JPH0716313B2 - ブラシレス電動機の始動方法 - Google Patents
ブラシレス電動機の始動方法Info
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- JPH0716313B2 JPH0716313B2 JP58167618A JP16761883A JPH0716313B2 JP H0716313 B2 JPH0716313 B2 JP H0716313B2 JP 58167618 A JP58167618 A JP 58167618A JP 16761883 A JP16761883 A JP 16761883A JP H0716313 B2 JPH0716313 B2 JP H0716313B2
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/06—Arrangements for speed regulation of a single motor wherein the motor speed is measured and compared with a given physical value so as to adjust the motor speed
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ブラシレス電動機の始動方法に関する。
回転界磁形の同期電動機を運転する場合、回転子が回転
したときに固定子巻線に誘起する誘起電圧と、外部から
供給する電流との位相にたいしてトルクが発生する。
したときに固定子巻線に誘起する誘起電圧と、外部から
供給する電流との位相にたいしてトルクが発生する。
３相の同期電動機において、各誘起電圧と電流と、トル
クＴの関係は次のようになる。
クＴの関係は次のようになる。
Ｔ＝EuIuEvIvEwIw ……………（１） そして、各相の誘起電圧Eu,Ev,Ewは、次のようになる。
また、各相の電流Iu,Iv,Iwは、次のようになる。
ここで、E0は、相の誘起電圧の実効値、I0は、一相の電
流の実効値である。
流の実効値である。
上記の（１）式から（７）式をまとめると、次のように
なる。
なる。
Ｔ＝3E0I0cosθ …………（８） この（８）式から、cosθ＝１、すなわち誘起電圧の位
相と電流の位相とを一致させれば、最大トルクで運転で
きるものである。
相と電流の位相とを一致させれば、最大トルクで運転で
きるものである。
従来、この種の運転装置においては、レゾルバ等を用
い、回転子の角度に応じてアナログ量を発生させ、この
アナログ量と電流の積で駆動する方法が行われていた。
い、回転子の角度に応じてアナログ量を発生させ、この
アナログ量と電流の積で駆動する方法が行われていた。
しかし、このようなものにあつては、そのレゾルバ等
は、加工精度による限界から、正弦波の歪みによるトル
クリツプルの問題、またレゾルバの価格が高価である、
デイジタル化に適さない等の欠点があつたものである。
は、加工精度による限界から、正弦波の歪みによるトル
クリツプルの問題、またレゾルバの価格が高価である、
デイジタル化に適さない等の欠点があつたものである。
本発明の目的は、簡単な方法で起動トルクが得られるブ
ラシレス電動機の始動方法を提供することにある。
ラシレス電動機の始動方法を提供することにある。
前記目的は、３相ブラシレス電動機の誘起電圧に一致し
た回転子の磁極位置および回転子の回転に伴い相対的に
変化する回転子の位相角の検出値に基づき、前記電動機
の３相巻線に流す電流の位相を制御するブラシレス電動
機の始動方法において、誘起電圧に一致した３相矩形波
信号を有する前記回転子磁極位置信号より磁極位置モー
ド（100、110、010、001、101）を求め、該モードから
磁極位置信号を求め、該モードに相当する位相範囲内の
中間点に、前記電流の位相を合わせ前記電動機を始動す
ることによって達成される。
た回転子の磁極位置および回転子の回転に伴い相対的に
変化する回転子の位相角の検出値に基づき、前記電動機
の３相巻線に流す電流の位相を制御するブラシレス電動
機の始動方法において、誘起電圧に一致した３相矩形波
信号を有する前記回転子磁極位置信号より磁極位置モー
ド（100、110、010、001、101）を求め、該モードから
磁極位置信号を求め、該モードに相当する位相範囲内の
中間点に、前記電流の位相を合わせ前記電動機を始動す
ることによって達成される。
すなわち、始動時で磁極位置検出により、磁極モードは
わかる。しかし、モードは第６図に示すように各相の誘
起電圧に一致する60度毎の回転子位置しかわからない。
モードがわかれば60度以内の範囲がわかるのでその中間
点の位置がわかればよい。
わかる。しかし、モードは第６図に示すように各相の誘
起電圧に一致する60度毎の回転子位置しかわからない。
モードがわかれば60度以内の範囲がわかるのでその中間
点の位置がわかればよい。
なお付記すると、次のとおりである。
電動機の誘起電圧の位相信号は、回転子が回転したとき
に発生する誘起電圧の位相と同相に発生するような信号
を出力する位置検出器から検出する。
に発生する誘起電圧の位相と同相に発生するような信号
を出力する位置検出器から検出する。
電動機に流す電流の位相は、回転数に比例したパルスを
発生するパルス発生器の出力をアツプダウンカウンタ
で、正弦波を記憶するROMのアドレスを進めることによ
り決定する。また、電流の大きさは、回転数の偏差から
ASR（速度制御装置）の出力を、正弦波を記憶するROMの
出力と乗算することにより決定する。
発生するパルス発生器の出力をアツプダウンカウンタ
で、正弦波を記憶するROMのアドレスを進めることによ
り決定する。また、電流の大きさは、回転数の偏差から
ASR（速度制御装置）の出力を、正弦波を記憶するROMの
出力と乗算することにより決定する。
そして、この電流信号を増幅して電動機の巻線に印加す
る。
る。
さらに、正弦波を記憶するROMの位相と誘起電圧の位相
