JP3360328B2 - Method and apparatus for driving permanent magnet motor - Google Patents
Method and apparatus for driving permanent magnet motorInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は永久磁石モータ駆動方
法およびその装置に関し、さらに詳細にいえば、回転子
の位置検出を行なうセンサを設けることなく永久磁石モ
ータを駆動するための方法およびその装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for driving a permanent magnet motor, and more particularly, to a method and an apparatus for driving a permanent magnet motor without providing a sensor for detecting the position of a rotor. About.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来から交流モータの高効率化、高精度
化の強い要請に応えて、例えば、回転子を永久磁石で構
成し、固定子に巻回したコイルに与える電圧、電流の位
相を制御して回転界磁を得るようにした永久磁石モータ
が注目されている。この永久磁石モータは、理論的に2
次銅損がなく、しかも制御性が良好であるから、上記要
請に十分に応えることができると期待されている。しか
し、上記永久磁石モータを駆動するに当っては、回転子
の位置を検出することが必須になるので、位置検出セン
サを付加すると、永久磁石モータ自体のサイズが大きく
なるとともに、定期的なメンテナンスが必要になり、ひ
いてはコストアップを招いてしまう。2. Description of the Related Art Conventionally, in response to a strong demand for higher efficiency and higher accuracy of an AC motor, for example, a rotor is constituted by a permanent magnet, and a phase of a voltage and a current applied to a coil wound around a stator is adjusted. Attention has been paid to a permanent magnet motor controlled to obtain a rotating field. This permanent magnet motor is theoretically 2
Since there is no secondary copper loss and good controllability, it is expected that the above requirements can be sufficiently satisfied. However, in order to drive the permanent magnet motor, it is necessary to detect the position of the rotor. Therefore, if a position detection sensor is added, the size of the permanent magnet motor itself increases, and regular maintenance is performed. Is required, which leads to an increase in cost.
【0003】このような点に着目して、位置検出センサ
を特別に設けることなく、永久磁石モータの端子電圧に
基づいて回転子の位置検出を行ない、位置検出結果に基
づいてインバータを制御することにより永久磁石モータ
に与える電圧、電流の位相を制御することが提案されて
いる(平成4年電気学会全国大会、「電流形インバータ
によるPMモータの位置センサレス駆動」、小金沢竹
久、高橋勲、大山和伸、参照)。Focusing on this point, the position of the rotor is detected based on the terminal voltage of the permanent magnet motor, and the inverter is controlled based on the position detection result, without specially providing a position detection sensor. To control the phase of the voltage and current applied to the permanent magnet motor by means of a computer ("IEICE National Convention, 1992," Position sensorless drive of PM motor by current-source inverter ", Takehisa Koganezawa, Isao Takahashi, Kazunobu Oyama) ,reference).
【0004】図10は永久磁石モータの位置センサレス
駆動装置の構成を示す電気回路図であり、三相交流電源
1を入力とする三相ダイオードブリッジ整流回路2と、
三相ダイオードブリッジ整流回路2により得られる直流
電圧を電源とする降圧チョッパ回路3と、降圧チョッパ
回路3の出力を入力として所定のスイッチング動作を行
なって負荷としての、永久磁石モータを代表するブラシ
レスDCモータ6に三相電力を供給する、3対のスイッ
チング素子4aおよび各スイッチング素子4aと並列接
続されたダイオード4bからなる電圧形三相フルブリッ
ジインバータ4と、降圧チョッパ回路3に対して並列に
逆接続された回生電力バイパス用ダイオード5と、ブラ
シレスDCモータ6の誘起電圧を入力として、ブラシレ
スDCモータ6を力率がほぼ1になるように制御すべく
スイッチング指令を供給するインバータ制御回路8と、
降圧チョッパ回路3の出力端子間に設けられた小容量の
コンデンサ9とを有している。FIG. 10 is an electric circuit diagram showing a configuration of a position sensorless driving device for a permanent magnet motor, which includes a three-phase diode bridge rectifier circuit 2 having a three-phase AC power supply 1 as an input, and
A step-down chopper circuit 3 using a DC voltage obtained by the three-phase diode bridge rectifier circuit 2 as a power supply, and a brushless DC representing a permanent magnet motor as a load by performing a predetermined switching operation with an output of the step-down chopper circuit 3 as an input. A voltage-type three-phase full-bridge inverter 4 comprising three pairs of switching elements 4a for supplying three-phase power to the motor 6 and a diode 4b connected in parallel with each of the switching elements 4a, and is inversely connected in parallel to the step-down chopper circuit 3. A regenerative power bypass diode 5 connected thereto, an inverter control circuit 8 that receives a voltage induced by the brushless DC motor 6 and supplies a switching command to control the brushless DC motor 6 to have a power factor of approximately 1,
It has a small-capacity capacitor 9 provided between the output terminals of the step-down chopper circuit 3.
【0005】上記降圧チョッパ回路3は、リアクトル3
bと、リアクトル3bの電流を直流に制御すべくスイッ
チング制御されるスイッチング素子3aと、スイッチン
グ素子3aを介して電解コンデンサ2bと並列に接続さ
れたダイオード3cとから構成されている。また、スイ
ッチング素子3aをスイッチングさせるためのチョッパ
制御回路は、電流指令値とリアクトル電流との差分を算
出する減算器3dと、減算器3dの減算結果を入力とす
るPI制御部3eと、所定の周波数の基準信号(例えば
三角波信号)とPI制御部3eからの出力信号との大小
比較を行ない比較結果信号をスイッチング指令としてス
イッチング素子3aに供給するコンパレータ3fとを有
している。The step-down chopper circuit 3 includes a reactor 3
b, a switching element 3a that is switching-controlled to control the current of the reactor 3b to DC, and a diode 3c connected in parallel with the electrolytic capacitor 2b via the switching element 3a. The chopper control circuit for switching the switching element 3a includes a subtractor 3d for calculating a difference between the current command value and the reactor current, a PI control unit 3e to which the subtraction result of the subtractor 3d is input, and a predetermined It has a comparator 3f that compares the magnitude of a frequency reference signal (for example, a triangular wave signal) with an output signal from the PI control unit 3e and supplies a comparison result signal to the switching element 3a as a switching command.
【0006】上記構成の永久磁石モータセンサレス駆動
装置であれば、回生電力バイパス用ダイオード5が導通
していない状態において降圧チョッパ回路3の出力電流
はほぼ直流になる反面、回生電力バイパス用ダイオード
5が導通している状態において降圧チョッパ回路3の出
力電流が一定にならず、降圧チョッパ回路3の入力電圧
と出力電圧とがほぼ等しくなる。したがって、回生電力
バイパス用ダイオード5が導通する期間が短ければ降圧
チョッパ回路3の出力電流はほぼ直流になり、負荷電
流、電圧が電流形インバータ装置の波形になる。逆に、
回生電力バイパス用ダイオード5が導通する期間が長け
れば降圧チョッパ回路3の出力電圧が一定になる期間が
増えほぼ直流になり、負荷電流、電圧が電圧形インバー
タ装置の波形に似た波形になる。In the permanent magnet motor sensorless driving device having the above-described configuration, the output current of the step-down chopper circuit 3 becomes almost DC when the regenerative power bypass diode 5 is not conducting, but the regenerative power bypass diode 5 is not driven. In the conductive state, the output current of the step-down chopper circuit 3 is not constant, and the input voltage and the output voltage of the step-down chopper circuit 3 become substantially equal. Therefore, if the period during which the regenerative power bypass diode 5 conducts is short, the output current of the step-down chopper circuit 3 becomes substantially direct current, and the load current and voltage have the waveform of the current source inverter device. vice versa,
If the period during which the regenerative power bypass diode 5 conducts is long, the period during which the output voltage of the step-down chopper circuit 3 becomes constant increases, and becomes almost DC, and the load current and voltage have waveforms similar to those of the voltage type inverter device.
【0007】そして、この動作を行なう場合において、
ブラシレスDCモータ6の誘起電圧を入力としてインバ
ータ制御回路8により、ブラシレスDCモータ6の力率
をほぼ1にすべくスイッチング指令を電圧形三相フルブ
リッジインバータ4に供給するので、回生電力バイパス
用ダイオード5の導通期間を短縮でき、電流形インバー
タの波形により近づけることができるので、高調波成分
が低減され、電圧波形が正弦波に近くなることに起因し
てより一層高効率かつ低騒音のブラシレスDCモータ6
の運転を達成できる。When performing this operation,
The switching command is supplied to the voltage-type three-phase full-bridge inverter 4 by the inverter control circuit 8 using the induced voltage of the brushless DC motor 6 as an input, so that the power factor of the brushless DC motor 6 becomes almost 1, so that the regenerative power bypass diode 5 can be shortened and can be made closer to the waveform of the current source inverter, so that harmonic components are reduced and the voltage waveform becomes closer to a sine wave, so that the brushless DC has higher efficiency and lower noise. Motor 6
Driving can be achieved.
