動時あるいは低速回転時にはロータ位置を検知する位置検知手段の出力信号により制御する第1の回転制御手段によりモータを回転制御し、高速回転時にはモータ電流を検知する電流検知手段により制御する第2の回転制御手段により前記モータを回転制御するようにしたものであり、起動時、あるいは低速運転時にはロータ位置検知手段の信号によりモータを回転駆動し、脱水運転などの高速運転時には、インバータ回路出力電圧に対する有効電流成分、あるいは無効電流成分を検知してモータを回転制御するので、負荷変動の大きい起動低速時の脱調を防ぎ、高速回転時には回転数変動と電流歪みを減らし騒音を低減できる。 In the second invention, in particular, the control means in the first invention controls the rotation of the motor by the first rotation control means that is controlled by the output signal of the position detection means that detects the rotor position at the time of start-up or low-speed rotation, The rotation of the motor is controlled by a second rotation control unit that is controlled by a current detection unit that detects a motor current during high-speed rotation, and the motor is controlled by a signal from the rotor position detection unit during start-up or low-speed operation. During high-speed operation such as dehydration operation by rotating, the motor is controlled by detecting the active current component or reactive current component with respect to the inverter circuit output voltage. During rotation, noise can be reduced by reducing rotational speed fluctuation and current distortion.
第3の発明は、特に、第1の発明における制御手段は、起動時あるいは低速回転時にはロータ位置を検知する位置検知手段とモータ電流を検知する電流検知手段の出力信号によりモータをベクトル制御するようにした第1の回転制御手段により回転制御し、高速回転時には前記電流検知手段の出力信号よりインバータ回路出力電圧に対する有効電流成分あるいは無効電流成分を制御するようにした第2の回転制御手段により前記モータを回転制御するようにしたものであり、起動あるいは低速回転時にはベクトル制御により負荷量検知や布のアンバランス検知が可能となり、高速回転時にはインバータ出力電圧に対応する電流ベクトルを制御して正弦波駆動するので、ロータ磁極数増加による位置検知手段の位置ずれに起因する電流歪みの増加を防止でき低騒音化できる。 According to a third aspect of the invention, in particular, the control means in the first aspect of the invention controls the motor vector by the output signals of the position detection means for detecting the rotor position and the current detection means for detecting the motor current during start-up or low-speed rotation. The second rotation control means controls the effective current component or the reactive current component with respect to the inverter circuit output voltage from the output signal of the current detection means at the time of high speed rotation. The motor is controlled to rotate, and it is possible to detect the load amount and cloth imbalance by vector control during start-up or low-speed rotation, and control the current vector corresponding to the inverter output voltage during high-speed rotation to control a sine wave. Because of the drive, the current distortion increases due to the displacement of the position detection means due to the increase in the number of rotor magnetic poles. Can be low noise can be prevented.
第4の発明は、特に、第1の発明における第2の回転制御手段は、インバータ回路出力電圧に対する無効電流成分が所定値となるようにインバータ回路出力電圧を制御するようにしたものであり、オープンループ速度制御のため制御アルゴリズムが単純で、回路パラメータと制御パラメータが非常に少なく、負荷変動あるいは電源電圧変動に対して強く、ロバスト性に優れた回転制御が可能となる。 In a fourth aspect of the invention, in particular, the second rotation control means in the first aspect of the invention controls the inverter circuit output voltage so that the reactive current component with respect to the inverter circuit output voltage becomes a predetermined value. The control algorithm is simple for open-loop speed control, circuit parameters and control parameters are very small, strong against load fluctuations or power supply voltage fluctuations, and rotation control with excellent robustness becomes possible.
第5の発明は、特に、第1の発明における第2の回転制御手段は、インバータ回路出力電圧に対する有効電流成分よりモータ入力あるいは負荷量を検知するようにしたものであり、負荷量検知による水位の自動設定や洗剤量表示ができ、負荷量に応じた回転数制御、あるいは、負荷量変化を検知して布のアンバランス検知が可能となる。 In the fifth invention, in particular, the second rotation control means in the first invention detects the motor input or the load amount from the effective current component with respect to the inverter circuit output voltage. Can be automatically set and the amount of detergent can be displayed, and the rotational speed can be controlled according to the amount of load, or a change in the amount of load can be detected to detect cloth imbalance.
第6の発明は、特に、第1の発明における第2の回転制御手段は、インバータ回路出力電圧とインバータ回路出力電圧に対する有効電流成分よりモータ入力あるいは負荷量を検知するようにしたものであり、負荷量検知による水位の自動設定や洗剤量表示ができ、負荷量が大きい場合に回転数を低下させてモータ入力を下げ、脱水振動を低下させることができる。 In the sixth aspect of the invention, in particular, the second rotation control means in the first aspect of the invention detects the motor input or the load amount from the effective current component with respect to the inverter circuit output voltage and the inverter circuit output voltage. The water level can be automatically set and the amount of detergent can be displayed by detecting the load amount. When the load amount is large, the rotational speed can be reduced to lower the motor input and the dehydration vibration can be reduced.
第7の発明は、交流電源の交流電力を直流電力に変換する整流回路よりなる直流電源と、前記直流電源の直流電力を交流電力に変換する複数のインバータ回路と、回転ドラムあるいは撹拌翼を駆動する第1のモータと、前記第1のモータのロータ位置を検知する位置検知手段と、乾燥用ヒートポンプの圧縮機を駆動する第2のモータと、前記第1及び第2のモータ電流をそれぞれ検知する複数の電流検知手段と、前記複数のインバータ回路を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は前記第1及び第2のモータのそれぞれのインバータ回路出力電圧に対する有効電流成分あるいは無効電流成分を検出し、前記第1と第2のモータをそれぞれ回転制御するようにしたものであり、モータ制御アルゴリズムが簡単なためプロセッサの負担が少なく、複数のモータを1つのプロセッサにより同時駆動してもプロセッサへの負担が少ないので安価なプロセッサを使用でき、さらに負荷量検知が容易なので複数のモータ同時駆動におけるインバータ回路あるいは直流電源の入力検知が可能となる。 The seventh invention drives a DC power source comprising a rectifier circuit that converts AC power of the AC power source into DC power, a plurality of inverter circuits that convert DC power of the DC power source into AC power, and a rotating drum or a stirring blade A first motor that detects the position of the rotor of the first motor, a second motor that drives the compressor of the drying heat pump, and the first and second motor currents, respectively. A plurality of current detecting means and a control means for controlling the plurality of inverter circuits, wherein the control means obtains an effective current component or a reactive current component for each inverter circuit output voltage of the first and second motors. The first and second motors are detected and rotated, and the motor control algorithm is simple, so the burden on the processor is small. Even if a plurality of motors are driven simultaneously by a single processor, the burden on the processor is small, so an inexpensive processor can be used, and the load quantity can be easily detected. It becomes possible.
第8の発明は、特に、第7の発明における制御手段は、第1及び第2のモータのそれぞれのインバータ回路出力電圧とインバータ回路出力電圧に対する有効電流成分を検出してそれぞれのモータ入力を検出するようにしたものであり、それぞれのモータの負荷量やインバータ回路の出力検知ができるので、負荷量に応じたインバータ回路制御、あるいはインバータ回路出力の最適配分が可能となる。 In the eighth invention, in particular, the control means in the seventh invention detects the respective inverter circuit output voltages of the first and second motors and the effective current components for the inverter circuit output voltages to detect the respective motor inputs. Since the load amount of each motor and the output of the inverter circuit can be detected, the inverter circuit control according to the load amount or the optimal distribution of the inverter circuit output becomes possible.
第9の発明は、特に、第7の発明における制御手段は、第1及び第2のモータの負荷量あるいはモータ入力を検出してそれぞれのモータの回転数を制御するようにしたものであり、交流電源電流を所定値以下に制限することが可能となる。 In the ninth aspect of the invention, in particular, the control means in the seventh aspect of the invention detects the load amounts or motor inputs of the first and second motors and controls the rotational speeds of the respective motors. It is possible to limit the AC power supply current to a predetermined value or less.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態における洗濯機のモータ駆動装置のブロック図を示すものである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram of a motor drive device for a washing machine according to the first embodiment of the present invention.
図1において、全波整流回路20と電解コンデンサ21a、21bより構成される倍電圧整流となる整流回路2に交流電源1より交流電力が加えられ直流電力に変換される。変換された直流電力は、インバータ回路3に加えられ3相交流電力に変換される。変換された3相交流電力は、水受槽4の内部に配設された回転ドラム5、あるいは、回転ドラム5の底部に配設された撹拌翼6を回転駆動するモータ7に加えられ、モータ7を回転制御する。モータ7と回転ドラム5あるいは撹拌翼6の伝達軸には切換機構8を備え、モータ7の回転力を回転ドラム5あるいは撹拌翼6に伝達切り換えることができる。 In FIG. 1, AC power is applied from an AC power source 1 to a rectifier circuit 2 that is a double voltage rectifier composed of a full-wave rectifier circuit 20 and electrolytic capacitors 21 a and 21 b, and is converted into DC power. The converted DC power is added to the inverter circuit 3 and converted into three-phase AC power. The converted three-phase AC power is applied to the rotating drum 5 disposed inside the water receiving tank 4 or the motor 7 that rotationally drives the stirring blade 6 disposed at the bottom of the rotating drum 5. Rotation control. The transmission shaft of the motor 7 and the rotating drum 5 or the stirring blade 6 is provided with a switching mechanism 8 so that the rotational force of the motor 7 can be switched to the rotating drum 5 or the stirring blade 6.
