(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１中性点電圧を得るべくインバータ（121）の各相の出力端子に一方の端部が接続され、かつ他方の端部が互いに接続された抵抗（122u）（122v）（122w）と、第２中性点電圧を得るべくブラシレスDCモータ（６）の各相の固定子巻線（6u）（6v）（6w）の一方の端部を互いに接続してあり、第１中性点電圧と第２中性点電圧との差を積分する積分手段（124a）（124b）と、積分信号に基づいてブラシレスDCモータ（６）の回転子（6a）の磁極位置を検出する磁極位置検出手段（125）と、インバータ（121）で、負荷トルクの脈動に同期して、負荷トルクの位相に対して進ませた変動電圧を平均値電圧指令に重畳してブラシレスDCモータ（６）に印加すべく制御するインバータ制御手段（18）と、積分信号の波高値の変動を抑制する波高値変動抑制手段（19m）（19n）（19a）とを含むことを特徴とするブラシレスDCモータ駆動装置。
【請求項２】
波高値変動抑制手段（19m）（19n）（19a）が、インバータ周期を分割する分割手段と、各分割周期毎に積分信号のレベルの大小を判定する判定手段（19m）と、積分信号のレベルが大であるとの判定結果に応答してインバータ電圧位相を遅らせ、積分信号のレベルが小であるとの判定結果に応答してインバータ電圧位相を進ませるインバータ電圧位相制御手段（19m）（19n）（19a）とを含んでいる請求項１に記載のブラシレスDCモータ駆動装置。
【請求項３】
第１中性点電圧を得るべくインバータ（121）の各相の出力端子に一方の端部が接続され、かつ他方の端部が互いに接続された抵抗（122u）（122v）（122w）と、第２中性点電圧を得るべくブラシレスDCモータ（６）の各相の固定子巻線（6u）（6v）（6w）の一方の端部を互いに接続してあり、第１中性点電圧と第２中性点電圧との差を積分する積分手段と、積分信号に基づいてブラシレスDCモータ（６）の回転子（6a）の磁極位置を検出する磁極位置検出手段（123a）（124a）（124b）（125）と、インバータ（121）で、負荷トルクの脈動に同期して、負荷トルクの位相に対して進ませた変動位相を平均値位相指令に重畳してブラシレスDCモータ（６）に印加すべく制御するインバータ制御手段（18）と、積分信号の波高値の変動を抑制する波高値変動抑制手段（19m）（19n）（19a）とを含むことを特徴とするブラシレスDCモータ駆動装置。
【請求項４】
波高値変動抑制手段（19m）（19n）（19a）が、インバータ周期を分割する分割手段と、各分割周期毎に積分信号のレベルの大小を判定する判定手段（19m）と、積分信号のレベルが大であるとの判定結果に応答してインバータ電圧振幅を大きくし、積分信号のレベルが小であるとの判定結果に応答してインバータ電圧振幅を小さくするインバータ電圧振幅制御手段（19m）（19n）（19a）とを含んでいる請求項３に記載のブラシレスDCモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はインバータを用いてブラシレスDCモータを駆動するブラシレスDCモータ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、１シリンダ圧縮機の１回転中の回転速度変動に伴う振動をインバータ・モータの入力電圧または入力電流を制御することにより低減するトルク制御技術が知られている（特公平６−42789号広報参照）。
【０００３】
また、駆動源としては、位置検出機構を予め持つためトルク制御がACモータに比べて容易なブラシレスDCモータが専ら用いられている。
【０００４】
中でも、回転子の永久磁石を表面に装着する表面磁石構造のブラシレスDCモータは、トルク制御を行う場合、モータトルク発生に寄与しないｄ軸電流を０にする制御、すなわち電流位相をモータ速度起電圧の位相と同相（電流位相＝０）になるように制御する方法が、効率低下のない駆動方法として知られ、制御が簡便なことからよく用いられている。
【０００５】
