(57)【要約】【課題】  メモリの大容量化を抑止し、且つあらゆる負荷状態であっても性能低下を抑止可能な低騒音の家電機器用の電動機制御装置を提供する。【解決手段】  同期ＰＷＭ制御する家電機器用の電動機制御装置であって、キャリア波を生成するキャリア波生成部と、入力された電圧指令とキャリア波に基づいて電動機を制御するＰＷＭ制御指令を生成するＰＷＭ制御指令生成部と、ＰＷＭ制御指令に基づいて電動機を制御する制御部と、電圧指令と予め定めた基準電圧指令との電圧位相ズレを検出するズレ検出部と、を有し、キャリア波生成部は、電圧位相ズレと入力された周波数指令に基づいてキャリア波を生成し、ズレ検出部で電圧位相ズレが検出された時間から電圧位相ズレが検出されなくなる時間までの間隔が電動機の負荷によらず一定である構成とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同期ＰＷＭ制御する家電機器用の電動機制御装置であって、
キャリア波を生成するキャリア波生成部と、
入力された電圧指令と前記キャリア波に基づいて電動機を制御するＰＷＭ制御指令を生成するＰＷＭ制御指令生成部と、
前記ＰＷＭ制御指令に基づいて電動機を制御する制御部と、
前記電圧指令と予め定めた基準電圧指令との電圧位相ズレを検出するズレ検出部と、を有し、
前記キャリア波生成部は、前記電圧位相ズレと入力された周波数指令に基づいてキャリア波を生成し、前記ズレ検出部で電圧位相ズレが検出された時間から電圧位相ズレが検出されなくなる時間までの間隔が前記電動機の負荷によらず一定である、ことを特徴とする、家電機器用の電動機制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の家電機器用の電動機制御装置であって、
前記ズレ検出部で電圧位相ズレが検出された前と後で、前記キャリア波の大きさが異なる、家電機器用の電動機制御装置。
【請求項３】
請求項１記載の家電機器用の電動機制御装置であって、
前記電動機は、永久磁石同期モータである、家電機器用の電動機制御装置。
【請求項４】
請求項１記載の家電機器用の電動機制御装置であって、
前記ズレ検出部は、電圧指令から現在の電圧位相を算出し、算出された前記電圧位相と前記基準電圧指令との偏差を電圧位相ズレとして出力する、家電機器用の電動機制御装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の家電機器用の電動機制御装置であって、
前記電動機は電気掃除機の電動機である家電機器用の電動機制御装置。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の家電機器用の電動機制御装置であって、
前記電動機は電気掃除機の電動機であり、
前記電気掃除機の運転モードによらず、ズレ検出部で電圧位相ズレが検出された時間から電圧位相ズレが検出されなくなる時間までの間隔が一定である家電機器用の電動機制御装置。
【請求項７】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の家電機器用の電動機制御装置であって、
前記電動機は電気洗濯機の電動機である家電機器用の電動機制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家電機器用の電動機制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、掃除機や洗濯機などの家電用機器は、非同期ＰＷＭ制御を行っていた。
【０００３】
しかし、駆動周波数が高くなった場合、電動機であるモータ騒音が発生する可能性があった。低騒音化を図る為に、特許文献１では同期ＰＷＭ制御を行い、予め記憶されたキャリア同期補正マップを用いて電圧指令を補正することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２２３３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１では、キャリア波毎のキャリア同期補正マップをもっておらず、モータの負荷状況によっては、予め定めたキャリア同期補正マップでは十分に補正されず性能低下となる可能性がある、又は、あらゆる負荷に対応した多くのキャリア同期補正マップを予め記憶した場合、メモリの大容量化につながる。
