Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

JP2015171206A - Motor driver - Google Patents

Motor driver Download PDF

Info

Publication number
JP2015171206A
JP2015171206A JP2014043541A JP2014043541A JP2015171206A JP 2015171206 A JP2015171206 A JP 2015171206A JP 2014043541 A JP2014043541 A JP 2014043541A JP 2014043541 A JP2014043541 A JP 2014043541A JP 2015171206 A JP2015171206 A JP 2015171206A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
motor
current
brushless
spike
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2014043541A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6383940B2 (en
Inventor
義典 竹岡
Yoshinori Takeoka
義典 竹岡
田中 秀尚
Hidenao Tanaka
秀尚 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority to JP2014043541A priority Critical patent/JP6383940B2/en
Publication of JP2015171206A publication Critical patent/JP2015171206A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6383940B2 publication Critical patent/JP6383940B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor driver capable of solving a problem that precise position detection is prevented due to a fluctuation in spike voltage width which prevents detection of induction voltage zero-cross.SOLUTION: A terminal voltage detection section 6 detects disappearance of a spike voltage, and after detecting the disappearance, detects the rotor position based on an induction voltage. Since the position detection is made after the spike voltage has reliably completed, even when the current changes sharply, the position detection is discriminate from the spike voltage. With this, a delay of motor phase or the spike voltage can be discriminated from the induction voltage. Thus, precise position detect is ensured and a motor is driven with a stable current waveform.

Description

本発明は、ブラシレスDCモータを駆動するモータ駆動装置に関する。   The present invention relates to a motor drive device that drives a brushless DC motor.

従来、この種のモータ駆動装置では、例えば特許文献1に開示されたように、モータの還流電流により位置検出が正確に取れなくなるのを防ぐため、還流電流による発生するスパイク電圧を検出したときにマスク信号を生成し、あらかじめ定めた時間経過によって解除して位置を検出しながら駆動している。   Conventionally, in this type of motor drive device, as disclosed in Patent Document 1, for example, when a spike voltage generated by the return current is detected in order to prevent the position detection from being accurately performed due to the return current of the motor. A mask signal is generated and driven while detecting a position after being released after a predetermined time.

図9はスパイク電圧のマスク期間をあらかじめ定めた時間によって設定する第二の従来のモータ駆動装置のブロック図を示す。図9に示すように交流電源301は整流平滑部302の302(a)〜302(d)によって整流される。その後302eによって平滑され、インバータ303に入力する。インバータ303は、6個のスイッチング素子を3相ブリッジ接続することにより構成される。インバータ303は直流電力を所定の周波数の交流電力に変換し、ブラシレスDCモータ304に入力する。位置検出部305はブラシレスDCモータに流れる3相の電流のうち1相の電流を検出し、検出した電流値に応じて、位置検出マスク時間設定部306によって位置検出マスク時間が設定される。   FIG. 9 shows a block diagram of a second conventional motor driving apparatus for setting the mask period of the spike voltage according to a predetermined time. As shown in FIG. 9, the AC power supply 301 is rectified by 302 (a) to 302 (d) of the rectifying and smoothing unit 302. Thereafter, the signal is smoothed by 302e and input to the inverter 303. The inverter 303 is configured by connecting six switching elements in a three-phase bridge. The inverter 303 converts DC power into AC power having a predetermined frequency and inputs the AC power to the brushless DC motor 304. The position detection unit 305 detects one-phase current among the three-phase currents flowing through the brushless DC motor, and the position detection mask time setting unit 306 sets the position detection mask time according to the detected current value.

位置検出部305は、インバータ303の出力端子の電圧に基づき、ブラシレスDCモータ304の回転により発生する誘起電圧の情報を取得する。この情報を基に位置検出部305は、ブラシレスDCモータ304の回転子304aの相対位置を検出する。ただし、位置検出マスク時間設定部306によって設定されたマスク時間が終了するまで誘起電圧の情報は取得しない。位置検出部305で検出した相対位置により、通電巻線切換部307では通電相の切り替えを行い、通電巻線切換部307が決定した通電相に基づきドライブ部308がインバー303のスイッチング素子304a〜304fを駆動する。   The position detection unit 305 acquires information on the induced voltage generated by the rotation of the brushless DC motor 304 based on the voltage at the output terminal of the inverter 303. Based on this information, the position detector 305 detects the relative position of the rotor 304a of the brushless DC motor 304. However, information on the induced voltage is not acquired until the mask time set by the position detection mask time setting unit 306 is completed. The energization winding switching unit 307 switches the energization phase based on the relative position detected by the position detection unit 305, and the drive unit 308 switches the switching elements 304 a to 304 f of the invar 303 based on the energization phase determined by the energization winding switching unit 307. Drive.

特開平10−028395号公報JP-A-10-028395

しかしながら上記従来の構成は、時間によってマスク期間が決定されるため、モータの電流が急激に変化する場合はスパイク幅が変動するため、あらかじめ設定されたマスク期間では対応できず、位置検出が不正確となり電流に乱れが発生し、モータの効率が低下するなどの課題があった。   However, since the mask period is determined by time in the above-described conventional configuration, the spike width fluctuates when the motor current changes abruptly. Therefore, it is not possible to cope with the preset mask period, and position detection is inaccurate. As a result, the current is disturbed and the motor efficiency is reduced.

本発明は上記従来の課題を解決するもので、モータ電流の急激な変化に対しても安定した電流波形で駆動し、高効率な運転を可能にするモータ駆動装置を提供する。   The present invention solves the above-described conventional problems, and provides a motor drive device that is driven with a stable current waveform even when a motor current suddenly changes, and enables high-efficiency operation.

本発明のモータ駆動装置は、交流電源と、前記交流電源から入力された交流を直流に整流する整流回路と、前記整流回路からの出力を平滑する平滑部と、スイッチング素子と還流電流用ダイオードで構成され前記平滑部より得られる直流を交流に変換するインバータと、前記インバータから得られる交流を入力とし負荷を駆動するブラシレスDCモータと、前記還流電流用ダイオードに電流が流れている間に端子電圧に発生するスパイク電圧を検出し前記ブラシレスDCモータの端子電圧に現れる誘起電圧から回転子の回転位置を検
出する端子電圧検出部と、前記インバータが前記ブラシレスDCモータに供給する電力の供給タイミングを前記端子電圧検出部の情報に基づき通電角が120度以上150度以下の矩形波またはそれに準じる波形で前記インバータに出力するドライブ部を有し、前記端子電圧検出部はスパイク電圧が消失したことを検出し、消失検出後に誘起電圧から回転子の位置検出をする。
A motor driving device according to the present invention includes an AC power source, a rectifier circuit that rectifies AC input from the AC power source into DC, a smoothing unit that smoothes output from the rectifier circuit, a switching element, and a diode for return current. An inverter configured to convert direct current obtained from the smoothing unit into alternating current, a brushless DC motor that receives the alternating current obtained from the inverter as input and drives a load, and a terminal voltage while current flows through the return current diode A terminal voltage detection unit that detects a spike voltage generated at a terminal and detects a rotational position of a rotor from an induced voltage that appears in a terminal voltage of the brushless DC motor; and a supply timing of power that the inverter supplies to the brushless DC motor. A rectangular wave with a conduction angle of 120 ° to 150 ° based on information from the terminal voltage detector or a wave equivalent thereto In a drive unit that outputs to the inverter, the terminal voltage detecting section detects that the spike voltage is lost, the position detection of the rotor from the induced voltage after the loss detection.