【0008】さらに、降圧チョッパ回路3の出力端子間
に小容量のコンデンサ9が接続されているので、負荷電
流リプルを小さくできる。この結果、高調波成分が減少
し、より高効率かつ低騒音の運転を行なうことができ、
さらに負荷としてコンプレッサを用いた場合等に特に問
題となる漏れ電流をも小さくできる。さらにまた、コン
デンサ9により負荷電流リプルを小さくできる関係上、
降圧チョッパ回路3のスイッチング素子3bのスイッチ
ング周波数を低くでき、スイッチングロスを少なくでき
る。Further, since the small-capacity capacitor 9 is connected between the output terminals of the step-down chopper circuit 3, the load current ripple can be reduced. As a result, higher harmonic components are reduced, and higher efficiency and lower noise operation can be performed.
Furthermore, leakage current, which is particularly problematic when a compressor is used as a load, can be reduced. Furthermore, since the load current ripple can be reduced by the capacitor 9,
The switching frequency of the switching element 3b of the step-down chopper circuit 3 can be reduced, and the switching loss can be reduced.
【0009】また、始動時にはブラシレスDCモータ6
の誘起電圧が0であるからインバータ制御回路8による
制御を行なうことができないが、強制的に電圧形三相フ
ルブリッジインバータ4にスイッチング指令を供給する
ことによりブラシレスDCモータ6の始動を達成でき
る。そして、ある程度の誘起電圧が発生した後は、イン
バータ制御回路8によりスイッチング指令を供給して上
記の動作を行なわせる。尚、始動時の強制的運転を行な
う場合には過電流が流れる可能性があるが、降圧チョッ
パ回路3により過電流を確実に防止でき、安定な始動が
可能になる。At the start, the brushless DC motor 6
Cannot be controlled by the inverter control circuit 8 because the induced voltage is zero, but the brushless DC motor 6 can be started by forcibly supplying a switching command to the voltage-type three-phase full-bridge inverter 4. After a certain amount of induced voltage is generated, a switching command is supplied by the inverter control circuit 8 to perform the above operation. In addition, when the forced operation at the time of starting is performed, an overcurrent may flow, but the overcurrent can be reliably prevented by the step-down chopper circuit 3 and a stable starting can be performed.
【0010】さらに、ブラシレスDCモータ6を用いる
場合には必須とされていた回転位置センサが不要にな
り、しかも、従来のセンサレス制御回路で検出困難な低
速回転時に主回路が電流形インバータの働きをするため
に電圧波形が正弦波に近い。したがって、閉ループ制御
が可能な低速領域を拡張でき、広範囲にわたって安定な
運転を達成できる。また、インバータ制御回路8に含ま
れる積分器8b、コンパレータ8c等の構成を簡素化で
きる。In addition, when the brushless DC motor 6 is used, the rotational position sensor, which has been essential, becomes unnecessary, and the main circuit functions as a current source inverter at low speed rotation which is difficult to detect with the conventional sensorless control circuit. The voltage waveform is close to a sine wave. Therefore, a low-speed region in which closed-loop control is possible can be extended, and stable operation can be achieved over a wide range. Further, the configuration of the integrator 8b, the comparator 8c and the like included in the inverter control circuit 8 can be simplified.
【0011】上記インバータ制御回路8は、ブラシレス
DCモータ6の相電圧を検出するための抵抗分圧回路8
aと、抵抗分圧回路8aにより検出された相電圧を入力
とする積分器8bと、積分器8bの出力の正負を判別す
るコンパレータ8cと、コンパレータ8cの判別結果を
入力とするフォトカプラ8dと、フォトカプラ8dから
の信号を入力としてスイッチング指令を得て出力する論
理演算回路8eとを有している。但し、積分器8b、コ
ンパレータ8cおよびフォトカプラ8dは三相分設けら
れてある。したがって、各相電圧毎に積分器8bにより
積分され、コンパレータ8cにより正負判別が行なわ
れ、フォトカプラ8dを通して論理演算回路8eに供給
される。論理演算回路8eにおいては、各相の正負判別
結果に基づいて、相電圧と線電流とが同相になるように
電圧形三相フルブリッジインバータ4に対するスイッチ
ング指令を得て出力する。この結果、ブラシレスDCモ
ータ6の力率がほぼ1になるので、回生電力バイパス用
ダイオード5の導通期間を短くでき、高調波成分を低減
できるとともに、負荷電圧波形を一層正弦波に近づける
ことができるので、ブラシレスDCモータ6の運転の高
効率化、低騒音化を達成できる。The inverter control circuit 8 includes a resistor voltage dividing circuit 8 for detecting a phase voltage of the brushless DC motor 6.
a, an integrator 8b receiving the phase voltage detected by the resistor voltage dividing circuit 8a as an input, a comparator 8c determining whether the output of the integrator 8b is positive or negative, and a photocoupler 8d receiving the determination result of the comparator 8c as an input. And a logic operation circuit 8e that receives a signal from the photocoupler 8d as an input and obtains and outputs a switching command. However, the integrator 8b, the comparator 8c, and the photocoupler 8d are provided for three phases. Therefore, each phase voltage is integrated by the integrator 8b, the comparator 8c determines whether the phase voltage is positive or negative, and is supplied to the logical operation circuit 8e through the photocoupler 8d. The logic operation circuit 8e obtains and outputs a switching command to the voltage-type three-phase full-bridge inverter 4 based on the positive / negative determination result of each phase so that the phase voltage and the line current become the same phase. As a result, the power factor of the brushless DC motor 6 becomes substantially 1, so that the conduction period of the regenerative power bypass diode 5 can be shortened, harmonic components can be reduced, and the load voltage waveform can be made closer to a sine wave. Therefore, high efficiency and low noise of the operation of the brushless DC motor 6 can be achieved.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】上記構成の永久磁石モ
ータセンサレス駆動装置を採用した場合には、電流の重
なり期間に素子の電圧が上昇し、回生電力バイパス用ダ
イオード5が導通し、電解コンデンサ2bにバイパスさ
れる。このバイパスされた電圧は、図11に示すように
スパイク電圧としてブラシレスDCモータ6の端子電圧
に重畳されることになる。特に、高速運転時には、重な
り角が大きくなり、スパイク電圧の幅が広くなってしま
うので、図12にA,Bで示すように、回転子の実際の
回転位置に対してブラシレスDCモータ6の端子電圧が
大幅にずれてしまうことになる。尚、図12には位置検
出信号をも示している。この結果、ブラシレスDCモー
タ6の端子電圧に基づいて回転子の回転位置の検出を行
なうと、到底無視し得ない位相誤差を生じ、ひいては、
モータ電流の位相がズレ、力率が悪くなり、モータ効率
が低下してしまうことになる。In the case where the permanent magnet motor sensorless driving device having the above structure is employed, the voltage of the element increases during the current overlapping period, the regenerative power bypass diode 5 conducts, and the electrolytic capacitor 2b Is bypassed. This bypassed voltage is superimposed on the terminal voltage of the brushless DC motor 6 as a spike voltage as shown in FIG. Particularly, at the time of high-speed operation, the overlap angle becomes large and the width of the spike voltage becomes wide. Therefore, as shown by A and B in FIG. 12, the terminal of the brushless DC motor 6 is shifted with respect to the actual rotational position of the rotor. The voltage will shift significantly. FIG. 12 also shows the position detection signal. As a result, when the rotation position of the rotor is detected based on the terminal voltage of the brushless DC motor 6, a phase error that cannot be ignored is generated, and as a result,
The phase of the motor current is shifted, the power factor is deteriorated, and the motor efficiency is reduced.
【0013】また、上記構成の永久磁石モータセンサレ
ス駆動装置においては、閉ループ制御(ブラシレスDC
モータの端子電圧に基づいて回転子の回転位置検出を行
ない、回転位置検出結果に基づいて電圧形三相フルブリ
ッジインバータのスイッチングタイミングを制御するこ
と)に移行できる運転周波数を低くすべく、インバータ
制御回路8に含まれる積分器8bのゲインを高く設定す
ることが好ましく、強制運転に起因する失速、電流増大
等を抑制できるが、ゲインを高く設定すると、低周波ノ
イズの影響を受けやすくなるだけでなく、降圧チョッパ
回路3に起因するスパイク電圧、電源周波数成分の影響
をも受けやすくなり、この結果、ブラシレスDCモータ
6の端子電圧に基づいて回転子の回転位置の検出を行な
うと、到底無視し得ない位相誤差を生じ、ひいては、モ
ータ電流の位相がズレ、力率が悪くなり、モータ効率が
低下してしまうことになる。尚、後者の不都合は、降圧
チョッパ回路3、回生電力バイパス用ダイオード5を有
していないブラシレスDCモータ駆動装置においても同
様に発生する可能性がある。[0013] Further, in the permanent magnet motor sensorless drive device having the above-described configuration, the closed-loop control (brushless DC) is performed.