モータ7には、ロータ磁極位置を検出する位置検知手段70が配設され、インバータ回路3と直流電源2の負電圧電源ラインN間には、モータ7の相電流を検出するための電流検知手段71が接続され、位置検知手段70の出力信号Haが制御手段9に入力される。電流検知手段71は、いわゆる3シャント方式電流検知方式と呼ばれるもので、3相フルブリッジ構成のインバータ回路3の下アームスイッチングトランジスタのエミッタ端子Nu、Nv、Nwと負電圧電源ラインN間にそれぞれシャント抵抗71u、71v、71wを接続し、シャント抵抗71u、71v、71wに発生する電圧をレベル変換回路72に加え、レベル変換回路72の出力信号Vsが制御手段9に入力される。制御手段9は、位置検知手段70の出力信号Haと電流検知手段71の出力信号Vsにより、インバータ回路3に出力信号Gを出力することで、インバータ回路3を制御してモータ7を回転駆動させるもので、主としてマイクロコンピュータなどのプログラム制御可能なプロセッサ(図示せず)とその周辺回路(図示せず)より構成される。 The motor 7 is provided with position detection means 70 for detecting the rotor magnetic pole position, and current detection means for detecting the phase current of the motor 7 between the inverter circuit 3 and the negative voltage power supply line N of the DC power supply 2. 71 is connected, and the output signal Ha of the position detection means 70 is input to the control means 9. The current detection means 71 is a so-called three-shunt method current detection method, and is a shunt between the emitter terminals Nu, Nv, Nw of the lower arm switching transistor of the inverter circuit 3 having a three-phase full bridge configuration and the negative voltage power supply line N. The resistors 71u, 71v, 71w are connected, the voltage generated in the shunt resistors 71u, 71v, 71w is applied to the level conversion circuit 72, and the output signal Vs of the level conversion circuit 72 is input to the control means 9. The control means 9 outputs the output signal G to the inverter circuit 3 based on the output signal Ha of the position detection means 70 and the output signal Vs of the current detection means 71, thereby controlling the inverter circuit 3 and rotationally driving the motor 7. It is mainly composed of a program controllable processor (not shown) such as a microcomputer and its peripheral circuit (not shown).
図1に示す構成は、洗浄運転に於いては、撹拌翼6が主として回転し、撹拌翼6が50〜200r/minで回転するよう制御され、脱水運転、あるいは遠心力洗浄に於いては、回転ドラム5が30〜1200r/minで回転するよう制御される。 The configuration shown in FIG. 1 is controlled so that the stirring blade 6 is mainly rotated in the cleaning operation and the stirring blade 6 is rotated at 50 to 200 r / min. In the dehydration operation or the centrifugal cleaning, The rotary drum 5 is controlled to rotate at 30 to 1200 r / min.
モータ7は減速機構を介さずに、直接回転ドラム5あるいは撹拌翼6を駆動するダイレクト駆動方式なので、低速高トルク回転させるためにはロータ磁極数を大きくする必要があり、一方、脱水高速回転では駆動周波数を高くして弱め界磁制御する必要が生じる。しかし、高速回転では位置センサの機械的位置ずれ、あるいはロータ磁石のぶれによる位置検出ずれが大きくなるため、位置検知手段70の出力信号Haの電気的位置検出誤差が非常に大きくなり、位置検知手段70の出力信号Haにより回転制御するとモータ電流あるいは電流歪みが増加し、振動騒音が増加したり、弱め界磁が大きくなって回生動作に移行するなどの課題があった。 Since the motor 7 is a direct drive system that directly drives the rotating drum 5 or the stirring blade 6 without using a speed reduction mechanism, it is necessary to increase the number of rotor magnetic poles in order to rotate at low speed and high torque. It becomes necessary to increase the drive frequency and to control the field weakening. However, the mechanical position shift of the position sensor or the position detection shift due to the shake of the rotor magnet becomes large at high speed rotation, so that the electrical position detection error of the output signal Ha of the position detection means 70 becomes very large and the position detection means. When rotation control is performed using the output signal Ha of 70, there are problems such as an increase in motor current or current distortion, an increase in vibration noise, and a weakening field increases to shift to a regenerative operation.
図2は、本発明の第1の実施の形態における制御手段9のブロック図を示している。 FIG. 2 shows a block diagram of the control means 9 in the first embodiment of the present invention.
制御手段9は、位置検知手段70の出力信号Haと電流検知手段71の出力信号Vsにより回転制御する第1の回転制御手段90、電流検知手段71の出力信号により回転制御する第2の回転制御手段91、第1の回転制御手段90あるいは第2の回転制御手段91のいずれかで制御するかを切り換える切換手段92、切換手段92により選択された制御信号を加えてインバータ回路3をPWM(Pulse Width Modulation)制御するPWM制御手段93、モータ回転数が所定の高速回転かどうかを判別して切換手段92によりモータ制御方法を切り換える回転数判別手段94とより構成される。 The control means 9 includes a first rotation control means 90 that controls rotation based on the output signal Ha of the position detection means 70 and an output signal Vs of the current detection means 71, and a second rotation control that controls rotation based on the output signal of the current detection means 71. The switching means 92 for switching whether the control is performed by the means 91, the first rotation control means 90 or the second rotation control means 91, and the control signal selected by the switching means 92 is added to make the inverter circuit 3 PWM (Pulse). PWM control means 93 for controlling (Width Modulation), and rotation speed discrimination means 94 for discriminating whether the motor rotation speed is a predetermined high speed rotation and switching the motor control method by the switching means 92.
図3は、本発明の第1の実施の形態における制御手段9の詳細なブロック図を示している。 FIG. 3 shows a detailed block diagram of the control means 9 in the first embodiment of the present invention.
制御手段9は、低速運転時には位置検知手段70と電流検知手段71により検知したモータ電流をd−q座標軸へ座標変換してベクトル制御し、高速運転時には電流検知手段71により検知したモータ電流をインバータ回路出力電圧軸(a−r座標軸)へ座標変換して無効電流成分Irと有効電流成分Iaを演算して求め、無効電流成分Irによりインバータ回路出力電圧を制御する。 The control means 9 performs vector control by converting the motor current detected by the position detection means 70 and the current detection means 71 into the dq coordinate axes during low speed operation, and performs inverter control on the motor current detected by the current detection means 71 during high speed operation. Coordinate conversion to the circuit output voltage axis (ar coordinate axis) is performed by calculating the reactive current component Ir and the effective current component Ia, and the inverter circuit output voltage is controlled by the reactive current component Ir.
図4は、埋め込み磁石モータ低速運転時の制御ベクトル図で、d−q座標軸とa−r座標軸(あるいはr−a座標軸)の関係を示し、図5は、埋め込み磁石モータ高速運転時における同様の制御ベクトル図である。q軸とインバータ出力電圧軸の位相は、内部相差角δと呼ばれ、一般に負荷角とも呼ばれる。 FIG. 4 is a control vector diagram during low speed operation of the embedded magnet motor, showing the relationship between the dq coordinate axis and the ar coordinate axis (or the ra coordinate axis), and FIG. It is a control vector diagram. The phase between the q axis and the inverter output voltage axis is called an internal phase difference angle δ, and is generally called a load angle.
図4、図5において、Emはモータ誘起電圧、Ioはモータ電流、Vaはモータ印加電圧(インバータ出力電圧)、Lqはq軸インダクタンス、Ldはd軸インダクタンス、Rはモータ抵抗、ωは電気角速度で、電気角速度ωは機械角速度ωrの磁極対数倍した値となる。モータ電流Ioのd−q座標の電流はIq、Idとなり、a−r座標軸の電流はIa、Irとなる。 4 and 5, Em is a motor induced voltage, Io is a motor current, Va is a motor applied voltage (inverter output voltage), Lq is a q-axis inductance, Ld is a d-axis inductance, R is a motor resistance, and ω is an electrical angular velocity. The electrical angular velocity ω is a value obtained by multiplying the mechanical angular velocity ωr by the number of magnetic pole pairs. The dq coordinate currents of the motor current Io are Iq and Id, and the ar coordinate axis currents are Ia and Ir.
低速回転では、図4に示すように誘起電圧Emに対して印加電圧Vaが高くなるが、高速回転では、図5に示すように誘起電圧Emが高くなり、印加電圧Vaはインバータ回路入力電圧(直流電源電圧)により制限されるためq軸からの進角(電流進角β、電圧進角δ)を大きくしモータ電流を増加させる進角制御が必要である。印加電圧Vaとモータ電流Ioの位相角φは力率角で、無効電流Ir=Io×sinφ、有効電流Ia=Io×cosφで表される。 In the low speed rotation, the applied voltage Va becomes higher than the induced voltage Em as shown in FIG. 4, but in the high speed rotation, the induced voltage Em becomes high as shown in FIG. 5, and the applied voltage Va is the inverter circuit input voltage ( Therefore, it is necessary to perform advance angle control that increases the advance angle (current advance angle β, voltage advance angle δ) from the q axis to increase the motor current. A phase angle φ between the applied voltage Va and the motor current Io is a power factor angle, and is represented by a reactive current Ir = Io × sinφ and an effective current Ia = Io × cosφ.