【０００６】
本発明は、メモリの大容量化を抑止し、且つあらゆる負荷状態であっても性能低下を抑止可能な低騒音の家電機器用の電動機制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記課題を解決するために、同期ＰＷＭ制御する家電機器用の電動機制御装置であって、キャリア波を生成するキャリア波生成と、入力された電圧指令とキャリア波に基づいて電動機を制御するＰＷＭ制御指令を生成するＰＷＭ制御指令生成部と、ＰＷＭ制御指令に基づいて電動機を制御する制御部と、電圧指令と予め定めた基準電圧指令との電圧位相ズレを検出するズレ検出部と、を有し、キャリア波生成部は、電圧位相ズレと入力された周波数指令に基づいてキャリア波を生成し、ズレ検出部で電圧位相ズレが検出された時間から電圧位相ズレが検出されなくなる時間までの間隔が電動機の負荷によらず一定である構成とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、メモリの大容量化を抑止し、且つあらゆる負荷状態であっても性能低下を抑止可能な低騒音の家電機器用の電動機制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る家電機器用の電動機制御装置の制御ブロックを示す図である。
【図２】電気掃除機の外観を示す図である。
【図３】本発明の家電機器用の電動機制御装置の電圧位相ズレの補正を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は、複数相の巻線を有する電動機１０５を制御する家電機器用の電動機制御装置に関し、本発明の実施例として、電気掃除機１０の電動機制御装置を例として以下詳細に説明する。なお、電動機は永久磁石同期モータとして以下説明する。
【００１１】
図２は、本発明に関わる電気掃除機１０の外観である。図１は、本発明に関わる電動機制御装置の基本構成図である。
【００１２】
図１において、ズレ検出部１０１は、入力された電圧指令と予め定めた同期PWM制御時の理想電圧指令に基づいて、電圧位相ズレΔθvを検出する。具体的には、入力された電圧指令から所定の演算により「現在の電圧位相」を算出する。算出された「現在の電圧位相θv」と「同期PWM時の基準電圧位相θvbase」との偏差（ズレ）を電圧位相ズレΔθvとして出力する。
【００１３】
次に、キャリア波生成部102で、ズレ検出部101から出力された電圧位相ズレΔθvと入力された周波数指令ω*および周波数指令ω*に基づき設定されたキャリアのパルス数Npからキャリア周期Tcを決定し、キャリア波を生成する。パルス数Npはキャリア周波数が周波数指令ω*の何倍であるかを示すものである。Np＝３（３パルス）の場合は、周波数指令ω*の３倍、つまり周波数指令１周期の間にキャリア波が３周期存在することとなる。Nｐは望ましくは３の奇数倍で設定する。つまり、本実施例ではNp=３で説明するがNp=9でも設定可能である。
【００１４】
具体的には、キャリア周波数Fcは、2π×Np×｛(Δθv×Kv)+ω*｝で算出できる。ここで、Kvは予め設定されるPLLゲインである。キャリア周期Tcは1/Fcとなる。
【００１５】
例えば、PLLゲインKvを1で設定すると、周波数指令ω*[rad/s]に(Δθv×1)[rad/s]を加算することとなり、Δθv[rad]のズレを1秒間で補正する制御となる。
【００１６】
同様にPLLゲインKvが100の場合は1秒間にΔθv[rad]の100倍のズレを補正する制御となり、10[ms]でΔθv[rad]のズレを補正する制御となる。
【００１７】
これにより発生した電圧位相ズレに対し、電圧位相ズレの大きさに依らず、一定時間でズレを補正する制御（PLL制御）となる。
【００１８】
次に、PWM制御指令生成部１０３は、キャリア波生成部で生成されたキャリア波と、入力された電圧指令vと、に基づいて、インバータ駆動信号を生成し、制御部であるインバータ回路104にインバータ駆動信号を出力する。このインバータ駆動信号に基づいて、インバータ回路１０４で、負荷としてのファン１０６が取り付けられた電動機１０５を制御する制御指令を生成する。