Control the switching position of the rotor based on the terminal voltage of the motor and control the switching timing of the voltage-type three-phase full-bridge inverter based on the detection result of the rotation position). It is preferable to set the gain of the integrator 8b included in the circuit 8 high, and it is possible to suppress a stall, an increase in current, and the like due to the forced operation. In addition, it is easily affected by the spike voltage and the power supply frequency component caused by the step-down chopper circuit 3. As a result, when the rotation position of the rotor is detected based on the terminal voltage of the brushless DC motor 6, it is almost ignored. Unacceptable phase errors may occur, resulting in motor current phase shift, poor power factor, and reduced motor efficiency. To become. Incidentally, the latter inconvenience may also occur in a brushless DC motor drive device that does not have the step-down chopper circuit 3 and the regenerative power bypass diode 5.
【0014】[0014]
【発明の目的】この発明は上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、スパイク電圧等の影響を大幅に低減して
正確な回転位置の検出を行ない、ひいては永久磁石モー
タの高効率、高精度の駆動を達成できる永久磁石モータ
駆動方法およびその装置を提供することを目的としてい
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and performs an accurate rotation position detection by drastically reducing the influence of spike voltage and the like. It is an object of the present invention to provide a permanent magnet motor driving method and device capable of achieving accurate driving.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの、請求項1の永久磁石モータ駆動方法は、回生電力
バイパス手段によりバイパスされた電圧と永久磁石モー
タの端子電圧との重畳期間を検出し、検出された重畳期
間に対応して、永久磁石モータの端子電圧に代えて所定
の電圧をスイッチング指令発生手段に供給する方法であ
る。According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of driving a permanent magnet motor, comprising the steps of: In this method, a predetermined voltage is supplied to the switching command generating means in place of the terminal voltage of the permanent magnet motor in accordance with the detected superimposed period.
【0016】請求項2の永久磁石モータ駆動方法は、検
出された重畳期間に対応して、永久磁石モータの端子電
圧に代えて回生電力バイパス手段の導通初期における永
久磁石モータの端子電圧に対応する電圧をスイッチング
指令発生手段に供給する方法である。請求項3の永久磁
石モータ駆動装置は、回生電力バイパス手段の通電状態
を検出する通電状態検出手段と、回生電力バイパス手段
の通電状態が通電状態検出手段により検出されたことに
応答して、永久磁石モータの端子電圧に代えて所定の電
圧をスイッチング指令発生手段に供給する切替手段とを
含んでいる。According to the method of driving a permanent magnet motor of the present invention, the terminal voltage of the permanent magnet motor in the initial stage of conduction of the regenerative power bypass means is replaced with the terminal voltage of the permanent magnet motor in response to the detected superimposition period. This is a method of supplying a voltage to the switching command generating means. A permanent magnet motor driving device according to a third aspect of the present invention includes an energization state detection unit that detects an energization state of the regenerative power bypass unit, and a permanent state in response to the energization state detection unit detecting the energization state of the regenerative power bypass unit. Switching means for supplying a predetermined voltage to the switching command generating means in place of the terminal voltage of the magnet motor.
【0017】請求項4の永久磁石モータ駆動装置は、回
生電力バイパス手段の通電状態が通電状態検出手段によ
り検出されたことに応答して、該当する時点における永
久磁石モータの端子電圧を保持する保持手段をさらに含
み、切替手段として、回生電力バイパス手段の通電状態
が通電状態検出手段により検出されたことに応答して、
永久磁石モータの端子電圧に代えて保持手段に保持され
ている端子電圧に対応する電圧をスイッチング指令発生
手段に供給するものを採用している。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a permanent magnet motor driving device for holding a terminal voltage of a permanent magnet motor at a corresponding point in time in response to a detection of an energized state of a regenerative power bypass unit by an energized state detection unit. Means, further comprising, as switching means, in response to the energized state of the regenerative power bypass means being detected by the energized state detecting means,
In this case, a voltage corresponding to the terminal voltage held by the holding means is supplied to the switching command generating means instead of the terminal voltage of the permanent magnet motor.
【0018】[0018]
【0019】[0019]
【0020】[0020]
【作用】請求項1の永久磁石モータ駆動方法であれば、
交流電源を入力とする整流手段の整流出力を降圧チョッ
パ手段により降圧させ、永久磁石モータの端子電圧に基
づいて得られた回転子位置検出信号に対応してスイッチ
ング指令発生手段によりスイッチング指令を発生し、発
生されたスイッチング指令に基づいて制御され、かつ降
圧された直流電源を入力とするインバータ手段により永
久磁石モータを駆動するとともに、降圧チョッパ手段と
並列に回生電力バイパス手段を設けて電流の重なり期間
におけるスイッチング素子の電圧の上昇時に対処する場
合において、回生電力バイパス手段によりバイパスされ
た電圧と永久磁石モータの端子電圧との重畳期間を検出
し、検出された重畳期間に対応して、永久磁石モータの
端子電圧に代えて所定の電圧をスイッチング指令発生手
段に供給するのであるから、スパイク電圧の影響を受け
て大きな位相誤差を生じている永久磁石の端子電圧をそ
のまま利用して回転子の回転位置を検出する場合と比較
して、位相誤差を大幅に低減でき、回転子の回転位置の
検出を高精度化でき、ひいては、永久磁石モータの高効
率、高精度の駆動を達成できる。According to the method for driving a permanent magnet motor of the first aspect,
The rectified output of the rectifying means having an AC power supply as input is stepped down by the step-down chopper means, and a switching command is generated by the switching command generating means in accordance with the rotor position detection signal obtained based on the terminal voltage of the permanent magnet motor. In addition, the permanent magnet motor is driven by inverter means which is controlled based on the generated switching command and receives a stepped-down DC power supply, and a regenerative power bypass means is provided in parallel with the step-down chopper means to overlap the current. In the case of coping with the rise of the voltage of the switching element in the above, the superposition period of the voltage bypassed by the regenerative power bypass means and the terminal voltage of the permanent magnet motor is detected, and the permanent magnet motor is Since a predetermined voltage is supplied to the switching command generation means instead of the terminal voltage of Therefore, the phase error can be greatly reduced compared to the case where the terminal position of the permanent magnet, which generates a large phase error due to the influence of the spike voltage, is used as it is to detect the rotational position of the rotor. The detection of the rotational position of the child can be performed with high accuracy, and thus the permanent magnet motor can be driven with high efficiency and high accuracy.
【0021】請求項2の永久磁石モータ駆動方法であれ
ば、検出された重畳期間に対応して、永久磁石モータの
端子電圧に代えて回生電力バイパス手段の導通初期にお
ける永久磁石モータの端子電圧に対応する電圧をスイッ
チング指令発生手段に供給するのであるから、永久磁石
モータの端子電圧に代えてスイッチング指令発生手段に
供給される電圧がスパイク電圧発生直前の電圧に対応す
る電圧になり、位相誤差を一層大幅に低減でき、回転子
の回転位置検出を一層高精度化でき、ひいては永久磁石
モータの一層高効率、高精度の駆動を達成できる。According to the permanent magnet motor driving method of the present invention, the terminal voltage of the permanent magnet motor in the initial stage of conduction of the regenerative power bypass means is replaced with the terminal voltage of the permanent magnet motor in accordance with the detected superimposition period. Since the corresponding voltage is supplied to the switching command generating means, the voltage supplied to the switching command generating means instead of the terminal voltage of the permanent magnet motor becomes the voltage corresponding to the voltage immediately before the spike voltage generation, and the phase error is reduced. Thus, the rotational position of the rotor can be detected with higher accuracy, and the permanent magnet motor can be driven with higher efficiency and higher accuracy.