とを一致させる方法は、位置検出器の出力位相と正弦波
を記憶するROMのアドレスの位相との誤差を測定し、こ
の誤差を用い正弦波を記憶するROMのアドレスを補正す
るようにしたものである。
とを一致させる方法は、位置検出器の出力位相と正弦波
を記憶するROMのアドレスの位相との誤差を測定し、こ
の誤差を用い正弦波を記憶するROMのアドレスを補正す
るようにしたものである。
本発明に係るブラシレス電動機の始動方法の一実施例
を、各図を参照して説明する。
を、各図を参照して説明する。
まず、第１図は、本発明のブラシレス電動機の駆動方法
の一実施例に供される始動装置のブロツク図、第２図
は、本発明の一実施例に係るものの動作を説明するタイ
ムチヤート図、第３図は、そのインバータに加えるゲー
ト信号の説明図、第４図は、位置信号を記憶するRAMの
内容説明図、第５図は、そのRAMの割付け図である。
の一実施例に供される始動装置のブロツク図、第２図
は、本発明の一実施例に係るものの動作を説明するタイ
ムチヤート図、第３図は、そのインバータに加えるゲー
ト信号の説明図、第４図は、位置信号を記憶するRAMの
内容説明図、第５図は、そのRAMの割付け図である。
すなわち、第１図において、１は商用電源、２は、商用
電源１を直流に変換する整流器、３は、直流から可変周
波数の交流に変換するインバータ、４は、回転子に永久
磁石を有するブラシレス電動機、５は、電気角360にｎ
ｐ個の２相のパルスを発生するパルス発生器で、通常エ
ンコーダと呼ばれているものである。
電源１を直流に変換する整流器、３は、直流から可変周
波数の交流に変換するインバータ、４は、回転子に永久
磁石を有するブラシレス電動機、５は、電気角360にｎ
ｐ個の２相のパルスを発生するパルス発生器で、通常エ
ンコーダと呼ばれているものである。
６は、ブラシレス電動機４が回転したときに発生する各
相の誘起電圧に同期してパルスが発生するように回転子
に取り付けた位置検出器であり、これと次に述べる位置
検出回路7,位置信号ラツチ９は、誘起電圧の位相と同期
した位置信号の発生器に係るものである。
相の誘起電圧に同期してパルスが発生するように回転子
に取り付けた位置検出器であり、これと次に述べる位置
検出回路7,位置信号ラツチ９は、誘起電圧の位相と同期
した位置信号の発生器に係るものである。
この位置検出器６の出力には、Ｕ相,V相,W相の出力に係
る位置検出信号があり、誘起電圧と各相の位相の関係
は、第２図の、回転子側を示す（イ）に示すとおりであ
る。
る位置検出信号があり、誘起電圧と各相の位相の関係
は、第２図の、回転子側を示す（イ）に示すとおりであ
る。
７は、前記の位置検出器６から波形整形して、U,V,W信
号の発生と各相の切り替り点、すなわち60度毎に割込み
信号を発生させるための位置検出回路であり、はマイク
ロコンピユータ、９は、位置検出回路７と正逆転判別回
路10の信号をマイクロコンピユータ８に読み込むための
位置信号ラツチである。
号の発生と各相の切り替り点、すなわち60度毎に割込み
信号を発生させるための位置検出回路であり、はマイク
ロコンピユータ、９は、位置検出回路７と正逆転判別回
路10の信号をマイクロコンピユータ８に読み込むための
位置信号ラツチである。
そして、マイクロコンピユータ８に読み込まれた位置信
号データは、第４図に示すように配置し、RAM5に記憶す
るものである。
号データは、第４図に示すように配置し、RAM5に記憶す
るものである。
前記の正逆転判別回路10は、パルス発生器５からの２相
（Ａ相,B相）のパルス信号により正転，逆転を判別する
回路である。
（Ａ相,B相）のパルス信号により正転，逆転を判別する
回路である。
すなわち、たとえば、正転時は、Ａ相がパルス信号が、
Ｂ相パルス信号にたいし、位相が90度進み、逆転時は、
Ｂ相パルス信号が、Ａ相パルス信号にたいし、位相が90
度進む。その結果、正逆転信号11は、正転においては
“0"、逆転においては“1"という出力信号である。
Ｂ相パルス信号にたいし、位相が90度進み、逆転時は、
Ｂ相パルス信号が、Ａ相パルス信号にたいし、位相が90
度進む。その結果、正逆転信号11は、正転においては
“0"、逆転においては“1"という出力信号である。
12は速度検出回路であり、回転数に比例して発生するパ
ルス発生器５のパルスを一定時間内（サンプリングタイ
ム）について計数し、ある時間毎にデータバス13を介し
てマイクロコンピユータ８の中にあるメモリに記憶させ
るものである。第５図は、RAM35の割付けを示したもの
であり、その内容については後述する。
ルス発生器５のパルスを一定時間内（サンプリングタイ
ム）について計数し、ある時間毎にデータバス13を介し
てマイクロコンピユータ８の中にあるメモリに記憶させ
るものである。第５図は、RAM35の割付けを示したもの
であり、その内容については後述する。
４は、速度制御および回転数等を計算するためのプログ
ラムが記憶されているROMである。
ラムが記憶されているROMである。
15は、上位システムから命令される速度指令部である。
16はASR出力ラツチであり、マイクロコンピユータ８に
おいてサンプリングタイム毎に速度指令と計算された回
転数とから速度偏差を計算し、その速度偏差から、速度
制御系の比例項，積分項の速度制御計算を行つた結果の
電流指令値を、データバス13を介して前記ASR出力ラツ
チ16にマイクロコンピユータ８から書き込むものであ
る。
おいてサンプリングタイム毎に速度指令と計算された回
転数とから速度偏差を計算し、その速度偏差から、速度
制御系の比例項，積分項の速度制御計算を行つた結果の
電流指令値を、データバス13を介して前記ASR出力ラツ
チ16にマイクロコンピユータ８から書き込むものであ
る。
17は、ASR出力ラツチ16のデジタルデータをアナログ量
に変換する電流出力D/A変換器であり、その出力が電流
指令値の波高値に係るものとなるものである。
に変換する電流出力D/A変換器であり、その出力が電流
指令値の波高値に係るものとなるものである。
18は正逆転選択回路、19はアツプダウンカウンタで、20