一方、回転子の永久磁石を内部に埋め込む埋込磁石構造のブラシレスDCモータは、２つの発生トルク、すなわち磁石トルクとリラクタンストルクを同時に出力でき、負荷トルクに応じて２つのトルク配分を適正化し、最小電流で最大トルクとなるように制御（以下、最大トルク制御と称する）することで表面磁石構造のブラシレスDCモータに比べ、さらに高効率な運転ができる特徴を持ち、最近になって特に省エネ性を要求される空気調和機などへの適用が進んでいる。
【０００６】
また、埋込磁石構造のブラシレスDCモータの最大トルク制御方法は、「埋込磁石構造PMモータに適した制御法」、森本他、電気学会半導体電力変換研究会資料SPC−92−５に示されており、モータの電気的定数により定まる関係式に基づいてdq軸電流を制御すればよいことが知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記の最大トルク制御法をトルク制御と組み合わせる場合、以下に示す問題点が発生する。
【０００８】
（１）モータ温度、磁気飽和によるモデル誤差が発生し、絶えず最大トルク条件が門族されるわけではない。そして、モータのモデル誤差に伴う問題（具体的には、温度上昇に伴う巻線抵抗、速度起電力定数の変化、磁気飽和によるdq軸各々のインダクタンス値の変化と速度起電力定数の変化）を解決するためには、これら温度、磁気飽和による各種パラメータの変化を実測し、演算に加味する必要があるが、実用上は著しく困難である。
【０００９】
（２）振動に影響の少ない高次成分までキャンセルするトルク制御との組み合わせでは、必要以上の電力消費をしてしまう。
【００１０】
（３）トルク制御によりピーク電流が増加し、インバータ電流の限界を越え、最大トルク制御の動作ポイントからずらす必要がある。
【００１１】
【発明の目的】
この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、運転範囲を拡大できるとともに、効率を高めることができるブラシレスDCモータ駆動装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１のブラシレスDCモータ駆動装置は、第１中性点電圧を得るべくインバータの各相の出力端子に一方の端部が接続され、かつ他方の端部が互いに接続された抵抗と、第２中性点電圧を得るべくブラシレスDCモータの各相の固定子巻線の一方の端部を互いに接続してあり、第１中性点電圧と第２中性点電圧との差を積分する積分手段と、積分信号に基づいてブラシレスDCモータの回転子の磁極位置を検出する磁極位置検出手段と、インバータで、負荷トルクの脈動に同期して、負荷トルクの位相に対して進ませた変動電圧を平均値電圧指令に重畳してブラシレスDCモータに印加すべく制御するインバータ制御手段と、積分信号の波高値の変動を抑制する波高値変動抑制手段とを含んでいる。
【００１３】
請求項２のブラシレスDCモータ駆動装置は、波高値変動抑制手段として、インバータ周期を分割する分割手段と、各分割周期毎に積分信号のレベルの大小を判定する判定手段と、積分信号のレベルが大であるとの判定結果に応答してインバータ電圧位相を遅らせ、積分信号のレベルが小であるとの判定結果に応答してインバータ電圧位相を進ませるインバータ電圧位相制御手段とを含むものを採用するものである。
【００１４】
請求項３のブラシレスDCモータ駆動装置は、第１中性点電圧を得るべくインバータの各相の出力端子に一方の端部が接続され、かつ他方の端部が互いに接続された抵抗と、第２中性点電圧を得るべくブラシレスDCモータの各相の固定子巻線の一方の端部を互いに接続してあり、第１中性点電圧と第２中性点電圧との差を積分する積分手段と、積分信号に基づいてブラシレスDCモータの回転子の磁極位置を検出する磁極位置検出手段と、インバータで、負荷トルクの脈動に同期して、負荷トルクの位相に対して進ませた変動位相を平均値位相指令に重畳してブラシレスDCモータに印加すべく制御するインバータ制御手段と、積分信号の波高値の変動を抑制する波高値変動抑制手段とを含んでいる。
【００１５】
請求項４のブラシレスDCモータ駆動装置は、波高値変動抑制手段として、インバータ周期を分割する分割手段と、各分割周期毎に積分信号のレベルの大小を判定する判定手段と、積分信号のレベルが大であるとの判定結果に応答してインバータ電圧振幅を大きくし、積分信号のレベルが小であるとの判定結果に応答してインバータ電圧振幅を小さくするインバータ電圧振幅制御手段とを含むものを採用するものである。