【0022】請求項3の永久磁石モータ駆動装置であれ
ば、交流電源を入力とする整流手段の整流出力を降圧チ
ョッパ手段により降圧させ、永久磁石モータの端子電圧
に基づいて得られた回転子位置検出信号に対応してスイ
ッチング指令発生手段によりスイッチング指令を発生
し、発生されたスイッチング指令に基づいて制御され、
かつ降圧された直流電源を入力とするインバータ手段に
より永久磁石モータを駆動するとともに、降圧チョッパ
手段と並列に回生電力バイパス手段を設けてスイッチン
グ素子の電圧上昇をバイパスさせることにより永久磁石
モータを駆動する場合に、回生電力バイパス手段の通電
状態を通電状態検出手段により検出し、回生電力バイパ
ス手段の通電状態が通電状態検出手段により検出された
ことに応答して、切替手段により永久磁石モータの端子
電圧に代えて所定の電圧をスイッチング指令発生手段に
供給するのであるから、スパイク電圧の影響を受けて大
きな位相誤差を生じている永久磁石の端子電圧をそのま
ま利用して回転子の回転位置を検出する場合と比較し
て、位相誤差を大幅に低減でき、回転子の回転位置の検
出を高精度化でき、ひいては、永久磁石モータの高効
率、高精度の駆動を達成できる。According to a third aspect of the present invention, the rectification output of the rectification unit to which the AC power is input is reduced by the step-down chopper unit, and the rotor position obtained based on the terminal voltage of the permanent magnet motor is obtained. A switching command is generated by the switching command generating means in response to the detection signal, and is controlled based on the generated switching command.
In addition, the permanent magnet motor is driven by inverter means having a stepped-down DC power source as input, and a regenerative power bypass means is provided in parallel with the step-down chopper means to drive the permanent magnet motor by bypassing the voltage rise of the switching element. In this case, the energized state of the regenerative power bypass means is detected by the energized state detecting means, and in response to the energized state of the regenerative power bypass means being detected by the energized state detecting means, the terminal voltage of the permanent magnet motor is changed by the switching means. Since the predetermined voltage is supplied to the switching command generating means in place of the above, the rotational position of the rotor is detected by directly using the terminal voltage of the permanent magnet having a large phase error under the influence of the spike voltage. Compared with the case, the phase error can be greatly reduced, and the detection of the rotational position of the rotor can be performed with high accuracy. Information, highly efficient permanent magnet motor, the drive precision can be achieved.
【0023】請求項4の永久磁石モータ駆動装置であれ
ば、回生電力バイパス手段の通電状態が通電状態検出手
段により検出されたことに応答して、該当する時点にお
ける永久磁石モータの端子電圧を保持する保持手段をさ
らに含み、切替手段が、回生電力バイパス手段の通電状
態が通電状態検出手段により検出されたことに応答し
て、永久磁石モータの端子電圧に代えて保持手段に保持
されている端子電圧に対応する電圧をスイッチング指令
発生手段に供給するのであるから、永久磁石モータの端
子電圧に代えてスイッチング指令発生手段に供給される
電圧がスパイク電圧発生直前の電圧に対応する電圧にな
り、位相誤差を一層大幅に低減でき、回転子の回転位置
検出を一層高精度化でき、ひいては永久磁石モータの一
層高効率、高精度の駆動を達成できる。According to the permanent magnet motor driving device of the present invention, the terminal voltage of the permanent magnet motor at the corresponding time is held in response to the detection of the energized state of the regenerative electric power bypass means by the energized state detecting means. A terminal held by the holding means in place of the terminal voltage of the permanent magnet motor in response to the energized state of the regenerative power bypass means being detected by the energized state detecting means. Since the voltage corresponding to the voltage is supplied to the switching command generation means, the voltage supplied to the switching command generation means instead of the terminal voltage of the permanent magnet motor becomes the voltage corresponding to the voltage immediately before the spike voltage generation, and the phase The error can be further reduced significantly, and the detection of the rotational position of the rotor can be made even more accurate, and the permanent magnet motor can be made even more efficient and accurate. The dynamic can be achieved.
【0024】[0024]
【0025】[0025]
【0026】[0026]
【0027】[0027]
【実施例】以下、実施例を示す添付図面によって詳細に
説明する。図1はこの発明の永久磁石モータ駆動装置の
一実施例を示す電気回路図であり、三相交流電源1を入
力とする三相ダイオードブリッジ整流回路2と、三相ダ
イオードブリッジ整流回路2により得られる直流電圧を
電源とする降圧チョッパ回路3と、降圧チョッパ回路3
の出力を入力として所定のスイッチング動作を行なって
負荷としての、永久磁石モータを代表するブラシレスD
Cモータ6に三相電力を供給する、3対のスイッチング
素子4aおよび各スイッチング素子4aと並列接続され
たダイオード4bからなる電圧形三相フルブリッジイン
バータ4と、降圧チョッパ回路3に対して並列に逆接続
された回生電力バイパス用ダイオード5と、ブラシレス
DCモータ6の誘起電圧を入力として、ブラシレスDC
モータ6を力率がほぼ1になるように制御すべくスイッ
チング指令を供給するインバータ制御回路8と、降圧チ
ョッパ回路3の出力端子間に設けられた小容量のコンデ
ンサ9とを有している。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. FIG. 1 is an electric circuit diagram showing an embodiment of a permanent magnet motor driving apparatus according to the present invention, which is obtained by a three-phase diode bridge rectifier circuit 2 having a three-phase AC power supply 1 as an input, and a three-phase diode bridge rectifier circuit 2. Step-down chopper circuit 3 using a DC voltage as a power source, and step-down chopper circuit 3
A brushless D representing a permanent magnet motor as a load by performing a predetermined switching operation with the output of
A voltage-type three-phase full-bridge inverter 4 comprising three pairs of switching elements 4a for supplying three-phase power to the C motor 6 and a diode 4b connected in parallel with each switching element 4a, and the step-down chopper circuit 3 in parallel. A brushless DC is input to the reverse-connected regenerative power bypass diode 5 and the induced voltage of the brushless DC motor 6 as inputs.
It has an inverter control circuit 8 for supplying a switching command to control the motor 6 so that the power factor becomes substantially 1, and a small-capacity capacitor 9 provided between output terminals of the step-down chopper circuit 3.
【0028】上記インバータ制御回路8は、図2に示す
ように、回生電力バイパス用ダイオード5と逆並列に接
続されたフォトカプラ7aと、フォトカプラ7aからの
出力信号のレベルを反転させる反転回路7bと、反転回
路7bから出力される反転信号を入力とするスイッチ制
御回路7cと、スイッチ制御回路7cにより制御され、
抵抗分圧回路8aにより検出された相電圧またはグラン
ド電圧を選択的に積分回路8bに供給する切替スイッチ
7dとをさらに含んでいる点が図10に示す従来の永久
磁石モータ駆動装置のインバータ制御回路と異なる。As shown in FIG. 2, the inverter control circuit 8 includes a photocoupler 7a connected in anti-parallel with the regenerative power bypass diode 5, and an inversion circuit 7b for inverting the level of an output signal from the photocoupler 7a. And a switch control circuit 7c which receives an inversion signal output from the inversion circuit 7b as an input, and a switch control circuit 7c,
An inverter control circuit of the conventional permanent magnet motor driving device shown in FIG. 10 further includes a changeover switch 7d for selectively supplying the phase voltage or the ground voltage detected by the resistance voltage dividing circuit 8a to the integrating circuit 8b. And different.
【0029】尚、他の部分の構成および作用は図10に
示す従来の永久磁石モータ駆動装置と同様であるから、
詳細な説明は省略し、以下、相違点に関連する作用のみ
を説明する。回生電力バイパス用ダイオード5の非導通
状態に対応してフォトカプラ7aがONとなり、導通状
態に対応してOFFとなる。したがって、重なり期間に
回生電力バイパス用ダイオード5が導通するとフォトカ
プラ7aがOFFになり、重なり期間を検出できる。こ
のフォトカプラ7aのOFF信号は反転回路7bで反転
されてスイッチ制御回路7cに供給されるので、グラン
ド電圧を積分回路8bに供給すべく切替スイッチ7dが
切換動作される。この結果、スパイク電圧が重畳された
ブラシレスDCモータ6の端子電圧が積分回路8bに供
給されることを防止し、積分回路8bの積分出力を一定
に保持し続けることができる。この場合に、スパイク電
圧が重畳された端子電圧、グランド電圧の何れも回転子
の回転位置に対応する端子電圧とは異なるのであるが、
一般的にスパイク電圧は著しく大きいのであるから、グ
ランド電圧を積分回路8bに供給することにより回転子
の回転位置を高精度に検出できる。この結果、位相誤差
を著しく低減でき、ブラシレスDCモータ6の電流の位
相のズレを大幅に低減でき、ひいては力率を改善してブ
ラシレスDCモータ6を効率よく駆動できる。The structure and operation of the other parts are the same as those of the conventional permanent magnet motor driving device shown in FIG.