は、アツプダウンカウンタ19の最大値を決める設定値、
21はデイジタル比較器であり、前記のアツプダウンカウ
ンタ19と設定値20の値とを比較し、一致したときにカウ
ンタをクリヤするものであつて、22は、アツプダウンカ
ウンタ19の出力ポートである。
は、アツプダウンカウンタ19の最大値を決める設定値、
21はデイジタル比較器であり、前記のアツプダウンカウ
ンタ19と設定値20の値とを比較し、一致したときにカウ
ンタをクリヤするものであつて、22は、アツプダウンカ
ウンタ19の出力ポートである。
２は加減算器、24は、アドレス補正手段に係るアドレス
補正ラツチ、25はアドレス補正ラツチ24の出力ポート、
26は加減算器23の出力ポートであり、この出力ポート26
を介して、正弦波信号発生器の正弦波ROMU27および正弦
波ROMV28のアドレスを決定するとともに、正弦波ROMア
ドレスラツチ29を介してマイクロコンピュータ８に正弦
波ROMU27とROMV28のアドレスを読み込むことができる。
正弦波ROMのアドレスは正弦波データの位相を表わすこ
とになり、また電流位相を決める回転子の位置を表わす
ことにもなる。いま、読み取ったアドレスを現在位置θ
Ｒとする。
補正ラツチ、25はアドレス補正ラツチ24の出力ポート、
26は加減算器23の出力ポートであり、この出力ポート26
を介して、正弦波信号発生器の正弦波ROMU27および正弦
波ROMV28のアドレスを決定するとともに、正弦波ROMア
ドレスラツチ29を介してマイクロコンピュータ８に正弦
波ROMU27とROMV28のアドレスを読み込むことができる。
正弦波ROMのアドレスは正弦波データの位相を表わすこ
とになり、また電流位相を決める回転子の位置を表わす
ことにもなる。いま、読み取ったアドレスを現在位置θ
Ｒとする。
しかして、電動機４の回転子の回転に伴って、誘起電圧
の位相が360度移動する間にパルス発生器５の出力パル
スがnp個発生するとすれば、正弦波ROMU27とROMV28のア
ドレスの大きを np個とすることでそれぞれのROM27,28はnp個のデータを
格納することができる。そこで、正弦波ROMU27にたいし
ては、アドレス０からnpまでにsinωｔを、正弦波ROMV2
8にたいしては、アドレス０からnpまでにsin（ωｔ−2/
3π）のディジタルデータを記憶させれば、Ｕ相の正弦
波データとＶ相の正弦波データが得られる。
の位相が360度移動する間にパルス発生器５の出力パル
スがnp個発生するとすれば、正弦波ROMU27とROMV28のア
ドレスの大きを np個とすることでそれぞれのROM27,28はnp個のデータを
格納することができる。そこで、正弦波ROMU27にたいし
ては、アドレス０からnpまでにsinωｔを、正弦波ROMV2
8にたいしては、アドレス０からnpまでにsin（ωｔ−2/
3π）のディジタルデータを記憶させれば、Ｕ相の正弦
波データとＶ相の正弦波データが得られる。
さらに、ROMのアドレスの選択方法としては、パルス発
生器５の出力パルスによりアップダウンするアップダウ
ンカウンタ19を動作させ、基本的にはそのアツプダウン
カウンタ19の出力が正弦波ROMのアドレスを選択する。
その結果、電動機４の回転とともにパルス発生器５から
パルスが発生する毎に正弦波ROMのアドレスが進行して
正弦波データが順次出力される。
生器５の出力パルスによりアップダウンするアップダウ
ンカウンタ19を動作させ、基本的にはそのアツプダウン
カウンタ19の出力が正弦波ROMのアドレスを選択する。
その結果、電動機４の回転とともにパルス発生器５から
パルスが発生する毎に正弦波ROMのアドレスが進行して
正弦波データが順次出力される。
そして、正弦波のデイジタル量が、D/A変換と乗算がで
きるD/A乗算U30とD/A乗算V31に入力される。
きるD/A乗算U30とD/A乗算V31に入力される。
これらのD/A乗算U30と同V31の正弦波出力の波高値は、
さきに述べた電流出力D/A変換器17で決められ、位相
は、加減算器23の出力ポート26のデータで決定される。
さきに述べた電流出力D/A変換器17で決められ、位相
は、加減算器23の出力ポート26のデータで決定される。
32は、正弦波U,Vから正弦波Ｗを合成する２相,3相変換
器、33は自動電流制御器に係るACRであり、34はACR33の
出力を増幅してインバータ３のゲート信号を供給するゲ
ート回路である。
器、33は自動電流制御器に係るACRであり、34はACR33の
出力を増幅してインバータ３のゲート信号を供給するゲ
ート回路である。
しかして、上記のマイクロコンピユータ8,正逆転判別回
路10,速度検出器12,ROM14,速度指令部15,ASR出力ラツチ
16,電流出力D/A17およびRAM35は、速度制御装置を構成
するものである。
路10,速度検出器12,ROM14,速度指令部15,ASR出力ラツチ
16,電流出力D/A17およびRAM35は、速度制御装置を構成
するものである。
上記の構成に係る第２図において、ブラシレス電動機４
を正転方向で回転させたときに、Ｕ相の巻線に誘起する
相の誘起電圧波形にたいし、位置検出器６のＵ相の信号
が同相になるように回転子に取付けた位置検出器６を設
定しておくようにする。同様に、Ｖ相,W相の位置検出出
力は、互いにＵ相にたいし、120度,240度位相がずれて
配置されるようにする。
を正転方向で回転させたときに、Ｕ相の巻線に誘起する
相の誘起電圧波形にたいし、位置検出器６のＵ相の信号
が同相になるように回転子に取付けた位置検出器６を設
定しておくようにする。同様に、Ｖ相,W相の位置検出出
力は、互いにＵ相にたいし、120度,240度位相がずれて
配置されるようにする。
そして、この信号を位置検出回路７で波形整形し、U,V,
W信号を位置信号ラツチ９を介してデイジタル化し、16
進法によりモード化してマイクロコンピユータ８により
読み出されるようにし、記憶素子に係るRAM35の中に記
憶する。
W信号を位置信号ラツチ９を介してデイジタル化し、16