図3において、電流検知手段71の信号がA/D変換手段900に加えられディジタル信号に変換され、モータ電流Iu、Iv、Iwに対応したディジタル信号が3相/2相変換手段901に加えられ2相電流信号Iα、Iβに変換される。また、位置検知手段70の信号が速度・位相検知手段902に加えられ、速度・位相検知手段902はロータ磁極の回転速度ω1とq軸からの位相θ1を出力する。q軸基準位相は通常U相誘起電圧最大位相が選択される。座標変換手段903は、2相電流Iα、Iβをd−q座標軸、あるいはa−r座標軸へ座標変換するもので、数式1に従い演算し、q軸電流Iqとd軸電流Id、あるいは有効電流成分Iaと無効電流成分Irを求める。数式1において位相θをq軸からの位相θ1にするとIq、Idが求まり、位相θをa軸からの位相θ2にするとIa、Irが求まる。 In FIG. 3, the signal of the current detection means 71 is applied to the A / D conversion means 900 and converted into a digital signal, and the digital signals corresponding to the motor currents Iu, Iv and Iw are applied to the three-phase / two-phase conversion means 901. It is converted into a two-phase current signal Iα, Iβ. Further, the signal of the position detecting means 70 is applied to the speed / phase detecting means 902, and the speed / phase detecting means 902 outputs the rotational speed ω1 of the rotor magnetic pole and the phase θ1 from the q axis. The U-phase induced voltage maximum phase is usually selected as the q-axis reference phase. The coordinate conversion means 903 converts the two-phase currents Iα and Iβ into the dq coordinate axis or the ar coordinate axis, and calculates the q-axis current Iq and the d-axis current Id, or the effective current component. Ia and reactive current component Ir are obtained. In Equation 1, Iq and Id are obtained when the phase θ is the phase θ1 from the q axis, and Ia and Ir are obtained when the phase θ is the phase θ2 from the a axis.
目標回転数設定手段(図示せず)からの回転数設定信号ωsとロータ磁極回転速度信号ω1が速度比較手段904に加えられ、速度比較手段904の出力信号ΔωがIq指令手段905に加えらえ、信号Δωに応じてトルク電流指令値Iqoが増減される。また、回転数設定信号ωsはId指令手段906に加えられ、Id指令手段906は回転数設定値ωsに応じてd軸電流指令値Idoを設定する。トルク電流指令値Iqoはq軸電流比較手段907に、d軸電流指令値Idoはd軸電流比較手段908に加えられ、座標変換手段903の出力信号Iq、Idとそれぞれ比較してその誤差信号ΔIq、ΔIdがq軸電圧設定手段909、d軸電圧設定手段910にそれぞれ加えられる。 The rotation speed setting signal ωs and the rotor magnetic pole rotation speed signal ω1 from the target rotation speed setting means (not shown) are applied to the speed comparison means 904, and the output signal Δω of the speed comparison means 904 is applied to the Iq command means 905. The torque current command value Iqo is increased or decreased according to the signal Δω. The rotation speed setting signal ωs is applied to the Id command means 906, and the Id command means 906 sets the d-axis current command value Ido according to the rotation speed setting value ωs. The torque current command value Iqo is applied to the q-axis current comparison means 907, and the d-axis current command value Ido is applied to the d-axis current comparison means 908, and the error signal ΔIq is compared with the output signals Iq and Id of the coordinate conversion means 903, respectively. , ΔId are added to the q-axis voltage setting unit 909 and the d-axis voltage setting unit 910, respectively.
回転数設定信号ωsは、位相信号発生手段911、無効電流指令手段912、回転数判別手段94にも加えられ、回転数オープンループ制御(無効電流一定制御)の場合には、位相信号発生手段911の出力信号θ2は座標軸切換手段920に加えられ、回転数判別手段94により高速回転と判別されると座標変換手段903の位相信号θはθ2が選択される。また、無効電流指令手段912は、回転数設定信号ωs、あるいは、負荷に応じて無効電流指令値Iroを設定して無効電流比較手段913に加えられ、無効電流比較手段913は無効電流指令値Iroと座標変換手段903の無効電流信号Irを比較し、その誤差信号ΔIrをインバータ出力電圧設定手段914に加える。 The rotation speed setting signal ωs is also applied to the phase signal generation means 911, the reactive current command means 912, and the rotation speed determination means 94. In the case of the rotation speed open loop control (reactive current constant control), the phase signal generation means 911. Output signal θ2 is added to the coordinate axis switching means 920, and when it is determined that the rotation speed is determined to be high speed by the rotation speed determination means 94, θ2 is selected as the phase signal θ of the coordinate conversion means 903. The reactive current command means 912 sets the reactive current command value Iro according to the rotation speed setting signal ωs or the load and applies it to the reactive current comparison means 913. The reactive current comparison means 913 receives the reactive current command value Iro. And the reactive current signal Ir of the coordinate conversion means 903 are compared, and the error signal ΔIr is added to the inverter output voltage setting means 914.
低速運転ではd−q座標軸でベクトル制御されるので、q軸電圧設定手段909の出力信号Vq、d軸電圧設定手段910の出力信号Vdを電圧制御切換手段921を介して逆変換手段922に加え、モータ印加電圧と電圧位相を制御する。また、高速運転では、位置信号とは無関係に動作する回転数オープンループ制御(無効電流一定制御)となり、インバータ出力電圧設定手段914の出力信号Vaが電圧制御切換手段921を介して逆変換手段922に加え、モータ印加電圧Vaが逆変換手段922に加えられる。 Since the vector control is performed on the dq coordinate axis in the low-speed operation, the output signal Vq of the q-axis voltage setting unit 909 and the output signal Vd of the d-axis voltage setting unit 910 are added to the inverse conversion unit 922 via the voltage control switching unit 921. Control the motor applied voltage and voltage phase. Further, in the high speed operation, the rotational speed open loop control (constant reactive current control) that operates independently of the position signal is performed, and the output signal Va of the inverter output voltage setting means 914 is converted into the inverse conversion means 922 via the voltage control switching means 921. In addition, the motor applied voltage Va is applied to the inverse conversion means 922.
逆変換手段922は、d−q座標の電圧信号Vq、Vdを3相交流信号に逆変換、あるいはa−r座標の電圧信号Vaを逆変換するもので、数式2に従い3相交流電圧を発生させる。座標軸切換手段920によりq軸からの位相θ1、あるいはa軸からの位相θ2と電圧信号Vq、Vd、Vaを変えることにより、d−q座標でベクトル制御、あるいはa−r座標によるセンサレス正弦波駆動が可能となる。 The inverse conversion means 922 converts the d-q coordinate voltage signals Vq and Vd into a three-phase AC signal or reverse-converts the a-r coordinate voltage signal Va, and generates a three-phase AC voltage according to Equation 2. Let By changing the phase θ1 from the q-axis or the phase θ2 from the a-axis and the voltage signals Vq, Vd, and Va by the coordinate axis switching means 920, vector control by the dq coordinate or sensorless sine wave drive by the ar coordinate Is possible.
無効電流Irが無効電流指令値Iroとなるように制御する無効電流一定制御方式においては、数式2において電圧信号Vrを零に設定し、Vaのみ演算すればよいので実質的に逆変換の演算は不要となり、ベクトル制御の半分の演算量、演算時間でよい利点がある。逆変換手段922の3相交流電圧出力信号をPWM制御手段93に加え、インバータ回路3をPWM制御しモータ電流を制御する。 In the constant reactive current control method in which the reactive current Ir is controlled to be the reactive current command value Iro, the voltage signal Vr is set to zero in Equation 2 and only Va is calculated. There is an advantage that the calculation amount and the calculation time which are half the vector control are sufficient. The three-phase AC voltage output signal of the reverse conversion means 922 is added to the PWM control means 93, and the inverter circuit 3 is PWM controlled to control the motor current.
詳細な説明は省略するが、ベクトル制御と同じように、数式1においてVrとVaを制御してもよい。この時は、Ia、Irを設定制御することになり、ベクトル制御と同じく回転数を検知してフィードバック制御する必要が生じる。 Although detailed description is omitted, Vr and Va may be controlled in Formula 1 as in the vector control. At this time, Ia and Ir are set and controlled, and it is necessary to perform feedback control by detecting the rotational speed as in the vector control.
d−q座標変換で求まるq軸電流よりモータ7のトルクが瞬時に検知できるので、負荷量判定手段95はq軸電流より負荷量判定するものであり、q軸電流の回転時の変動量より布の脱水アンバランスが判定できる。図4、図5からわかるように、a−r座標変換で求まるa軸電流Iaは、ほぼq軸電流Iqに等しいので、負荷量判定手段95は、有効電流Iaと、有効電流Iaの回転時の変動量から負荷量判定やアンバランス判定ができる。よって、高速運転時のセンサレス正弦波駆動においても負荷量判定可能なので、脱水高負荷運転にてモータ7の出力が異常となった場合、モータ7の回転数を低下させモータ7の出力を低下させる。 Since the torque of the motor 7 can be instantaneously detected from the q-axis current obtained by the dq coordinate conversion, the load amount determination means 95 determines the load amount from the q-axis current, and from the fluctuation amount during rotation of the q-axis current. Dehydration imbalance of cloth can be determined. As can be seen from FIGS. 4 and 5, since the a-axis current Ia obtained by the a-r coordinate conversion is substantially equal to the q-axis current Iq, the load amount determination means 95 is effective when the effective current Ia and the effective current Ia are rotated. It is possible to determine the load amount and the unbalance from the fluctuation amount. Therefore, since the load amount can be determined even in sensorless sine wave driving during high speed operation, when the output of the motor 7 becomes abnormal during dehydration and high load operation, the rotational speed of the motor 7 is decreased and the output of the motor 7 is decreased. .