Detailed description is omitted, and only the operation related to the difference will be described below. The photocoupler 7a turns on in response to the non-conducting state of the regenerative power bypass diode 5, and turns off in response to the conducting state. Therefore, when the regenerative power bypass diode 5 conducts during the overlap period, the photocoupler 7a is turned off, and the overlap period can be detected. Since the OFF signal of the photocoupler 7a is inverted by the inverting circuit 7b and supplied to the switch control circuit 7c, the changeover switch 7d is switched to supply the ground voltage to the integrating circuit 8b. As a result, the terminal voltage of the brushless DC motor 6 on which the spike voltage is superimposed is prevented from being supplied to the integration circuit 8b, and the integration output of the integration circuit 8b can be kept constant. In this case, both the terminal voltage on which the spike voltage is superimposed and the ground voltage are different from the terminal voltage corresponding to the rotational position of the rotor.
In general, the spike voltage is extremely large, so that the rotational position of the rotor can be detected with high accuracy by supplying the ground voltage to the integration circuit 8b. As a result, the phase error can be significantly reduced, the phase shift of the current of the brushless DC motor 6 can be greatly reduced, and the power factor can be improved and the brushless DC motor 6 can be driven efficiently.
【0030】なお、この実施例においては、スパイク電
圧が重畳された端子電圧に代えてグランド電圧を積分回
路8bに供給するようにしているが、グランド電圧に代
えて所定の電圧を供給してもよいことはもちろんであ
る。In this embodiment, the ground voltage is supplied to the integrating circuit 8b instead of the terminal voltage on which the spike voltage is superimposed, but a predetermined voltage may be supplied instead of the ground voltage. The good thing is, of course.
【0031】[0031]
【実施例2】図3はこの発明の永久磁石モータ駆動装置
の他の実施例の要部を示す電気回路図であり、図2の電
気回路図と異なる点は、ブラシレスDCモータ6の端子
電圧を所定のタイミングでサンプリングし、かつ保持す
るサンプル/ホールド回路(以下、S/H回路と略称す
る)7eをグランド電圧に代えて設けた点およびスイッ
チ制御回路7cによりS/H回路7eをサンプリングさ
せるべく制御する点のみである。Embodiment 2 FIG. 3 is an electric circuit diagram showing a main part of another embodiment of the permanent magnet motor driving device according to the present invention. The difference from the electric circuit diagram of FIG. Is sampled and held at a predetermined timing, and a sample / hold circuit (hereinafter abbreviated as S / H circuit) 7e for holding the sampling voltage is provided instead of the ground voltage, and the S / H circuit 7e is sampled by the switch control circuit 7c. It is only a point to be controlled as needed.
【0032】この実施例の場合には、スパイク電圧が重
畳されたブラシレスDCモータ6の端子電圧をそのまま
積分回路8bに供給する代わりに、スパイク電圧が発生
する直前におけるブラシレスDCモータ6の端子電圧を
S/H回路7eにより保持し、積分回路8bに供給し続
けることができる。したがって、実際の端子電圧と異な
る可能性があるグランド電圧を積分回路8bに供給する
場合と比較して、回転子の回転位置に対応する端子電圧
からのズレが著しく小さい電圧を積分回路8bに供給で
き、一層高精度に回転子の回転位置を検出できる。この
結果、位相誤差を一層低減でき、ブラシレスDCモータ
6の電流の位相のズレを一層大幅に低減でき、ひいては
力率を著しく改善してブラシレスDCモータ6を一層効
率よく駆動できる。In this embodiment, instead of directly supplying the terminal voltage of the brushless DC motor 6 on which the spike voltage is superimposed to the integration circuit 8b, the terminal voltage of the brushless DC motor 6 immediately before the spike voltage is generated is used. The data can be held by the S / H circuit 7e and continuously supplied to the integration circuit 8b. Therefore, compared to the case where a ground voltage that may be different from the actual terminal voltage is supplied to the integration circuit 8b, a voltage that is significantly smaller than the terminal voltage corresponding to the rotational position of the rotor is supplied to the integration circuit 8b. Thus, the rotational position of the rotor can be detected with higher accuracy. As a result, the phase error can be further reduced, and the phase shift of the current of the brushless DC motor 6 can be further greatly reduced. As a result, the power factor can be significantly improved and the brushless DC motor 6 can be driven more efficiently.
【0033】尚、上記S/H回路7eにおける端子電圧
のホールドについては0次ホールドであってもよいが、
1次ホールドであることが好ましく、回転子の回転位置
検出精度を一層向上できる。The hold of the terminal voltage in the S / H circuit 7e may be a zero-order hold,
The primary hold is preferable, and the accuracy of detecting the rotational position of the rotor can be further improved.
【0034】[0034]
【実施例3】図4はこの発明の永久磁石モータ駆動装置
のさらに他の実施例の要部を示す電気回路図であり、積
分回路8bに対してそれぞれ並列に積分ゲイン設定用抵
抗R1,R2,・・・,Rnと対応するスイッチSW
1,SW2,・・・,SWnとの直列接続回路を設けて
いるとともに、積分回路8bからの積分出力の正負を判
別するコンパレータ8cからの出力を入力とする周波数
/電圧変換回路(以下、F/V変換回路と略称する)7
fを設けており、さらに、それぞれのスイッチSW1,
SW2,・・・,SWnに対する切換指示信号を出力す
るコンパレータCMP1,CMP2,・・・,CMPn
の一方の入力端子にF/V変換回路7fからの出力電圧
を供給しているとともに、他方の入力端子に、上記スイ
ッチSW1,SW2,・・・,SWnのそれぞれに対す
る切換周波数に対応する基準電圧が供給されている。Embodiment 3 FIG. 4 is an electric circuit diagram showing a main part of still another embodiment of the permanent magnet motor driving apparatus according to the present invention. Integral gain setting resistors R1 and R2 are provided in parallel with the integrating circuit 8b. ,..., Rn and corresponding switch SW
, SW2,..., And SWn, and a frequency / voltage conversion circuit (hereinafter referred to as F / F) that receives as input an output from a comparator 8c that determines whether the integration output from the integration circuit 8b is positive or negative. / V conversion circuit) 7
f, and furthermore, each switch SW1,
Comparator CMP1, CMP2,..., CMPn that outputs a switching instruction signal for SW2,.
, The output voltage from the F / V conversion circuit 7f is supplied to one input terminal, and the reference voltage corresponding to the switching frequency for each of the switches SW1, SW2,. Is supplied.
【0035】但し、上記積分ゲイン設定用抵抗R1,R
2,・・・,Rnは、次式を満足するように設定するこ
とが好ましい。 ω>10・ωc ωc={R0・R1・R2・・・・・Rn・C/(R0
+R1+R2+・・・+Rn)}−1 ここで、ωはブラシレスDCモータ6の実角回転周波
数、ωcは積分回路8bのカットオフ周波数である。However, the integral gain setting resistors R1 and R
, Rn are preferably set to satisfy the following equation. ω> 10 · ωc ωc = {R0 · R1 · R2 ···· Rn · C / (R0
+ R1 + R2 +... + Rn)}-1 Here, ω is the real angle rotation frequency of the brushless DC motor 6, and ωc is the cutoff frequency of the integration circuit 8b.
【0036】ブラシレスDCモータ6の始動直後、即ち
回転周波数が著しく低い場合には、全てのスイッチSW
1,SW2,・・・,SWnがOFFであるから、抵抗
R0およびコンデンサCに基づいて定まる、十分に高い
積分ゲインで積分処理を行なう。この結果、閉ループ制
御によるブラシレスDCモータ6の駆動を行なうことが
できる運転周波数を十分に低くでき、始動後短時間で閉
ループ制御に移行できる。そして、運転周波数が高くな
れば、運転周波数の増加に対応してスイッチが順次ON
になるので、積分ゲインを規定する抵抗値が小さくな
り、積分ゲインを小さくできる(図5(A)(B)に示
す積分回路のボード線図参照)。したがって、低周波成
分に起因する回転位置の検出誤差を小さくできる。この
結果、位相誤差を著しく低減でき、ブラシレスDCモー
タ6の電流の位相のズレを大幅に低減でき、ひいては力
率を改善してブラシレスDCモータ6を効率よく駆動で
きる。Immediately after the start of the brushless DC motor 6, that is, when the rotation frequency is extremely low, all the switches SW
Since SW1, SW2,..., And SWn are OFF, the integration process is performed with a sufficiently high integration gain determined based on the resistor R0 and the capacitor C. As a result, the operating frequency at which the brushless DC motor 6 can be driven by the closed loop control can be made sufficiently low, and the control can be shifted to the closed loop control in a short time after starting. When the operating frequency increases, the switches are sequentially turned on in response to the increase in the operating frequency.