【００１６】
【作用】
請求項１のブラシレスDCモータ駆動装置であれば、インバータの各相の出力端子に一方の端部が接続された抵抗の他方の端子を互いに接続して第１中性点電圧を得るとともに、ブラシレスDCモータの各相の固定子巻線の一方の端部を互いに接続して第２中性点電圧を得、第１中性点電圧と第２中性点電圧との差を積分手段により積分し、積分信号に基づいて磁極位置検出手段によりブラシレスDCモータの回転子の磁極位置を検出し、インバータ制御手段によって、インバータで、負荷トルクの脈動に同期して、負荷トルクの位相に対して進ませた変動電圧を平均値電圧指令に重畳してブラシレスDCモータに印加すべく制御する。そして、この処理を行っている間に、波高値変動抑制手段により積分信号の波高値の変動を抑制する。
【００１７】
したがって、積分信号にモータ周期と一致するビート現象が発生するという不都合を大幅に抑制し、磁極位置検出信号を安定化してブラシレスDCモータの運転範囲を拡大することができる。また、ブラシレスDCモータの効率を高めることができる。
【００１８】
請求項２のブラシレスDCモータ駆動装置であれば、積分信号の波高値の変動を抑制すべく、分割手段によりインバータ周期を分割し、判定手段により各分割周期毎に積分信号のレベルの大小を判定する。そして、インバータ電圧位相制御手段によって、積分信号のレベルが大であるとの判定結果に応答してインバータ電圧位相を遅らせ、積分信号のレベルが小であるとの判定結果に応答してインバータ電圧位相を進ませる。
【００１９】
したがって、請求項１と同様の作用を達成することができる。
【００２０】
請求項３のブラシレスDCモータ駆動装置であれば、インバータの各相の出力端子に一方の端部が接続された抵抗の他方の端子を互いに接続して第１中性点電圧を得るとともに、ブラシレスDCモータの各相の固定子巻線の一方の端部を互いに接続して第２中性点電圧を得、第１中性点電圧と第２中性点電圧との差を積分手段により積分し、積分信号に基づいて磁極位置検出手段によりブラシレスDCモータの回転子の磁極位置を検出し、インバータ制御手段によって、インバータで、負荷トルクの脈動に同期して、負荷トルクの位相に対して進ませた変動位相を平均値位相指令に重畳してブラシレスDCモータに印加すべく制御する。そして、この処理を行っている間に、波高値変動抑制手段により積分信号の波高値の変動を抑制する。
【００２１】
したがって、積分信号にモータ周期と一致するビート現象が発生するという不都合を大幅に抑制し、磁極位置検出信号を安定化してブラシレスDCモータの運転範囲を拡大することができる。また、ブラシレスDCモータの効率を高めることができる。
【００２２】
請求項４のブラシレスDCモータ駆動装置であれば、積分信号の波高値の変動を抑制すべく、分割手段によってインバータ周期を分割し、判定手段によって、各分割周期毎に積分信号のレベルの大小を判定する。そして、インバータ電圧振幅制御手段によって、積分信号のレベルが大であるとの判定結果に応答してインバータ電圧振幅を大きくし、積分信号のレベルが小であるとの判定結果に応答してインバータ電圧振幅を小さくする。
【００２３】
したがって、請求項３と同様の作用を達成することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面によってこの発明の実施の態様を詳細に説明する。
【００２５】
図１は同期モータ駆動装置の構成例を示すブロック図である。
【００２６】
この同期モータ駆動装置は、直流電源120の両端子間に２つのスイッチングトランジスタの直列接続回路を３つ互いに並列接続して電圧形インバータ121を構成している。なお、各スイッチングトランジスタと並列に保護用のダイオードを接続している。そして、各直列接続回路の中点に、Ｙ接続された３つの抵抗122u,122v,122wを接続しているとともに、同期モータ６のＹ接続された固定子巻線6u,6v,6wを接続している。なお、6aが回転子を示している。そして、抵抗122u,122v,122wの中点において得られる第１中性点電圧VNをオペアンプ123aの非反転入力端子に供給し、固定子巻線6u,6v,6wの中点において得られる第２中性点電圧VMを抵抗123bを介してオペアンプ123aの反転入力端子に供給している。