図6は、本発明の第1の実施の形態におけるモータ駆動装置の基本制御プログラムのフローチャートを示している。 FIG. 6 shows a flowchart of the basic control program of the motor drive device according to the first embodiment of the present invention.
ステップ100よりモータ駆動プログラムがスタートし、ステップ101にて各種初期設定を行い、次にステップ102に進んで起動フラグの有無を判定し、起動運転ならばステップ103に進んで起動制御を行う。起動時は、位置検知手段70の出力信号Haによりモータ7を駆動するため、起動時の脱調は過負荷を除きほとんど無い利点がある。 The motor drive program starts from step 100, and various initial settings are made in step 101. Next, the process proceeds to step 102 to determine the presence or absence of a start flag. If it is a start operation, the process proceeds to step 103 to perform start control. At startup, the motor 7 is driven by the output signal Ha of the position detection means 70, so that there is almost no step-out at startup except overload.
次に、ステップ104に進んで位置検知手段70の出力信号Haより回転数とロータ位置を検知し、次にステップ105に進んで回転数が設定回転数以上に達したかどうかの判定を行い、高回転数ならばステップ106に進んで回転数制御方式を位置検出方式からセンサレス正弦波駆動方式に変更する。 Next, the routine proceeds to step 104, where the rotational speed and the rotor position are detected from the output signal Ha of the position detection means 70, and then the routine proceeds to step 105, where it is determined whether the rotational speed has reached the set rotational speed or more. If the rotation speed is high, the routine proceeds to step 106, where the rotation speed control method is changed from the position detection method to the sensorless sine wave drive method.
次に、ステップ107に進んでキャリヤ信号割込の有無を判定し、キャリヤ信号割込があればステップ108に進みキャリヤ信号割込サブルーチンを実行する。図7にキャリヤ信号割込サブルーチンの詳細を示し、後ほど説明を行う。 Next, the routine proceeds to step 107, where it is determined whether there is a carrier signal interrupt. If there is a carrier signal interrupt, the routine proceeds to step 108 where a carrier signal interrupt subroutine is executed. FIG. 7 shows details of the carrier signal interrupt subroutine, which will be described later.
次に、ステップ109に進んで負荷量判定、あるいは布のアンバランス判定を行い、ステップ110に進んで回転数制御サブルーチンを実行する。図8に回転数制御サブルーチンを示し、後ほど詳細な説明を行う。 Next, the routine proceeds to step 109, where the load amount determination or the cloth imbalance determination is performed, and then the routine proceeds to step 110, where the rotation speed control subroutine is executed. FIG. 8 shows a rotation speed control subroutine, which will be described in detail later.
次に、ステップ111に進んで駆動終了判定を行い、終了でなければステップ104に戻り終了判定するとステップ112に進んでプログラムが終了する。 Next, the process proceeds to step 111 to determine whether or not the drive is completed. If it is not completed, the process returns to step 104 and if it is determined to complete, the process proceeds to step 112 and the program ends.
図7は、本発明の第1の実施の形態におけるキャリヤ信号割込サブルーチンの詳細なフローチャートを示している。また、図9は、本発明の第1の実施の形態におけるPWM制御のタイミングチャートであり、図7と図9を用いて説明を行う。 FIG. 7 shows a detailed flowchart of the carrier signal interrupt subroutine according to the first embodiment of the present invention. FIG. 9 is a timing chart of PWM control according to the first embodiment of the present invention, which will be described with reference to FIGS.
ステップ200よりプログラムが開始し、ステップ201にてモータ電流Iu、Iv、Iwを検出する。図9において、Caは三角波キャリヤ信号を示し、VuはU相電圧信号であり、キャリヤ信号CaとVuを比較し、Vuが高ければインバータ回路3のU相上アームトランジスタ駆動信号Gpを出力し、Vuが低ければインバータ回路3のU相下アームトランジスタ駆動信号Gnを出力する。キャリヤ同期信号Ctは三角波キャリヤ信号Caのピーク値で出力され、Ctが割込信号となってキャリヤ信号割込サブルーチンが動作し、最初にA/D変換手段が動作して電流検出動作を行う。 The program starts from step 200, and motor currents Iu, Iv, Iw are detected in step 201. In FIG. 9, Ca indicates a triangular wave carrier signal, Vu is a U-phase voltage signal, compares the carrier signals Ca and Vu, and outputs a U-phase upper arm transistor drive signal Gp of the inverter circuit 3 if Vu is high, If Vu is low, the U-phase lower arm transistor drive signal Gn of the inverter circuit 3 is output. The carrier synchronization signal Ct is output at the peak value of the triangular wave carrier signal Ca, Ct becomes an interrupt signal, and the carrier signal interrupt subroutine operates. First, the A / D conversion means operates to perform a current detection operation.
A/D変換終了後、ステップ202に進んで制御カウンタのカウント数を判定し、制御カウンタが1ならばステップ203に進んで制御カウンタを零する。制御内容が増加した場合は、カウント値に応じて制御内容を選択する。 After the A / D conversion is completed, the process proceeds to step 202 to determine the count number of the control counter. If the control counter is 1, the process proceeds to step 203 and the control counter is zeroed. When the control content increases, the control content is selected according to the count value.
次に、ステップ204に進んでq軸からの時間tを測定し、ステップ205に進み回転数ωと時間tよりq軸からの位相θ1を演算し、次にステップ206に進んで数式1に従い3相/2相・d−q座標変換によりIq、Idを求め、ステップ207に進んでIq、Idをメモリする。 Next, the routine proceeds to step 204 where the time t from the q axis is measured, the routine proceeds to step 205, the phase θ1 from the q axis is calculated from the rotational speed ω and the time t, and then the routine proceeds to step 206 where 3 Iq and Id are obtained by phase / 2 phase and dq coordinate conversion, and the process proceeds to step 207 to store Iq and Id.
ステップ202において、制御カウンタが1でなければステップ208に進んで制御カウンタを1とし、次回キャリヤ信号割込はステップ203に進むように設定し、次にステップ209に進んでa軸からの時間を計測し、ステップ210に進んでa軸からの電気角θ2を求める。a軸はU相電圧信号vuが最大値となる位相なので、r軸は90度遅角しているためU相電圧信号Vuが零となる位相である。よって、U相印加電圧信号はVu=M×cosθ2で表される。ここでMは変調度を示す。 In step 202, if the control counter is not 1, proceed to step 208 to set the control counter to 1, set the next carrier signal interrupt to proceed to step 203, and then proceed to step 209 to set the time from the a-axis. Measure and proceed to step 210 to obtain the electrical angle θ2 from the a-axis. Since the a-axis is the phase at which the U-phase voltage signal vu becomes the maximum value, the r-axis is retarded by 90 degrees, so that the U-phase voltage signal Vu is zero. Therefore, the U-phase applied voltage signal is expressed by Vu = M × cos θ2. Here, M represents the modulation degree.
ステップ211は、モータ電流Iu、Iv、Iwを3相/2相・a−r軸座標変換するもので数式1に従い無効電流Ir、有効電流Iaを演算して求め、ステップ212に進んでIa、Irをメモリする。位相θ2はU相印加電圧信号Vuの位相と等しくする。 Step 211 converts the motor currents Iu, Iv, and Iw into three-phase / 2-phase and a-r axis coordinates, calculates the reactive current Ir and the effective current Ia according to Equation 1, and proceeds to step 212 to obtain Ia, Memorize Ir. The phase θ2 is made equal to the phase of the U-phase applied voltage signal Vu.
次に、ステップ213に進んで位置検出方式ベクトル制御かセンサレス正弦波駆動方式かを判定し、位置検出方式ベクトル制御ならばステップ214に進んでq軸からの位相θ1を呼び出し、ステップ215に進んでq軸印加電圧Vq、d軸印加電圧Vdを呼び出す。 Next, the process proceeds to step 213 to determine whether the position detection system vector control or the sensorless sine wave drive system is used. If it is the position detection system vector control, the process proceeds to step 214 to call the phase θ1 from the q axis, and the process proceeds to step 215. Call q-axis applied voltage Vq and d-axis applied voltage Vd.