Therefore, the resistance value that defines the integral gain decreases, and the integral gain can be reduced (see the Bode diagrams of the integrating circuits shown in FIGS. 5A and 5B). Therefore, the detection error of the rotational position due to the low frequency component can be reduced. As a result, the phase error can be significantly reduced, the phase shift of the current of the brushless DC motor 6 can be greatly reduced, and the power factor can be improved and the brushless DC motor 6 can be driven efficiently.
【0037】[0037]
【実施例4】図6はこの発明の永久磁石モータ駆動装置
のさらに他の実施例の要部を示す電気回路図であり、図
4の実施例と異なる点は、複数個の抵抗R1,R2,・
・・,RnをスイッチSW1,SW2,・・・,SWn
を介して並列接続する代わりに電圧制御可変抵抗Rvを
設け、F/V変換回路7fからの出力電圧に基づいて電
圧制御可変抵抗Rvを制御するようにした点のみであ
る。Embodiment 4 FIG. 6 is an electric circuit diagram showing a main part of still another embodiment of the permanent magnet motor driving apparatus according to the present invention. The difference from the embodiment of FIG. 4 is that a plurality of resistors R1 and R2 are provided. ,
.., Rn by switches SW1, SW2,..., SWn
The only difference is that a voltage-controlled variable resistor Rv is provided instead of being connected in parallel via the DC / DC converter, and the voltage-controlled variable resistor Rv is controlled based on the output voltage from the F / V conversion circuit 7f.
【0038】したがって、この実施例の場合には、積分
ゲインを段階的に変化させる代わりに、ブラシレスDC
モータ6の運転周波数に対応して連続的に変化させるこ
とができ、低周波成分を一層確実に排除できる。Therefore, in this embodiment, instead of changing the integral gain stepwise, a brushless DC
It can be changed continuously according to the operating frequency of the motor 6, and low frequency components can be more reliably eliminated.
【0039】[0039]
【実施例5】図7はこの発明の永久磁石モータ駆動装置
のさらに他の実施例の要部を示す電気回路図であり、図
4の実施例と異なる点は、複数個の抵抗R1,R2,・
・・,RnをスイッチSW1,SW2,・・・,SWn
を介して並列接続する代わりに、抵抗分圧回路8aと積
分回路8bとの間にスイッチSWfを介して介挿可能な
ハイパスフィルタHPFを設け、F/V変換回路7fか
らの出力電圧によりスイッチSWfを制御するようにし
た点、および積分回路8bの出力を位置補正回路7gを
介してコンパレータ8cに位置する点のみである。Embodiment 5 FIG. 7 is an electric circuit diagram showing a main part of still another embodiment of the permanent magnet motor driving apparatus according to the present invention. The difference from the embodiment of FIG. 4 is that a plurality of resistors R1 and R2 are provided. ,
.., Rn by switches SW1, SW2,..., SWn
, A high-pass filter HPF that can be inserted through a switch SWf is provided between the resistance voltage dividing circuit 8a and the integrating circuit 8b, and the switch SWf is switched by the output voltage from the F / V conversion circuit 7f. And the point where the output of the integrating circuit 8b is located at the comparator 8c via the position correcting circuit 7g.
【0040】したがって、この実施例の場合には、ブラ
シレスDCモータ6の運転周波数が低い状態において積
分回路8bの積分ゲインが低くなったのと等価になる
が、運転周波数がある程度高くなれば、十分な積分ゲイ
ンが得られる状態になる。また、十分な積分ゲインが得
られる状態においては、ハイパスフィルタHPFにより
低周波成分を効果的に遮断できるのであるから、低周波
成分に起因する回転位置の検出誤差を小さくできる。こ
の結果、位相誤差を著しく低減でき、ブラシレスDCモ
ータ6の電流の位相のズレを大幅に低減でき、ひいては
力率を改善してブラシレスDCモータ6を効率よく駆動
できる。Therefore, in the case of this embodiment, while the operating frequency of the brushless DC motor 6 is low, this is equivalent to a reduction in the integral gain of the integrating circuit 8b. A state in which a large integral gain is obtained. Further, in a state where a sufficient integral gain is obtained, the low-frequency component can be effectively cut off by the high-pass filter HPF, so that the rotational position detection error caused by the low-frequency component can be reduced. As a result, the phase error can be significantly reduced, the phase shift of the current of the brushless DC motor 6 can be greatly reduced, and the power factor can be improved and the brushless DC motor 6 can be driven efficiently.
【0041】[0041]
【実施例6】図8はこの発明の永久磁石モータ駆動装置
のさらに他の実施例の要部を示すブロック図であり、抵
抗分圧回路8aにより検出された相電圧を、位相比較器
10a、ローパスフィルタ10bおよび電圧制御発振回
路(以下、VCO回路と略称する)10cからなる位相
ロックループ回路(以下、PLL回路と略称する)10
に供給し、PLL回路10により上記相電圧の基本周波
数を検出する。そして、検出された基本周波数をF/V
変換回路10dに供給し、検出された基本周波数を周波
数指令値とし、かつF/V変換回路10dにより得られ
た電圧を振幅指令値として振幅可変回路10eに供給す
ることによりブラシレスDCモータ6の端子電圧と同相
かつ振幅が等しい信号(端子電圧模擬信号)を得、端子
電圧模擬信号を積分回路8bに供給している。Embodiment 6 FIG. 8 is a block diagram showing a main part of still another embodiment of the permanent magnet motor driving apparatus according to the present invention. The phase voltage detected by the resistance voltage dividing circuit 8a is compared with the phase comparator 10a. A phase-locked loop circuit (hereinafter abbreviated as a PLL circuit) 10 including a low-pass filter 10b and a voltage-controlled oscillation circuit (hereinafter abbreviated as a VCO circuit) 10c.
And the PLL circuit 10 detects the fundamental frequency of the phase voltage. Then, the detected fundamental frequency is set to F / V
The terminal of the brushless DC motor 6 is supplied to the conversion circuit 10d, the detected fundamental frequency is used as a frequency command value, and the voltage obtained by the F / V conversion circuit 10d is supplied to the amplitude variable circuit 10e as an amplitude command value. A signal (terminal voltage simulation signal) having the same phase and the same amplitude as the voltage is obtained, and the terminal voltage simulation signal is supplied to the integration circuit 8b.
【0042】この実施例の場合には、ブラシレスDCモ
ータ6の端子電圧がスパイク電圧、低周波ノイズ等を含
んでいても、これらの影響を受けていない基本周波数を
得、しかもブラシレスDCモータ6の端子電圧と同相か
つ振幅が等しい端子電圧模擬信号を得て積分することに
なり、スパイク電圧、低周波成分等に起因する回転位置
の検出誤差を小さくできる。この結果、位相誤差を著し
く低減でき、ブラシレスDCモータ6の電流の位相のズ
レを大幅に低減でき、ひいては力率を改善してブラシレ
スDCモータ6を効率よく駆動できる。In the case of this embodiment, even if the terminal voltage of the brushless DC motor 6 includes a spike voltage, low frequency noise, and the like, a fundamental frequency free from these effects is obtained. A terminal voltage simulation signal having the same phase and the same amplitude as the terminal voltage is obtained and integrated, so that a rotational position detection error caused by a spike voltage, a low frequency component, or the like can be reduced. As a result, the phase error can be significantly reduced, the phase shift of the current of the brushless DC motor 6 can be greatly reduced, and the power factor can be improved and the brushless DC motor 6 can be driven efficiently.
【0043】この実施例は、図1に示すように降圧チョ
ッパ回路3、回生電力バイパス用ダイオード5を含む永
久磁石モータ駆動装置に適用できることはもちろんであ
るが、これらを含まない永久磁石モータ駆動装置にも同
様に適用できる。This embodiment can be applied to a permanent magnet motor driving device including the step-down chopper circuit 3 and the regenerative power bypass diode 5 as shown in FIG. The same can be applied to
【0044】[0044]
【実施例7】図9はこの発明の永久磁石モータ駆動装置
の実施例の要部を示すブロック図であり、抵抗分圧回路
8aにより検出された相電圧を、可変ノッチフィルタ1
1aおよびF/V変換回路11bに供給しているととも
に、F/V変換回路11bからの出力電圧を可変ノッチ
フィルタ11aに供給することにより遮断周波数を設定
している。そして、可変ノッチフィルタ11aからの出
力信号を位相補正回路11cに供給してブラシレスDC
モータ6の端子電圧と同相になるように位相を補正し、
積分回路8bに供給している。Embodiment 7 FIG. 9 is a block diagram showing a main part of an embodiment of a permanent magnet motor driving apparatus according to the present invention, wherein a phase voltage detected by a resistance voltage dividing circuit 8a is applied to a variable notch filter 1.