そして、オペアンプ123aの反転入力端子と出力端子との間に抵抗123cを接続している。したがって、オペアンプ123aの出力端子において、第１中性点電圧VNと第２中性点電圧VMとの差に対応する差電圧VNMが得られる。この差電圧VNMを、抵抗124aとコンデンサ124bとを直列接続してなる積分回路に供給し、抵抗124aとコンデンサ124bとの中点において得られる積分信号∫VNOdtをオペアンプ125の非反転入力端子に供給し、オペアンプ125の反転入力端子をグランドと接続することにより、ゼロクロスコンパレータを構成し、ゼロクロスコンパレータからの出力信号を位置信号（磁極位置検出信号）としてマイクロプロセッサ126に供給している。また、前記積分信号∫VNOdtを積分信号レベル検出回路127に供給し、積分信号レベル検出回路127からの検出信号をマイクロプロセッサ126に供給している。マイクロプロセッサ126には速度指令および速度変動指令も供給され、インバータ121を制御するための信号を、ベース駆動回路128を介して出力する。
【００２７】
図２はこの発明のブラシレスDCモータ駆動装置の一実施態様の要部であるマイクロプロセッサの構成を示すブロック図である。なお、マイクロプロセッサ以外の部分の構成は図１の構成と同様であるから詳細な説明を省略する。ただし、同期モータとしてブラシレスDCモータを採用している。また、このブラシレスDCモータ駆動装置は、電圧振幅によって速度制御を行うものである。
【００２８】
位置検出器から出力される磁極位置検出信号はマイクロプロセッサの外部割込端子に供給される。マイクロプロセッサにおいては、外部割込端子に供給された磁極位置検出信号により位相補正タイマ18a、周期測定タイマ18b、補償電圧パターンモード選択部19g′′に対する割込処理、補償位相パターンモード選択部19mに対する割込処理（図２中、割込処理１を参照）を行なう。ここで、位相補正タイマ18aは、後述するタイマ値演算部19aによりタイマ値が設定される。周期測定タイマ18bは、磁極位置検出信号の周期を測定してタイマ値を得、このタイマ値をCPU19に含まれる位置信号周期演算部19bに供給する。この位置信号周期演算部19bは、周期測定タイマ18bからのタイマ値を受けて、固定子巻線13u,13v,13wの電圧パターンの周期を演算して、周期を表す位置信号周期信号を出力する。位相補正タイマ18aは、カウントオーバー信号をCPU19に含まれるインバータモード選択部19cに供給し、割込処理（図２中、割込処理２を参照）を行なう。インバータモード選択部19cは、メモリ18cから該当する電圧パターンを読み出して出力する。補償電圧パターンモード選択部19g′′は、メモリ18cから該当する補償電圧パターンを読み出して出力する。補償位相パターンモード選択部19mは、メモリ18cから該当する補償位相パターンを読み出して出力する。CPU19においては、位置信号周期演算部19bによりタイマ値に基づく演算を行なって位置信号周期信号を出力して、タイマ値演算部19aおよび速度演算部19eに供給する。速度演算部19eは位置信号周期演算部19bからの位置信号周期信号に基づいて現在の速度を算出し、速度制御部19fに供給する。速度制御部19fには、速度指令も供給されており、速度指令および速度演算部19eからの現在速度に基づいて平均電圧指令を出力する。前記補償位相パターンモード選択部19mから出力される補償位相パターンと平均位相量指令とが加算器19nに供給され、両者の和が位相量指令としてタイマ値演算部19aに供給される。タイマ値演算部19aは、位相量指令および位置信号周期演算部19bからの位置信号周期信号に基づいて、位相補正タイマ18aに設定すべきタイマ値を算出する。前記平均電圧指令と、補償電圧パターンモード選択部19g′′から出力される補償電圧パターンとが加算器19hに供給され、両者の和を電圧指令として出力する。そして、上記インバータモード選択部19cから出力される電圧パターンと加算器19hから出力される電圧指令がPWM（パルス幅変調）部18dに供給され、３相分の電圧指令を出力する。この電圧指令はベース駆動回路20に供給され、ベース駆動回路20が、インバータのスイッチングトランジスタ121u1,121u2,121v1,121v2,121w1,121w2のそれぞれのベース端子に供給すべき制御信号を出力する。尚、以上の説明において、CPU19に含まれる各構成部は、該当する機能を達成するための機能部分を構成部として示しているだけであり、CPU19の内部にこれらの構成部が明確に認識できる状態で存在しているわけではない。