かかる構成によれば、スパイク電圧が確実に終了した後に位置検出を行うため、電流の急激な変化に対しても、誘起電圧とスパイク電圧を分けることができ、モータ位相の遅れやスパイク電圧を誘起電圧が閾値を超過した状態と誤検出することなく、正確な位置検出を行うことで安定した電流波形で駆動する。   According to such a configuration, since the position detection is performed after the spike voltage has been reliably completed, the induced voltage and the spike voltage can be separated even when the current changes suddenly, and a motor phase delay or spike voltage is induced. Driving is performed with a stable current waveform by performing accurate position detection without erroneously detecting that the voltage exceeds the threshold value.

本発明のモータ駆動装置は、電流の急激な変化が起きた場合であっても、正確な位置検出を行い安定した電流波形で駆動し、高効率な運転が可能となるモータ駆動装置を提供できる。   The motor driving device of the present invention can provide a motor driving device that can detect a position accurately and drive with a stable current waveform even when a sudden change in current occurs, enabling high-efficiency operation. .

本発明の実施の形態1におけるモータ駆動装置のブロック図1 is a block diagram of a motor drive device according to Embodiment 1 of the present invention. 同実施の形態における駆動信号波形を示すタイミング図Timing chart showing drive signal waveforms in the same embodiment 同実施の形態における駆動信号と電流波形の関係を示す波形図Waveform diagram showing relationship between drive signal and current waveform in the same embodiment 同実施の形態における電流経路を示す経路図Path diagram showing current path in the same embodiment 従来のモータ駆動装置の母線電圧波形を示す波形図Waveform diagram showing the bus voltage waveform of a conventional motor drive device 同実施の形態における母線電圧波形を示す波形図Waveform diagram showing the bus voltage waveform in the same embodiment 同実施の形態における誘起電圧0クロスが検出可能な端子電圧波形を示す波形図Waveform diagram showing a terminal voltage waveform capable of detecting an induced voltage zero cross in the same embodiment 同実施の形態における誘起電圧0クロスが検出不可能な端子電圧波形を示す波形図Waveform diagram showing a terminal voltage waveform in which an induced voltage zero cross cannot be detected in the same embodiment 同実施の形態におけるブラシレスDCモータの要部断面図Sectional drawing of the principal part of the brushless DC motor in the same embodiment 従来のモータ駆動装置のブロック図Block diagram of a conventional motor drive device

交流電源と、前記交流電源から入力された交流を直流に整流する整流回路と、前記整流回路からの出力を平滑する平滑部と、スイッチング素子と還流電流用ダイオードで構成され前記平滑部より得られる直流を交流に変換するインバータと、前記インバータから得られる交流を入力とし負荷を駆動するブラシレスDCモータと、前記還流電流用ダイオードに電流が流れている間に端子電圧に発生するスパイク電圧を検出し前記ブラシレスDCモータの端子電圧に現れる誘起電圧から回転子の回転位置を検出する端子電圧検出部と、前記インバータが前記ブラシレスDCモータに供給する電力の供給タイミングを前記端子電圧検出部の情報に基づき通電角が120度以上150度以下の矩形波またはそれに準じる波形で前記インバータに出力するドライブ部を有し、前記端子電圧検出部はスパイク電圧が消失したことを検出し、消失検出後に誘起電圧から回転子の位置検出をするとしたことにより、スパイク電圧が確実に終了した後に位置検出を行うため、電流の急激な変化に対しても、位置検出とスパイク電圧を分けることができ、モータ位相の遅れやスパイク電圧を誘起電圧と誤検出することなく、正確な位置検出を行うことで安定した電流波形で駆動することとなり、電流の急激な変化が起きた場合であっても、正確な位置検出を行い安定した電流波形で駆動し、高効率な運転が可能なモータ駆動装置を提供できる。   An AC power source, a rectifying circuit that rectifies AC input from the AC power source into DC, a smoothing unit that smoothes the output from the rectifying circuit, a switching element and a return current diode, and is obtained from the smoothing unit An inverter that converts direct current to alternating current, a brushless DC motor that uses the alternating current obtained from the inverter as an input to drive a load, and a spike voltage that occurs in the terminal voltage while the current flows through the return current diode is detected. Based on the information of the terminal voltage detector, the terminal voltage detector that detects the rotational position of the rotor from the induced voltage that appears in the terminal voltage of the brushless DC motor, and the supply timing of the power that the inverter supplies to the brushless DC motor. Output to the inverter as a rectangular wave with a conduction angle of 120 degrees or more and 150 degrees or less or a waveform conforming thereto. The terminal voltage detector detects that the spike voltage has disappeared, and detects the position of the rotor from the induced voltage after the disappearance is detected. As a result, position detection and spike voltage can be separated even for sudden changes in current, and stable by accurate position detection without erroneously detecting motor phase delay or spike voltage as induced voltage. Therefore, even when a sudden change in current occurs, a motor drive device capable of high-efficiency operation by accurately detecting the position and driving with a stable current waveform can be provided. .

第2の発明は、特に第1の発明の前記ドライブ部はスパイク電圧が発生している期間に閾値を定め、閾値よりも長くスパイク電圧が発生した場合は、運転速度などの運転状態に応じて決定した時間経過に基づき波形を出力するとしたことで、スパイク電圧によって、
誘起電圧が隠れてしまうような負荷の大きな状態であっても、適切なタイミングで転流を行うことができ、安定した駆動を行うことができる。
In the second aspect of the invention, in particular, the drive unit of the first aspect of the invention sets a threshold value during a period in which the spike voltage is generated, and if the spike voltage is generated longer than the threshold value, the drive unit depends on the operation state such as the operation speed. By outputting the waveform based on the determined time, the spike voltage
Even in a large load state in which the induced voltage is hidden, commutation can be performed at an appropriate timing, and stable driving can be performed.

第3の発明は、特に第1または第2の発明の前記平滑部は前記交流電源の周波数の40倍より高い共振周波数となるよう値を決定した小容量のコンデンサとリアクタで構成されるとしたことにより、モータ駆動装置は小型となり、前記交流電源の略2倍の周期で前記モータに流れる電流が大きく脈動しスパイク電圧幅が大きく変動することとなっても、スパイク電圧が消失するのを検出し、正確な位置検出が可能となるため、安定して駆動可能な小型のモータ駆動装置を提供することができる。   According to a third aspect of the invention, in particular, the smoothing section of the first or second aspect of the invention comprises a small-capacitance capacitor and a reactor whose value is determined to be a resonance frequency higher than 40 times the frequency of the AC power supply. As a result, the motor drive device is reduced in size, and even if the current flowing through the motor pulsates and the spike voltage width fluctuates greatly with a period approximately twice that of the AC power supply, the disappearance of the spike voltage is detected. In addition, since accurate position detection is possible, a small motor driving device that can be driven stably can be provided.

第4の発明は、特に第1〜3のいずれか1つの発明のブラシレスDCモータはレシプロ圧縮機を駆動させる動力とするものである。往復運動を行うレシプロタイプは、冷媒の圧縮工程と吸入工程で負荷が大きく異なり、それに合わせて電流および速度が変動するが、スパイク電圧の消失を待って位置検出を行うことにより、圧縮機の圧縮および吸入工程でも適切に前記ブラシレスDCモータの回転子の位置を検出することができる。   In the fourth aspect of the invention, the brushless DC motor according to any one of the first to third aspects of the invention is a power for driving the reciprocating compressor. The reciprocating type that performs reciprocating motion has a large load difference between the refrigerant compression process and the suction process, and the current and speed fluctuate accordingly.However, the position of the compressor is reduced by detecting the position after the spike voltage disappears. In addition, the position of the rotor of the brushless DC motor can be appropriately detected even in the suction process.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1におけるモータ駆動装置のブロック図である。図1において、交流電源1は一般的な商用電源で、日本においては実効値100Vの50または60Hzの電源である。モータ駆動装置22は、交流電源1に接続され、ブラシレスDCモータ5を駆動する。以下、モータ駆動装置22について説明する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram of a motor drive device according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, an AC power source 1 is a general commercial power source, and in Japan, a power source of 50 or 60 Hz with an effective value of 100V. The motor driving device 22 is connected to the AC power source 1 and drives the brushless DC motor 5. Hereinafter, the motor drive device 22 will be described.

