JPH0824434B2 - ブラシレス直流モ−タの速度制御法 - Google Patents
ブラシレス直流モ−タの速度制御法Info
- Publication number
- JPH0824434B2 JPH0824434B2 JP60116451A JP11645185A JPH0824434B2 JP H0824434 B2 JPH0824434 B2 JP H0824434B2 JP 60116451 A JP60116451 A JP 60116451A JP 11645185 A JP11645185 A JP 11645185A JP H0824434 B2 JPH0824434 B2 JP H0824434B2
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- Japan
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- speed
- speed control
- motor
- position detection
- signal
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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
- H02P6/14—Electronic commutators
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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、ブラシレス直流モータの速度制御法に係
り、特に、位置検出信号より回転周期を計測して回転数
を演算する方式のブラシレス直流モータの速度制御法に
関するものである。
り、特に、位置検出信号より回転周期を計測して回転数
を演算する方式のブラシレス直流モータの速度制御法に
関するものである。
従来のこの種の速度制御法は、特開昭59−44991号に
記載のように、位置検出信号より電気角60度毎の時間の
計測、n1を正の整数として電気角60n1度の時間算出、そ
の時間より回転数の演算、この演算結果である検出回転
数と指令回転数との偏差回転数の比例，積分，微分項の
算出，これに基づいてインバータの出力電圧又は出力電
流の決定、という５つの処理過程によつて行つていた。
しかし、第１の処理である電気角60度毎の時間の計測
と、それに続く他の処理とは非同期であつた。すなわ
ち、60度の時間算出後に、その算出結果からインバータ
出力電圧決定までに時間遅れが生じ、このため速度制御
系の応答速度が低下するという問題点があつた。
記載のように、位置検出信号より電気角60度毎の時間の
計測、n1を正の整数として電気角60n1度の時間算出、そ
の時間より回転数の演算、この演算結果である検出回転
数と指令回転数との偏差回転数の比例，積分，微分項の
算出，これに基づいてインバータの出力電圧又は出力電
流の決定、という５つの処理過程によつて行つていた。
しかし、第１の処理である電気角60度毎の時間の計測
と、それに続く他の処理とは非同期であつた。すなわ
ち、60度の時間算出後に、その算出結果からインバータ
出力電圧決定までに時間遅れが生じ、このため速度制御
系の応答速度が低下するという問題点があつた。
特に、圧縮機用モータとして、従来の速度制御法を採
用したブラシレス直流モータを用いる場合には、以下の
ような問題が生じた。すなわち、ルームエアコンや冷蔵
庫に用いられている圧縮機は、一般に、駆動用のモータ
と共にチヤンバ内に密閉される構造であり、圧縮機のモ
ータに加わる負荷トルクは、ロータリ圧縮機，レシプロ
圧縮機のいずれにかかわらず、回転角度に対して大きく
脈動し、その最大負荷トルクは平均負荷トルクのおよそ
３倍にも達する。そして、この脈動負荷は回転角度に対
して、およそ決まつたパターンとなる。したがつて、従
来の速度制御のように回転角度に同期した位置検出信号
とは非同期に速度制御を行う方式では、回転角度に応じ
て変化する負荷に速やかに応じてインバータの出力電圧
を決定することが困難となる。この結果、モータ出力ト
ルクと負荷トルクとの差トルクが増し、回転脈動が発生
し、特に低速時において回転脈動の振幅が増大し、また
回転脈動の周波数も低下するためチヤンバ全体の振動が
激しくなるという問題があつた。
用したブラシレス直流モータを用いる場合には、以下の
ような問題が生じた。すなわち、ルームエアコンや冷蔵
庫に用いられている圧縮機は、一般に、駆動用のモータ
と共にチヤンバ内に密閉される構造であり、圧縮機のモ
ータに加わる負荷トルクは、ロータリ圧縮機，レシプロ
圧縮機のいずれにかかわらず、回転角度に対して大きく