【００２９】
次いで、図５に示す波形図を参照して図２のブラシレスDCモータ駆動装置の動作を説明する。
【００３０】
周期的にレベルが反転する位置信号が図５中（Ａ）に示すように出力される。そして、位置信号の立上り、立下りのタイミングで割込処理１が行われ、補償電圧パターンモードが図５中（Ｃ）に示すように変化して図５中（Ｂ）に示す補償電圧パターンが出力されるとともに、補償位相パターンモードが図５中（Ｅ）に示すように変化して図５中（Ｄ）に示す補償位相パターンが出力される。この補償位相パターンは、図８に示すような積分信号の波高値の変動を低減するように設定されている。
【００３１】
そして、補償位相パターンと平均位相量指令との和が位相量指令としてタイマ値演算部19aに供給され、タイマ値演算部19aからの出力によって位相補正タイマ18aのタイマ値が設定されるので、図５中（Ｆ）に示すように、タイマ値が増減する。この位相補正タイマ18aはタイマ値演算部19aによりタイマ値が設定されているのであるから、設定されたタイマ値だけ計時動作を行なった時点でカウントオーバーする｛図５中（Ｆ）の矢印の終点を参照｝。そして、位相補正タイマ18aのカウントオーバーが発生する毎に割込処理２が行なわれ、インバータモード選択部19cがインバータモードを１ステップ進める。即ち、インバータモードが“2"“3"“4"・・・“0"“1"“2"・・・の順に選択される。そして、割込処理２によってインバータモードを１ステップ進めることにより、各インバータモードに対応してスイッチングトランジスタ121u1,121u2,121v1,121v2,121w1,121w2のON−OFF状態が、図５中、（Ｇ）〜（Ｌ）に示すように制御される。
【００３２】
また、積分信号レベルとインバータ電圧位相とは、図６に示すように、インバータ電圧位相を進めることにより積分信号のレベルが大きくなり、インバータ電圧位相を遅らせることにより積分信号のレベルが小さくなる関係を有しているので、図２の装置に基づく処理を行うことにより、図７に示すように、積分信号のビート現象を大幅に低減することができ、ひいては位置信号（積分信号）を安定化してトルク制御時のブラシレスDCモータの運転範囲を拡大することができる。図８は補償位相パターンに基づくタイマ値の設定を行っていない場合における積分信号、モータ速度、補償電圧パターンを示す図であり、積分信号にかなり大きなビート現象が生じている。なお、図７は積分信号、モータ速度、補償電圧パターン、補償位相パターンを示している。
【００３３】
したがって、図７と図８とを比較することにより、積分信号のビート現象を大幅に低減できていることが分かる。また、図７の場合の方が、図８の場合よりも高いモータ効率を達成できている。
【００３４】
積分信号のビート現象が大きい場合には、例えば、積分信号のレベルが小さくなりすぎてゼロクロスの検出が不可能になり、位置信号が検出できなくなってしまうという不都合、デバイスの飽和により正常な積分動作を行うことができなくなり、正確な位置検出を行うことができなくなってしまうという不都合などが生じ、これらに起因してブラシレスDCモータが失速してしまう可能性があるが、図２のブラシレスDCモータ駆動装置を採用すれば、このような不都合の発生を未然に防止することができる。この結果、トルク制御量を大きくすることができるので、振動抑制効果を大きくすることができ、また、モータ効率を高めることができる。
【００３５】
