JPH07255194A - 位置センサレスブラシレスdcモータの駆動装置 - Google Patents
位置センサレスブラシレスdcモータの駆動装置Info
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Abstract
変化に左右されることなく、常に正確なロータ位置での
検出を行う、ロータ位置検出回路を提供する。 【構成】 PWMチョッパ制御によりステータ電機子巻
き線端の端子電圧に発生する逆起電力Vu,Vv,Vw
の線間電圧変換手段50a,50b,50cと、線間電
圧の比較手段66a,66b,66cにより、ロータの
磁極位置を検出する。前記ロータ位置検出手段の出力
を、PWMチョッパ制御のチョップオン検出手段と、チ
ョップオン検出手段の出力を端子電圧の開放相に合わせ
て選択する開放相選択手段と、開放相選択手段の出力で
必要とする任意の一点でのエッジを保持させる。また、
前記ロータ位置検出手段の線間電圧変換手段と比較手段
の間に、増幅手段を付加する。また、線間電圧変換手段
をアイソレーションアンプで構成し、また、2つの線間
電圧変換手段と、加算増幅回路を付加する。
Description
型インバータで、PWMチョッパ制御による速度調整を
行う、永久磁石型のブラシレスDCモータにおいて、逆
起電力を利用したセンサレス駆動装置に関するものであ
る。
の駆動装置を図1に示し説明する。図1は、センサレス
ブラシレスDCモータの駆動装置全体の一構成例であ
る。1は商用電源、2は整流回路、3は6個の半導体ス
イッチング素子で構成された120度通電型の電圧型イ
ンバータ、4はブラシレスDCモータ本体、5はロータ
位置検出手段、6はブラシレスDCモータ本体4のステ
ータ電機子巻き線端、7は駆動制御手段で構成されてい
る。インバータ3の入力端は、商用電源1から整流回路
2によって整流平滑された直流電源が供給されている。
また、出力端はブラシレスDCモータ本体4のステータ
電機子巻き線に接続され、前記直流電源を導通、遮断す
ることによって、ブラシレスDCモータを回転させるよ
うにしている。ブラシレスDCモータ本体4は、多相の
電機子巻き線をスター結線したステータと永久磁石によ
って磁極対を構成するロータで構成され、ロータが回転
することによってステータ電機子巻き線端6に逆起電力
が発生する。ロータ位置検出手段5はステータ電機子巻
き線端6から前記逆起電力が入力されて、ロータの位置
検出を行いパルス信号として駆動制御手段7に入力され
る。駆動制御手段7は、インバータドライブ回路8、出
力パターン発生回路9、PWM制御回路10で構成され
る。出力パターン発生回路9は、入力されたロータ位置
検出手段5の検出タイミングに合わせ、インバータの各
スイッチング素子のゲートを駆動するパターンを決定
し、回転数指令11に従ってPWMチョッパ制御の導通
遮断の比率を決定するPWM制御回路10の出力と合成
し、インバータドライブ回路8に入力され、インバータ
3の各ゲートが駆動されるものである。
す。図2は1相分のロータ位置検出回路の一構成例であ
る。20は抵抗21,22で構成された分圧回路、23
は直流成分除去のためのコンデンサ、24は抵抗25,
コンデンサ26で構成された一次遅れフィルタ回路、2
7は抵抗28,29,30,比較器31で構成された比
較回路である。分圧回路20はステータ電機子巻き線端
6の端子電圧を入力端32に入力し、前記直流電源の0
Vを基準として抵抗21と22との分圧比によって検出
される。この検出された端子電圧には、逆起電力の基本
波成分以外に前記PWMチョッパ制御による高周波成
分、転流後の還流モードで生じるスパイク電圧、分圧回
路20の抵抗21,22のばらつきによる直流分のオフ
セットなどが含まれている。これらを軽減するために直
流成分カットのためフィルタ23の接続を介し、さらに
一次遅れフィルタ24によって高調波成分の低減を行う
とともに90度位相シフトを行っている。比較回路27
は一次遅れフィルタ24の出力と基準電圧34を比較す
ることによって出力端33にパルス信号としてロータ位
置検出信号が出力される。基準電圧34は、直接ステー
タ電機子巻き線の中性点電圧や、前記一次遅れフィルタ
後の端子電圧を合成して得られる中性点電圧が用いられ
ている。90度位相シフトされた検出信号は、検出した
自身の相より120度遅れた相の位置検出信号として用
いられるため、ほぼ進角0度の位置で駆動される。例え
ばU,V,Wの3相で駆動されている場合、U相の端子
電圧で検出された検出信号は、W相のロータ位置信号と
して使用されている。
置検出手段5では、ステータ電機子巻き線端6の端子電
圧を一次遅れフィルタ24によって、高周波成分をカッ
トするとともに90度位相シフトを行ってるため一次遅
れフィルタ24のカットオフ周波数を数Hzから数十H
z以下に設定されている。一方ロータが回転することに
よってステータ電機子巻き線端6に発生する逆起電力の
基本波成分は、モータ回転範囲により一般的に数百Hz
程度まで可変されるため、一次遅れフィルタ24を通過
したロータ位置検出の位相は、ブラシレスDCモータの
回転周波数の増加によって検出遅れを生じてしまうこと
や、転流後の還流モードでスパイク電圧が発生し、負荷
電流の状況によりパルス幅が増加するため検出に進みが
生じてしまうなど、正確な転流位相が得られない。特に
高回転で駆動する場合に遅れ位相での運転となるため、