整流回路2は、交流電源1を入力として交流電力を直流電力に整流するものであり、ブリッジ接続された4個の整流ダイオード2a〜2dで構成される。   The rectifier circuit 2 rectifies AC power into DC power with the AC power supply 1 as an input, and is composed of four rectifier diodes 2a to 2d that are bridge-connected.

平滑部3は整流回路2の出力側に接続され、整流回路2の出力を平滑する。平滑コンデンサ3eと、リアクタ3fとから構成される。平滑部3からの出力はインバータ4に入力される。   The smoothing unit 3 is connected to the output side of the rectifier circuit 2 and smoothes the output of the rectifier circuit 2. It comprises a smoothing capacitor 3e and a reactor 3f. The output from the smoothing unit 3 is input to the inverter 4.

また、平滑コンデンサ3eとリアクタ3fは、共振周波数が交流電源周波数の40倍より高い周波数になるように設定される。これによって、共振周波数による電流は電源高調波規制の範囲外となり、高調波電流を低減することができる。また、平滑コンデンサ3eをこのような値とすることで、母線電圧は大きなリプル成分を含み、交流電源1から平滑コンデンサ3eに流れる電流も交流電源1の周波数成分に近い電流となるため高調波電流を低減することができる。   The smoothing capacitor 3e and the reactor 3f are set so that the resonance frequency is higher than 40 times the AC power supply frequency. As a result, the current due to the resonance frequency falls outside the range of the power supply harmonic regulation, and the harmonic current can be reduced. Further, by setting the smoothing capacitor 3e to such a value, the bus voltage includes a large ripple component, and the current flowing from the AC power supply 1 to the smoothing capacitor 3e is also a current close to the frequency component of the AC power supply 1, so that the harmonic current Can be reduced.

なお、リアクタ3fは、交流電源1と平滑コンデンサ3eの間に挿入するため、整流ダイオード2a〜2dの前後どちらでも構わない。更にリアクタ3fは、高周波除去手段を構成するコモンモードフィルタを回路に設けた場合、高周波除去手段のリアクタンス成分との合成成分を考慮する。   Since the reactor 3f is inserted between the AC power supply 1 and the smoothing capacitor 3e, it may be either before or after the rectifier diodes 2a to 2d. Furthermore, when the common mode filter that constitutes the high frequency removing means is provided in the circuit, the reactor 3f takes into consideration a composite component with the reactance component of the high frequency removing means.

インバータ4は、平滑部3からの電圧に交流電源1の電源周期の2倍周期で大きなリプル成分を含んだ直流電力を交流電力に変換する。インバータ4は、6個のスイッチング素子4a〜4fを3相ブリッジ接続して構成される。また、6個の還流電流用ダイオード4g〜4lは、各スイッチング素子4a〜4fに、逆方向に接続される。   The inverter 4 converts the DC power containing a large ripple component into the voltage from the smoothing unit 3 at a cycle twice the power cycle of the AC power source 1 into AC power. The inverter 4 is configured by connecting six switching elements 4a to 4f in a three-phase bridge. The six return current diodes 4g to 4l are connected to the switching elements 4a to 4f in the reverse direction.

ブラシレスDCモータ5は、永久磁石を有する回転子5aと、3相巻線を有する固定子5bとから構成される。ブラシレスDCモータ5は、インバータ4により作られた3相交流電流が固定子5bの3相巻線に流れることにより、回転子5aを回転させる。   The brushless DC motor 5 includes a rotor 5a having a permanent magnet and a stator 5b having a three-phase winding. The brushless DC motor 5 rotates the rotor 5a when the three-phase alternating current generated by the inverter 4 flows in the three-phase winding of the stator 5b.

端子電圧検出部6は、本実施の形態においてはブラシレスDCモータ5の端子電圧を取得する。還流電流が流れている間、端子電圧はインバータ4の直流母線電圧のP側またはN側と還流電流用ダイオード4g〜4lの電圧降下分だけ電位差を持って張り付くことになるので、端子電圧検出部6が端子電圧を取得することで、還流電流が流れている状態のスパイク電圧の発生有無を検出することができる。一方で、ブラシレスDCモータ5の回転子5aの磁極相対位置を検出する。具体的には、位置検出部は、固定子5bの3相巻線に発生する誘起電圧に基づいて、回転子5aの相対的な回転位置を検出している。   The terminal voltage detection unit 6 acquires the terminal voltage of the brushless DC motor 5 in the present embodiment. While the return current is flowing, the terminal voltage is attached with a potential difference corresponding to the voltage drop of the P side or N side of the DC bus voltage of the inverter 4 and the return current diodes 4g to 4l. When 6 acquires the terminal voltage, it is possible to detect the presence or absence of the spike voltage in the state where the reflux current is flowing. On the other hand, the magnetic pole relative position of the rotor 5a of the brushless DC motor 5 is detected. Specifically, the position detector detects the relative rotational position of the rotor 5a based on the induced voltage generated in the three-phase winding of the stator 5b.

また、スパイク電圧と誘起電圧のゼロクロスの基準となる電圧は3相分の端子電圧から仮想中点を作っても良いし、直流母線電圧を取得しその電圧としても良い。本実施の形態では仮想中点とする。   In addition, as a reference voltage for the zero cross of the spike voltage and the induced voltage, a virtual midpoint may be created from the terminal voltages for three phases, or a DC bus voltage may be obtained and used as the voltage. In this embodiment, it is a virtual midpoint.

ドライブ部7は端子電圧検出部6で検出された情報からスパイク電圧が消失し、誘起電圧から検出されるブラシレスDCモータの回転子5aの位置に基づき、インバータ4がブラシレスDCモータ5の3相巻線に供給する電力の供給タイミングとPWM制御するドライブ信号を出力する。具体的にはドライブ信号は、インバータ4のスイッチング素子4a〜4fをオンまたはオフ(以下、オン/オフと記す)する。これにより、固定子5bに最適な交流電力が印加され、回転子5aが回転し、ブラシレスDCモータ5が駆動される。   In the drive unit 7, the spike voltage disappears from the information detected by the terminal voltage detection unit 6, and based on the position of the rotor 5 a of the brushless DC motor detected from the induced voltage, the inverter 4 performs the three-phase winding of the brushless DC motor 5. Supply timing of power supplied to the line and a drive signal for PWM control are output. Specifically, the drive signal turns on or off the switching elements 4a to 4f of the inverter 4 (hereinafter referred to as on / off). As a result, optimum AC power is applied to the stator 5b, the rotor 5a rotates, and the brushless DC motor 5 is driven.

また、ドライブ部7では端子電圧検出部6で検出した位置の変化の速度からブラシレスDCモータの駆動速度を推定する。この推定した速度を元にスパイク電圧が発生または予め定めておいた誘起電圧の特定の位置を検出してから所定の時間経過してもなお、スパイク電圧の消失が検出されなかった場合、位置検出が発生したとみなしインバータ4がブラシレスDCモータ5の3相巻線に供給する電力の供給タイミングを指示するドライブ信号を出力する。PWMデューティ幅は位置情報から計算した速度情報と目標速度の差分から決定する。   Further, the drive unit 7 estimates the drive speed of the brushless DC motor from the position change speed detected by the terminal voltage detection unit 6. If the disappearance of the spike voltage is not detected even after the elapse of a predetermined time after the spike voltage is generated based on this estimated speed or the specific position of the predetermined induced voltage is detected, the position is detected. The inverter 4 outputs a drive signal that indicates the supply timing of the power supplied to the three-phase winding of the brushless DC motor 5. The PWM duty width is determined from the difference between the speed information calculated from the position information and the target speed.