進法によりモード化してマイクロコンピユータ８により
読み出されるようにし、記憶素子に係るRAM35の中に記
憶する。
この記憶するタイミングは、各相の切り替り時期である
60度信号（位置検出回路７からの出力）によつて、マイ
クロコンピユータ８に割込みを要求し、マイクロコンピ
ユータ８により、位置信号データの処理を行うものであ
る。
60度信号（位置検出回路７からの出力）によつて、マイ
クロコンピユータ８に割込みを要求し、マイクロコンピ
ユータ８により、位置信号データの処理を行うものであ
る。
そして、誘起電圧１サイクルを第２図の（イ）のように
モード化する。また、回転子に取付けられたパルス発生
器５の１サイクルに発生するパルス数をｎｐとする。
モード化する。また、回転子に取付けられたパルス発生
器５の１サイクルに発生するパルス数をｎｐとする。
いま、ブラシレス電動機４が初期始動するときは、固定
子の電流信号は、第２図（ロ）に示すように、アドレス
補正ラッチ24の出力が零で、アップダウンカウンタ19の
値も零であると仮定するとき、回転子の位置が任意の位
置から始動するため誘起電圧の位相と電流位相が必ずし
も一致しない。たとえば、回転子の回転に伴う位置検出
の位置が第２図（ロ）のの点にあると仮定すると、正
弦波の出力は、第２図の（ロ）におけるのようにな
る。
子の電流信号は、第２図（ロ）に示すように、アドレス
補正ラッチ24の出力が零で、アップダウンカウンタ19の
値も零であると仮定するとき、回転子の位置が任意の位
置から始動するため誘起電圧の位相と電流位相が必ずし
も一致しない。たとえば、回転子の回転に伴う位置検出
の位置が第２図（ロ）のの点にあると仮定すると、正
弦波の出力は、第２図の（ロ）におけるのようにな
る。
アツプダウンカウンタ19は、時間ｔとともにパルス発生
器５の出力を入力とし、正転時にはアツプカウントを行
い、設定値20は気角で360度間に発生するパルス個数ｎ
ｐに設定されている。
器５の出力を入力とし、正転時にはアツプカウントを行
い、設定値20は気角で360度間に発生するパルス個数ｎ
ｐに設定されている。
アツプダウンカウンタ19がカウントアツプし、パルス個
数ｎｐと等しくなると、デイジタル比較器21から信号が
発生し、カウンタをクリヤする。
数ｎｐと等しくなると、デイジタル比較器21から信号が
発生し、カウンタをクリヤする。
また、逆転時は、アツプダウンカウンタ19の値が零にな
つたとき、当該カウンタ19のボロー（B0）からロード
（L0）に信号が伝達され、アツプダウンカウンタ19は、
設定値の値のパルス個数ｎｐを書き込み、ダウンカウン
トを繰返すものである。
つたとき、当該カウンタ19のボロー（B0）からロード
（L0）に信号が伝達され、アツプダウンカウンタ19は、
設定値の値のパルス個数ｎｐを書き込み、ダウンカウン
トを繰返すものである。
アツプダウンカウンタ19の出力は、加減算器23の一方に
入力され、加減算器23の出力は、各正弦波ROMを進行す
ることができるものである。すなわち、ブラシレス電動
機４の回転子が回転することにより、誘起電圧の位相
と、ある定まつた関係の位相の正弦波を発生することが
できる。
入力され、加減算器23の出力は、各正弦波ROMを進行す
ることができるものである。すなわち、ブラシレス電動
機４の回転子が回転することにより、誘起電圧の位相
と、ある定まつた関係の位相の正弦波を発生することが
できる。
次に、誘起電圧波形の位相と正弦波RM27,28の出力か
ら、D/A変換器30,31を介して、電動機巻線に加える電流
指令の位相を一致させる方法を、第１図と第２図を用い
て述べる。たとえば、始動時は回転子の位置は任意であ
り、電動機４の誘起電圧の位相と正弦波ROMから得られ
る電流指令の位相は一致しない。回転子の位置が第２図
（ロ）のに図示したところに位置し、アップダウンカ
ウンタ19の値とアドレス補正ラッチ24の値は零と仮定す
る。
ら、D/A変換器30,31を介して、電動機巻線に加える電流
指令の位相を一致させる方法を、第１図と第２図を用い
て述べる。たとえば、始動時は回転子の位置は任意であ
り、電動機４の誘起電圧の位相と正弦波ROMから得られ
る電流指令の位相は一致しない。回転子の位置が第２図
（ロ）のに図示したところに位置し、アップダウンカ
ウンタ19の値とアドレス補正ラッチ24の値は零と仮定す
る。
この状態でブラシレス電動機４を回転させれば、第２図
の（イ）に示す誘起電圧の位相に対し、固定子巻線に加
える正弦波は、同図（ロ）に示す（Ａ）のようになる。
これではさきの（８）式に示すように誘起電圧の位相と
固定子巻線に流れる電流位相は一致せず、cosθの値が
小さくなってトルクが発生しない。
の（イ）に示す誘起電圧の位相に対し、固定子巻線に加
える正弦波は、同図（ロ）に示す（Ａ）のようになる。
これではさきの（８）式に示すように誘起電圧の位相と
固定子巻線に流れる電流位相は一致せず、cosθの値が
小さくなってトルクが発生しない。
そこで、誘起電圧の位相と固定子巻線に流れる電流位相
を一致させるため両者の位相差を求め、正弦波ROMのア
ドレスを補正する必要がある。誘起電圧の位相θＴと正
弦波ROMのアドレスθＲを求め、補正量θＡを（９）式
で計算する。
を一致させるため両者の位相差を求め、正弦波ROMのア
ドレスを補正する必要がある。誘起電圧の位相θＴと正
弦波ROMのアドレスθＲを求め、補正量θＡを（９）式
で計算する。
θＡ＝θＴ−θＲ ………（９） 誘起電圧の位相を求める方法は、位置検出器６の信号を
測定することで達成できる。たとえば、位置検出器６か
らの信号のＵ相,V相,W相を第２図（ロ）のの点で測定
すると、“1,0,0"となり、「モード４」が測定され、
（すなわち、「モード４」とは磁極位置モード（100）
をあらわし）、この情報が位置信号ラッチ９からマイク
ロコンピュータ８に取り込まれる。第６図は各モードに
おける位置検出データである。正転時位置アドレスをθ
FR，逆転時をθRV，中間点をθMDとする。「モード４」
において、正転時の位置アドレスθFRとは、第２図（）