運転範囲を制限されるとともにモータ効率の低下をまね
いていた。
周波数を数KHzに上げて設定し、前記端子電圧に含ま
れるPWMチョッパ制御による高周波成分のみをカット
しようとしても、転流後の還流モードで生じるスパイク
電圧が除去できなくなり、このままでは正常な駆動がで
きなかった。
ータの回転周波数や負荷の変化に左右されることなく、
常に正確なロータ位置での検出を行う、ロータ位置検出
手段を提供することにある。
決するため、PWMチョッパ制御によりステータ電機子
巻き線端の端子電圧に発生する逆起電力を、線間電圧に
変換する線間電圧変換手段と、前記線間電圧変換手段よ
り入力された線間電圧同士を直接比較し合う比較手段と
により構成されることを特徴とする。
PWMチョッパ制御のチョップオン時に合わせて検出す
るチョップオン検出手段と、チョップオン検出手段の出
力を端子電圧の開放相に合わせて選択する開放相選択手
段と、この開放相選択手段の出力で必要とする任意の一
点でのエッジを保持させるエッジ検出手段とにより構成
されることを特徴とする。
変換手段と比較手段の間に、増幅手段を付加したことを
特徴とする。
変換手段をアイソレーションアンプで構成したことを特
徴とする。
間電圧変換手段と、この出力から他の線間電圧を作成す
る加算増幅回路を付加したことを特徴とする。
間電圧変換手段をアイソレーションアンプで構成し、こ
の出力から他の線間電圧を作成する加算増幅回路を付加
したことを特徴とする。
面を参照して説明する。
スDCモータ駆動装置の一構成例である。3相の電機子
巻き線をスター結線したステータ41と永久磁石によっ
て磁極を構成するロータ42で構成されたブラシレスD
Cモータ40と、チョッパ制御による速度調整を行う1
20度通電型の電圧型インバータ43(以下インバータ
と呼ぶ。)と、チョップオン時の逆起電力を利用したロ
ータ位置検出手段44と、このロータ位置検出手段44
の出力によってインバータ43を駆動制御する駆動制御
手段45で構成される。3相の電機子巻き線をスター結
線したステータ41の各相励磁コイルU、V、Wは、イ
ンバータ43に接続されている。このインバータ43に
は直流電源Edが印可されており、P側に直流電源Ed
のEd+、N側にEdのEd−が接続され、各々P側の
還流ダイオードDa+、Db+、Dc+が接続されたP側
のトランジスタTa+、Tb+、Tc+と、各々N側の還
流ダイオードDa-、Db-、Dc-が接続されたN側の
トランジスタTa-、Tb-、Tc-とから構成されてい
る。駆動制御手段45は、図4に示すように、各相の励
磁コイルのうち2つの巻き線を選択して、P側トランジ
スタとN側トランジスタを一組組み合わせた励磁パター
ンで順次導通させ、ステータ41に回転磁界を形成しロ
ータ42を回転させる。さらに速度調整を行う方法とし
て、前記励磁パターンのP側トランジスタあるいはN側
トランジスタを、PWMチョッパ制御により導通遮断
(以下、導通をチョップオン、遮断をチョップオフと呼
ぶ。)を繰り返し、チョップオン、オフの比率を可変す
ることによって投入電力を調整し速度調整を行ってい
る。この時ステータ41の各相励磁コイルU、V、Wに
は、直流電源EdのEd−側を基準にして端子電圧V
u,Vv,Vwが得られる。(基準は直流電源EdのEd
+側あるいはEd−側どちらをとってもかまわないが、
この例ではEd−側をとることと仮定する。)これらの
端子電圧波形について述べる。図5はブラシレスDCモ
ータにおける、各相の逆起電力ea、eb、ecと駆動信
号の関係を示す。常に最大のトルクを得るには電流の位
相を逆起電力の位相と一致するようにインバータ43を
駆動させなければならない。この場合いかなる位相にお
いても、P側のある一相と、それとは異なるN側のある
一相の2つのトランジスタだけが動作している。従っ
て、各相の端子電圧には1周期内で2回(電気角で60
度区間が2回)、P側・N側両方のトランジスタがとも
に動作しない期間が存在する。以下では、この期間を
「開放期間」この状態にある相を「開放相」と呼ぶ。
電圧について検討する。図6にチョッパ制御でTa+−
Tb-が導通時の等価回路を示す。Ta+とTb-に駆動
信号を与え、Ta+からTb-に電流iが導通した、いわ
ゆるU相とV相が導通したチョップオン時を仮定する。
この時、開放相であるW相の端子電圧Vwは以下のよう
に表せる。
る。
ョッパといったPWMチョッパ制御の方式には関係な
く、いずれのチョッパでもチョップオン時であれば
(5)式を満足する開放相端子電圧が得られる。さらに
(5)式から、開放相端子電圧に発生するチョップオン
時の逆起電力は、直流電源Edの1/2の電位を基準に
発生していることがわかる。すなわち開放相端子電圧の
チョップオン時において、Ed/2となる時点が正規の
転流点よりも電気角で30度進んだ検出タイミングとな
っている。
のP点を検出する方法について述べる。この例の場合W
相の開放期間中、他のU,V相のチョップオン時の状態
は、U相端子電圧Vuは、 Vu=Ed−VCE...(6) であり、V相端子電圧Vvが、 Vv=0+VCE ...(7) となっている。図7bに示すようにVwからみたVv端子
電圧は、 Vv−Vw=−ec−(Ed/2−VCE)...(8) となり、VuからみたVw端子電圧は、 Vw−Vu=ec−(Ed/2−VCE)...(9) となる。それぞれ(8)式、(9)式にec=0を代入
し逆起電力ecのP点を求めると、−(Ed/2−VC
