JPH09224391A

JPH09224391A - ブラシレスモータの制御方法

Info

Publication number: JPH09224391A
Application number: JP8053973A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Ohara; 義之尾原
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 1996-02-16
Filing date: 1996-02-16
Publication date: 1997-08-26

Abstract

(57)【要約】【課題】ブラシレスモータの起動の安定化を図り、起
動から位置検出運転へのモード移行をスムーズに行う。【解決手段】交流電源１をＡＣ／ＤＣ変換部２で直流
電源に変換し、この変換直流電源をインバータ部３でス
イッチングしてブラシレスモータ４に印加する。制御回
路３０は、予め記憶している起動パターンにしたがって
インバータ部３を制御し、直流電源をスイッチングして
前記ブラシレスモータを起動する。この起動に際して、
制御回路３０は電流センサ３１による検出信号により入
力交流電流を検出し、この検出交流電流の実効値と基準
電流値との比を算出し、この比を交流電源の変動に対応
する変化分ｋとし、この変化分ｋに応じて起動パターン
を補正し、この補正起動パターンにしたがって前記ブラ
シレスモータを起動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は空気調和機等に用
いるセンサレス直流ブラシレスモータ（以下ブラシレス
モータと記す）の起動制御技術に係り、特に詳しくは安
定した起動を可能とするブラシレスモータの制御方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種のブラシレスモータの制御方法に
おいては、ブラシレスモータの非通電相に発生する誘起
電圧を検出してブラシレスモータの電機子巻線電流の通
電を切り替える。また、ブラシレスモータの起動時には
同期運転で加速し、誘起電圧が位置検出に十分必要な程
度発生した時点で位置検出運転にモード移行を行う。

【０００３】そのため、ブラシレスモータの制御装置は
例えば図５に示す構成をしている。同図において、この
制御装置は、交流電源１をＡＣ／ＤＣ変換部（整流回
路）２で直流電源に変換し、この変換直流電源をインバ
ータ部３のスイッチング素子（トランジスタ）でスイッ
チングしてブラシレスモータ（ＤＣＭ）４の電機子巻線
に供給する。

【０００４】ブラシレスモータ４の端子電圧（誘起電
圧）を位置検出回路５に入力しており、この位置検出回
路５は誘起電圧と基準電圧とを比較して回転子の位置検
出信号を得、この位置検出信号を制御回路（マイクロコ
ンピュータおよび駆動回路）６に出力する。

【０００５】また、ブラシレスモータ４の起動に際し
て、制御回路６は予め記憶している起動パターン（通電
パターン）にしたがってインバータ部３の複数のトラン
ジスタを所定にオン、オフし、ブラシレスモータ４の電
機子巻線電流の通電を切り替える。

【０００６】この起動運転（同期運転）を所定時間行っ
た後は、入力位置検出信号により回転子の位置を検出
し、この位置検出をもとにしてインバータ部３の複数の
トランジスタをオン、オフ駆動し、ブラシレスモータ４
のステータコイル電流の通電を切り替える。

【０００７】このように、ブラシレスモータ４の起動時
には同期運転を行い、かつ回転子の位置検出に十分必要
な程度の誘起電圧が発生した時点で上述した位置検出運
転モードへ移行する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記ブラシ
レスモータの制御方法においては、例えば交流電源１が
変動すると、ブラシレスモータ４の印加電圧も変化する
ため、ブラシレスモータ４に発生するトルクが変化し
（換言すると、起動トルク不足、起動トルク過多が起こ
り）、結果ブラシレスモータ４の起動特性が変わってし
まう。

【０００９】例えば、ブラシレスモータ４の交流電源１
を高消費電力機器等と併用すると、その交流電源１が変
動する場合があり、その交流電源１の電圧降下によりブ
ラシレスモータ４の起動トルクが低下する。すると、ブ
ラシレスモータ４に過電流が流れたり、ブラシレスモー
タ４が振動するだけでなく、起動の安定化が図れず、最
悪の場合ブラシレスモータ４が同期不能や脱調し、ブラ
シレスモータ４の起動が不能ともなる。

【００１０】また、ブラシレスモータ４のトルク不足、
あるいはトルク過多により、回転子４とステータの回転
磁界との位相差が増大し、起動の同期運転から位置検出
運転へのモード移行がスムーズに行われず、最悪として
モード移行ができないこともある。