これら、ズレ検出部１０１、キャリア波生成部１０２、PWM制御指令生成部１０３は、処理部であるマイコン１００内の処理として記載したが、マイコン外での処理でも可能である。
【００１９】
なお、電圧指令は電動機１０５の各相に出力するDutyを決定し、キャリア波、又はキャリア周期TcはDutyの周期を決定するものである。
【００２０】
次に、図３に３パルス時（Np=3）の負荷変動により電圧位相変動が生じた場合の電圧位相ズレ補正時の電圧位相波形とキャリア波の関係を示し、電圧位相ズレを補正する制御（PLL（phase locked loop：位相同期回路）制御）について説明する。なお、PLL制御では、電圧位相ズレΔθvを小さくなるようにキャリア周期Tcを決定する。
【００２１】
本処理は、キャリア波と電圧指令から求めた電圧位相θvを同期させるため、電圧位相θvとキャリア波との誤差（ズレ）を山周期（山で演算、谷で反映）で電圧位相θvと予め定めた理想となる基準電圧位相θvbaseから算出する。
【００２２】
電気掃除機は電源のON／OFFや、強運転や標準運転のように運転モードが頻繁に変更されたり、塵などを吸引することで搭載されたモータなどの電動機の負荷が細かく変動する。この負荷変動により電圧位相変動が生じ、その電圧位相変動に伴い、図３のように、電圧位相ズレΔθvが生じる。
【００２３】
電圧位相変動発生前４０５では、電圧位相ズレΔθv=0であるため基準電圧位相波形４０２はCosω*tとなる。電圧位相ズレ検出点４０６、具体的にはキャリア波の山もしくは谷における現在の電圧位相波形点（図３では３パルス目の谷における現在の電圧位相波形を検出点としているが、すべての山もしくは谷における現在の電圧位相波形を検出点としてもよい）で現在の電圧位相波形４０３と基準電圧位相波形４０２との電圧位相ズレΔθv検出し、その電圧位相ズレΔθvに対しPLL制御を開始する。PLL制御時の基準電圧位相波形４０４はCos｛ω*+(Kv×Δθv)｝tとなり、設定したPLLゲインKvの応答時間でキャリア波４０１を補正する。また、基準電圧位相波形４０２、PLL制御時の基準電圧位相波形４０４とキャリア波４０１の関係性は同じである。
【００２４】
図３のように電圧位相波形の周期が短くなる場合（図３（２）モータの回転数が上がる、つまり負荷が軽い場合）と長くなる場合（図３（１）モータの回転数が下がる、つまり負荷が重い場合）の２パターンがあり、その変動がどのような大きさであっても、図３に示すようにズレ補正開始時から補正終了までの時間がPLLゲインKvで設定した応答時間で、キャリア波を補正出来る。その際、電圧位相ズレ検出点４０６の前後で、キャリア波の大きさ等が異なっている。例えば、掃除機の運転モード（強運転、標準運転など）によらず電圧位相ズレが検出された時間から電圧位相ズレが検出されなくなる時間までの間隔が一定となる。
【００２５】
つまり、本発明のズレ検出部１０１とキャリア波生成部１０２により、同じ一定時間で電圧位相ズレΔθvを補正することが出来る。よって、ズレ検出部１０１で電圧位相ズレΔθvが検出された時間から電圧位相ズレΔθvが検出されなくなる時間までの間隔が電動機１０５の負荷によらず一定となると共に、キャリア波を正確に補正出来る。これによりメモリの大容量化を抑止し、且つあらゆる負荷状態であっても性能低下を抑止可能な低騒音の家電機器用の電動機制御装置を提供できる。
【００２６】
なお、上記実施例では、電動機を含む電気掃除機の例で説明したが、電気洗濯機などの他の家電製品に適用しても良い。
【符号の説明】
【００２７】
１０  電気掃除機
１００  マイコン
１０１  ズレ検出部
１０２  キャリア波生成部
１０３  PWM制御指令生成部
１０４  インバータ回路
１０５  電動機
１０６  ファン
４０１  キャリア波
４０２  基準電圧位相波形
４０３  現在の電圧位相波形
４０４  PLL制御時の基準電圧位相波形
４０５  電圧位相変動発生前
４０６  電圧位相ズレ検出点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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