次に、本実施の形態におけるモータ駆動装置22を用いた電気機器について説明する。電気機器の一例として、冷蔵庫21について説明する。   Next, an electric device using the motor driving device 22 in the present embodiment will be described. A refrigerator 21 will be described as an example of the electric device.

冷蔵庫21には圧縮機17が搭載されているが、ブラシレスDCモータ5の回転子5aの回転運動は、クランクシャフト(図示せず)により、往復運動に変換される。クランクシャフトに接続されたピストン(図示せず)は、シリンダ(図示せず)内を往復運動することにより、シリンダ内の冷媒を圧縮する。つまり、ブラシレスDCモータ5と、クランクシャフト、ピストン、シリンダにより、圧縮機17が構成される。   Although the compressor 21 is mounted in the refrigerator 21, the rotational motion of the rotor 5a of the brushless DC motor 5 is converted into a reciprocating motion by a crankshaft (not shown). A piston (not shown) connected to the crankshaft reciprocates in a cylinder (not shown) to compress the refrigerant in the cylinder. That is, the compressor 17 is comprised by the brushless DC motor 5, a crankshaft, a piston, and a cylinder.

圧縮機17の圧縮方式(機構方式)は、ロータリー型やスクロール型など、任意の方式が用いられる。本実施の形態においては、レシプロ型の場合について説明する。レシプロ型の圧縮機17は吸入と圧縮の工程でのトルク変動が大きく、速度および電流値が大きく変動するため、スパイク幅を速度や転流前の電流などで一律に推定することが困難である。   As a compression method (mechanism method) of the compressor 17, an arbitrary method such as a rotary type or a scroll type is used. In this embodiment, the case of the reciprocating type will be described. The reciprocating compressor 17 has a large torque fluctuation in the suction and compression processes, and the speed and current value fluctuate greatly. Therefore, it is difficult to uniformly estimate the spike width based on the speed and the current before commutation. .

圧縮機17で圧縮された冷媒は、凝縮器18、減圧器19、蒸発器20を順に通って、再び圧縮機17に戻るような冷凍サイクルを構成する。この時、凝縮器18では放熱を、蒸発器20では吸熱を行うので、冷却や加熱を行うことができる。この冷凍サイクルを搭載して冷蔵庫21が構成される。ここで、別な電気機器の例としては、送風機があり、ブラシレスDCモータ5が駆動する送風機のファンを備えたものがある。   The refrigerant compressed by the compressor 17 constitutes a refrigeration cycle in which the refrigerant passes through the condenser 18, the decompressor 19, and the evaporator 20 in this order and returns to the compressor 17 again. At this time, since the condenser 18 radiates heat and the evaporator 20 absorbs heat, cooling and heating can be performed. A refrigerator 21 is configured with this refrigeration cycle. Here, as another example of the electric device, there is a blower, which includes a fan of a blower driven by the brushless DC motor 5.

以上のように構成されたモータ駆動装置22について、その動作を説明する。まず、駆動信号とPWM出力する相の決定に関して説明する。図2は電気角1周期の本実施の形態
におけるインバータ4の駆動信号波形を示すタイミング図である。
The operation of the motor drive device 22 configured as described above will be described. First, determination of a drive signal and a phase for PWM output will be described. FIG. 2 is a timing chart showing a drive signal waveform of the inverter 4 in the present embodiment for one electrical angle cycle.

図2において、それぞれの波形はスイッチング素子4a、4c、4e、4b、4d、4fをオン/オフするためのドライブ信号で、スイッチング素子4a〜4fは駆動信号がハイのときにスイッチング素子をオンさせるアクティブハイの素子である。スイッチングアーム決定部10では図2に示すように、30degを基準に60degごとにPWM出力する側のアームを切り換えるように予めテーブルを持っている。上アームがPWM出力する位相は30〜90deg、150〜210deg、270〜330degとなり、それ以外の位相では下アームがPWM出力を行う。PWM出力を行っていない側のアームはその間オン出力となるよう設定している。どの相に通電するかは波形生成部11で行っており、本実施の形態では120deg矩形波で行っているため、上側アームのスイッチング素子4a、4c、4eをそれぞれ120degずつずらして通電している。下側アームも同様に120degずつずらして、スイッチング素子4b、4d、4fを通電している。スイッチング素子4aと4b、4cと4d、4eと4fはそれぞれお互いの通電期間の間に60degずつのオフ期間が存在する。   In FIG. 2, the respective waveforms are drive signals for turning on / off the switching elements 4a, 4c, 4e, 4b, 4d, and 4f, and the switching elements 4a to 4f turn on the switching elements when the drive signal is high. It is an active high element. As shown in FIG. 2, the switching arm determination unit 10 has a table in advance so as to switch the arm on the PWM output side every 60 deg with 30 deg as a reference. The phase at which the upper arm outputs PWM is 30 to 90 deg, 150 to 210 deg, 270 to 330 deg, and the lower arm performs PWM output at other phases. The arm on the side where PWM output is not performed is set to be ON output during that time. Which phase is energized is performed by the waveform generator 11 and is performed by a 120 deg rectangular wave in the present embodiment. Therefore, the upper arm switching elements 4a, 4c, and 4e are energized while being shifted by 120 deg. . Similarly, the lower arm is also shifted by 120 degrees to energize the switching elements 4b, 4d, and 4f. The switching elements 4a and 4b, 4c and 4d, 4e and 4f each have an off period of 60 degrees between the energization periods.

なお、本実施の形態では120deg通電で説明しているが、150degなど広角での駆動も可能で120degでの制御同様オフした通電相と反対側のアームをオン状態にするだけで容易に実現が可能である。広角にすることで電流ピークが下がることと、電流のコギング成分が低減されるため、駆動速度と極数の積によって現れる周波数成分の電源高調波が緩和される。   In this embodiment, 120 deg energization is described. However, driving at a wide angle such as 150 deg is possible, and this can be easily realized by simply turning on the arm opposite to the energized phase that is turned off as in the case of 120 deg control. Is possible. The wide angle reduces the current peak and reduces the cogging component of the current, so that the power supply harmonic of the frequency component that appears due to the product of the driving speed and the number of poles is alleviated.

次に、ブラシレスDCモータの通電相が切り換わる際の駆動信号波形と電流の流れについて図3および図4を用いて説明する。図3は通電相が切り換わるタイミングを拡大した本実施の形態における駆動信号と電流波形の関係を示す図である。図4は本実施の形態における電流経路を示す図である。   Next, a drive signal waveform and a current flow when the energized phase of the brushless DC motor is switched will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the drive signal and the current waveform in the present embodiment in which the timing at which the energized phase is switched is enlarged. FIG. 4 is a diagram showing a current path in the present embodiment.

図3におけるV相電流とはスイッチング素子4cと4dにつながる固定子5bの巻き線に流れる電流で、母線電流とは平滑コンデンサ3eからインバータ4に流れる電流を示している。   In FIG. 3, the V-phase current is a current that flows through the winding of the stator 5b connected to the switching elements 4c and 4d, and the bus current is a current that flows from the smoothing capacitor 3e to the inverter 4.

図3の(4)から(5)に通電パターンが切り換わるときの位相は図2の90degとなっている。図3の(1)と(3)は同じ電流経路を通り、図4の(a)に示すように平滑コンデンサ3eからインバータ4のスイッチング素子4aと4jを通り再び平滑コンデンサ3eに戻る電流経路を通る。   The phase when the energization pattern is switched from (4) to (5) in FIG. 3 is 90 deg in FIG. 3 (1) and (3) pass through the same current path, and as shown in (a) of FIG. 4, a current path returns from the smoothing capacitor 3e to the smoothing capacitor 3e again through the switching elements 4a and 4j of the inverter 4. Pass through.