【００１１】この発明は上記課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は電源変動にかかわらず、ブラシレスモ
ータの起動トルクを一定に保つことができ、つまり安定
した起動特性を得ることができ（起動の安定化が図
れ）、ひいては起動から位置検出運転へのモード移行を
円滑に行うことができるようにしたブラシレスモータの
制御方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、交流電源を直流電源に変換し、該変換
直流電源をスイッチングしてブラシレスモータに印加す
る際、予め記憶している起動パターンにしたがって前記
変換直流電源をスイッチングして前記ブラシレスモータ
を起動するブラシレスモータの制御方法であって、前記
交流電源の変動に対応する変化分ｋを検出するととも
に、該検出変化分ｋに応じて前記起動パターンを補正
し、該補正起動パターンにしたがって前記ブラシレスモ
ータを起動するようにしたことを特徴としている。

【００１３】この場合、この発明では、前記交流電源の
交流電流を検出するとともに、該検出交流電流と所定基
準電流値との比を前記変化分ｋとし、該変化分ｋをもと
にして前記起動パターンを補正するよい。

【００１４】この発明では、前記変換直流電源の直流電
流を検出するとともに、該検出直流電流と所定基準電流
値との比を前記変化分ｋとし、該変化分ｋをもとにして
前記起動パターンを補正する。

【００１５】この発明では、前記変換直流電源の直流電
圧を検出するとともに、該検出直流電圧と所定基準電圧
値との比を前記変化分ｋとし、該変化分ｋをもとにして
前記起動パターンを補正する。

【００１６】この発明では、前記変化分ｋを得る際、前
記ブラシレスモータの特定相のみ通電を行って同ブラシ
レスモータをロック状態とする。

【００１７】この発明では、前記ブラシレスモータをＰ
ＷＭ方式で制御する際、前記起動パターンのオン時間デ
ータを前記変化分ｋで補正するとよい。

【００１８】また、この発明は、交流電源を直流電源に
変換し、該変換直流電源をスイッチングして空気調和機
のブラシレスモータに印加する際、予め記憶している起
動パターンにしたがって前記変換直流電源をスイッチン
グして前記ブラシレスモータを起動するブラシレスモー
タの制御方法であって、前記交流電源の交流電流を前記
空気調和機の電流レリース制御の機能で得るとともに、
該得た交流電流と所定基準電流値との比を算出し、該算
出比に応じて前記起動パターンを補正し、該補正起動パ
ターンにしたがって前記ブラシレスモータを起動するよ
うにしたことを特徴としている。

【００１９】この場合、この発明では、前記ブラシレス
モータをＰＷＭ方式で制御する際、前記起動パターンの
オン時間データに前記算出比を掛けて同起動パターンを
補正するとよい。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
１ないし図４を参照して詳しく説明する。なお、図１
中、図５と同一部分には同一符号を付して重複説明を省
略する。

【００２１】この発明のブラシレスモータの制御方法を
図２ないし図４を参照して原理的に説明すると、このブ
ラシレスモータの制御装置は交流電源２０、ＡＣ／ＤＣ
変換部（整流回路）２１およびトランジスタマトリック
ス部２２からなり、直流電源をトランジスタマトリック
ス部２２でスイッチングしてブラシレスモータ２３に印
加する。

【００２２】まず、三相のブラシレスモータ２３のステ
ータコイルＵ，Ｖ，Ｗの特定相のみを励磁し、回転子を
デットポイントにすると、図２に示す等価回路が構成さ
れる。一方、交流電源２０による交流電流（実効値ｉ）
はＡＣ／ＤＣ変換部（整流回路）２１で変換された直流
電源の直流電流Ｉに比例し、ステータコイルの純抵抗は
Ｒ＋Ｒ＝２Ｒである。そのため、直流電流Ｉ＝Ｖ／２Ｒ
の関係が成立する。

【００２３】また、上記交流電源２０が変動し、その交
流電流（実効値ｉ）がｉａになり、ブラシレスモータ２
３に印加される電圧ＶがＶａになったものとすると、そ
の交流電流ｉａに比例する直流電流ＩａがＶａ／２Ｒに
なる。