図３は上記割込処理１の処理内容を詳細に説明するフローチャートであり、位置検出器の磁極位置検出信号（上記励磁切換信号に相当する）の立上りエッジ、立下りエッジのそれぞれで外部割込要求が受け付けられる。そして、ステップSP1において外部からの平均位相量（平均位相補正角）指令および補償位相パターンモード選択部19mにより選択された補償位相パターンの和に基づいて位相量指令を演算し、ステップSP2において位相量指令に基づいて位相補正タイマの値を演算し、ステップSP3において位相補正タイマ18aに補正タイマ値をセットし、ステップSP4において位相補正タイマ18aをスタートさせる。そして、ステップSP5において前回の割込処理１でスタートした周期測定タイマ18bをストップさせ、ステップSP6において周期測定タイマ値を読み込む（記憶する）。但し、このステップSP5、SP6の処理は、位置信号のエッジの周期を検出するための処理であるから、周期測定タイマ値の読み込み後、ステップSP7において、次回の周期測定のために、周期測定タイマ18bは直ちにリセットされ、スタートされる。そして、ステップSP8において記憶した位置信号周期の演算（例えば、電気角１゜当りのカウント数の算出）を行ない、ステップSP9において位置信号周期演算結果に基づいてブラシレスDCモータ13の現在の回転速度を演算し、ステップSP10において速度指令に基づいて速度制御を行って平均電圧指令を演算し、ステップSP11において平均電圧指令に補償電圧パターンを加算して出力し、そのまま元の処理に戻る。
【００３６】
図４は上記割込処理２の処理内容を詳細に説明するフローチャートであり、割込処理１でスタートした位相補正タイマ18aがカウントオーバーすることにより割込処理２が受け付けられる。ステップSP1において予めメモリ18cに設定されているインバータモードを１ステップ進め、ステップSP2において、進められたインバータモードに対応する電圧パターンを出力し、そのまま元の処理に戻る。
【００３７】
図９はこの発明のブラシレスDCモータ駆動装置の他の実施態様の要部であるマイクロプロセッサの構成を示すブロック図である。なお、マイクロプロセッサ以外の部分の構成は図１の構成と同様であるから詳細な説明を省略する。また、このブラシレスDCモータ駆動装置は、電圧位相によって速度制御を行うものである。
【００３８】
このブラシレスDCモータ駆動装置が図２のブラシレスDCモータ駆動装置と異なる点は、速度制御部19fに代えて、速度演算部19eから出力される現在速度および外部から与えられる速度指令を入力として平均位相量指令を出力する速度制御部19f′を採用した点、補償位相パターンモード選択部19mから出力される補償位相パターンおよび平均位相量指令を加算器19nに供給して位相量指令を得てタイマ値演算部19aに供給する点、および外部から与えられる平均電圧指令および補償電圧パターンモード選択部19g′′から出力される補償電圧パターンを加算器19hに供給して電圧指令を得てPWM部18dに供給する点のみである。
【００３９】
次いで、図11に示す波形図を参照して図９のブラシレスDCモータ駆動装置の動作を説明する。
【００４０】
周期的にレベルが反転する位置信号が図11中（Ａ）に示すように出力される。そして、位置信号の立上り、立下りのタイミングで割込処理１が行われ、補償電圧パターンモードが図11中（Ｅ）に示すように変化して図11中（Ｄ）に示す補償電圧パターンが出力されるとともに、補償位相パターンモードが図11中（Ｃ）に示すように変化して図11中（Ｂ）に示す補償位相パターンが出力される。
【００４１】
そして、補償位相パターンと速度制御部19f′から出力される平均位相量指令との和が位相量指令としてタイマ値演算部19aに供給され、タイマ値演算部19aからの出力によって位相補正タイマ18aのタイマ値が設定されるので、図11中（Ｆ）に示すように、タイマ値が増減する。この位相補正タイマ18aはタイマ値演算部19aによりタイマ値が設定されているのであるから、設定されたタイマ値だけ計時動作を行なった時点でカウントオーバーする｛図11中（Ｆ）の矢印の終点を参照｝。そして、位相補正タイマ18aのカウントオーバーが発生する毎に割込処理２が行なわれ、インバータモード選択部19cがインバータモードを１ステップ進める。即ち、インバータモードが“2"“3"“4"・・・“0"“1"“2"・・・の順に選択される。そして、割込処理２によってインバータモードを１ステップ進めることにより、各インバータモードに対応してスイッチングトランジスタ121u1,121u2,121v1,121v2,121w1,121w2のON−OFF状態が、図11中、（Ｇ）〜（Ｌ）に示すように制御される。