脈動し、その最大負荷トルクは平均負荷トルクのおよそ
３倍にも達する。そして、この脈動負荷は回転角度に対
して、およそ決まつたパターンとなる。したがつて、従
来の速度制御のように回転角度に同期した位置検出信号
とは非同期に速度制御を行う方式では、回転角度に応じ
て変化する負荷に速やかに応じてインバータの出力電圧
を決定することが困難となる。この結果、モータ出力ト
ルクと負荷トルクとの差トルクが増し、回転脈動が発生
し、特に低速時において回転脈動の振幅が増大し、また
回転脈動の周波数も低下するためチヤンバ全体の振動が
激しくなるという問題があつた。
本発明の目的は、以上のような従来の速度制御法にお
ける問題点を解決し、回転位置に対して負荷が変化する
場合にも高速に応答して速度制御できるブラシレス直流
モータの速度制御法を提供することにある。
ける問題点を解決し、回転位置に対して負荷が変化する
場合にも高速に応答して速度制御できるブラシレス直流
モータの速度制御法を提供することにある。
本発明の特徴は、回転角度に応じて変動する負荷が永
久磁石回転子形の同期モータで駆動され、該同期モータ
は直流から三相交流に変換するインバータで駆動される
ものであって、前記回転子の磁極位置を検出して位置検
出信号を出力する手段を備え、前記位置検出信号から前
記回転子の回転数を検出し、この検出回転数とその指令
回転数とに応じて前記インバータの出力電圧又は出力電
流を決定して速度制御の処理を行なう方式のブラシレス
直流モータの速度制御において、前記位置検出信号から
電気角60度毎のタイミング信号を作り、n1を２以上の整
数として前記タイミング信号から電気角60n1度毎の時間
を計測し、n2をn1よりも小さい整数で、低速回転時には
高速回転時よりも小さい数に選定して電気角60n2度の時
間毎に前記で計測した時間から回転数を演算し、これに
基づいて前記インバータの出力電圧又は出力電流を決定
する処理を行ない、前記位置検出信号に速度制御処理を
同期させて行なうようにしたものである。
久磁石回転子形の同期モータで駆動され、該同期モータ
は直流から三相交流に変換するインバータで駆動される
ものであって、前記回転子の磁極位置を検出して位置検
出信号を出力する手段を備え、前記位置検出信号から前
記回転子の回転数を検出し、この検出回転数とその指令
回転数とに応じて前記インバータの出力電圧又は出力電
流を決定して速度制御の処理を行なう方式のブラシレス
直流モータの速度制御において、前記位置検出信号から
電気角60度毎のタイミング信号を作り、n1を２以上の整
数として前記タイミング信号から電気角60n1度毎の時間
を計測し、n2をn1よりも小さい整数で、低速回転時には
高速回転時よりも小さい数に選定して電気角60n2度の時
間毎に前記で計測した時間から回転数を演算し、これに
基づいて前記インバータの出力電圧又は出力電流を決定
する処理を行ない、前記位置検出信号に速度制御処理を
同期させて行なうようにしたものである。
〔発明の実施例〕 以下、本発明の一実施例を第１図ないし第４図により
説明する。
説明する。
第１図は本発明が適用されるブラシレス直流モータの
構成図であり、その主回路は、直流電源１よりインバー
タ２を介して同期モータ３へ電力を供給する構成であ
る。ここで、同期モータ３の永久磁石形の回転子４の磁
極位置が、位置検出回路５においてインバータ２の出力
電圧を用いて検出され、この位置検出信号より、制御回
路６は、回転子４の回転位置に対応したインバータ２内
のトランジスタに、ベースドライバ７を介してスイツチ
ング制御信号を供給するものである。
構成図であり、その主回路は、直流電源１よりインバー
タ２を介して同期モータ３へ電力を供給する構成であ
る。ここで、同期モータ３の永久磁石形の回転子４の磁
極位置が、位置検出回路５においてインバータ２の出力
電圧を用いて検出され、この位置検出信号より、制御回
路６は、回転子４の回転位置に対応したインバータ２内
のトランジスタに、ベースドライバ７を介してスイツチ
ング制御信号を供給するものである。
第２図は、上記ブラシレス直流モータの動作を示す、
主回路の各部信号波形図である。第２図（ａ）は位置検
出回路５の出力である位置検出信号、（ｂ）は電気角60
度のタイミング信号PS、（ｃ）は三角波搬送波で、一定
の発振周波数をもつ。第２図（ｄ）は前記（ｃ）図中の
スライスレベルD1によつて作られる変調信号で、さらに
位置検出信号（ａ）との論理処理によつて、トランジス
タのドライブ信号（ｅ）が作られる。ここで、ブラシレ
ス直流モータの回転数は、上記のスライスレベルD1によ
つてインバータ２の出力電圧を変えることにより決定さ
れるものである。
主回路の各部信号波形図である。第２図（ａ）は位置検