センサレス正弦波駆動方式ならば、ステップ216に進んでa軸からの位相θ2を呼び出し、次にステップ217に進んで印加電圧Vaを呼び出し、ステップ218に進んで数式2に従い2相/3相・座標逆変換演算を行い、3相交流印加電圧を求める。無効電流一定方式によるセンサレス正弦波駆動方式の場合、制御電圧はa軸電圧だけなので、実質的に逆変換は不要のため演算の必要がなくプログラムが非常に簡単になる。 In the case of the sensorless sine wave driving method, the process proceeds to step 216 to call the phase θ2 from the a axis, and then proceeds to step 217 to call the applied voltage Va, and then proceeds to step 218 to follow the two-phase / three-phase coordinate according to Equation 2. An inverse conversion operation is performed to obtain a three-phase AC applied voltage. In the case of the sensorless sine wave driving method using the constant reactive current method, since the control voltage is only the a-axis voltage, the inverse conversion is substantially unnecessary, so there is no need for calculation and the program becomes very simple.
次に、ステップ219に進んでPWM制御を行い、ステップ220に進んでサブルーチンをリターンする。図9において、P1が位置検出方式ベクトル制御の実行期間を示し、P2が位置センサレス正弦波駆動方式の実行区間を示し、キャリヤに同期して交互にプログラムが動作することを示している。キャリヤ周期交互にIq、Id、Ia、Irを求めることにより、脱水運転のように低速から高速に移行する場合においても制御方式の変更が容易となる。特に、無効電流一定方式の場合には、無効電流誤差信号ΔIrの積分制御により印加電圧Vaを制御することができ、比例制御に比較して応答速度が遅くなる欠点はあるがノイズに強くスムースな制御ができる特長がある。 Next, the process proceeds to step 219 to perform PWM control, and the process proceeds to step 220 to return the subroutine. In FIG. 9, P1 indicates the execution period of the position detection system vector control, P2 indicates the execution period of the position sensorless sine wave drive system, and shows that the program operates alternately in synchronization with the carrier. By obtaining Iq, Id, Ia, and Ir alternately in the carrier period, it is easy to change the control method even when shifting from a low speed to a high speed as in the dehydrating operation. In particular, in the case of the constant reactive current method, the applied voltage Va can be controlled by integral control of the reactive current error signal ΔIr, and there is a drawback that the response speed is slow compared to proportional control, but it is strong against noise and smooth. There is a feature that can be controlled.
図8は、本発明の第1の実施の形態における回転数制御サブルーチンの詳細なフローチャートを示している。 FIG. 8 shows a detailed flowchart of the rotation speed control subroutine according to the first embodiment of the present invention.
ステップ300より回転数制御サブルーチンが開始し、ステップ301にて回転数Nsを設定する。次に、ステップ302に進んでモータ制御方式が位置検出方式かセンサレス正弦波方式かの判別を行い、位置検出方式ならばステップ303に進んで設定回転数Nsを呼び出し、ステップ304に進んで回転数に応じたd軸電流指令値Idsを設定する。 From step 300, the rotation speed control subroutine starts, and in step 301, the rotation speed Ns is set. Next, the process proceeds to step 302 to determine whether the motor control system is a position detection system or a sensorless sine wave system. If the system is a position detection system, the process proceeds to step 303 to call the set rotational speed Ns, and the process proceeds to step 304 and the rotational speed. D-axis current command value Ids is set according to the above.
次に、ステップ305に進んでモータ回転数Nを検出し、ステップ306に進んでキャリヤ信号割込サブルーチンにて求めたIq、Idを呼び出す。ステップ307ではIdsとIdを比較して誤差信号よりd軸電圧Vdを設定し、ステップ308ではNsとNを比較してq軸電流指令値Iqsを演算し、次にステップ309に進んでIqsとIqを比較してq軸電圧Vqを求め、ステップ310にてVq、Vdをメモリする。メモリしたVq、Vdはキャリヤ信号割込サブルーチンにて使用される。 Next, the routine proceeds to step 305, where the motor rotation speed N is detected, and then the routine proceeds to step 306, where Iq and Id obtained by the carrier signal interrupt subroutine are called. In step 307, Ids and Id are compared and the d-axis voltage Vd is set from the error signal. In step 308, Ns and N are compared to calculate the q-axis current command value Iqs. Iq is compared to obtain a q-axis voltage Vq, and Vq and Vd are stored in step 310. The stored Vq and Vd are used in the carrier signal interrupt subroutine.
センサレス正弦波方式の場合には、ステップ312に進んで直流電圧Edcを検出し、次にステップ313に進んで回転数Nsに対応した駆動設定周波数fsを呼び出し、次にステップ314に進んで回転数と負荷トルクに応じた無効電流設定値Irsを設定し、ステップ315にて検出した無効電流Irを呼び出し、次に、ステップ316にて予め定められた印加電圧定数krを呼び出し、ステップ317にてIrsとIrの誤差信号ΔIrより電圧補正値ΔVaを求め、ステップ318に進んで印加電圧Vaを求め、ステップ319にてVaをメモリし、ステップ311にてサブルーチンをリターンする。 In the case of the sensorless sine wave method, the process proceeds to step 312 to detect the DC voltage Edc, and then proceeds to step 313 to call the drive set frequency fs corresponding to the rotational speed Ns, and then proceeds to step 314 to rotate the rotational speed. And the reactive current set value Irs according to the load torque is set, the reactive current Ir detected at step 315 is called, then the predetermined applied voltage constant kr is called at step 316, and Irs is set at step 317. The voltage correction value ΔVa is obtained from the error signal ΔIr of Ir and Ir, and the process proceeds to step 318 to obtain the applied voltage Va. In step 319, Va is stored, and in step 311, the subroutine is returned.
上記内容の制御方程式は数式3により表され、数式3は比例積分制御を示しているが、積分項だけでも制御できる。数式3においてKeは誘起電圧定数であり、回転数Nと誘起電圧定数Keの積より誘起電圧電圧Emを求めている。 The control equation having the above contents is expressed by Equation 3, and Equation 3 represents proportional-integral control, but it can be controlled only by an integral term. In Equation 3, Ke is an induced voltage constant, and the induced voltage voltage Em is obtained from the product of the rotational speed N and the induced voltage constant Ke.
以上述べたように、本発明は、位置検知手段71によりロータ磁極位置を検出して駆動する第1の回転制御手段90と、位置検出せずに回転駆動させる第2の回転制御手段91とを備え、起動時あるいは低速運転時には位置検知手段71の信号により制御するため脱調の恐れがなく、磁極位置検知誤差の大きくなる脱水高速運転においては位置検出しないセンサレス正弦波駆動により駆動するため、電流値と電流歪みを減らすことができ、振動騒音を減らすことができる。さらに、埋め込み磁石モータの高速回転時には、リラクタンストルクを利用するために進角を大きくする必要があり、位置検知手段71の検知誤差が大きくなると位置センサを基準とした進角制御ができなくなる課題があったが、インバータ出力電圧軸を基準として検知した電流成分により制御するので、モータ誘起電圧位相と負荷トルクに応じた電流制御となり、電流位相は自動的に負荷に応じた最適値となるため高効率となりモータ7の電流を減らすことができ、振動騒音を減らすことができる。 As described above, according to the present invention, the first rotation control unit 90 that detects and drives the rotor magnetic pole position by the position detection unit 71 and the second rotation control unit 91 that rotates without detecting the position are provided. Because it is controlled by the signal of the position detection means 71 at the time of start-up or low-speed operation, there is no possibility of step-out, and in dehydration high-speed operation where the magnetic pole position detection error increases, the sensorless sine wave drive that does not detect the position is used for driving. Value and current distortion can be reduced and vibration noise can be reduced. Furthermore, when the embedded magnet motor rotates at a high speed, it is necessary to increase the advance angle in order to use the reluctance torque. If the detection error of the position detection means 71 increases, the advance angle control based on the position sensor cannot be performed. However, since control is based on the current component detected using the inverter output voltage axis as a reference, current control is performed according to the motor induced voltage phase and load torque, and the current phase automatically becomes the optimum value according to the load. It becomes efficient and the current of the motor 7 can be reduced, and the vibration noise can be reduced.
また、本発明に示されたセンサレス正弦波駆動方式、すなわち、無効電流一定方式は、オープンループ速度制御のため回転数変動がなく、布のアンバランスが生じても回転数は一定となるのでアンバランスによる振動を低減できる。また、負荷変動に応じて負荷角δ、あるいは有効電流Iaが変動するので、負荷角δあるいは有効電流Iaの変動を検出することにより布のアンバランス検知が容易となる。つまり、位置検出方式ベクトル制御においてはq軸電流変動よりアンバランス検知や負荷量検知ができ、位置検出、あるいは位置推定しない高速センサレス正弦波駆動においても布のアンバランス検知や負荷量検知が可能となるので、負荷量や布アンバランスに応じて回転数制御を行い騒音を減らすことができる。 In addition, the sensorless sine wave driving method shown in the present invention, that is, the constant reactive current method, has no rotational speed fluctuation due to open loop speed control, and the rotational speed is constant even if cloth imbalance occurs. Vibration due to balance can be reduced. Further, since the load angle δ or the effective current Ia varies according to the load variation, the cloth imbalance can be easily detected by detecting the variation of the load angle δ or the effective current Ia. In other words, in position detection method vector control, unbalance detection and load amount detection can be performed based on q-axis current fluctuations, and cloth unbalance detection and load amount detection can be performed even in position detection or high-speed sensorless sine wave drive without position estimation. Therefore, it is possible to reduce the noise by controlling the rotational speed according to the load amount and the cloth imbalance.