1a and the F / V conversion circuit 11b, and the cut-off frequency is set by supplying the output voltage from the F / V conversion circuit 11b to the variable notch filter 11a. Then, the output signal from the variable notch filter 11a is supplied to the phase correction circuit 11c to
Correct the phase so that it is in phase with the terminal voltage of the motor 6,
It is supplied to the integration circuit 8b.
【0045】尚、上記F/V変換回路11bは、相電圧
の基本周波数に基づいて6倍の周波数に対応する電圧を
出力するものである。ここで、6倍の周波数に対応する
電圧を出力するように設定しているのは、スパイク電圧
がブラシレスDCモータ6の端子電圧の基本周波数の6
倍の周波数成分を持つからである。この実施例の場合に
は、F/V変換回路11bがブラシレスDCモータ6の
端子電圧の基本周波数の6倍の周波数に対応する電圧を
出力し、可変ノッチフィルタ11aの遮断周波数をブラ
シレスDCモータ6の端子電圧の基本周波数の6倍に設
定するので、スパイク電圧成分を効率的に排除でき、し
かも位相補正回路11cにより、可変ノッチフィルタ1
1aに起因する位相のズレを補正できるので、スパイク
電圧に起因する回転位置の検出誤差を小さくできる。こ
の結果、位相誤差を著しく低減でき、ブラシレスDCモ
ータ6の電流の位相のズレを大幅に低減でき、ひいては
力率を改善してブラシレスDCモータ6を効率よく駆動
できる。したがって、上記何れかの実施例と組合せるこ
とにより、回転子の回転位置の検出精度を一層高めるこ
とができ、ブラシレスDCモータ6を一層効率よく駆動
できることになる。The F / V conversion circuit 11b outputs a voltage corresponding to six times the frequency based on the fundamental frequency of the phase voltage. Here, the setting for outputting the voltage corresponding to the six times frequency is that the spike voltage is 6 times the basic frequency of the terminal voltage of the brushless DC motor 6.
This is because it has twice the frequency component. In the case of this embodiment, the F / V conversion circuit 11b outputs a voltage corresponding to six times the fundamental frequency of the terminal voltage of the brushless DC motor 6, and changes the cutoff frequency of the variable notch filter 11a to the brushless DC motor 6. Is set to be six times the fundamental frequency of the terminal voltage of the variable notch filter 1c by the phase correction circuit 11c.
Since the phase shift caused by 1a can be corrected, the rotational position detection error caused by the spike voltage can be reduced. As a result, the phase error can be significantly reduced, the phase shift of the current of the brushless DC motor 6 can be greatly reduced, and the power factor can be improved and the brushless DC motor 6 can be efficiently driven. Therefore, by combining with any of the above embodiments, the detection accuracy of the rotational position of the rotor can be further improved, and the brushless DC motor 6 can be driven more efficiently.
【0046】[0046]
【発明の効果】以上のように請求項1の発明は、回生電
力バイパス手段によりバイパスされた電圧と永久磁石モ
ータの端子電圧との重畳期間を検出し、検出された重畳
期間に対応して、永久磁石モータの端子電圧に代えて所
定の電圧をスイッチング指令発生手段に供給するのであ
るから、スパイク電圧の影響を受けて大きな位相誤差を
生じている永久磁石の端子電圧をそのまま利用して回転
子の回転位置を検出する場合と比較して、位相誤差を大
幅に低減でき、回転子の回転位置の検出を高精度化で
き、ひいては、永久磁石モータの高効率、高精度の駆動
を達成できるという特有の効果を奏する。As described above, according to the first aspect of the present invention, the superposition period of the voltage bypassed by the regenerative power bypass means and the terminal voltage of the permanent magnet motor is detected, and the superposition period is detected in accordance with the detected superposition period. Since a predetermined voltage is supplied to the switching command generating means in place of the terminal voltage of the permanent magnet motor, the rotor uses the terminal voltage of the permanent magnet, which generates a large phase error under the influence of the spike voltage, as it is. Phase error can be greatly reduced compared to the case of detecting the rotational position of the rotor, the detection of the rotational position of the rotor can be performed with high accuracy, and the permanent magnet motor can be driven with high efficiency and high precision. Has a unique effect.
【0047】請求項2の発明は、永久磁石モータの端子
電圧に代えてスイッチング指令発生手段に供給される電
圧がスパイク電圧発生直前の電圧に対応する電圧にな
り、位相誤差を一層大幅に低減でき、回転子の回転位置
検出を一層高精度化でき、ひいては永久磁石モータの一
層高効率、高精度の駆動を達成できるという特有の効果
を奏する。According to the second aspect of the present invention, the voltage supplied to the switching command generating means instead of the terminal voltage of the permanent magnet motor becomes a voltage corresponding to the voltage immediately before the generation of the spike voltage, so that the phase error can be further reduced. In addition, it has a unique effect that the detection of the rotational position of the rotor can be made more accurate, and the permanent magnet motor can be driven with higher efficiency and higher accuracy.
【0048】請求項3の発明は、回生電力バイパス手段
によりバイパスされた電圧と永久磁石モータの端子電圧
との重畳期間を通電状態検出手段により検出し、検出さ
れた重畳期間に対応して、切換手段により永久磁石モー
タの端子電圧に代えて所定の電圧をスイッチング指令発
生手段に供給するのであるから、スパイク電圧の影響を
受けて大きな位相誤差を生じている永久磁石の端子電圧
をそのまま利用して回転子の回転位置を検出する場合と
比較して、位相誤差を大幅に低減でき、回転子の回転位
置の検出を高精度化でき、ひいては、永久磁石モータの
高効率、高精度の駆動を達成できるという特有の効果を
奏する。According to a third aspect of the present invention, the superimposed period of the voltage bypassed by the regenerative electric power bypass unit and the terminal voltage of the permanent magnet motor is detected by the conduction state detecting unit, and switching is performed in accordance with the detected superimposed period. Since a predetermined voltage is supplied to the switching command generating means in place of the terminal voltage of the permanent magnet motor by the means, the terminal voltage of the permanent magnet which causes a large phase error under the influence of the spike voltage is used as it is. Compared with the case of detecting the rotational position of the rotor, the phase error can be greatly reduced, the detection of the rotational position of the rotor can be performed with high accuracy, and the permanent magnet motor can be driven with high efficiency and high accuracy It has the unique effect of being able to.
【0049】請求項4の発明は、永久磁石モータの端子
電圧に代えてスイッチング指令発生手段に供給される電
圧がスパイク電圧発生直前の電圧に対応する電圧にな
り、位相誤差を一層大幅に低減でき、回転子の回転位置
検出を一層高精度化でき、ひいては永久磁石モータの一
層高効率、高精度の駆動を達成できるという特有の効果
を奏する。According to the fourth aspect of the present invention, the voltage supplied to the switching command generating means instead of the terminal voltage of the permanent magnet motor becomes a voltage corresponding to the voltage immediately before the generation of the spike voltage, so that the phase error can be further reduced. In addition, it has a unique effect that the detection of the rotational position of the rotor can be made more accurate, and the permanent magnet motor can be driven with higher efficiency and higher accuracy.
【0050】[0050]
【0051】[0051]
【図1】この発明の永久磁石モータ駆動装置の一実施例
を示す電気回路図である。FIG. 1 is an electric circuit diagram showing an embodiment of a permanent magnet motor driving device according to the present invention.
【図2】インバータ制御回路の要部を示す電気回路図で
ある。FIG. 2 is an electric circuit diagram showing a main part of the inverter control circuit.
【図3】この発明の永久磁石モータ駆動装置の他の実施
例の要部を示す電気回路図である。FIG. 3 is an electric circuit diagram showing a main part of another embodiment of the permanent magnet motor driving device of the present invention.
【図4】この発明の永久磁石モータ駆動装置のさらに他
の実施例の要部を示す電気回路図である。FIG. 4 is an electric circuit diagram showing a main part of still another embodiment of the permanent magnet motor driving device of the present invention.
【図5】積分回路の特性を示すボード線図である。FIG. 5 is a Bode diagram showing characteristics of an integration circuit.
【図6】この発明の永久磁石モータ駆動装置のさらに他
の実施例の要部を示す電気回路図である。FIG. 6 is an electric circuit diagram showing a main part of still another embodiment of the permanent magnet motor driving device of the present invention.