のＷ相信号が立ち下がり点の位置（位相）であり、誘起
電圧の位相が360度移動する間にパルス発生器５の出力
パルスがnp個発生するnpの1/6の値であり、逆転時のθ
RVは、Ｖ相信号が立ち上がる点の位置、すなわちnpの2/
6の値である。また、中間点のθMDは、θFRとθRVを加
えて２で割った「モード４」の中間点の位置を意味す
る。（９）式のθＴは、電動機４が正転で回転している
ときはθFRを用い、逆転時はθRV，始動時はθMDを用い
る。
測定することで達成できる。たとえば、位置検出器６か
らの信号のＵ相,V相,W相を第２図（ロ）のの点で測定
すると、“1,0,0"となり、「モード４」が測定され、
（すなわち、「モード４」とは磁極位置モード（100）
をあらわし）、この情報が位置信号ラッチ９からマイク
ロコンピュータ８に取り込まれる。第６図は各モードに
おける位置検出データである。正転時位置アドレスをθ
FR，逆転時をθRV，中間点をθMDとする。「モード４」
において、正転時の位置アドレスθFRとは、第２図（）
のＷ相信号が立ち下がり点の位置（位相）であり、誘起
電圧の位相が360度移動する間にパルス発生器５の出力
パルスがnp個発生するnpの1/6の値であり、逆転時のθ
RVは、Ｖ相信号が立ち上がる点の位置、すなわちnpの2/
6の値である。また、中間点のθMDは、θFRとθRVを加
えて２で割った「モード４」の中間点の位置を意味す
る。（９）式のθＴは、電動機４が正転で回転している
ときはθFRを用い、逆転時はθRV，始動時はθMDを用い
る。
正弦波ROMのアドレスθＲの測定結果は、正弦波ROMのア
ドレスラッチ29からマイクロコンピュータ８に取り込ま
れる。マイクロコンピュータ８では、（９）式を計算し
てθＡの値をアドレス補正ラッチ24に書き込む。
ドレスラッチ29からマイクロコンピュータ８に取り込ま
れる。マイクロコンピュータ８では、（９）式を計算し
てθＡの値をアドレス補正ラッチ24に書き込む。
次に、始動時アドレス補正方法を第２図を用いて説明す
ると、回転子の位置が第２図（ロ）のに図示したとこ
ろに位置し、アップダウンカウンタ119の値とアドレス
補正ラッチ24の値は零と仮定する。位置信号ラッチ９を
測定すると、「モード４」が測定される。マイクロコン
ピュータ８では第６図の表からU,V,W信号のモード４の
中間点θMDを選択してθＴとする。正弦波ROMのアドレ
スθＲはアップダウンカウンタ19の値とアドレス補正ラ
ッチ24の値が零のため零である。両者を（９）式に代入
すると、補正量θＡはθMDとなる。この求められた補正
量θＡをアドレス補正ラッチ24にマイクロコンピュータ
８から書き込む。加算器23はこのアップダウンカウンタ
19とアドレス補正ラッチ24とを加えるもので、加算器23
の出力は正弦波ROMのアドレスを選択することになる。
正弦波ROMのアドレスは補正量θＡとなり、正弦波ROMU2
7の出力は、第２図（ロ）の（Ｂ）のようになる。求め
られたθMDは、「モード４」の中間点となるので、固定
子巻線に流れる電流も、第２図（ロ）の（Ｂ）のように
なる。
ると、回転子の位置が第２図（ロ）のに図示したとこ
ろに位置し、アップダウンカウンタ119の値とアドレス
補正ラッチ24の値は零と仮定する。位置信号ラッチ９を
測定すると、「モード４」が測定される。マイクロコン
ピュータ８では第６図の表からU,V,W信号のモード４の
中間点θMDを選択してθＴとする。正弦波ROMのアドレ
スθＲはアップダウンカウンタ19の値とアドレス補正ラ
ッチ24の値が零のため零である。両者を（９）式に代入
すると、補正量θＡはθMDとなる。この求められた補正
量θＡをアドレス補正ラッチ24にマイクロコンピュータ
８から書き込む。加算器23はこのアップダウンカウンタ
19とアドレス補正ラッチ24とを加えるもので、加算器23
の出力は正弦波ROMのアドレスを選択することになる。
正弦波ROMのアドレスは補正量θＡとなり、正弦波ROMU2
7の出力は、第２図（ロ）の（Ｂ）のようになる。求め
られたθMDは、「モード４」の中間点となるので、固定
子巻線に流れる電流も、第２図（ロ）の（Ｂ）のように
なる。
すなわち、固定子巻線に流れる電流の誘起電圧E0との位
相差は図示αに示すように30度以内となり、この状態で
ブラシレス電動機４を起動すると、トルクは最悪でも8
6.6％で運転することができる。
相差は図示αに示すように30度以内となり、この状態で
ブラシレス電動機４を起動すると、トルクは最悪でも8
6.6％で運転することができる。
次に、電動機運転中に行う補正について記述する。
位置検出器６からのU,V,W信号のそれぞれの立上り立ち
下がり位置で割込み信号を発生させ、この時点に同期を
取って位置信号ラッチ９（正転時θFRと逆転時θRV）と
正弦波ROMのアドレスラッチ29（θＲ）を測定する。そ
れを（９）式に代入することで誘起電圧と正弦波ROMの
アドレスの位相差を計算し、前回記憶した補正量θＡを
補正して、アドレス補正ラッチ24にマイクロコンピュー
タ８から書き込む。具体的に第２図（ロ）の（Ｂ）の状
態で正転で運転中、すなわち「モード４」から「モード
６」に変わるとき、第６図のU,V,W信号のモード６から
正転時θFR＝np×2/6をθＴに代入し、正弦波ROMのアド
レスラッチ29＝θＲから（９）式に代入して補正する
と、第２図（ロ）の（Ｃ）に示すように、誘起電圧と固
定子巻線に流れる電流位相とは一致し、電動機４は有効
なトルクを発生する。
下がり位置で割込み信号を発生させ、この時点に同期を
取って位置信号ラッチ９（正転時θFRと逆転時θRV）と
正弦波ROMのアドレスラッチ29（θＲ）を測定する。そ
れを（９）式に代入することで誘起電圧と正弦波ROMの
アドレスの位相差を計算し、前回記憶した補正量θＡを
補正して、アドレス補正ラッチ24にマイクロコンピュー
タ８から書き込む。具体的に第２図（ロ）の（Ｂ）の状
態で正転で運転中、すなわち「モード４」から「モード
６」に変わるとき、第６図のU,V,W信号のモード６から