また、図3の(2)と(4)は同じ電流経路を通り、図4の(b)に示すように、平滑コンデンサ3eからの電流経路は無く、スイッチング素子4aを流れていた電流は還流電流用ダイオード4hを通り、還流電流となる。   3 (2) and (4) pass through the same current path, and as shown in FIG. 4 (b), there is no current path from the smoothing capacitor 3e, and the current flowing through the switching element 4a is returned. It passes through the current diode 4h and becomes a reflux current.

この状態で、図3の(4)から(5)に移り、通電相が切り換わると、図4(c)に示す電流経路となる。位相が90degであるので、通電相が切り換わると同時に、PWM出力する相は上アームから下アームに切り換わる。これによって、スイッチング素子4aはオン出力になり、スイッチング素子4fはPWM出力を開始する。つまり通電相の切り換えと同時に、出力を停止した通電相(下アーム)と反対側のアーム(上アーム)の通電相をオン出力したこととなる。出力を停止した通電相側のアーム(下アーム)で次に出力を開始する通電相はPWM出力となり、PWM出力による制御は継続して可能となる。ただし、図3の(5)の区間ではPWMがオフタイミングであるため即座にオンとはならない。   In this state, when the process moves from (4) to (5) in FIG. 3 and the energized phase is switched, the current path shown in FIG. 4 (c) is obtained. Since the phase is 90 deg, the energized phase is switched and at the same time the phase for PWM output is switched from the upper arm to the lower arm. As a result, the switching element 4a is turned on, and the switching element 4f starts PWM output. That is, simultaneously with the switching of the energized phase, the energized phase of the arm (upper arm) on the opposite side to the energized phase (lower arm) that stopped output was turned on. The energized phase that starts output next in the energized phase side arm (lower arm) where output is stopped becomes PWM output, and control by PWM output can be continued. However, in the section (5) in FIG. 3, the PWM is not turned on immediately because the PWM is in the off timing.

このように、下アームであるスイッチング素子4dの出力が停止したと同時に、スイッチング素子4aをオン出力としているので、V相電流は還流電流用ダイオード4iを通ったあとスイッチング素子4aを通りブラシレスDCモータ5へと電流が流れるループが形成される。スイッチング素子4aのオンは60degの間保たれるので、V相電流が0になるまでスイッチング素子4aはオンを継続することとなり、平滑コンデンサ3eへの電流経路は発生せず、母線電圧が上昇することは無い。   As described above, since the output of the switching element 4d as the lower arm is stopped and the switching element 4a is turned on at the same time, the V-phase current passes through the switching current diode 4i and then passes through the switching element 4a to be a brushless DC motor. A loop through which current flows to 5 is formed. Since the switching element 4a is kept on for 60 degrees, the switching element 4a continues to be turned on until the V-phase current becomes 0, so that no current path to the smoothing capacitor 3e is generated and the bus voltage rises. There is nothing.

一方で、従来の一般的なPWM制御では上側か下側片方をSWするため、仮に上側を常時SWしているとすると、90degで通電相が切り替わるときにPWMがオフしているタイミングでは電流が流れていた相の電流経路がなくなるため、回生が発生し平滑コンデンサ3eにエネルギーが戻り母線電圧が上昇してしまう。   On the other hand, in the conventional general PWM control, either the upper side or the lower side is switched. Therefore, if the upper side is always switched, the current flows at the timing when the PWM is turned off when the energized phase is switched at 90 degrees. Since there is no current path for the phase that was flowing, regeneration occurs, energy is returned to the smoothing capacitor 3e, and the bus voltage rises.

また、図3の(6)の区間でもV相電流は流れているが、スイッチング素子4aがオンしているため、図3の(5)の区間と同様に、V相電流が平滑コンデンサ3eに戻る経路は発生しない。このときスイッチング素子4fが通電相切り換え後初めてオンするため、図4の(d)の電流が流れ始め母線電流が流れ始める。図3の(7)の区間ではV相電流が0となったため、図4の(d)の電流経路のみとなる。図3の(8)の区間では、図4の(e)に示すような従来同様のPWMオフときの電流経路となり、平滑コンデンサ3eへの経路は同様に発生せず母線電圧の上昇は起こらない。   Further, although the V-phase current flows in the section (6) of FIG. 3, since the switching element 4a is on, the V-phase current flows to the smoothing capacitor 3e as in the section (5) of FIG. There is no return path. At this time, since the switching element 4f is turned on for the first time after the energized phase is switched, the current of (d) in FIG. 4 starts to flow and the bus current starts to flow. In the section (7) in FIG. 3, the V-phase current is 0, so only the current path in (d) in FIG. 4 is provided. In the section (8) of FIG. 3, the current path when PWM is turned off as shown in FIG. 4 (e) is the same as that in the prior art, and the path to the smoothing capacitor 3e does not occur in the same manner and the bus voltage does not increase. .

通電相を切り換えた際の従来の母線電圧波形を図5Aに本実施の形態の通電相を切り換えた際の母線電圧波形を図5Bに示す。従来の方式では平滑コンデンサ3eにエネルギーがチャージされる経路が存在するため、小容量の平滑コンデンサ3eでは図5Aのアに示すように母線電圧が急激に上昇している。一方、本実施の形態の図5Bの母線電圧波形では母線電圧の上昇が発生しておらず安定した滑らかな駆動が可能となる。   FIG. 5A shows a conventional bus voltage waveform when the energized phase is switched, and FIG. 5B shows a bus voltage waveform when the energized phase of the present embodiment is switched. In the conventional method, there is a path through which energy is charged in the smoothing capacitor 3e. Therefore, in the small-capacity smoothing capacitor 3e, the bus voltage rapidly increases as shown in FIG. 5A. On the other hand, in the bus voltage waveform of FIG. 5B of the present embodiment, the bus voltage does not increase and stable and smooth driving is possible.

次に、端子電圧検出部6の動作について図4、図6および図7を用いて説明する。図6は同実施の形態における誘起電圧の0クロスが検出可能な端子電圧波形を示す図である。図7は同実施の形態における誘起電圧0クロスが検出不可能な端子電圧波形を示す図である。   Next, the operation of the terminal voltage detector 6 will be described with reference to FIGS. 4, 6, and 7. FIG. 6 is a diagram showing terminal voltage waveforms in which zero crossing of the induced voltage can be detected in the same embodiment. FIG. 7 is a diagram showing a terminal voltage waveform in which an induced voltage zero cross cannot be detected in the same embodiment.

まず、図6において、90degのタイミングで、スイッチング素子4aがPWMからオン出力に切り替わり、スイッチング素子4dはオンからオフに切り替わり、スイッチング素子4fはPWM出力に切り替わる。このとき、図4の(c)に示すようにスイッチング素子4cと4dにつながる出力端子に流れる電流は還流電流用ダイオード4iを通り、スイッチング素子4cと4dにつながる端子電圧にはスパイク電圧が現れる。図6においては、(1)のタイミングまでスパイク電圧が発生している。端子電圧検出部6は母線電圧÷2よりも低い電圧となったことを検出し、スパイク電圧が消失したことを把握する。次に120degのタイミングで誘起電圧0クロスが発生するため、端子電圧検出部6は母線電圧÷2を端子電圧が越えたことを検出し、位置検出が発生したことを検出する。位置検出が発生した場合は、前回位置検出として処理されたタイミングから今回の位置検出までの時間を記録し、この時間をもとに速度を算出する。   First, in FIG. 6, at the timing of 90 deg, the switching element 4a is switched from PWM to ON output, the switching element 4d is switched from ON to OFF, and the switching element 4f is switched to PWM output. At this time, as shown in FIG. 4C, the current flowing through the output terminal connected to the switching elements 4c and 4d passes through the return current diode 4i, and a spike voltage appears in the terminal voltage connected to the switching elements 4c and 4d. In FIG. 6, the spike voltage is generated until the timing of (1). The terminal voltage detector 6 detects that the voltage is lower than the bus voltage ÷ 2, and grasps that the spike voltage has disappeared. Next, since an induced voltage zero cross occurs at a timing of 120 deg, the terminal voltage detector 6 detects that the terminal voltage has exceeded the bus voltage ÷ 2, and detects that position detection has occurred. When position detection occurs, the time from the timing processed as the previous position detection to the current position detection is recorded, and the speed is calculated based on this time.