E)の点で一致する。一般にVCEは小さな値であり、
(8)式、(9)式の両方に含まれているためecのP
点の検出には影響しない。
図7bからもわかるように、(8)式のVwからみたVv
端子電圧は(9)式のVuからみたVw端子電圧にたいし
て反転した逆起電力が得られている。この結果から
(8)式と(9)式の大小を互いに直接比較することに
よって正確な逆起電力ecのP点を検出することができ
る。
ン時の逆起電力を利用したロータ位置検出手段44の回
路構成例を示し説明する。ステータ巻き線端の端子電圧
Vu、Vv、Vwは、線間電圧変換手段50a、50b、
50cに入力され線間電圧Vw-u、Vu-v、Vv-wに変換
される。前記線間電圧は、比較手段66a、66b、6
6cに入力され、線間電圧同士を直接比較し合い、正規
の転流点よりも電気角で30度進んだロータの磁極位置
Up、Vp、Wpを検出することができる。このロータの
磁極位置信号を元に駆動制御手段45によりインバータ
43を駆動制御する。
細に述べる。
第1の線間電圧変換手段50aに入力されている。50
aは抵抗51,52,53,54と増幅器55で構成さ
れている。端子電圧Vwは抵抗51を介して増幅器55
の+入力端子に接続され、端子電圧Vuは抵抗52を介
して増幅器55の−入力端子に接続され、Vuから見た
Vwの端子電圧を出力する。抵抗53は増幅器55の出
力端子から−入力端子にかけて接続され、抵抗54は増
幅器55の+入力端子から直流電源Edの負側に接地す
るように接続された、いわゆる差動増幅回路である。こ
こで、抵抗51=抵抗52=R1,抵抗53=抵抗54
=R2とすると、50aの出力Vw-uは、 Vw-u=R2/R1・(Vw−Vu)...(10a) となる。結果として、R2/R1の比で決まる増幅率で
増幅されたW相−U相間の線間電圧を得ている。同様に
して、V相の端子電圧VvとU相の端子電圧Vuは第2の
線間電圧変換手段50bに入力されている。50bは抵
抗56,57,58,59と増幅器60で構成されてい
る。端子電圧Vuは抵抗56を介して増幅器60の+入
力端子に接続され、端子電圧Vvは抵抗57を介して増
幅器60の−入力端子に接続され、Vvから見たVuの端
子電圧を出力する。抵抗58は増幅器60の出力端子か
ら−入力端子にかけて接続され、抵抗59は増幅器60
の+入力端子から直流電源Edの負側に接地するように
接続された、いわゆる差動増幅器である。ここで、抵抗
56=抵抗57=R1,抵抗58=抵抗59=R2とす
ると、50bの出力Vu-vは、 Vu-v=R2/R1・(Vu−Vv)...(10b) となる。結果として、R2/R1の比で決まる増幅率で
増幅されたU相−V相間の線間電圧を得ている。同様に
して、W相の端子電圧VwとV相の端子電圧Vvは第3の
線間電圧変換手段50cに入力されている。50cは抵
抗61,62,63,64と増幅器65で構成されてい
る。端子電圧Vvは抵抗61を介して増幅器65の+入
力端子に接続され、端子電圧Vwは抵抗62を介して増
幅器65の−入力端子に接続され、Vwから見たVvの端
子電圧を出力する。抵抗63は増幅器65の出力端子か
ら−入力端子にかけて接続され、抵抗64は増幅器65
の+入力端子から直流電源Edの負側に接地するように
接続された、いわゆる差動増幅器である。ここで、抵抗
61=抵抗62=R1,抵抗63=抵抗64=R2とす
ると、50cの出力Vv-wは、 Vv-w=R2/R1・(Vv−Vw)...(10c) となる。結果として、R2/R1の比で決まる増幅率で
増幅されたV相−W相間の線間電圧を得ている。
る。
換手段50aの出力Vw-uと第2の線間電圧変換手段5
0bの出力Vu-vを比較する比較器である。ここで、Vw
-u>Vu-vの時にHigh電圧が出力され、Vw-u<Vu-
vの時にLow電圧が出力されるパルス信号Upを得てい
る。
の線間電圧変換手段50bの出力Vu-vと第3の線間電
圧変換手段50cの出力Vv-wを比較する比較器であ
る。ここで、Vu-v>Vv-wの時にHigh電圧が出力さ
れ、Vu-v<Vv-wの時にLow電圧が出力されるパルス
信号Vpを得ている。
の線間電圧変換手段50cの出力Vv-wと第1の線間電
圧変換手段50aの出力Vw-uを比較する比較器であ
る。ここで、Vv-w>Vw-uの時にHigh電圧が出力さ
れ、Vv-w<Vw-uの時にLow電圧が出力されるパルス
信号Wpを得ている。
タ電機子巻き線端の端子電圧に発生するチョップオンの
逆起電力を線間電圧に変換し、この線間電圧同士を一次
遅れフィルタなしで直接比較し合うことによって、正規
の転流点よりも電気角で30度進んだロータの磁極位置
Up、Vp、Wpを検出することができる。図9は図8の
各部の信号波形をタイミングチャートで示したものであ
る。
いて添付の図面を参照して説明する。
4の出力には、ロータ磁極位置の信号とともに、転流後
の還流モードで現れるスパイク電圧も含まれてくる。そ
の動作を図10に示す。以下では、ロータ磁極位置だけ
を検出し、常に正常な運転を行うための駆動制御手段に
ついて述べる。
部を説明するための構成例である。駆動制御手段45
は、従来の構成例であるインバータ43を駆動するイン
バータドライブ回路8と、ロータ位置検出手段44の検
出タイミングに合わせブラシレスDCモータの駆動信号
パターンを出力する出力パターン発生回路9と、回転数
指令11に従ってPWMチョッパ制御のチョップオン、