【図7】この発明の永久磁石モータ駆動装置のさらに他
の実施例の要部を示す電気回路図である。FIG. 7 is an electric circuit diagram showing a main part of still another embodiment of the permanent magnet motor driving device of the present invention.
【図8】この発明の永久磁石モータ駆動装置のさらに他
の実施例の要部を示す電気回路図である。FIG. 8 is an electric circuit diagram showing a main part of still another embodiment of the permanent magnet motor driving device of the present invention.
【図9】この発明の永久磁石モータ駆動装置の変更例の
要部を示す電気回路図である。FIG. 9 is an electric circuit diagram showing a main part of a modified example of the permanent magnet motor driving device of the present invention.
【図10】従来の永久磁石モータの位置センサレス駆動
装置の構成を示す電気回路図である。FIG. 10 is an electric circuit diagram showing the configuration of a conventional position sensorless drive device for a permanent magnet motor.
【図11】スパイク電圧がブラシレスDCモータ6の端
子電圧に重畳された状態を示す波形図である。FIG. 11 is a waveform diagram showing a state in which a spike voltage is superimposed on a terminal voltage of the brushless DC motor 6.
【図12】回転子の実際の回転位置に対するブラシレス
DCモータ6の端子電圧のズレを示す波形図である。FIG. 12 is a waveform diagram showing a deviation of a terminal voltage of the brushless DC motor 6 with respect to an actual rotation position of a rotor.
1 三相交流電源 2 三相ダイオードブリッジ整流
回路 3 降圧チョッパ回路 4 電圧形三相フルブリッジ
インバータ 4a スイッチング素子 5 回生電力バイパス用ダ
イオード 6 ブラシレスDCモータ 7a フォトカプラ 7c スイッチ制御回路 7d スイッチ 7e S/H回路 7f F/V変換回路 8 インバータ制御回路 10 PLL回路 R1,R2,・・・,Rn ,Rv 抵抗 SW1,SW2,・・・,SWn スイッチ CMP1,CMP2,・・・,CMPn コンパレータ HPF ハイパスフィルタREFERENCE SIGNS LIST 1 three-phase AC power supply 2 three-phase diode bridge rectifier circuit 3 step-down chopper circuit 4 voltage type three-phase full-bridge inverter 4 a switching element 5 regenerative power bypass diode 6 brushless DC motor 7 a photocoupler 7 c switch control circuit 7 d switch 7 e S / H Circuit 7f F / V conversion circuit 8 Inverter control circuit 10 PLL circuit R1, R2, ..., Rn, Rv Resistance SW1, SW2, ..., SWn Switch CMP1, CMP2, ..., CMPn Comparator HPF High-pass filter
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−93492(JP,A) 特開 昭61−170291(JP,A) 特開 平1−103184(JP,A) 特開 平2−228701(JP,A) 特開 平3−27785(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02P 6/18 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-3-93492 (JP, A) JP-A-61-170291 (JP, A) JP-A-1-103184 (JP, A) JP-A-2- 228701 (JP, A) JP-A-3-27785 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H02P 6/18
Claims (4)
(2)の整流出力を降圧チョッパ手段(3)により降圧
させ、永久磁石モータ(6)の端子電圧に基づいて得ら
れた回転子位置検出信号に対応してスイッチング指令発
生手段(8)によりスイッチング指令を発生し、発生さ
れたスイッチング指令に基づいて制御され、かつ降圧さ
れた直流電源を入力とするインバータ手段(4)により
永久磁石モータ(6)を駆動するとともに、降圧チョッ
パ手段(3)と並列に回生電力バイパス手段(5)を設
けてスイッチング素子(4a)の電圧上昇をバイパスさ
せる永久磁石モータ駆動装置において、回生電力バイパ
ス手段(5)によりバイパスされた電圧と永久磁石モー
タ(6)の端子電圧との重畳期間を検出し、検出された
重畳期間に対応して、永久磁石モータ(6)の端子電圧
に代えて所定の電圧をスイッチング指令発生手段(8)
に供給することを特徴とする永久磁石モータ駆動方法。A rectifier output from a rectifier (2) having an AC power supply (1) as an input is stepped down by a step-down chopper (3), and a rotor obtained based on a terminal voltage of a permanent magnet motor (6). A switching command is generated by the switching command generating means (8) in response to the position detection signal, and the permanent magnet is controlled by the inverter means (4) which is controlled based on the generated switching command and receives a step-down DC power supply as an input. In a permanent magnet motor drive device for driving a motor (6) and providing a regenerative power bypass means (5) in parallel with a step-down chopper means (3) to bypass a voltage increase of a switching element (4a), A superposition period of the voltage bypassed by (5) and the terminal voltage of the permanent magnet motor (6) is detected, and corresponding to the detected superposition period, Permanent magnet motor switching command generating means a predetermined voltage in place of the terminal voltage of (6) (8)
And a permanent magnet motor driving method.
モータ(6)の端子電圧に代えて回生電力バイパス手段
(5)の導通初期における永久磁石モータ(6)の端子
電圧に対応する電圧をスイッチング指令発生手段(8)
に供給する請求項1に記載の永久磁石モータ駆動方法。2. The terminal voltage of the permanent magnet motor (6) in the initial stage of conduction of the regenerative power bypass means (5) instead of the terminal voltage of the permanent magnet motor (6) in accordance with the detected superposition period. Voltage switching command generating means (8)
The method of driving a permanent magnet motor according to claim 1, wherein the motor is supplied to a motor.
(2)の整流出力を降圧チョッパ手段(3)により降圧
させ、永久磁石モータ(6)の端子電圧に基づいて得ら
れた回転子位置検出信号に対応してスイッチング指令発
生手段(8)によりスイッチング指令を発生し、発生さ
れたスイッチング指令に基づいて制御され、かつ降圧さ
れた直流電源を入力とするインバータ手段(4)により
永久磁石モータ(6)を駆動するとともに、降圧チョッ
パ手段(3)と並列に回生電力バイパス手段(5)を設
けてスイッチング素子(4a)の電圧上昇をバイパスさ
せる永久磁石モータ駆動装置において、回生電力バイパ
ス手段(5)の通電状態を検出する通電状態検出手段
(7a)と、回生電力バイパス手段(5)の通電状態が
通電状態検出手段(7a)により検出されたことに応答
して、永久磁石モータ(6)の端子電圧に代えて所定の
電圧をスイッチング指令発生手段(8)に供給する切替
手段(7c)(7d)とを含むことを特徴とする永久磁石
モータ駆動装置。3. A rotor obtained by stepping down a rectified output of a rectifying means (2) having an AC power supply (1) as an input by a step-down chopper means (3) and based on a terminal voltage of a permanent magnet motor (6). A switching command is generated by the switching command generating means (8) in response to the position detection signal, and the permanent magnet is controlled by the inverter means (4) which is controlled based on the generated switching command and receives a step-down DC power supply as an input. In a permanent magnet motor drive device for driving a motor (6) and providing a regenerative power bypass means (5) in parallel with a step-down chopper means (3) to bypass a voltage increase of a switching element (4a), The energization state detection means (7a) for detecting the energization state of (5) and the energization state of the regenerative power bypass means (5) are set to the energization state detection means (7a). Switching means (7c) and (7d) for supplying a predetermined voltage to the switching command generating means (8) in place of the terminal voltage of the permanent magnet motor (6) in response to the detection. Permanent magnet motor drive device.
が通電状態検出手段(7a)により検出されたことに応
答して、該当する時点における永久磁石モータ(6)の
端子電圧を保持する保持手段(7e)をさらに含み、切
替手段(7c)(7d)が、回生電力バイパス手段(5)
の通電状態が通電状態検出手段(7a)により検出され
たことに応答して、永久磁石モータ(6)の端子電圧に
代えて保持手段(7e)に保持されている端子電圧に対
応する電圧をスイッチング指令発生手段(8)に供給す
るものである請求項3に記載の永久磁石モータ駆動装
置。4. A holding device that holds a terminal voltage of a permanent magnet motor (6) at a corresponding point in time in response to a detection of an energized state of a regenerative power bypass unit (5) by an energized state detection unit (7a). Means (7e), wherein the switching means (7c) (7d) comprises a regenerative power bypass means (5)
In response to the detection of the energized state of the motor by the energized state detecting means (7a), a voltage corresponding to the terminal voltage held by the holding means (7e) is replaced with the terminal voltage of the permanent magnet motor (6). 4. The permanent magnet motor drive according to claim 3, wherein the drive is supplied to a switching command generating means.
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| JP29313992A JP3360328B2 (en) | 1992-10-30 | 1992-10-30 | Method and apparatus for driving permanent magnet motor |
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