一方で、図7において、図6同様90degのタイミングでスイッチング素子4aがPWMからオン出力に切り替わり、スイッチング素子4dはオンからオフに切り替わり、スイッチング素子4fはPWM出力に切り替わる。このとき、図4の(c)に示すようにスイッチング素子4cと4dにつながる出力端子に流れる電流は還流電流用ダイオード4iを通り、スイッチング素子4cと4dにつながる端子電圧にはスパイク電圧が現れる。図7においては(2)のタイミングまでスパイク電圧が発生している。スパイク電圧が消失するタイミングは誘起電圧0クロスとなる120degよりも後に発生しているため、端
子電圧検出部6は母線電圧÷2を端子電圧が下回ったことを検出できず、スパイク電圧の消失を検出できないこととなる。
On the other hand, in FIG. 7, the switching element 4a is switched from PWM to ON output at the timing of 90 deg as in FIG. 6, the switching element 4d is switched from ON to OFF, and the switching element 4f is switched to PWM output. At this time, as shown in FIG. 4C, the current flowing through the output terminal connected to the switching elements 4c and 4d passes through the return current diode 4i, and a spike voltage appears in the terminal voltage connected to the switching elements 4c and 4d. In FIG. 7, the spike voltage is generated until the timing (2). Since the timing at which the spike voltage disappears occurs after 120 deg, which is the induced voltage 0 cross, the terminal voltage detection unit 6 cannot detect that the terminal voltage has fallen below the bus voltage ÷ 2, and the spike voltage disappears. It cannot be detected.

しかし、本実施の形態ではドライブ部7は90degの転流のタイミングで、タイマをスタートさせており速度から計算した60deg相当の時間が経過した場合は30deg相当の時間に位置検出が発生したとみなし、60deg相当のタイミングで転流を行う。これにより、スパイク電圧が誘起電圧0クロスを隠すような場合であっても、適切なタイミングでの転流が可能となる。また、スパイク電圧の終わりを検出しているため、負荷変動や母線電圧変動などブラシレスDCモータ5が遅れ位相となり転流後すぐに位置検出タイミングが発生する場合であっても、予め定めたマスク期間がないため正確な位置検出を行うことができる。また、本実施の形態ではスパイク電圧の消失が確認できないと判断する時間を60deg相当としたが、時間を短く設定すれば、進角が大きくなるため次回位置検出では転流から位置検出が発生するまでの時間が長くなり、誘起電圧0クロスによる位置検出が行える。また、スパイク電圧の消失が確認できないと判断する時間を60deg相当より長く設定すれば、より幅広い速度変動や電流変動に対応が可能となる。ただし、次回のスパイク電圧の消失が確認できないと判断する時間は60degより短くし遅れ位相の可能性に対して進角を進み側に変更する。   However, in the present embodiment, the drive unit 7 starts the timer at the timing of 90 deg commutation, and if the time equivalent to 60 deg calculated from the speed has elapsed, it is considered that position detection has occurred at the time equivalent to 30 deg. , And commutation is performed at a timing equivalent to 60 deg. Thereby, even when the spike voltage hides the induced voltage 0 cross, commutation at an appropriate timing is possible. Further, since the end of the spike voltage is detected, even if the brushless DC motor 5 is in a lagging phase such as load fluctuation or bus voltage fluctuation and a position detection timing occurs immediately after commutation, a predetermined mask period Therefore, accurate position detection can be performed. Further, in this embodiment, the time for determining that the disappearance of the spike voltage cannot be confirmed is equivalent to 60 deg. However, if the time is set to be short, the advance angle becomes large, and position detection occurs from commutation in the next position detection. The time until the time becomes longer, and the position can be detected by the induced voltage 0 cross. Further, if the time for determining that the disappearance of the spike voltage cannot be confirmed is set longer than 60 deg, it is possible to deal with a wider range of speed fluctuations and current fluctuations. However, the time when it is determined that the disappearance of the next spike voltage cannot be confirmed is shorter than 60 deg, and the advance angle is changed to the advance side with respect to the possibility of the delayed phase.

次に、本実施の形態のブラシレスDCモータ5の構造について説明する。図6は、本実施の形態におけるブラシレスDCモータ5の回転子の、回転軸に対して垂直断面を示した断面図である。   Next, the structure of the brushless DC motor 5 of the present embodiment will be described. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a cross section perpendicular to the rotation axis of the rotor of the brushless DC motor 5 in the present embodiment.

回転子5aは、鉄心5gと4枚のマグネット5c〜5fとから構成される。鉄心5gは、0.35〜0.5mm程度の薄い珪素鋼板を打ち抜いたものを積み重ねて構成される。マグネット5c〜5fは、円弧形状のフェライト系永久磁石がよく用いられ、図示したように、円弧形状の凹部が外方を向くように、中心対称に配置される。一方、マグネット5c〜5fとして、ネオジウムなどの希土類の永久磁石を用いる場合は、平板形状の場合もある。   The rotor 5a includes an iron core 5g and four magnets 5c to 5f. The iron core 5g is configured by stacking punched thin steel sheets of about 0.35 to 0.5 mm. As the magnets 5c to 5f, arc-shaped ferrite permanent magnets are often used, and as illustrated, the magnets 5c to 5f are arranged symmetrically with the arc-shaped concave portion facing outward. On the other hand, when rare earth permanent magnets such as neodymium are used as the magnets 5c to 5f, they may be flat.

このような構造の回転子5aにおいて、回転子5aの中心から、1つのマグネット(例えば5f)の中央に向かう軸をd軸とし、回転子5aの中心から、1つのマグネット(例えば5f)とこれに隣接するマグネット(例えば5c)との間に向かう軸をq軸とする。d軸方向のインダクタンスLdとq軸方向のインダクタンスLqは逆突極性を有し、異なるものとなる。つまりこれは、モータとしては、マグネットの磁束によるトルク(マグネットトルク)以外に、逆突極性を利用したトルク(リラクタンストルク)を有効に使える。したがって、モータとして、よりトルクが有効的に利用できる。この結果、本実施の形態としては、高効率なモータが得られる。   In the rotor 5a having such a structure, an axis extending from the center of the rotor 5a toward the center of one magnet (for example, 5f) is defined as a d-axis, and one magnet (for example, 5f) is connected to the center of the rotor 5a. The axis that goes to the adjacent magnet (for example, 5c) is the q axis. The inductance Ld in the d-axis direction and the inductance Lq in the q-axis direction have opposite saliency and are different. That is, this can effectively use torque (reluctance torque) using reverse saliency as well as torque (magnet torque) due to magnetic flux of the magnet. Therefore, torque can be used more effectively as a motor. As a result, a highly efficient motor is obtained as the present embodiment.

また、永久磁石にネオジウムなどの希土類磁石を採用してマグネットトルクの割合を多くしたり、インダクタンスLd、Lqの差を大きくしてリラクタンストルクの割合を多くしたりすると、最適な通電角を変えることにより効率を上げることができる。   Also, if a rare earth magnet such as neodymium is used as the permanent magnet to increase the ratio of magnet torque, or the difference between inductances Ld and Lq is increased to increase the ratio of reluctance torque, the optimum conduction angle can be changed. Can increase efficiency.