オフの比率を可変したPWM信号P1を出力するPWM
制御回路10に、チョップオン検出手段71と、開放相
選択手段72と、エッジ検出手段73を付加した構成で
ある。
Vp、Wpを、チョップオン検出手段71によってPWM
チョッパ制御のチョップオン時に合わせて検出する。次
に開放相選択手段72で、出力パターン発生回路9の現
在の駆動信号パターン出力に合わせて、チョップオン検
出手段71の出力の開放相を選択する。エッジ検出手段
73は、この開放相選択手段72の出力で、必要とする
任意の一点でのエッジを保持させている。このエッジ検
出手段73の出力を介して接続された、出力パターン発
生回路9により次の駆動信号パターンがインバータドラ
イブ回路8に入力され、インバータ43の各トランジス
タTa+、Tb+、Tc+、Ta-、Tb-、Tc-を駆動し
ている。
に、その動作のタイミングチャートを示す。チョップオ
ン検出手段71は、前記出力Up、Vp、Wpを直流電源
Edと絶縁した検出信号Ups、Vps、Wpsに変換するた
めの絶縁カプラ70a、70b、70cと、101、1
02、103のANDゲート100と、111、11
2、113のEX−ORゲート110で構成される。A
NDゲート100には、前記検出信号Ups、Vps、Wps
と前記PWM信号P1が入力され、P1のチョップオン
期間の信号成分としてパルス信号Ups+、Vps+、Wps+
を出力する。その論理式は、 Ups+=Ups・P1...(11a) Vps+=Vps・P1...(11b) Wps+=Wps・P1...(11c) となる。
Vps+、Wps+と、前記PWM信号P1が入力され、前記
P1のチョップオン期間の信号成分Ups+、Vps+、Wps
+と電気角で、それぞれ180度位相の遅れたチョップ
オン期間の信号成分としてパルス信号Ups-、Vps-、W
ps-を出力する。その論理式は、
T(Vps+)、NOT(Wps+)、NOT(P1)は、U
ps+、Vps+、Wps+、P1のそれぞれ否定を表す。これ
らUps+、Vps+、Wps+、Ups-、Vps-、Wps-は、チョ
ップオン期間で検出された逆起電力だけを検出する。開
放相選択手段72は、データ選択器121と、201、
202、203、のANDゲート200と、ORゲート
210とから構成される。パルス信号Ups+、Vps+、W
ps+、Ups-、Vps-、Wps-は、データ選択器121のデ
ータ信号として入力される。出力パターン発生回路9か
ら出力される駆動信号パターンTad+、Tbd+、Tc
d+、Tad-、Tbd-、Tcd-から開放相選択信号S
1、S2、S3、を作成する。出力パターン発生回路9
から出力される駆動信号パターンTad+、Tbd+、T
cd+、Tad-、Tbd-、Tcd-は、ANDゲート2
00に入力され、K1、K2、K3を得る。このK1、
K2、K3はORゲート210に入力され、開放相選択
信号S1を出力する。さらにS2に駆動信号パターンT
bd+を、S3にTcd+を使用する。S1の論理式は、 K1=Tad+・Tcd-...(13a) K2=Tbd+・Tad-...(13b) K3=Tcd+・Tbd-...(13c) S1=K1+K2+K3...(14) である。これらS1、S2、S3の開放相選択信号は、
データ選択器121に入力され、図14に示す真理値表
に従って、前記のデータ信号Ups+、Vps+、Wps+、Up
s-、Vps-、Wps-の各々開放期間のみを選択し、開放相
信号P2を出力する。
2が入力され、P2のエッジに同期してリトリガされ、
外付け抵抗R1と外付けコンデンサC1の時定数t1に
よって決定されるパルス幅のパルス信号P3を出力する
モノマルチ301と、前記モノマルチ301の出力P3
が入力され、P3の最初のエッジに同期してトリガさ
れ、外付け抵抗R2と外付けコンデンサC2の時定数t
2によって決定されるパルス幅のパルス信号P4を出力
するモノマルチ302で構成される。
期間に同期した信号として検出される。P2には、検出
エッジとスパイク電圧によるエッジが含まれている。こ
のスパイク電圧もチョッピング周期のオン期間に同期し
て現れ、ブラシレスDCモータの負荷運転によって、モ
ータ電流が大きくなるのにしたがいチョッピング周期の
オン期間以内で時間幅が増加し、パルスエッジも増加す
る。この発生タイミングは、転流タイミングと一致して
いるため、検出エッジとスパイク電圧によるエッジと
は、発生時間にチョッピング周期以上の時間差がある。
従ってモノマルチ301によって、P2に対し時定数t
1のパルス幅を持たせた波形成形を行う。モノマルチ3
01の時定数t1の設定条件は、 1.5T<t1(=C1・R1)<2.0T...(15) とする。Tは、前記P1のチョッピング周波数fcによ
って決定されるチョッピング周期T(T=1/fc)を
表す。
エッジが、30度進みのロータ位置検出信号であり、こ
こで30度進みの検出位置を30度シフトした転流を行
った場合を仮定すると、次の立ち下がりエッジまでの期
間が、30度シフトした検出エッジと転流後の還流モー
ドで現れるスパイク電圧の影響によって発生している。
モノマルチ302は、P3の立ち上がりエッジだけを
検出し、時定数t2のパルス幅で出力している。結果と
して、P2の最初の検出エッジだけを検出し、ブラシレ
スDCモータの運転で負荷の有無に影響なく、常に正確
な30度進みのロータ位置検出信号が得られている。