(実施の形態2)
図10は、本発明の第2の実施の形態における洗濯乾燥機のモータ駆動装置のブロック図を示すもので、ヒートポンプ乾燥方式によるドラム式洗濯乾燥機の実施の形態である。なお、実施の形態1と同一の構造については、同一符号を付し、説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 10 is a block diagram of a motor driving device of a washing / drying machine according to the second embodiment of the present invention, which is an embodiment of a drum type washing / drying machine using a heat pump drying system. In addition, about the structure same as Embodiment 1, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
図10において、全波整流回路20と電解コンデンサ21より構成される整流回路2Aに交流電源1より交流電力が加えらて直流電力に変換される。変換された直流電力は、複数のインバータ回路3A、3B、3Cに加えられ3相交流電力に変換される。変換された3相交流電力は、回転ドラム駆動用モータ7A、圧縮機駆動用モータ7B、送風ファンモータ7Cに加えられ、回転ドラム駆動用モータ7A、圧縮機駆動用モータ7B、送風ファンモータ7Cを駆動する。図10において、電解コンデンサ1ヶの事例を示したが、電解コンデンサを複数ヶ使用する全波倍電圧整流回路方式が実用的である。また、チョークコイルは図示していないが、電圧リップルを減らし、高調波を減らすために実際は必要である。 In FIG. 10, AC power is applied from an AC power source 1 to a rectifier circuit 2 </ b> A composed of a full-wave rectifier circuit 20 and an electrolytic capacitor 21 to be converted into DC power. The converted DC power is added to the plurality of inverter circuits 3A, 3B, 3C and converted into three-phase AC power. The converted three-phase alternating current power is applied to the rotary drum driving motor 7A, the compressor driving motor 7B, and the blower fan motor 7C, and the rotary drum driving motor 7A, the compressor driving motor 7B, and the blower fan motor 7C. To drive. FIG. 10 shows an example of one electrolytic capacitor, but a full-wave voltage doubler rectifier circuit system using a plurality of electrolytic capacitors is practical. Although the choke coil is not shown, it is actually necessary to reduce the voltage ripple and reduce the harmonics.
第1のインバータ回路3Aは第1のモータ7Aを駆動して回転ドラム5Aを回転駆動し、第2のインバータ回路3Bは第2のモータ7Bを駆動してヒートポンプを構成する熱交換用冷媒のモータ一体型の圧縮機を駆動し、第3のインバータ回路3Cは、第3のモータ7Cを回転駆動して送風ファン12を駆動する。 The first inverter circuit 3A drives the first motor 7A to rotationally drive the rotary drum 5A, and the second inverter circuit 3B drives the second motor 7B to configure the heat pump as a heat exchange refrigerant motor. The integrated compressor is driven, and the third inverter circuit 3C drives the blower fan 12 by rotating the third motor 7C.
回転ドラム5Aを駆動する第1のモータ7Aには、ロータ磁極位置を検出する位置検知手段70aが配設され、複数のインバータ回路3A、3B、3Cにはそれぞれ電流検知手段71A、71B、71Cが接続される。制御手段9Aは、位置検知手段70aの出力信号Haと3シャント式電流検知手段71A、71B、71Cにより、複数のインバータ回路3A、3B、3Cを同時に制御するもので、複数のインバータ回路3A、3B、3Cにそれぞれトランジスタ駆動ゲート信号GA、GB、GCを出力する。 The first motor 7A for driving the rotary drum 5A is provided with position detecting means 70a for detecting the rotor magnetic pole position, and the plurality of inverter circuits 3A, 3B, 3C have current detecting means 71A, 71B, 71C, respectively. Connected. The control means 9A controls the plurality of inverter circuits 3A, 3B, 3C simultaneously by the output signal Ha of the position detection means 70a and the three shunt type current detection means 71A, 71B, 71C. Transistor drive gate signals GA, GB, and GC are output to 3C, respectively.
シーズヒータ、あるいはセラミックヒータにより洗濯兼脱水槽5内に温風を送風する温風ヒータ方式は熱効率が非常に悪いので、ヒートポンプを用いて外気熱、あるいは乾燥排気熱を回収することにより乾燥効率を高めることができる。ヒートポンプは、凝縮器10が高温側となり、蒸発器11が低温側で熱を吸収するので、送風ファン12の吐出側に設けた凝縮器10の熱を回転ドラム5Aの内部に強制送風し、回転ドラム5Aの排気側に設けた蒸発器11の熱交換器により除湿および熱回収し、再び送風ファン12により凝縮器10の熱交換器を介して温風を回転ドラム5A内に送風する。通常、冷媒ガスを圧縮する圧縮機とモータは一体となっているので、第2のモータ7Bは圧縮機モータ7Bと呼ぶ。図10において、冷媒ガスの配管経路や膨張弁等は図示していない。 The hot air heater system that blows warm air into the washing and dewatering tub 5 with a sheathed heater or ceramic heater is very poor in thermal efficiency. Therefore, it is possible to improve the drying efficiency by recovering the outside air heat or drying exhaust heat using a heat pump. Can be increased. In the heat pump, since the condenser 10 is on the high temperature side and the evaporator 11 absorbs heat on the low temperature side, the heat of the condenser 10 provided on the discharge side of the blower fan 12 is forcibly blown into the rotating drum 5A and rotated. Dehumidification and heat recovery are performed by the heat exchanger of the evaporator 11 provided on the exhaust side of the drum 5 </ b> A, and warm air is again blown into the rotary drum 5 </ b> A through the heat exchanger of the condenser 10 by the blower fan 12. Usually, since the compressor and motor which compress refrigerant gas are united, the 2nd motor 7B is called the compressor motor 7B. In FIG. 10, a refrigerant gas piping path, an expansion valve, and the like are not shown.
圧縮機モータ7Bをセンサレス正弦波駆動することにより低騒音化できるので、従来は第2の電流検知手段71Bによりモータ相電流を検出して位置推定する位置センサレスベクトル制御方式が一般的であった。しかしながら、電源電圧変動が大きくなると位置推定方式には限界があり、ロータ位置を推定しロータ位置に応じて回転磁界を制御すると、電源電圧変動に応じて回転数が変動するので、乾燥運転中、回転ドラム5Aを駆動する第1のモータ7Aの駆動停止により回転数が変動し、圧縮機モータ7Bの振動騒音が、送風ファン12騒音と同様に耳障りとなる課題があった。特に、回転ドラム5Aを駆動する第1のモータ7Aと圧縮機モータ7Bの直流電源を共用すると直流電源電圧変動はさらに大きくなるので、従来方式によるモータ駆動方式では送風ファン12と圧縮機モータ7Bの回転数変動が非常に大きくなる。 Since the noise can be reduced by driving the compressor motor 7B with a sensorless sine wave, conventionally, a position sensorless vector control system in which the motor phase current is detected by the second current detection means 71B to estimate the position is common. However, if the power supply voltage fluctuation increases, the position estimation method has a limit, and if the rotor position is estimated and the rotating magnetic field is controlled according to the rotor position, the rotational speed fluctuates according to the power supply voltage fluctuation. The rotational speed fluctuates by stopping the driving of the first motor 7A that drives the rotary drum 5A, and the vibration noise of the compressor motor 7B becomes a problem as well as the blower fan 12 noise. In particular, if the DC power supply of the first motor 7A and the compressor motor 7B for driving the rotary drum 5A is shared, the DC power supply voltage fluctuation further increases. Therefore, in the conventional motor drive system, the blower fan 12 and the compressor motor 7B The rotational speed fluctuation becomes very large.
本発明は、実施の形態1にて説明した位置推定しないセンサレス正弦波駆動方式により圧縮機モータ7Bをオープンループ速度制御により駆動するもので、インバータ回路3Bの出力電圧軸に対して直角の無効電流成分Irと平行の有効電流成分Iaに分解し、モータ印加電圧Vaを制御して無効電流成分Irを所定値に制御するため、回転数変動がなくプログラムが簡単となるので、1つのプロセッサにより複数のモータを同時に正弦波駆動可能となる。基本的なベクトル図は、図4とほぼ同等となるので省略する。 In the present invention, the compressor motor 7B is driven by open loop speed control by the sensorless sine wave drive method that does not estimate the position described in the first embodiment, and the reactive current perpendicular to the output voltage axis of the inverter circuit 3B is obtained. Since the reactive current component Ir is controlled to a predetermined value by decomposing the active current component Ia in parallel with the component Ir and controlling the motor applied voltage Va, the number of rotations does not fluctuate and the program is simplified. These motors can be simultaneously driven with a sine wave. The basic vector diagram is almost the same as FIG.
また、基本的なモータ制御プログラムは図6とほぼ同じのため詳細は省略し、ここではキャリヤ信号割込サブルーチンの詳細な説明を行う。 Since the basic motor control program is almost the same as that shown in FIG. 6, the details are omitted. Here, the carrier signal interrupt subroutine will be described in detail.