【００２４】そのため、実効値ｉａ／実効値ｉ＝Ｉａ／
Ｉ＝Ｖａ／Ｖ＝ｋの関係が成立する。したがって、直流
電圧Ｖにおける交流電流ｉを予め得る一方、その変化し
た交流電流ｉａを測定すれば、上記関係式から交流電源
１の変動に対応する変化分であるｋが分かる。この変化
分ｋを用いて起動電圧パターンを補正すれば、交流電源
２０が変動しても、ブラシレスモータ２３の起動時にお
ける印加電圧Ｖが変動することもない。

【００２５】例えば、ＰＷＭ方式でブラシレスモータ２
３を回転制御する場合、ＰＷＭのチョッピングのオン時
間Ｐｏｎにその変化分ｋの逆数を掛ける（Ｐｏｎ／ｋ＝
Ｐｏｎａ）。

【００２６】また、図４に示すような波形がブラシレス
モータ２３に印加される。この直流電圧Ｖは、その平均
値（ブラシレスモータ２３に印可される平均的な値）を
Ｅとすると、Ｅ＝Ｖ×Ｐｏｎ／Ｃｔで表せることから、
その式で求めることができる。

【００２７】したがって、ＡＣ／ＤＣ変換部２１で得ら
れる直流電圧ＶがＶａに変化したとすると、ＰｏｎをＰ
ｏｎａに補正すればＶａ×Ｐｏｎａ／Ｃｔ＝（Ｖａ×Ｐ
ｏｎ）／（ｋ×Ｃｔ）＝（Ｖ×Ｐｏｎ）／Ｃｔ＝Ｅとな
り、ブラシレスモータに印加される電圧は一定となる。
なお、図４において、ＣｔはＰＷＭの周期、Ｐｏｎはス
イチング素子のオン時間であり、ＥａはＰＷＭ方式にお
いて交流電源の変動による直流電圧である。

【００２８】この発明のブラシレスモータの制御方法を
図１を参照して具体的に説明する。図１において、この
ブラシレスモータの制御装置は図５に示す制御回路５の
機能の他に、上述した変化分（実効値ｉａ／実効値ｉ＝
Ｉａ／Ｉ＝Ｖａ／Ｖ＝ｋ）を算出し、この算出変化分ｋ
によりブラシレスモータ４の印加電圧を補正する制御回
路３０を備えている。

【００２９】また、上記制御装置は入力電流（交流電源
の交流電流）を検出する電流センサ（ＣＴ）３１を備え
ており、制御回路３０はその電流センサ３１による検出
信号をＡ／Ｄ変換して入力交流電流値を算出する機能を
有している。なお、空気調和機に適用した場合、電流レ
リース制御のための電流センサ（ＣＴ）を有し、かつそ
の電流センサによる検出信号をＡ／Ｄ変換して入力電流
値を算出する機能を有していることから、新たなハード
ウェア回路や機能を追加せずともよい。

【００３０】そして、制御回路３０は、上記電流センサ
３１によって測定した交流電流と既に得ている交流電流
（基準電流値）との比を算出し、この算出比を交流電源
１の変動に対応する変化分ｋとする。さらに、ブラシレ
スモータ４の印加電圧が一定になるように、その変化分
ｋにより起動パターンを補正し、この起動パターンにし
たがってインバータ部３を制御する。

【００３１】一例として、制御回路３０は予め設定され
ているＰＷＭチョッピングのオン時間で決められた相に
通電してブラシレスモータ４をロックする。この場合、
三相四極のブラシレスモータ４であれば、例えばステー
タコイルＵからＶに通電し、しかる後ステータコイルＶ
からＷに通電し、つまり２回の通電でブラシレスモータ
４を完全にロック状態とすることができる。このよう
に、ブラシレスモータ４の回転子を定位置に位置決めす
ることにより、電圧印加時における回転子の逆回転を防
止し、確実に起動することが可能となる。

【００３２】続いて、交流電源１の交流電流を測定し、
この測定交流電流が予め得ている基準電流値（実効値
ｉ）と異なるか否か、つまり交流電源１が変動している
か否かを判断する。なお、上記基準電流値（実効値ｉ）
は、例えばブラシレスモータ４の起動パターン（ＰＷＭ
のオン時間）を作成したときの交流電流値であり、予め
制御回路３０の記憶部（マイクロコンピュータの内部メ
モリ）に記憶しておいたものである。