選択しているが、マイコン等を使用する場合、開放相は
出力される駆動信号パターンにおいて一義的に決まるた
め駆動パターンの出力と同時にマイコンから開放相選択
信号を出力し、データ選択器121を選択しても良い。
り込みマイコン内部で全て処理してもかまわない。
いて添付の図面を参照して説明する。
4に、前記線間電圧Vw-u、Vu-v、Vv-wを増幅する増
幅手段80a、80b、80cを付加したものである。
図16は、その動作のタイミングチャートを示す。前記
ロータ位置検出手段44の第1、第2、第3の線間電圧
変換手段50a、50b、50cの各相の出力信号が、
各々第1、第2、第3の増幅手段80a、80b、80
cに接続され、この増幅手段80a、80b、80cの
出力と、線間電圧変換手段50a、50b、50cの出
力とを比較するようにした比較手段66a、66b、6
6cで構成される。
細に述べる。
uは、第1の増幅手段80aに入力されている。第1の
増幅手段80aは抵抗81、82と増幅器83で構成さ
れ、前記出力Vw-uは増幅器83の+入力端子に接続さ
れ、抵抗81は増幅器83の−入力端子から直流電源E
dの負側に接地するように接続され、抵抗82は増幅器
83の出力端子から−端子にかけて接続された、いわゆ
る同相増幅器である。ここで、抵抗81=R3、抵抗8
2=R4とすると、80aの出力Vw-u(gain)は、 Vw-u(gain)=(1+R4/R3)・Vw-u.(16a) となる。結果として、(1+R4/R3)の比で決まる
増幅率で増幅され、Vw-u<Vw-u(gain)となる線間電圧
を得ている。
bの出力Vu-vは、第2の増幅手段80bに入力されて
いる。第2の増幅手段80bは抵抗84、85と増幅器
86で構成され、前記出力Vu-vは増幅器86の+入力
端子に接続され、抵抗84は増幅器86の−入力端子か
ら直流電源Edの負側に接地するように接続され、抵抗
85は増幅器86の出力端子から−端子にかけて接続さ
れた、いわゆる同相増幅器である。ここで、抵抗84=
R3、抵抗85=R4とすると、増幅回路80bの出力
Vu-v(gain)は、 Vu-v(gain)=(1+R4/R3)・Vu-v...(16b) となる。結果として、(1+R4/R3)の比で決まる
増幅率で増幅され、Vu-v<Vu-v(gain)となる線間電圧
を得ている。
cの出力Vv-wは、第3の増幅手段80cに入力されて
いる。第3の増幅手段80cは抵抗87、88と増幅器
89で構成され、前記出力Vv-wは増幅器89の+入力
端子に接続され、抵抗87は増幅器89の−入力端子か
ら直流電源Edの負側に接地するように接続され、抵抗
88は増幅器89の出力端子から−端子にかけて接続さ
れた、いわゆる同相増幅器である。ここで、抵抗87=
R3、抵抗88=R4とすると、増幅回路80cの出力
Vv-w(gain)は、 Vv-w(gain)=(1+R4/R3)・Vv-w...(16c) となる。結果として、(1+R4/R3)の比で決まる
増幅率で増幅され、Vv-w<Vv-w(gain)となる線間電圧
を得ている。
る。
0aの出力Vw-u(gain)と第2の線間電圧変換手段50
bの出力Vu-vを比較して、Vw-u(gain)>Vu-vの時に
High電圧が出力され、Vw-u(gain)<Vu-vの時にL
ow電圧が出力されるパルス信号Up’を得ている。
の増幅手段80bの出力Vu-v(gain)と第3の線間電圧
変換手段50cの出力Vv-wを比較して、Vu-v(gain)>
Vv-wの時にHigh電圧が出力され、Vu-v(gain)<V
v-wの時にLow電圧が出力されるパルス信号Vp’を得
ている。
の増幅手段80cの出力Vv-w(gain)と第1の線間電圧
変換手段50aの出力Vw-uを比較して、Vv-w(gain)>
Vw-uの時にHigh電圧が出力され、Vv-w(gain)<V
w-uの時にLow電圧が出力されるパルス信号Wp’を得
ている。
u-vと、(1+R4/R3)の増幅率で増幅された増幅
手段の出力Vw-u(gain)とを比較したときのロータ位置
検出の検出タイミングを示す。点Hから点Jまでの期間
(電気角60度)が開放期間である。Vu-vがピークを
示す点Jが進角0度を示す。この点Jを基準に点H方向
を進角θとすると、Vu-vとVw-u(gain)との交点で決ま
る進角θは次式で表せる。
よって進角θが決定されることがわかる。例えば、A=
1の場合、進角θ=30度で検出される。またA=2と
すれば、進角θ=20度となり、容易にロータ位置検出
の位相を遅らせることができる。図16中Vw-u(gai
n)、Vu-v(gain)、Vv-w(gain)は増幅率Aを約4倍とし
た場合を示している。
いて添付の図面を参照して説明する。
4の線間電圧変換手段50a、50b、50cを他の実
施例としてアイソレーションアンプに置き換えることが
できる。前記線間電圧変換手段では、ステータ巻き線端
の端子電圧Vu、Vv、Vwを増幅器55、60、65に
より、それぞれ差動増幅回路を構成し線間電圧Vw-u、
Vu-v、Vv-wを得ている。増幅器55、60、65とし
ては、例えば、オペアンプがあげられる。特に低オフセ
ット、低温度ドリフト、同相除去比に優れ、低コストで
回路を構成できるため好ましい。線間電圧出力は、比較
手段66a、66b、66cに導かれ、パルス信号U
p、Vp、Wpに変換される。実施例1では、強電系であ
る直流電源EdのEd−側を基準にして、これらの検出