次に、本実施の形態のモータ駆動装置22を冷蔵庫21や空気調和機に用いて、圧縮機17を駆動した場合について説明する。従来のモータ駆動装置では平滑コンデンサやリアクタが大きくなりシステムに組み込むには大きなスペースが必要であった。しかしながら、本実施の形態では平滑コンデンサを400μF程度必要であったものを数μFに低減することが可能となり、体積にして1/3以下に低減できる。また、冷蔵庫21のような低負荷での駆動であれば、リアクタも数ミリHあったものをフィルタのインダクタンス成分で賄うことが可能となり、大幅なサイズダウンと低コスト化が可能となる。   Next, the case where the compressor 17 is driven using the motor drive device 22 of the present embodiment for the refrigerator 21 and the air conditioner will be described. In the conventional motor drive device, a smoothing capacitor and a reactor are large, and a large space is required for incorporation into the system. However, in the present embodiment, a smoothing capacitor that requires about 400 μF can be reduced to several μF, and the volume can be reduced to 1/3 or less. In addition, if the driving is performed at a low load like the refrigerator 21, it is possible to cover the reactor with several millimeters H by the inductance component of the filter, and it is possible to greatly reduce the size and cost.

一定速でのみ駆動するコンプレッサ制御のシステムにおいて、従来の可変速度駆動が可能なモータ駆動装置ではスペースが狭く容易に組み込むことができなかった。しかしながら、本実施の形態では非常に小型化できるため、設置スペースの制約が緩和され、可変速度駆動が可能なモータ駆動装置を、一定速でのみ駆動するコンプレッサシステムに組み込むことが容易となる。速度可変となれば、冷蔵庫のシステム効率を向上させることができ、より省エネルギーな冷蔵庫を提供することができる。   In a compressor control system that drives only at a constant speed, a conventional motor driving device capable of variable speed driving has a small space and cannot be easily incorporated. However, since the present embodiment can be made very compact, restrictions on installation space are eased, and it becomes easy to incorporate a motor drive device capable of variable speed drive into a compressor system that is driven only at a constant speed. If the speed is variable, the system efficiency of the refrigerator can be improved, and a more energy-saving refrigerator can be provided.

以上ように、本実施の形態においては、交流電源1と、交流電源1から入力された交流を直流に整流する整流回路2と、整流回路2からの出力を平滑する平滑部3と、スイッチング素子4a〜4fと還流電流用ダイオード4g〜4lで構成され平滑部3より得られる直流を交流に変換するインバータ4と、インバータ4から得られる交流を入力とし負荷を駆動するブラシレスDCモータ5と、還流電流用ダイオード4g〜4lに電流が流れている間に端子電圧に発生するスパイク電圧を検出しブラシレスDCモータ5の端子電圧に現れる誘起電圧から回転子の回転位置を検出する端子電圧検出部6と、インバータ4がブラシレスDCモータ5に供給する電力の供給タイミングを端子電圧検出部6が検出した情報に基づき通電角が120度以上150度以下の矩形波またはそれに準じる波形でインバータ4に出力するドライブ部7を有し、端子電圧検出部6はスパイク電圧が消失したことを検出し、消失検出後に誘起電圧から回転子の位置検出をするとしたことにより、スパイク電圧が確実に終了した後に位置検出を行うため、電流の急激な変化に対しても、位置検出とスパイク電圧を分けることができ、モータ位相の遅れやスパイク電圧を誘起電圧と誤検出することなく、正確な位置検出を行うことで安定した電流波形で駆動することとなり、電流の急激な変化が起きた場合であっても、正確な位置検出を行い安定した電流波形で駆動し、高効率な運転が可能なモータ駆動装置を提供できる。   As described above, in the present embodiment, the AC power source 1, the rectifier circuit 2 that rectifies the AC input from the AC power source 1 into DC, the smoothing unit 3 that smoothes the output from the rectifier circuit 2, and the switching element 4a to 4f and freewheeling current diodes 4g to 4l, which are configured to convert the direct current obtained from the smoothing unit 3 into alternating current, the brushless DC motor 5 that drives the load using the alternating current obtained from the inverter 4 as an input, A terminal voltage detection unit 6 for detecting a spike voltage generated in the terminal voltage while a current flows through the current diodes 4g to 4l and detecting a rotational position of the rotor from an induced voltage appearing in the terminal voltage of the brushless DC motor 5; The conduction angle is 120 degrees or more based on the information detected by the terminal voltage detector 6 about the supply timing of the power supplied from the inverter 4 to the brushless DC motor 5. The drive unit 7 outputs to the inverter 4 with a rectangular wave of 50 degrees or less or a waveform conforming thereto, and the terminal voltage detection unit 6 detects the disappearance of the spike voltage, and detects the rotor position from the induced voltage after the disappearance is detected. Since position detection is performed after the spike voltage has been reliably completed, position detection and spike voltage can be separated from sudden changes in current, inducing motor phase delay and spike voltage. By accurately detecting the position without detecting it as a voltage, it is possible to drive with a stable current waveform. Even when a sudden change in current occurs, the position is detected accurately and the current waveform is stable. It is possible to provide a motor drive device that can be driven with high efficiency and can be operated efficiently.

また、本実施の形態のドライブ部7はスパイク電圧が発生している期間に閾値を定め、閾値よりも長くスパイク電圧が発生した場合は、運転速度などの運転状態に応じて決定した時間経過に基づき波形を出力するとしたことで、スパイク電圧によって、誘起電圧が隠れてしまうような負荷の大きな状態であっても、適切なタイミングで転流を行うことができ、安定した駆動を行うことができる。   In addition, the drive unit 7 according to the present embodiment sets a threshold value during a period in which the spike voltage is generated, and when the spike voltage is generated longer than the threshold value, the drive unit 7 waits for a period of time determined according to the operation state such as the operation speed. Based on the output of the waveform, even when the load is large such that the induced voltage is hidden by the spike voltage, commutation can be performed at an appropriate timing, and stable driving can be performed. .

また、本実施の形態の平滑部3は交流電源1の周波数の40倍より高い共振周波数となるよう値を決定した小容量の平滑コンデンサ3eとリアクタ3fで構成されるとしたことにより、モータ駆動装置22は小型となり、交流電源1の略2倍の周期で前記モータに流れる電流が大きく脈動しスパイク電圧幅が大きく変動することとなっても、スパイク電圧が消失するのを検出し、正確な位置検出が可能となるため、安定して駆動可能な小型のモータ駆動装置を提供することができる。   Further, the smoothing unit 3 of the present embodiment is constituted by a small-capacity smoothing capacitor 3e and a reactor 3f whose values are determined so as to have a resonance frequency higher than 40 times the frequency of the AC power supply 1, thereby driving the motor. The device 22 is small in size, and even if the current flowing through the motor pulsates and the spike voltage width fluctuates greatly with a period approximately twice that of the AC power source 1, it is detected that the spike voltage disappears and is accurate. Since the position can be detected, a small motor driving device that can be driven stably can be provided.

また、本実施の形態のブラシレスDCモータ5はレシプロ式の圧縮機17を駆動させる動力とするものである。往復運動を行うレシプロタイプは、冷媒の圧縮工程と吸入工程で負荷が大きく異なり、それに合わせて電流および速度が変動するが、スパイク電圧の消失を待って位置検出を行うことにより、圧縮機17の圧縮および吸入工程でも適切にブラシレスDCモータ5の回転子の位置を検出することができる。   Further, the brushless DC motor 5 of the present embodiment uses power for driving the reciprocating compressor 17. In the reciprocating type that performs reciprocating motion, the load differs greatly between the refrigerant compression process and the suction process, and the current and speed fluctuate accordingly. However, by detecting the position after the spike voltage disappears, The position of the rotor of the brushless DC motor 5 can be appropriately detected even in the compression and suction processes.