正転時θFR＝np×2/6をθＴに代入し、正弦波ROMのアド
レスラッチ29＝θＲから（９）式に代入して補正する
と、第２図（ロ）の（Ｃ）に示すように、誘起電圧と固
定子巻線に流れる電流位相とは一致し、電動機４は有効
なトルクを発生する。
以上の説明は第６図のθFR，θRV，θMDの値をROM14の
中にプログラミングして行ったが、第10に示すように、
外付けROM36に書き込み、位置信号ラッチ９からθFR，
θRV，θMDの値を書き込んだ外付けROM36を介して直接
アップダウンカウンタ19に書き込むこともできる。書き
込むタイミングはU,V,W信号のそれぞれの立ち上がり立
ち下がり位置で行う。
中にプログラミングして行ったが、第10に示すように、
外付けROM36に書き込み、位置信号ラッチ９からθFR，
θRV，θMDの値を書き込んだ外付けROM36を介して直接
アップダウンカウンタ19に書き込むこともできる。書き
込むタイミングはU,V,W信号のそれぞれの立ち上がり立
ち下がり位置で行う。
正弦波ROMU27,ROMV28からＷ相の信号を、２相,3相変換
器32から作り、第３図（ハ）に示すゲート信号にたい
し、第３図（ロ）に示すゲート電流を、同図（イ）に示
すインバータ回路のトランジスタのベースＵ＋,U−,V
＋,V−,W＋,W−に加えれば、ブラシレス電動機４を一定
トルクで運転することができる。
器32から作り、第３図（ハ）に示すゲート信号にたい
し、第３図（ロ）に示すゲート電流を、同図（イ）に示
すインバータ回路のトランジスタのベースＵ＋,U−,V
＋,V−,W＋,W−に加えれば、ブラシレス電動機４を一定
トルクで運転することができる。
しかして、第7,8,9図は、それぞれマイクロコンピユー
タ８で処理するソフトのフローチヤート図である。
タ８で処理するソフトのフローチヤート図である。
すなわち、まず第７図は、始動時の位置決め処理に係る
ものであり、電源投入後50で初期化する。
ものであり、電源投入後50で初期化する。
51は、位置信号ラツチ９からモードを検出し、52は、同
様に正，逆転信号を検出し、第５図の位置信号待避エリ
ヤ104に、第４図に示す割付けで記憶される。
様に正，逆転信号を検出し、第５図の位置信号待避エリ
ヤ104に、第４図に示す割付けで記憶される。
そして53で、待避エリヤ104からモードを選択し、第６
図のテーブルからモードの中間点を引いて、θＴと決め
る。
図のテーブルからモードの中間点を引いて、θＴと決め
る。
また、位置信号待避と同時に、ROMアドレスラツチ29の
値θＲを測定し、ROMアドレス待避エリヤ102に記憶させ
ておけば、マイクロコンピユータ81で、さきの（９）式
を用いて、アドレス補正量に係る補正値θＡを計算し、
アドレス補正ラツチ24に保持させれば、α＝30度（θ）
以内に、誘起電圧の位相と正弦波ROMの位置の位相とが
入ることになる。
値θＲを測定し、ROMアドレス待避エリヤ102に記憶させ
ておけば、マイクロコンピユータ81で、さきの（９）式
を用いて、アドレス補正量に係る補正値θＡを計算し、
アドレス補正ラツチ24に保持させれば、α＝30度（θ）
以内に、誘起電圧の位相と正弦波ROMの位置の位相とが
入ることになる。
次に、第８図は、速度制御のためのメインフローチヤー
ト図で、メイン処理に係るものである。
ト図で、メイン処理に係るものである。
さきの第７図で、ブラシレス電動機４が始動トルクを得
る処理を行つたのち、70で一定サンプリング時間毎に演
算フラグがセツトされると、71で速度指令15を取り込
み、72で、速度検出回路12で取込んだパルス発生器５の
パルス数を計算して速度を求め、73で、速度指令と計算
された速度との差を計算して速度偏差とし、これから比
例，積分の計算を行つて速度制御（ASR）の計算を行う
ものである。
る処理を行つたのち、70で一定サンプリング時間毎に演
算フラグがセツトされると、71で速度指令15を取り込
み、72で、速度検出回路12で取込んだパルス発生器５の
パルス数を計算して速度を求め、73で、速度指令と計算
された速度との差を計算して速度偏差とし、これから比
例，積分の計算を行つて速度制御（ASR）の計算を行う
ものである。
74で、ASRの計算結果をASR出力ラツチ16に出力すること
により、電流指令とすることができる。
により、電流指令とすることができる。
75は、位置信号からの書かれたアドレス真値の待避エリ
ヤの値θＴと正弦波のROMアドレス待避エリヤの値θＲ
から、さきの（９）式により補正値θＡを求め、これを
アドレス補正ラツチ24に出力する。
ヤの値θＴと正弦波のROMアドレス待避エリヤの値θＲ
から、さきの（９）式により補正値θＡを求め、これを
アドレス補正ラツチ24に出力する。
76で、演算フラグをリセツトし、上述の70で演算起動フ
ラグがセツトするまで待機するものである。この状態で
ブラシレス電動機４は駆動される。
ラグがセツトするまで待機するものである。この状態で
ブラシレス電動機４は駆動される。
第９図は、60度毎の誘起電圧の位相を決めるための処理
を行うフローチヤート図で、運転中の正弦波ROMのアド
レスの決定方法に係るものである。
を行うフローチヤート図で、運転中の正弦波ROMのアド
レスの決定方法に係るものである。
すなわち、回転子の回転により電気角で60度毎に割込み
が発生する。割込みと同時に、位置検出信号とROMアド
レスをラツチする。
が発生する。割込みと同時に、位置検出信号とROMアド
レスをラツチする。
ソフトでは、図の80で、正弦波ROMアドレスを測定し、
正弦波ROMアドレスラツチ29からデータを取込み、さき
の第５図のROMアドレス待避エリヤ102にθＲを格納す
る。
正弦波ROMアドレスラツチ29からデータを取込み、さき
の第５図のROMアドレス待避エリヤ102にθＲを格納す
る。
81で、位置信号ラツチ９からデータを測定し、位置信号
待避エリヤ104に格納する。内容は、前記したように、
さきの第４図に示すとおりである。
待避エリヤ104に格納する。内容は、前記したように、
さきの第４図に示すとおりである。