信号を得ている。これらの検出信号は、後段の駆動制御
手段45へ入力され、強電系である直流電源Edの電圧
変動やノイズ等の外乱要素から、弱電系である後段の駆
動制御手段45を保護し、かつ正常に信号処理を行うた
めに絶縁処理を行っている。従って、パルス信号Up、
Vp、Wpは、図12に示されるように、絶縁カプラ70
a、70b、70cによって直流電源Edと絶縁されて
いる。そこで増幅器55、60、65はオペアンプにか
えて、アイソレーションアンプを用いることができる。
特にアイソレーションアンプはコモンモード除去能力が
高く、アナログ信号のアイソレーションを行うのに好ま
しい。その構成例を図18に示す。U相の端子電圧Vu
とW相の端子電圧Vwは第1の線間電圧変換手段50a
に入力されている。50aは抵抗400,401とアイ
ソレーションアンプ402で構成されている。端子電圧
Vwは抵抗400を介してアイソレーションアンプ40
2の+入力端子に接続され、端子電圧Vuは抵抗401
を介してアイソレーションアンプ402の−入力端子に
接続され、Vuから見たVwの端子電圧を出力する。いわ
ゆる差動増幅回路である。ここで、抵抗400=抵抗4
01、アイソレーションアンプ402の増幅率をAとす
ると、50aの出力Vw-uは、 Vw-u=A・(Vw−Vu)...(18a) となる。結果として、増幅率Aで増幅されたW相−U相
間の線間電圧を得ている。同様にして、V相の端子電圧
VvとU相の端子電圧Vuは第2の線間電圧変換手段50
bに入力されている。50bは抵抗403,404とア
イソレーションアンプ405で構成されている。端子電
圧Vuは抵抗403を介してアイソレーションアンプ4
05の+入力端子に接続され、端子電圧Vvは抵抗40
4を介してアイソレーションアンプ405の−入力端子
に接続され、Vvから見たVuの端子電圧を出力する。い
わゆる差動増幅器である。ここで、抵抗403=抵抗4
04、アイソレーションアンプ405の増幅率をAとす
ると、50bの出力Vu-vは、 Vu-v=A・(Vu−Vv)...(18b) となる。結果として、増幅率Aで増幅されたU相−V相
間の線間電圧を得ている。同様にして、W相の端子電圧
VwとV相の端子電圧Vvは第3の線間電圧変換手段50
cに入力されている。50cは抵抗406,407とア
イソレーションアンプ408で構成されている。端子電
圧Vvは抵抗406を介してアイソレーションアンプ4
08の+入力端子に接続され、端子電圧Vwは抵抗40
7を介してアイソレーションアンプ408の−入力端子
に接続され、Vwから見たVvの端子電圧を出力する。い
わゆる差動増幅器である。ここで、抵抗406=抵抗4
07、アイソレーションアンプ408の増幅率をAとす
ると、50cの出力Vv-wは、 Vv-w=A・(Vv−Vw)...(18c) となる。結果として、増幅率Aで増幅されたV相−W相
間の線間電圧を得ている。このような構成にすることに
より、差動増幅による線間電圧が得られると共に、直流
電源Edと絶縁する効果がある。これによって、絶縁カ
プラ70a、70b、70cを省略することが可能とな
る。
いて添付の図面を参照して説明する。
4の3つの線間電圧変換手段50a、50b、50cを
図19に示すように、2つの線間電圧変換手段50a、
50bと、この出力から他の線間電圧を作成する加算増
幅回路を付加した構成でも実施例1と同等の効果が得ら
れる。U相の端子電圧VuとW相の端子電圧Vwは第1の
線間電圧変換手段50aに入力され、50aの出力とし
て(10a)式からVw-uを得ている。同様にして、V
相の端子電圧VvとU相の端子電圧Vuは第2の線間電圧
変換手段50bに入力され、50bの出力として(10
b)式からVu-vを得ている。線間電圧Vw-uは抵抗40
9を介して増幅器65の−入力端子に接続され、端子電
圧Vu-vも抵抗410を介して増幅器65の−入力端子
に接続され、抵抗411は増幅器65の出力端子から−
入力端子にかけて接続され、抵抗412は増幅器65の
+入力端子から直流電源Edの負側に接地するように接
続された、いわゆる加算増幅回路である。ここで、抵抗
409=抵抗410=R5,抵抗411=R6とする
と、加算増幅回路の出力Vv-wは、 Vv-w=−R6/R5・((Vw-u)+(Vu-v))..(19) となる。結果として、R6/R5の比で決まる増幅率で
増幅されたV相−W相間の線間電圧を得ている。図19
では第1と第2の線間電圧変換手段の出力を使用した
が、3つの線間電圧変換手段の出力信号の内いずれかの
2信号を検出すれば、同様にしてもうひとつの線間電圧
を作成することができる。以上で得られれた線間電圧は
実施例1で得られた線間電圧と同等であり、後段の信号
処理においても同等の結果が得られる。
いて添付の図面を参照して説明する。
4の3つの線間電圧変換手段50a、50b、50cを
図20に示すように、2つの線間電圧変換手段50a、
50bをアイソレーションアンプで構成し、この出力か
ら他の線間電圧を作成する加算増幅回路を付加した構成
である。U相の端子電圧VuとW相の端子電圧Vwは第1
の線間電圧変換手段50aに入力され、50aの出力と
して(18a)式からVw-uを得ている。同様にして、
V相の端子電圧VvとU相の端子電圧Vuは第2の線間電
圧変換手段50bに入力され、50bの出力として(1
8b)式からVu-vを得ている。線間電圧Vw-uは抵抗4