図11は、本発明の第2の実施の形態におけるモータ回転制御方式のキャリヤ信号割込サブルーチンの詳細なフローチャートを示し、1つのプロセッサにより回転ドラム駆動モータ7Aと圧縮機モータ7Bを同時に制御する実施の形態を示す。送風ファンモータ7Cの駆動は圧縮機モータの駆動方式とほぼ同じなので省略する。また、図12は、本発明の第2の実施の形態におけるインバータ回路3Aとインバータ回路3BのPWM制御とA/D変換のタイミングチャートを示す。図示していないが、送風ファンモータ7Cのキャリヤ信号は回転ドラムモータ7Aと同期しキャリヤ周期も同じにする。 FIG. 11 is a detailed flowchart of the carrier signal interrupt subroutine of the motor rotation control method according to the second embodiment of the present invention, in which the rotating drum drive motor 7A and the compressor motor 7B are simultaneously controlled by one processor. The form is shown. Since the driving of the blower fan motor 7C is almost the same as the driving method of the compressor motor, the description thereof is omitted. FIG. 12 shows a timing chart of PWM control and A / D conversion of the inverter circuit 3A and the inverter circuit 3B in the second embodiment of the present invention. Although not shown, the carrier signal of the blower fan motor 7C is synchronized with the rotary drum motor 7A and the carrier cycle is the same.
ステップ400よりキャリヤ信号割込サブルーチンが開始し、ステップ401にて各モータの制御方式を設定し、次にステップ402に進んで対象制御モータを判別し、対象制御モータが第1のモータ7Aならば、ステップ403aに進んでモータ7Aの相電流Iua、Iva、Iwaを検出し、モータ7Bならばステップ403bに進んでモータ7Bの相電流Iub、Ivb、Iwbを検出する。電流検出タイミングは、図12に示すようにインバータ回路3A、3Bの12個全てのトランジスタのスイッチングタイミングをはずすために、モータ7Bのキャリヤ信号Cb1のピーク、あるいは谷でA/D変換して電流検出する。すなわち、回転ドラムモータ7Aと圧縮機モータ7Bのキャリヤ周波数は、約16kHz(例えば、周期64μs)と約4kHz(例えば、周期256μs)に設定し、キャリヤ信号Ca、Cb1の同期をとるために、キャリヤ周期を偶数倍あるいは奇数倍に設定し、圧縮機モータ7Bのキャリヤ信号Cb1のピークと谷のタイミングDia1で回転ドラムモータ7AのA/D変換して電流検出し、圧縮機モータ7Bの電流はキャリヤ信号Cb1のピークDib1のタイミング、あるいは図示していないが、谷のタイミングDia1にて電流検出する。図12は、偶数倍の実施例を示すが、奇数倍でも同様の考え方で同期をとって電流検出可能である。 In step 400, the carrier signal interrupt subroutine starts. In step 401, the control method of each motor is set. Then, in step 402, the target control motor is determined, and if the target control motor is the first motor 7A. The process proceeds to step 403a to detect the phase currents Iua, Iva and Iwa of the motor 7A. If the motor 7B, the process proceeds to step 403b to detect the phase currents Iub, Ivb and Iwb of the motor 7B. As shown in FIG. 12, the current detection timing is A / D converted at the peak or trough of the carrier signal Cb1 of the motor 7B in order to remove the switching timing of all 12 transistors of the inverter circuits 3A and 3B. To do. That is, the carrier frequencies of the rotary drum motor 7A and the compressor motor 7B are set to about 16 kHz (for example, a period of 64 μs) and about 4 kHz (for example, a period of 256 μs), and the carrier signals Ca and Cb1 are synchronized in order to synchronize the carrier signals Ca and Cb1. The cycle is set to an even multiple or odd multiple, and current detection is performed by A / D conversion of the rotary drum motor 7A at the peak / valley timing Dia1 of the carrier signal Cb1 of the compressor motor 7B. The current is detected at the timing of the peak Dib1 of the signal Cb1, or at the timing Dia1 of the trough (not shown). FIG. 12 shows an even-numbered embodiment, but the current can be detected in synchronism with the same concept even with an odd-numbered multiple.
次に、ステップ404に進んで位置検出方式で制御するか、センサレス正弦波駆動で制御するかを判定し、位置検出方式ならばステップ405aに進んでq軸からの位相θ1を求め、次にステップ406aに進んで3相/2相・d−q座標変換を行い、次にステップ407aに進んでq軸電流Iq、d軸電流Idをメモリし、次にステップ408aに進んでq軸電圧Vq、d軸電圧Vdを呼び出し、ステップ409aに進んで2相/3相・座標逆変換演算する。q軸電圧Vq、d軸電圧Vdは別途、回転数制御サブルーチンにより求めたものであるが、詳細な説明は省略する。 Next, the process proceeds to step 404, where it is determined whether the position detection method or the sensorless sine wave drive is used. If the position detection method, the process proceeds to step 405a to obtain the phase θ1 from the q axis. Proceed to 406a to perform 3-phase / 2-phase dq coordinate transformation, then proceed to step 407a to store q-axis current Iq and d-axis current Id, and then proceed to step 408a to q-axis voltage Vq, The d-axis voltage Vd is called, and the process proceeds to step 409a to perform 2-phase / 3-phase / coordinate inverse transformation calculation. The q-axis voltage Vq and the d-axis voltage Vd are separately obtained by a rotation speed control subroutine, but detailed description thereof is omitted.
ステップ404にてセンサレス正弦波駆動が判定された場合にはステップ405bに進んでa軸からの位相θ2を求め、次にステップ406bに進んで3相/2相・a−r座標変換を行い、次にステップ407bに進んでa軸電流Iaa、r軸電流Iraをメモリし、次にステップ408bに進んでa軸電圧Vaaを呼び出し、ステップ409bに進んで2相/3相・座標逆変換演算する。モータBを制御する場合には、ステップ405cにてインバータ回路3Bの出力電圧軸からの位相θaを求め、次にステップ406cに進んで3相/2相・a−r座標変換を行い、次にステップ407cに進んでa軸電流Iab、r軸電流Irbをメモリし、次にステップ408cに進んでa軸電圧Vabを呼び出し、ステップ409cに進んで2相/3相・座標逆変換演算する。次に、ステップ410に進んでモータAのPWM制御を実行し、次にステップ411に進んでモータBのPWM制御を実行し、ステップ412に進んでサブルーチンをリターンする。 If sensorless sine wave drive is determined in step 404, the process proceeds to step 405b to obtain the phase θ2 from the a axis, and then proceeds to step 406b to perform a three-phase / 2-phase / ar coordinate transformation, Next, the process proceeds to step 407b to store the a-axis current Iaa and the r-axis current Ira, and then proceeds to step 408b to call the a-axis voltage Vaa and proceeds to step 409b to perform a two-phase / three-phase / coordinate inverse transformation calculation. . In the case of controlling the motor B, the phase θa from the output voltage axis of the inverter circuit 3B is obtained in step 405c, and then the process proceeds to step 406c to perform three-phase / two-phase / ar coordinate transformation, Proceeding to step 407c, the a-axis current Iab and the r-axis current Irb are stored, and then proceeding to step 408c to call the a-axis voltage Vab and proceeding to step 409c to perform a two-phase / three-phase / coordinate inverse transformation calculation. Next, the routine proceeds to step 410 to execute the PWM control of the motor A, then proceeds to step 411 to execute the PWM control of the motor B, and proceeds to step 412 to return the subroutine.
空調機の圧縮機モータ電流検知方法として、1シャント方式が一般であったが、洗濯乾燥機のヒートポンプ用圧縮機7Bの電流検知方式を1シャント方式にすると、キャリヤ周波数の高い回転ドラム駆動用インバータ回路3Bのスイッチングタイミングと電流検知タイミング重なるため、スイッチングノイズにより電流検出誤差が大きくなる課題が生じるので、本発明の実施の形態に示したように3シャント方式により電流検出タイミングをキャリヤ信号のピーク、あるいは谷とすることにより回転ドラム駆動用インバータ回路3Bのスイッチングノイズの影響を受けなくなる特長がある。 As a compressor motor current detection method for an air conditioner, a single shunt method is generally used. However, if the current detection method of the heat pump compressor 7B of the washing / drying machine is set to a single shunt method, an inverter for driving a rotating drum having a high carrier frequency is used. Since the switching timing of the circuit 3B and the current detection timing overlap, there arises a problem that the current detection error becomes large due to switching noise. Therefore, as shown in the embodiment of the present invention, the current detection timing is set to the peak of the carrier signal by the three-shunt method. Alternatively, the valley is advantageous in that it is not affected by the switching noise of the rotating drum driving inverter circuit 3B.