82で、第４図から正逆転を判断し、正転ならば、83で位
置信号のU,V,Wからモードを調べ、第６図のテーブルと
合わせて、正転のテーブルからデータθＴをアドレス真
値待避エリヤ101に格納する。
置信号のU,V,Wからモードを調べ、第６図のテーブルと
合わせて、正転のテーブルからデータθＴをアドレス真
値待避エリヤ101に格納する。
また逆転の場合は、84で位置モードと逆転テーブルから
データθＴをアドレス真値待避エリヤ101に格納し、メ
イン処理にプログラムを渡すものである。
データθＴをアドレス真値待避エリヤ101に格納し、メ
イン処理にプログラムを渡すものである。
これにより、正確に、誘起電圧の位置と固定子巻線に流
す電流の位相とを一致させることができるものである。
また、第９図の割込みは、１度決定されれば、２度行わ
なくてもよいものである。
す電流の位相とを一致させることができるものである。
また、第９図の割込みは、１度決定されれば、２度行わ
なくてもよいものである。
しかして、上記実施例においては、設定値20を、電気角
で360度間に発生するパルス個数ｎｐに設定したもので
あるが、これは前記ｎｐの整数倍とすることができ、こ
のようにすると、電動機の回転子の極数が変つても、そ
の変化に対応することができるものである。
で360度間に発生するパルス個数ｎｐに設定したもので
あるが、これは前記ｎｐの整数倍とすることができ、こ
のようにすると、電動機の回転子の極数が変つても、そ
の変化に対応することができるものである。
以上に述べたところにより、上記実施例によれば、回転
体の速度に比例したパルスでカウンタをアツプダウンさ
せ、カウンタの出力で正弦波を発生させる方式におい
て、誘起電圧の位相と正弦波ROMの位相を一致させるた
めに、回転子に取付けた位置検出器から誘起電圧の位相
を測定するとともに正弦波ROMの位相も測定し、両者の
差を補正するために、カウンタの出力と補正値を加減算
することにより、ブラシレス電動機は誘起電圧と巻線電
流との位相誤差のない状態、すなわち最大トルクで運転
することができる。また、誘起電圧と巻線電流との位相
が一致すれば、さきの（８）式に示すように、定トルク
制御が可能であり、脈動トルクの少ないブラシレス電動
機を提供することができるものである。
体の速度に比例したパルスでカウンタをアツプダウンさ
せ、カウンタの出力で正弦波を発生させる方式におい
て、誘起電圧の位相と正弦波ROMの位相を一致させるた
めに、回転子に取付けた位置検出器から誘起電圧の位相
を測定するとともに正弦波ROMの位相も測定し、両者の
差を補正するために、カウンタの出力と補正値を加減算
することにより、ブラシレス電動機は誘起電圧と巻線電
流との位相誤差のない状態、すなわち最大トルクで運転
することができる。また、誘起電圧と巻線電流との位相
が一致すれば、さきの（８）式に示すように、定トルク
制御が可能であり、脈動トルクの少ないブラシレス電動
機を提供することができるものである。
さらに、パルス発生器の出力パルス個数に対応して、正
弦波を発生することができ、各種パルス発生器を使用す
ることができる。
弦波を発生することができ、各種パルス発生器を使用す
ることができる。
本発明によると簡単な方法で起動トルクが得られるブラ
シレス電動機の始動方法を提供することができるもので
あって、実用的効果が顕著な発明ということができる。
シレス電動機の始動方法を提供することができるもので
あって、実用的効果が顕著な発明ということができる。
第１図は、本発明のブラシレス電動機の始動方法の一実
施例に供される駆動装置のブロツク図、第２図は、本発
明の一実施例に係るものの動作を説明するタイムチヤー
ト図で、同図の（イ）は回転子側に係るもの、（ロ）は
固定子の電流信号に係るものであり、第３図は、そのイ
ンバータに加えるゲート信号の説明図で、同図の（イ）
はインバータ回路に係るもの、（ロ）はゲート電流に係
るもの、（ハ）はゲート信号に係るもの、（ニ）はゲー
トモードに係るものであり、第４図は、位置信号を記憶
するRAMの内容説明図、第５図は、そのRAMの割付け図、
第６図は、位置検出テーブル図、第７図は、始動時の位
置決め処理に係るフローチヤート図、第８図は、速度制
御のためのメインフローチヤート図、第９図は、60度毎
の誘起電圧の位相を決めるための処理を行うフローチャ
ート図、第10図は本発明方法の他の実施例に供される駆
動装置のブロック図である。 １……商用電源、２……整流器、３……インバータ、４
……ブラシレス電動機、５……パルス発生器、６……位
置検出器、７……位置検出回路、８……マイクロコンピ
ユータ、９……位置信号ラツチ、10……正逆転判別回
路、11……正逆転信号、12……速度検出回路、13……デ
ータバス、14……ROM、15……速度指令、16……ASR出力
ラツチ、17……電流出力D/A変換器、18……正逆転選択
回路、19……アツプダウンカウンタ、20……カウンタの
設定値、21……デイジタル比較器、22……カウンタの出
力ポート、23……加減算器、24……アドレス補正ラツ
チ、25……アドレス補正ラツチ出力ポート、26……加減
算器の出力ポート、27……正弦波ROMU、28……正弦波RO
MV、29……ROMアドレスラツチ、30……D/A乗算器Ｕ、31
……D/A乗算器Ｖ、32……２相,3相変換器、33……自動
電流制御器、34……ゲート回路、35……RAM。
施例に供される駆動装置のブロツク図、第２図は、本発
明の一実施例に係るものの動作を説明するタイムチヤー
ト図で、同図の（イ）は回転子側に係るもの、（ロ）は
固定子の電流信号に係るものであり、第３図は、そのイ
ンバータに加えるゲート信号の説明図で、同図の（イ）
はインバータ回路に係るもの、（ロ）はゲート電流に係
るもの、（ハ）はゲート信号に係るもの、（ニ）はゲー
トモードに係るものであり、第４図は、位置信号を記憶
するRAMの内容説明図、第５図は、そのRAMの割付け図、
第６図は、位置検出テーブル図、第７図は、始動時の位
置決め処理に係るフローチヤート図、第８図は、速度制