09を介して増幅器65の−入力端子に接続され、端子
電圧Vu-vも抵抗410を介して増幅器65の−入力端
子に接続され、抵抗411は増幅器65の出力端子から
−入力端子にかけて接続され、抵抗412は増幅器65
の+入力端子から駆動制御回路のグランドに接地するよ
うに接続された、いわゆる加算増幅回路である。加算増
幅回路の出力は、(19)式からVv-wを得ることがで
きる。図20では第1と第2の線間電圧変換手段にアイ
ソレーションアンプを使用したが、3つの線間電圧変換
手段の出力信号の内いずれかの2信号を検出すれば、同
様にしてもうひとつの線間電圧を作成することができ
る。このように、アイソレーションアンプとオペアンプ
を組み合わせることにより、オペアンプよりも高価なア
イソレーションアンプを1つ減らすことができ、当然絶
縁カプラ70a、70b、70cも省略することが可能
となる。
よりステータ電機子巻き線端の端子電圧に発生する逆起
電力を、線間電圧に変換する線間電圧変換手段と、前記
線間電圧変換手段より入力された線間電圧同士を直接比
較し合う比較手段によって、正確な30度進みの検出タ
イミングでロータの磁極位置を検出するようにしたの
で、一次遅れフィルタによるロータ位置検出の位相ズレ
の影響を受けず、ブラシレスDCモータの回転周波数に
追従した、正確なロータ位置検出を行うことができ、ブ
ラシレスDCモータの運転範囲や効率改善を行うことが
できる。
PWMチョッパ制御のチョップオン時に合わせて検出す
るチョップオン検出手段と、チョップオン検出手段の出
力を端子電圧の開放相に合わせて選択する開放相選択手
段と、この開放相選択手段の出力で必要とする任意の一
点でのエッジを保持させるエッジ検出手段によって、端
子電圧の開放相のチョップオン時の検出信号だけを抽出
し、必要な検出信号のエッジを検出するようにしたの
で、転流後の還流モードで生じるスパイク電圧やその他
の外乱成分を除去し、ブラシレスDCモータの運転で負
荷の有無に影響なく、常に正確なロータ位置検出を行う
ことができる。
を増幅する増幅手段を付加し、前記比較手段の入力に、
互いに異なる増幅率で増幅された線間電圧を入力したこ
とにより、この増幅率の可変によって容易にロータ位置
検出の位相を遅らせることができる。
に変換する線間電圧変換手段をアイソレーションアンプ
で構成したことにより、直流電源と絶縁して信号処理が
可能となるため後段の信号処理において絶縁カプラ等を
省略することができる。
間電圧変換手段と、この出力から他の線間電圧を作成す
る加算増幅回路を付加した構成でも、3つの線間電圧変
換手段を用いた回路構成と同様の効果が得られる。
間電圧変換手段をアイソレーションアンプで構成し、こ
の出力から他の線間電圧を作成する加算増幅回路を付加
したことにより、直流電源と絶縁して信号処理が可能と
なるため後段の信号処理において絶縁カプラ等を省略す
ることができると共に、オペアンプよりも高価なアイソ
レーションアンプを1つ省略することができる。
駆動装置のブロック図。
モータ駆動装置の一構成図。
明する説明図。
価回路を示す図。
図。
図。
ト。
の動作を説明するタイミングチャート図。
ための構成図。
ト。
ト。
明する説明図。
Claims (6)
- 【請求項1】 多相の電機子巻き線をスター結線したス
テータと永久磁石によって磁極対を構成するロータと、
複数個の半導体スイッチング素子で構成された120度
通電型の電圧型インバータと、前記ステータ電機子巻き
線端に発生する端子電圧を検出しロータの磁極位置を出
力するロータ位置検出手段と、前記ロータ位置検出手段
の出力に基づいて、前記120度通電型の電圧型インバ
ータをPWMチョッパ制御による速度調整を行う駆動制
御手段とをもつ位置センサレスブラシレスDCモータに
おいて、ロータ位置検出手段が、PWMチョッパ制御に
よりステータ電機子巻き線端の端子電圧に発生する逆起
電力を、線間電圧に変換する線間電圧変換手段と、前記
線間電圧変換手段より入力された線間電圧同士を直接比
較し合う比較手段とにより構成されることを特徴とする
位置センサレスブラシレスDCモータの駆動装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の位置センサレスブラシレ
スDCモータの駆動装置において、前記ロータ位置検出
手段の出力を、PWMチョッパ制御のチョップオン時に
合わせて検出するチョップオン検出手段と、チョップオ
ン検出手段の出力を端子電圧の開放相に合わせて選択す
る開放相選択手段と、この開放相選択手段の出力で必要
とする任意の一点でのエッジを保持させるエッジ検出手
段とにより構成されることを特徴とする位置センサレス
ブラシレスDCモータの駆動装置。 - 【請求項3】 請求項1記載の位置センサレスブラシレ
スDCモータの駆動装置において、前記ロータ位置検出
手段の線間電圧変換手段と比較手段の間に、増幅手段を
付加したことを特徴とする位置センサレスブラシレスD
Cモータの駆動装置。 - 【請求項4】 請求項1記載の位置センサレスブラシレ
スDCモータの駆動装置において、前記ロータ位置検出
手段の線間電圧変換手段をアイソレーションアンプで構
成したことを特徴とする位置センサレスブラシレスDC
モータの駆動装置。 - 【請求項5】 請求項1記載の位置センサレスブラシレ
スDCモータの駆動装置において、前記ロータ位置検出
手段の2つの線間電圧変換手段と、この出力から他の線
間電圧を作成する加算増幅回路を付加したことを特徴と