出回路５の出力である位置検出信号、（ｂ）は電気角60
度のタイミング信号PS、（ｃ）は三角波搬送波で、一定
の発振周波数をもつ。第２図（ｄ）は前記（ｃ）図中の
スライスレベルD1によつて作られる変調信号で、さらに
位置検出信号（ａ）との論理処理によつて、トランジス
タのドライブ信号（ｅ）が作られる。ここで、ブラシレ
ス直流モータの回転数は、上記のスライスレベルD1によ
つてインバータ２の出力電圧を変えることにより決定さ
れるものである。
第３図は、本実施例速度制御法に係る制御系統図で、
これらは、第１図の制御回路６における構成により実現
されるものである。まず、第３図のI1において、電気角
60度毎のタイミング信号PS〔第２図の（ｂ）〕の２周期
分（Ti＋Ti-1）の時間を３倍して、１サイクル相当分の
時間Ｔを算出し、次のI2においては、回転数ＮをＮ＝K/
T（Ｋは定数）により計算し、そしてI3において、検出
回転数Ｎと指令回転数NRとの偏差回転数の比例，積分，
微分項のKP,KI,KDを求め、その和（KP＋KI＋KD）からス
ライスレベルD1が決定されるものであり、これらの処理
は、制御回路６におけるマイクロコンピユータなどで、
電気角60度の時間毎に、PS信号に同期して行われる。
これらは、第１図の制御回路６における構成により実現
されるものである。まず、第３図のI1において、電気角
60度毎のタイミング信号PS〔第２図の（ｂ）〕の２周期
分（Ti＋Ti-1）の時間を３倍して、１サイクル相当分の
時間Ｔを算出し、次のI2においては、回転数ＮをＮ＝K/
T（Ｋは定数）により計算し、そしてI3において、検出
回転数Ｎと指令回転数NRとの偏差回転数の比例，積分，
微分項のKP,KI,KDを求め、その和（KP＋KI＋KD）からス
ライスレベルD1が決定されるものであり、これらの処理
は、制御回路６におけるマイクロコンピユータなどで、
電気角60度の時間毎に、PS信号に同期して行われる。
第４図は、PS信号と上記の処理との時間関係を示した
図である。処理I1,I2,I3は電気角60度の時間毎に、連続
して一度に行い、一方、回転数算出のための情報は、I1
の処理の実行の都度、最新のPS信号の２周期分に相当す
る電気角120度の時間を用いるものとしている。
図である。処理I1,I2,I3は電気角60度の時間毎に、連続
して一度に行い、一方、回転数算出のための情報は、I1
の処理の実行の都度、最新のPS信号の２周期分に相当す
る電気角120度の時間を用いるものとしている。
以上の方法によれば、PS信号の２周期分を回転数の情
報としたことにより、１周期毎に生じる測定値のばらつ
きが平均化されるとともに、２周期分の時間測定結果を
直ちにスライスレベルD1に反映することから、検出回転
数の精度が向上し、かつ、回転数変化に伴なう速度制御
系の応答が速くなる効果がある。
報としたことにより、１周期毎に生じる測定値のばらつ
きが平均化されるとともに、２周期分の時間測定結果を
直ちにスライスレベルD1に反映することから、検出回転
数の精度が向上し、かつ、回転数変化に伴なう速度制御
系の応答が速くなる効果がある。
本発明の他の実施例を第５図および第６図により説明
する。第５図は本実施例に係る速度制御法を示す制御系
統図である。第３図に示した制御系統図と異なる点は、
II1において、１サイクルの時間Ｔの計算を高速時と低
速時とで切替えるとともに、II1,II2,II3と続く処理の
実行周期も切替えるようにしたものであり、II2,II3の
処理内容については、第３図の場合と同様である。
する。第５図は本実施例に係る速度制御法を示す制御系
統図である。第３図に示した制御系統図と異なる点は、
II1において、１サイクルの時間Ｔの計算を高速時と低
速時とで切替えるとともに、II1,II2,II3と続く処理の
実行周期も切替えるようにしたものであり、II2,II3の
処理内容については、第３図の場合と同様である。
すなわち、マイクロコンピユータなどで速度制御に係
る処理を実行するには、ある時間を要するため、高速時
には、PS信号の１周期が短かくなり、この１周期内での
処理が困難となる。これを避けるために、高速回転の領
域においては、第５図，第６図に示す実施例では、PS信
号の３周期毎、すなわち、電気角180度毎に速度制御に
係る各処理を実行するようにしたものである。さらに、
高速回転領域においては、位置検出信号に係る位置検出
回路５の構成部品のばらつきが、PS信号の周期のばらつ
きに与える影響が大きくなることから、回転数算出の情
報として、II1の処理の実行の都度、最新のPS信号の６
周期分に相当する電気角360度の時間を用いて、平均化
している。
る処理を実行するには、ある時間を要するため、高速時
には、PS信号の１周期が短かくなり、この１周期内での