本発明のモータ駆動装置は、スパイク電圧の発生状況によらず安定した駆動を可能とする。これにより、冷蔵庫や送風機のみならず、自動販売機やショーケース、ヒートポンプ給湯器における圧縮機に適用できる。その他、洗濯機や掃除機、ポンプなどブラシレスDCモータを用いる電気機器の安定駆動にも適用できる。   The motor driving device of the present invention enables stable driving regardless of the occurrence of spike voltage. Thereby, it can be applied not only to refrigerators and blowers but also to compressors in vending machines, showcases, and heat pump water heaters. In addition, the present invention can also be applied to stable driving of electric devices using brushless DC motors such as washing machines, vacuum cleaners, and pumps.

1 交流電源
2 整流回路
3e 平滑コンデンサ
3f リアクタ
4 インバータ
5 ブラシレスDCモータ
5a 回転子
5b 固定子
6 端子電圧検出部
7 ドライブ部
17 圧縮機
21 冷蔵庫
22 モータ駆動装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 AC power supply 2 Rectification circuit 3e Smoothing capacitor 3f Reactor 4 Inverter 5 Brushless DC motor 5a Rotor 5b Stator 6 Terminal voltage detection part 7 Drive part 17 Compressor 21 Refrigerator 22 Motor drive device

Claims (4)

交流電源と、前記交流電源から入力された交流を直流に整流する整流回路と、前記整流回路からの出力を平滑する平滑部と、スイッチング素子と還流電流用ダイオードで構成され前記平滑部より得られる直流を交流に変換するインバータと、前記インバータから得られる交流を入力とし負荷を駆動するブラシレスDCモータと、前記還流電流用ダイオードに電流が流れている間に端子電圧に発生するスパイク電圧を検出し前記ブラシレスDCモータの端子電圧に現れる誘起電圧から回転子の回転位置を検出する端子電圧検出部と、前記インバータが前記ブラシレスDCモータに供給する電力の供給タイミングを前記端子電圧検出部の情報に基づき通電角が120度以上150度以下の矩形波またはそれに準じる波形で前記インバータに出力するドライブ部を有し、前記端子電圧検出部はスパイク電圧が消失したことを検出し、消失検出後に誘起電圧から回転子の位置検出をするとしたモータ駆動装置。 An AC power source, a rectifying circuit that rectifies AC input from the AC power source into DC, a smoothing unit that smoothes the output from the rectifying circuit, a switching element and a return current diode, and is obtained from the smoothing unit An inverter that converts direct current to alternating current, a brushless DC motor that uses the alternating current obtained from the inverter as an input to drive a load, and a spike voltage that occurs in the terminal voltage while the current flows through the return current diode is detected. Based on the information of the terminal voltage detector, the terminal voltage detector that detects the rotational position of the rotor from the induced voltage that appears in the terminal voltage of the brushless DC motor, and the supply timing of the power that the inverter supplies to the brushless DC motor. Output to the inverter as a rectangular wave with a conduction angle of 120 degrees or more and 150 degrees or less or a waveform conforming thereto. Has a drive unit, the terminal voltage detecting section detects that the spike voltage is lost, loss detection motor drive apparatus to detect the position of the rotor from the induced voltage after. 前記ドライブ部はスパイク電圧が発生している期間に閾値を定め、閾値よりも長くスパイク電圧が発生した場合は、運転速度などの運転状態に応じて決定した時間経過に基づき波形を出力する請求項1に記載のモータ駆動装置。 The drive unit determines a threshold value during a period in which a spike voltage is generated, and outputs a waveform based on the passage of time determined according to an operation state such as an operation speed when the spike voltage is generated longer than the threshold value. The motor drive device according to 1. 前記平滑部は前記交流電源の周波数の40倍より高い共振周波数となるよう値を決定した小容量のコンデンサとリアクタで構成される請求項1または2のいずれかに記載のモータ駆動装置。 3. The motor driving device according to claim 1, wherein the smoothing unit includes a small-capacitance capacitor and a reactor whose values are determined so as to have a resonance frequency higher than 40 times the frequency of the AC power supply. 前記ブラシレスDCモータはレシプロ圧縮機を駆動する請求項1〜3のいずれか1項に記載のモータ駆動装置。 The motor driving apparatus according to claim 1, wherein the brushless DC motor drives a reciprocating compressor.
JP2014043541A 2014-03-06 2014-03-06 Motor drive device Active JP6383940B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014043541A JP6383940B2 (en) 2014-03-06 2014-03-06 Motor drive device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014043541A JP6383940B2 (en) 2014-03-06 2014-03-06 Motor drive device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015171206A true JP2015171206A (en) 2015-09-28
JP6383940B2 JP6383940B2 (en) 2018-09-05

Family

ID=54203505

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014043541A Active JP6383940B2 (en) 2014-03-06 2014-03-06 Motor drive device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6383940B2 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010530201A (en) * 2008-04-18 2010-09-02 パナソニック株式会社 Inverter controller, electric compressor, and household electrical equipment
JP2012222842A (en) * 2011-04-04 2012-11-12 Panasonic Corp Motor drive device and electric appliance using the same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010530201A (en) * 2008-04-18 2010-09-02 パナソニック株式会社 Inverter controller, electric compressor, and household electrical equipment
JP2012222842A (en) * 2011-04-04 2012-11-12 Panasonic Corp Motor drive device and electric appliance using the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP6383940B2 (en) 2018-09-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5195444B2 (en) Brushless DC motor driving apparatus, refrigerator and air conditioner using the same
JP6134905B2 (en) MOTOR DRIVE DEVICE AND ELECTRIC DEVICE USING THE SAME
WO2017038024A1 (en) Motor driving device, as well as refrigerator and device for operating compressor in which said motor driving device is used
WO2010082473A1 (en) Motor driving device and electric equipment using same
WO2004084401A1 (en) Electrically powered compressor
JP2012222842A (en) Motor drive device and electric appliance using the same
JP2008160950A (en) Motor driver and refrigerator possessing it
JP5375260B2 (en) Motor drive device and refrigerator using the same
JP5402310B2 (en) Motor drive device, compressor and refrigerator
JP5428746B2 (en) Brushless DC motor driving apparatus and electric apparatus using the same
JP5521405B2 (en) Motor drive device and electric apparatus using the same
JP5387396B2 (en) Motor drive device, compressor and refrigerator
JP6383940B2 (en) Motor drive device
JP2008005639A (en) Method and device for driving brushless dc motor
JP2011193585A (en) Motor drive and electric equipment using the same
JP5604991B2 (en) MOTOR DRIVE DEVICE AND ELECTRIC DEVICE USING THE SAME
JP6970871B2 (en) Motor drive device and refrigerator using it
JP5747145B2 (en) Motor drive device and electric apparatus using the same
JP6450939B2 (en) Motor drive device, compressor drive device using the same, refrigeration device, and refrigerator
JP2019083594A (en) Motor drive device, and refrigerator using the same
JP5927412B2 (en) MOTOR DRIVE DEVICE AND ELECTRIC DEVICE USING THE SAME
JP2012092694A (en) Driving device for compressor and refrigerator using the same
JP5407790B2 (en) Motor drive device and compressor and refrigerator using the same
JP5927411B2 (en) MOTOR DRIVE DEVICE AND ELECTRIC DEVICE USING THE SAME
JP2015089142A (en) Motor driver and electrical apparatus using the same

Legal Events

Date Code Title Description
RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20160519

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160822

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170412

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170418

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170614

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20171114

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180112

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180626

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180709

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6383940

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151