【００３３】上記交流電源１の変動により交流電流がｉ
ａになっているものとすると、上記測定交流電流ｉａと
既知の交流電流値との比（ｉａ／ｉ）を算出し、この算
出値をその変化分ｋとし、この変化分ｋの逆数を起動パ
ターン（ＰＷＭのオン時間（図３のＰｏｎ参照））に掛
け、起動パターンを補正する。そして、新たに得た起動
パターンにしたがってインバータ部３のトランジスタを
オン、オフ駆動する。

【００３４】このように、交流電流を検出し、この交流
電流と基準電流値との比に応じて起動パターンを補正
し、つまり交流電源が低下、あるいは上昇しても、ブラ
シレスモータ４の印加電圧が下がらないようにし、ある
いは上がらないようにしている。

【００３５】したがって、ブラシレスモータ４の起動運
転（同期運転）においてトルク不足、トルク過多が起こ
らず、常に安定した起動が可能となり、また起動運転か
ら位置検出運転へのモード移行に際して、回転子とステ
ータの回転磁界との位相差が大きくなるということもな
くなり、スムーズな移行が可能となる。

【００３６】なお、上記実施の形態では、交流電源の交
流電流を検出し、この交流電流と基準電流値との比を変
化分ｋとしているが、ＡＣ／ＤＣ変換部２で得られる直
流電源の直流電流あるいは直流電圧を検出し、これら検
出直流電流、直流電圧と基準電流値あるいは基準電圧値
との比を算出し、これら算出比を変化分ｋとしてもよ
い。

【００３７】この場合、交流電圧、直流電圧あるいは直
流電流を検出するための検出回路を付加し、かつそれぞ
れに見合った基準電圧値や基準電流値を得、記憶してお
く必要がある。しかし、空気調和機の場合、例えば直流
電流を検出する機能等を有していることもあるため、新
たな回路や機能を付加せずとも済むことが多く、安価に
済ませられる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明のブラシ
レスモータの制御方法のうち請求項１記載の発明による
と、交流電源を直流電源に変換し、この変換直流電源を
スイッチングしてブラシレスモータに印加する際、交流
電源の変動に応じてブラシレスモータの印加電圧を補正
するようにしたので、交流電源が変動しても、ブラシレ
スモータの印加電圧が低下し、あるいは上昇することも
なくなり、つまりブラシレスモータの起動トルクを一定
に保つことができ、起動の安定化が図れ、ひいては起動
から位置検出運転へのモード移行を円滑に行うことがで
きるという効果がある。

【００３９】請求項２記載の発明によると、上記交流電
源の交流電流の実効値と基準電流値との比を算出し、こ
の比に応じてブラシレスモータの印加電圧を補正するよ
うにしたので、請求項１と同じ効果を奏する。

【００４０】請求項３記載の発明によると、上記変換直
流電源の直流電流の値と基準電流値との比を算出し、こ
の比に応じてブラシレスモータの印加電圧を補正するよ
うにしたので、請求項１と同じ効果に加え、交流電源を
直流電源に変換する回路において電源変動が生じても、
起動の安定化が図れ、ひいては起動から位置検出運転へ
のモード移行を円滑に行うことができるという効果があ
る。

【００４１】請求項４記載の発明によると、上記変換直
流電源の直流電圧の値と基準電圧値との比を算出し、こ
の比に応じてブラシレスモータの印加電圧を補正するよ
うにしたので、請求項１と同じ効果に加え、交流電源を
直流電源に変換する回路において電源変動が生じても、
起動の安定化が図れ、ひいては起動から位置検出運転へ
のモード移行を円滑に行うことができるという効果があ
る。

【００４２】請求項５記載の発明によると、ブラシレス
モータの特定相のみ通電を行って同ブラシレスモータを
ロック状態として電源の変動を検出するようにしたの
で、請求項１ないし４と同じ効果に加え、電源の変動を
適切に検出することができ、ブラシレスモータの印加電
圧をより的確に補正することができ、より起動の安定化
が図れ、ひいては起動から位置検出運転へのモード移行
をより円滑に行うことができるという効果がある。