処理が困難となる。これを避けるために、高速回転の領
域においては、第５図，第６図に示す実施例では、PS信
号の３周期毎、すなわち、電気角180度毎に速度制御に
係る各処理を実行するようにしたものである。さらに、
高速回転領域においては、位置検出信号に係る位置検出
回路５の構成部品のばらつきが、PS信号の周期のばらつ
きに与える影響が大きくなることから、回転数算出の情
報として、II1の処理の実行の都度、最新のPS信号の６
周期分に相当する電気角360度の時間を用いて、平均化
している。
第６図は、高速回転領域における上記PS信号と、上記
の処理II1,II2,II3との時間関係を示した図である。各
処理は連続して、電気角180度の時間毎にPS信号に同期
して実行し、回転数算出のための情報は、その都度、最
新のPS信号の６周期分の時間を用いるものとしている。
の処理II1,II2,II3との時間関係を示した図である。各
処理は連続して、電気角180度の時間毎にPS信号に同期
して実行し、回転数算出のための情報は、その都度、最
新のPS信号の６周期分の時間を用いるものとしている。
ここで、II1,II2,II3の３つの処理は、連続して実行
しなくとも、各処理を分割して、各処理をPS信号に同期
して実行しても同様の効果が得られる。
しなくとも、各処理を分割して、各処理をPS信号に同期
して実行しても同様の効果が得られる。
本発明によれば、位置検出信号の電気角60n1度毎の時
間を回転数の情報としたことにより、１周期毎に生じる
測定値のバラツキが平均化されるとともに、位置検出信
号に速度制御処理を同期させて行なうことから、特に回
転角度に応じて変動する負荷を駆動するものに対して、
回転数の検出精度が向上し、かつ負荷変化により生じる
回転数変化を速やかにインバータの出力電圧や出力電流
の処理に反映することができるので、従来の速度制御の
処理を角度に無関係に実行する非同期の方式に比べ安定
かつ高速な制御応答が図れ、回転脈動の少ないブラシレ
ス直流モータの速度制御が実現できる。更には本発明に
よれば、負荷変化により生じる回転数変化が負荷および
モータの発生する慣性力の増大により緩和される高速回
転領域では、速度制御系の処理時間を考慮して、低速時
よりもn2を大きくすることから、実用的効果にすぐれた
制御法ということができる。
間を回転数の情報としたことにより、１周期毎に生じる
測定値のバラツキが平均化されるとともに、位置検出信
号に速度制御処理を同期させて行なうことから、特に回
転角度に応じて変動する負荷を駆動するものに対して、
回転数の検出精度が向上し、かつ負荷変化により生じる
回転数変化を速やかにインバータの出力電圧や出力電流
の処理に反映することができるので、従来の速度制御の
処理を角度に無関係に実行する非同期の方式に比べ安定
かつ高速な制御応答が図れ、回転脈動の少ないブラシレ
ス直流モータの速度制御が実現できる。更には本発明に
よれば、負荷変化により生じる回転数変化が負荷および
モータの発生する慣性力の増大により緩和される高速回
転領域では、速度制御系の処理時間を考慮して、低速時
よりもn2を大きくすることから、実用的効果にすぐれた
制御法ということができる。
第１図は本発明が適用されるブラシレス直流モータの構
成図、第２図は第１図モータの動作を示す各部信号波形
図、第３図は本発明の一実施例に係る速度制御法を示す
制御系統図、第４図は第３図の速度制御の処理実行タイ
ミングを表わす図、第５図は本発明の他の実施例に係る
速度制御法を示す制御系統図、第６図は第５図の速度制
御の処理実行タイミングを表わす図である。 １……直流電源、２……インバータ、３……同期モー
タ、４……回転子、５……位置検出回路、６……制御回
路、７……ベースドライバ、PS……タイミング信号、Ｔ
……１サイクルの時間、T1〜T6……タイミング信号PSの
60度毎の時間、Ｎ……回転数、NR……指令回転数、D1…
…スライスレベル。
成図、第２図は第１図モータの動作を示す各部信号波形
図、第３図は本発明の一実施例に係る速度制御法を示す
制御系統図、第４図は第３図の速度制御の処理実行タイ
ミングを表わす図、第５図は本発明の他の実施例に係る
速度制御法を示す制御系統図、第６図は第５図の速度制
御の処理実行タイミングを表わす図である。 １……直流電源、２……インバータ、３……同期モー
タ、４……回転子、５……位置検出回路、６……制御回
路、７……ベースドライバ、PS……タイミング信号、Ｔ
……１サイクルの時間、T1〜T6……タイミング信号PSの
60度毎の時間、Ｎ……回転数、NR……指令回転数、D1…