御のためのメインフローチヤート図、第９図は、60度毎
の誘起電圧の位相を決めるための処理を行うフローチャ
ート図、第10図は本発明方法の他の実施例に供される駆
動装置のブロック図である。 １……商用電源、２……整流器、３……インバータ、４
……ブラシレス電動機、５……パルス発生器、６……位
置検出器、７……位置検出回路、８……マイクロコンピ
ユータ、９……位置信号ラツチ、10……正逆転判別回
路、11……正逆転信号、12……速度検出回路、13……デ
ータバス、14……ROM、15……速度指令、16……ASR出力
ラツチ、17……電流出力D/A変換器、18……正逆転選択
回路、19……アツプダウンカウンタ、20……カウンタの
設定値、21……デイジタル比較器、22……カウンタの出
力ポート、23……加減算器、24……アドレス補正ラツ
チ、25……アドレス補正ラツチ出力ポート、26……加減
算器の出力ポート、27……正弦波ROMU、28……正弦波RO
MV、29……ROMアドレスラツチ、30……D/A乗算器Ｕ、31
……D/A乗算器Ｖ、32……２相,3相変換器、33……自動
電流制御器、34……ゲート回路、35……RAM。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田島 文男 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 宮下 邦夫 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 加藤 和利 千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号 株式会社日立製作所習志野工場内 (72)発明者 村松 正治 千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号 株式会社日立製作所習志野工場内 (72)発明者 二宮 寿一 千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号 株式会社日立製作所習志野工場内 (56)参考文献 特開 昭54−42612（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】３相ブラシレス電動機の誘起電圧に一致し
た回転子の磁極位置および回転子の回転に伴い相対的に
変化する回転子の位相角の検出値に基づき、前記電動機
の３相巻線に流す電流の位相を制御するブラシレス電動
機の始動方法において、 誘起電圧に一致した３相矩形波信号を有する前記回転子
磁極位置信号より磁極位置モード（100、110、010、00
1、101）を求め、該モードから磁極位置信号を求め、該
モードに相当する位相範囲内の中間点に、前記電流の位
相を合わせ前記電動機を始動するようにしたことを特徴
とするブラシレス電動機の始動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58167618A JPH0716313B2 (ja) | 1983-09-13 | 1983-09-13 | ブラシレス電動機の始動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58167618A JPH0716313B2 (ja) | 1983-09-13 | 1983-09-13 | ブラシレス電動機の始動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6062894A JPS6062894A (ja) | 1985-04-11 |
| JPH0716313B2 true JPH0716313B2 (ja) | 1995-02-22 |
Family
ID=15853121
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58167618A Expired - Lifetime JPH0716313B2 (ja) | 1983-09-13 | 1983-09-13 | ブラシレス電動機の始動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0716313B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2714654B2 (ja) * | 1984-10-19 | 1998-02-16 | コルモーゲン コーポレイション | 可変リラクタンスモータの制御システム |
| JPS6359787A (ja) * | 1986-08-29 | 1988-03-15 | Yaskawa Electric Mfg Co Ltd | 電圧指令掃き出し回路 |
| JPH087839Y2 (ja) * | 1987-09-28 | 1996-03-04 | 株式会社明電舎 | 可変空隙モータ装置 |
| JP2658085B2 (ja) * | 1987-11-10 | 1997-09-30 | ソニー株式会社 | 無刷子直流モータ |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5442612A (en) * | 1977-09-09 | 1979-04-04 | Toshiba Corp | Electronic rotor |
| JPS605789A (ja) * | 1983-06-20 | 1985-01-12 | Shibaura Eng Works Co Ltd | Ａｃサ−ボモ−タ |
-
1983
- 1983-09-13 JP JP58167618A patent/JPH0716313B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6062894A (ja) | 1985-04-11 |
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