【００４３】請求項６記載の発明によると、上記ブラシ
レスモータをＰＷＭ方式で制御する際、予め記憶してい
る起動パターンのオン時間データを上記電源の変動に応
じて補正するようにしたので、請求項１と同じ効果を奏
する。

【００４４】請求項７記載の発明によると、上記ブラシ
レスモータを空気調和機に用い、この空気調和機の電流
レリース制御の機能により交流電源の交流電流の実効値
を得るとともに、この得た交流電流の実効値と基準電流
値との比に応じてブラシレスモータの印加電圧を補正す
るようにしたので、請求項１の効果に加え、新たに電流
センサや検出機能等を付加する必要がないことから、安
価に済ませられるという効果がある。

【００４５】請求項８記載の発明によると、請求項７と
同じ効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態を示し、ブラシレスモ
ータの制御方法が適用される制御装置の概略的ブロック
線図。

【図２】この発明のブラシレスモータの制御方法を原理
的に説明するための制御装置の概略的ブロック線図。

【図３】図２に示す制御装置の概略的部分回路図。

【図４】図２に示す制御装置の動作を説明するための概
略的タイムチャート図。

【図５】従来のブラシレスモータの制御装置を示す概略
的ブロック線図。

【符号の説明】

１，２０交流電源２，２１ＡＣ／ＤＣ変換部（整流回路）３インバータ部４，２３ブラシレスモータ５位置検出回路６，３０制御回路（マイクロコンピュータ、駆動回
路）２２トランジスタマトリックス部３１電流センサ（ＣＴ）ｋ変化分（交流電源１，２０の変動に対応）Ｕ，Ｖ，Ｗステータコイル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流電源を直流電源に変換し、該変換直
流電源をスイッチングしてブラシレスモータに印加する
際、予め記憶している起動パターンにしたがって前記変
換直流電源をスイッチングし、前記ブラシレスモータを
起動するブラシレスモータの制御方法であって、前記交
流電源の変動に対応する変化分ｋを検出するとともに、
該検出変化分ｋに応じて前記起動パターンを補正し、該
補正起動パターンにしたがって前記ブラシレスモータを
起動するようにしたことを特徴とするブラシレスモータ
の制御方法。
【請求項２】前記交流電源の交流電流を検出するとと
もに、該検出交流電流と所定基準電流値との比を前記変
化分ｋとし、該変化分ｋをもとにして前記起動パターン
を補正するようにした請求項１記載のブラシレスモータ
の制御方法。
【請求項３】前記変換直流電源の直流電流を検出する
とともに、該検出直流電流と所定基準電流値との比を前
記変化分ｋとし、該変化分ｋをもとにして前記起動パタ
ーンを補正するようにした請求項１記載のブラシレスモ
ータの制御方法。
【請求項４】前記変換直流電源の直流電圧を検出する
とともに、該検出直流電圧の値と所定基準電圧値との比
を前記変化分ｋとし、該変化分ｋをもとにして前記起動
パターンを補正するようにした請求項１記載のブラシレ
スモータの制御方法。
【請求項５】前記変化分ｋを得る際、前記ブラシレス
モータの特定相のみ通電を行って同ブラシレスモータを
ロック状態とした請求項１ないし４記載のブラシレスモ
ータの制御方法。
【請求項６】前記ブラシレスモータをＰＷＭ方式で制
御する際、前記起動パターンのオン時間データを前記変
化分ｋで補正するようにした請求項１ないし５記載のブ
ラシレスモータの制御方法。
【請求項７】交流電源を直流電源に変換し、該変換直
流電源をスイッチングして空気調和機のブラシレスモー
タに印加する際、予め記憶している起動パターンにした
がって前記変換直流電源をスイッチングして前記ブラシ
レスモータを起動するブラシレスモータの制御方法であ
って、前記交流電源の交流電流を前記空気調和機の電流
レリース制御の機能で得るとともに、該得た交流電流と
所定基準電流値との比を算出し、該算出比に応じて前記
起動パターンを補正し、該補正起動パターンにしたがっ
て前記ブラシレスモータを起動するようにしたことを特
徴とするブラシレスモータの制御方法。
【請求項８】前記ブラシレスモータをＰＷＭ方式で制
御する際、前記起動パターンのオン時間データに前記算
出比を掛けて同起動パターンを補正するようにした請求
項７記載のブラシレスモータの制御方法。