…スライスレベル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田島 文男 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 飯塚 健一 栃木県下都賀郡大平町富田800番地 株式 会社日立製作所栃木工場内 (56)参考文献 特開 昭59−136088（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−167695（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】回転角度に応じて変動する負荷が永久磁石
回転子形の同期モータで駆動され、該同期モータは直流
から三相交流に変換するインバータで駆動されるもので
あって、前記回転子の磁極位置を検出して位置検出信号
を出力する手段を備え、前記位置検出信号から前記回転
子の回転数を検出し、この検出回転数とその指令回転数
とに応じて前記インバータの出力電圧又は出力電流を決
定して速度制御の処理を行なう方式のブラシレス直流モ
ータの速度制御において、 前記位置検出信号から電気角60度毎のタイミング信号を
作り、n1を２以上の整数として前記タイミング信号から
電気角60n1度毎の時間を計測し、n2をn1よりも小さい整
数で、低速回転時には高速回転時よりも小さい数に選定
して電気角60n2度の時間毎に前記で計測した時間から回
転数を演算し、これに基づいて前記インバータの出力電
圧又は出力電流を決定する処理を行ない、前記位置検出
信号に速度制御処理を同期させて行なうようにしたこと
を特徴とするブラシレス直流モータの速度制御法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60116451A JPH0824434B2 (ja) | 1985-05-31 | 1985-05-31 | ブラシレス直流モ−タの速度制御法 |
| US07/192,357 US4879502A (en) | 1985-01-28 | 1988-05-10 | Speed control apparatus and method for motors |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60116451A JPH0824434B2 (ja) | 1985-05-31 | 1985-05-31 | ブラシレス直流モ−タの速度制御法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61277394A JPS61277394A (ja) | 1986-12-08 |
| JPH0824434B2 true JPH0824434B2 (ja) | 1996-03-06 |
Family
ID=14687441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60116451A Expired - Lifetime JPH0824434B2 (ja) | 1985-01-28 | 1985-05-31 | ブラシレス直流モ−タの速度制御法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0824434B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0356089A (ja) * | 1989-04-05 | 1991-03-11 | Mitsubishi Electric Corp | 密閉型圧縮機の制御装置 |
| JP6450262B2 (ja) * | 2015-06-04 | 2019-01-09 | 株式会社Ｓｏｋｅｎ | 回転機械 |
| JP6474331B2 (ja) * | 2015-07-27 | 2019-02-27 | 株式会社ミツバ | モータ制御方法及びモータ制御装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59136088A (ja) * | 1983-01-21 | 1984-08-04 | Hitachi Ltd | ブラシレス電動機の速度制御装置 |
| JPS60167695A (ja) * | 1984-02-10 | 1985-08-31 | Yaskawa Electric Mfg Co Ltd | 多相ｄｃブラシレスモ−タの速度制御方式 |
-
1985
- 1985-05-31 JP JP60116451A patent/JPH0824434B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61277394A (ja) | 1986-12-08 |
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