本実施の形態に示した位置検出しないセンサレス正弦波駆動方式は、インバータ出力電圧軸を基準とした座標で制御するため、実質的に逆変換演算が不要なのでd−q座標でベクトル制御する場合と比較して演算が半分以下になり、プロセッサへの負担が非常に軽くなる特長がある。さらに、有効電流と印加電圧Vaの積よりモータ入力が瞬時に判別でき、回転ドラムモータ7Aと圧縮機モータ7Bの同時駆動となる温風脱水乾燥運転でのモータ入力総和が瞬時に判別できのできるので、直流電源2Aの入力、あるいは出力電流を検知せずとも洗濯乾燥機としての総合入力電流を演算により求めることができる。特に、直流電源2Aの交流入力電流は家庭用コンセントになるので、通常、15A以下に制限する必要があるため、交流電流センサ無しで、複数のモータの入力を瞬時に判別してモータ回転数を減らし電流を制限することが可能となる。 In the sensorless sine wave drive method that does not detect the position shown in this embodiment, since control is performed using coordinates based on the inverter output voltage axis, vector conversion is performed using dq coordinates since substantially no inverse conversion is required. In comparison, the calculation is less than half and the burden on the processor is extremely light. Further, the motor input can be instantaneously determined from the product of the effective current and the applied voltage Va, and the total motor input in the hot air dehydration drying operation in which the rotary drum motor 7A and the compressor motor 7B are simultaneously driven can be instantaneously determined. Therefore, the total input current as the washing / drying machine can be obtained by calculation without detecting the input or output current of the DC power source 2A. In particular, since the AC input current of the DC power source 2A is a household outlet, it is usually necessary to limit it to 15A or less. Therefore, without an AC current sensor, the input of a plurality of motors can be determined instantaneously to determine the motor speed. The current can be reduced and the current can be limited.
以上のように本実施の形態1および2によれば、撹拌翼あるいは回転ドラムを駆動するモータを位置検出手段による第1の回転制御手段と、位置検出せずにセンサレス正弦波駆動する第2の回転制御手段により回転制御するものであり、さらに、実施の形態2は、実施の形態1に加え、同時運転するヒートポンプ用圧縮機モータの駆動を第2の回転制御手段により制御するものであるから、制御プログラムが簡単となりプロセッサの負担を減らすことができ、1つのプロセッサにより複数のインバータ回路を駆動してセンサレス正弦波駆動できる。また、オープンループ回転数制御による正弦波駆動のため回転数変動が無いので振動を低減でき、それぞれのモータ入力や負荷量、あるいは負荷量変動を瞬時に検出できるので、入力電流や布負荷量、あるいはアンバランス量を検出し回転数を制御して入力電流を減らし、振動、騒音の低減等が可能となる。特に、多極ロータより構成される永久磁石同期モータを高速駆動する場合には、ロータ磁極位置検知手段の位置検出誤差による電流歪みや電流変動が大きくなる課題があったが、本願発明によれば、簡単な制御方式により電流歪みや電流変動を減らすことができ、位置センサレスベクトル制御のような複雑なプログラムを必要とせず、回転ドラムとヒートポンプ用圧縮機の同時駆動が可能となる。 As described above, according to the first and second embodiments, the motor for driving the stirring blade or the rotary drum is the first rotation control means by the position detection means and the second sensorless sine wave drive without detecting the position. In addition to the first embodiment, the second embodiment controls the rotation of the heat pump compressor motor that is operated simultaneously by the second rotation control means. As a result, the control program can be simplified and the burden on the processor can be reduced, and a plurality of inverter circuits can be driven by one processor to drive a sensorless sine wave. In addition, since there is no rotation speed fluctuation due to sine wave drive by open loop rotation speed control, vibration can be reduced and each motor input, load amount, or load amount fluctuation can be detected instantaneously, so input current, cloth load amount, Alternatively, the unbalance amount is detected and the rotational speed is controlled to reduce the input current, thereby reducing vibration and noise. In particular, when a permanent magnet synchronous motor composed of a multipolar rotor is driven at a high speed, there is a problem that current distortion and current fluctuation due to position detection error of the rotor magnetic pole position detection means increase. Thus, current distortion and current fluctuation can be reduced by a simple control method, and a complicated program such as position sensorless vector control is not required, and the rotary drum and the heat pump compressor can be driven simultaneously.
なお、乾燥用ファンモータの駆動方式、あるいは、電流検知タイミングの詳細な説明はしなかったが、乾燥用ファンモータのキャリヤ周期も他のインバータ回路と同様に同期をとって電流検出し、無効電流一定制御方式により制御することができることは明らかである。 The driving method of the drying fan motor or the current detection timing was not described in detail, but the carrier cycle of the drying fan motor was detected in synchronism with other inverter circuits in the same manner as the reactive current. Obviously, it can be controlled by a constant control method.
以上のように、本発明にかかる洗濯機あるいは洗濯乾燥機のモータ駆動装置は、電源電圧変動や負荷変動に関わらずオープンループ回転数制御によるセンサレス正弦波駆動が実現できるので、電気自動車やハイブリッドカー、あるいは、電動アシスト自転車において低速起動時には位置センサによる回転制御、高速運転時には位置センサレス回転制御により位置検知誤差による騒音を減らすことができる。また、ガス給湯機などの送風ファンの如き低速から高速まで回転制御する用途、あるいは、空調機の室外機における圧縮機モータと冷却モータの同時駆動の用途にも適用できる。 As described above, the motor driving device of the washing machine or the washing / drying machine according to the present invention can realize sensorless sine wave driving by open-loop rotational speed control regardless of power supply voltage fluctuation or load fluctuation. Alternatively, noise caused by position detection errors can be reduced by rotation control using a position sensor at low speed activation in an electrically assisted bicycle and position sensorless rotation control at high speed driving. Further, the present invention can be applied to a use for controlling rotation from a low speed to a high speed such as a blower fan such as a gas water heater, or a simultaneous driving of a compressor motor and a cooling motor in an outdoor unit of an air conditioner.
1 交流電源
2 整流回路
3 インバータ回路
3A 第1のインバータ回路
3B 第2のインバータ回路
5 回転ドラム
6 撹拌翼
7 モータ
7A 第1のモータ
7B 第2のモータ
70 位置検知手段
71 電流検知手段
9 制御手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 AC power source 2 Rectifier circuit 3 Inverter circuit 3A 1st inverter circuit 3B 2nd inverter circuit 5 Rotating drum 6 Stirring blade 7 Motor 7A 1st motor 7B 2nd motor 70 Position detection means 71 Current detection means 9 Control means
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009268191A (en) * | 2008-04-23 | 2009-11-12 | Toshiba Corp | Motor control device, motor drive system, washing machine, air conditioner and method of changing magnetization amount of permanent magnet motor |
US8519651B2 (en) | 2010-10-11 | 2013-08-27 | Mabe, S.A. De C.V. | Dephasing control |
CN112913136A (en) * | 2018-11-02 | 2021-06-04 | 三菱电机株式会社 | Motor control device |
US11171583B2 (en) | 2019-01-22 | 2021-11-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Motor control apparatus for detecting rotor positions of a plurality of motors and image forming apparatus |
JP7619122B2 (en) | 2021-03-29 | 2025-01-22 | トヨタ自動車株式会社 | Rotating electric machine control device |
JP7647232B2 (en) | 2021-03-29 | 2025-03-18 | トヨタ自動車株式会社 | Rotating electric machine control device |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003181187A (en) * | 2001-12-13 | 2003-07-02 | Toshiba Corp | Inverter device for washing machine and inverter device for washing and drying machine |
JP2003219698A (en) * | 2002-01-23 | 2003-07-31 | Fuji Electric Co Ltd | Control device for synchronous machine |
JP2003265883A (en) * | 2002-03-13 | 2003-09-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Washing machine motor drive |
JP2004113286A (en) * | 2002-09-24 | 2004-04-15 | Toshiba Corp | Washing machine |
JP2005006676A (en) * | 2003-06-16 | 2005-01-13 | Toshiba Corp | Washing machine |
-
2005
- 2005-12-27 JP JP2005374425A patent/JP2007175135A/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003181187A (en) * | 2001-12-13 | 2003-07-02 | Toshiba Corp | Inverter device for washing machine and inverter device for washing and drying machine |
JP2003219698A (en) * | 2002-01-23 | 2003-07-31 | Fuji Electric Co Ltd | Control device for synchronous machine |
JP2003265883A (en) * | 2002-03-13 | 2003-09-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Washing machine motor drive |
JP2004113286A (en) * | 2002-09-24 | 2004-04-15 | Toshiba Corp | Washing machine |
JP2005006676A (en) * | 2003-06-16 | 2005-01-13 | Toshiba Corp | Washing machine |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009268191A (en) * | 2008-04-23 | 2009-11-12 | Toshiba Corp | Motor control device, motor drive system, washing machine, air conditioner and method of changing magnetization amount of permanent magnet motor |
US8519651B2 (en) | 2010-10-11 | 2013-08-27 | Mabe, S.A. De C.V. | Dephasing control |
CN112913136A (en) * | 2018-11-02 | 2021-06-04 | 三菱电机株式会社 | Motor control device |
CN112913136B (en) * | 2018-11-02 | 2023-11-24 | 三菱电机株式会社 | Motor control device |
US11171583B2 (en) | 2019-01-22 | 2021-11-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Motor control apparatus for detecting rotor positions of a plurality of motors and image forming apparatus |
US11984836B2 (en) | 2019-01-22 | 2024-05-14 | Canon Kabushiki Kaisha | Motor control apparatus for detecting rotor positions of a plurality of motors and image forming apparatus |
JP7619122B2 (en) | 2021-03-29 | 2025-01-22 | トヨタ自動車株式会社 | Rotating electric machine control device |
JP7647232B2 (en) | 2021-03-29 | 2025-03-18 | トヨタ自動車株式会社 | Rotating electric machine control device |
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