する位置センサレスブラシレスDCモータの駆動装置。 - 【請求項6】 請求項1記載の位置センサレスブラシレ
スDCモータの駆動装置において、前記ロータ位置検出
手段の2つの線間電圧変換手段をアイソレーションアン
プで構成し、この出力から他の線間電圧を作成する加算
増幅回路を付加したことを特徴とする位置センサレスブ
ラシレスDCモータの駆動装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04414294A JP3317000B2 (ja) | 1994-03-15 | 1994-03-15 | 位置センサレスブラシレスdcモータの駆動装置 |
| TW085101104A TW349289B (en) | 1994-03-15 | 1996-01-30 | Brushless DC motor drive apparatus |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04414294A JP3317000B2 (ja) | 1994-03-15 | 1994-03-15 | 位置センサレスブラシレスdcモータの駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP3317000B2 JP3317000B2 (ja) | 2002-08-19 |
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ID=12683398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04414294A Expired - Lifetime JP3317000B2 (ja) | 1994-03-15 | 1994-03-15 | 位置センサレスブラシレスdcモータの駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3317000B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5886486A (en) * | 1997-02-06 | 1999-03-23 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Sensorless brushless DC motor |
| EP0945974A3 (en) * | 1998-03-23 | 2001-05-23 | Hitachi, Ltd. | Control apparatus of brushless motor and machine using brushless motor |
| KR100594387B1 (ko) * | 2004-10-06 | 2006-06-30 | 삼성전자주식회사 | 모터의 제어장치 및 방법 |
| JP2009124870A (ja) * | 2007-11-15 | 2009-06-04 | Meidensha Corp | 永久磁石同期電動機のV/f制御装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB201010443D0 (en) * | 2010-06-22 | 2010-08-04 | Aeristech Ltd | Controller |
-
1994
- 1994-03-15 JP JP04414294A patent/JP3317000B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5886486A (en) * | 1997-02-06 | 1999-03-23 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Sensorless brushless DC motor |
| EP0945974A3 (en) * | 1998-03-23 | 2001-05-23 | Hitachi, Ltd. | Control apparatus of brushless motor and machine using brushless motor |
| US6337548B2 (en) | 1998-03-23 | 2002-01-08 | Hitachi, Ltd. | Control apparatus of brushless motor and machine and apparatus using brushless motor |
| KR100645363B1 (ko) * | 1998-03-23 | 2006-11-14 | 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼 | 무브러시 모터의 제어장치 및 이 모터를 사용한 기기 |
| KR100594387B1 (ko) * | 2004-10-06 | 2006-06-30 | 삼성전자주식회사 | 모터의 제어장치 및 방법 |
| JP2009124870A (ja) * | 2007-11-15 | 2009-06-04 | Meidensha Corp | 永久磁石同期電動機のV/f制御装置 |
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