【００４２】
したがって、図２のブラシレスDCモータ駆動装置の場合と同様に、積分信号のビート現象を大幅に低減することができ、ひいては位置信号（積分信号）を安定化してトルク制御時のブラシレスDCモータの運転範囲を拡大することができる。
【００４３】
図10は上記割込処理１の処理内容を詳細に説明するフローチャートであり、位置検出器の磁極位置検出信号（上記励磁切換信号に相当する）の立上りエッジ、立下りエッジのそれぞれで外部割込要求が受け付けられる。そして、ステップSP1において周期測定タイマ18bをストップさせ、ステップSP2において周期測定タイマ値を読み込む。但し、このステップSP1、SP2の処理は、位置信号のエッジの周期を検出するための処理であるから、周期測定タイマ値の読み取り後、ステップSP3において、次の周期測定のために、周期測定タイマ18bは直ちにリセットされ、スタートされる。そして、ステップSP4において記憶した位置信号周期の演算（例えば、電気角１゜当りのカウント数の算出）を行ない、ステップSP5において位置信号周期演算結果に基づいてブラシレスDCモータの現在の回転速度を演算し、ステップSP6において速度指令に基づいて速度制御を行って平均位相量指令を演算し、ステップSP7において平均位相量指令に補償位相パターンを加算して位相量指令を得、ステップSP8において位相量指令に基づいて位相補正タイマ18aにセットすべきタイマ値を演算し、ステップSP9において位相補正タイマ18aに演算したタイマ値をセットし、ステップSP10において位相補正タイマ18aをスタートさせ、ステップSP11において平均電圧指令に補償電圧パターンを加算して電圧指令を出力し、そのまま元の処理に戻る。
【００４４】
図９の割込処理２の処理内容は図４のフローチャートの処理と同様であるから、詳細な説明を省略する。
【００４５】
図12はこの発明のブラシレスDCモータ駆動装置のさらに他の実施態様の要部であるマイクロプロセッサの構成を示すブロック図であり、図２のブラシレスDCモータ駆動装置をより詳細に示すものである。なお、マイクロプロセッサ以外の部分の構成は図１の構成と同様であるから詳細な説明を省略する。また、このブラシレスDCモータ駆動装置は、電圧振幅によって速度制御を行うものである。
【００４６】
このブラシレスDCモータ駆動装置が図２のブラシレスDCモータ駆動装置と異なる点は、速度演算部19eからの現在速度に基づいて予め定められている補償電圧係数（０〜１の値）を出力する補償電圧係数発生部19i′と、速度演算部19eからの現在速度に基づいて予め定められている補償位相係数（０〜１の値）を出力する補償位相係数発生部19pとをさらに有している点、速度制御部19fから出力される平均電圧指令と、補償電圧係数発生部19i′から出力される補償電圧係数と、補償電圧パターンモード選択部19g′′から出力される補償電圧パターンとを入力として、補償電圧パターンを出力する乗算器19jをさらに有している点、外部から与えられる平均位相量指令と、補償位相係数発生部19pから出力される補償位相係数と、補償位相パターンモード選択部19mから出力される補償位相パターンとを入力として、補償位相パターンを出力する乗算器19qをさらに有している点、速度制御部19fから出力される平均電圧指令と乗算器19jから出力される補償電圧パターンとが加算器19hに供給され、両者の和を電圧指令として出力する点、および外部から与えられる平均位相量指令と乗算器19qから出力される補償位相パターンとが加算器19nに供給され、両者の和を位相量指令として出力する点のみである。
【００４７】
図13および図14は図12の割込処理１の処理内容を詳細に説明するフローチャートであり、位置検出器の磁極位置検出信号（上記励磁切換信号に相当する）の立上りエッジ、立下りエッジのそれぞれで外部割込要求が受け付けられる。そして、ステップSP1において周期測定タイマ18bをストップさせ、ステップSP2において周期測定タイマ値を読み込む。但し、このステップSP1、SP2の処理は、位置信号のエッジの周期を検出するための処理であるから、周期測定タイマ値の読み後、ステップSP3において、次の周期測定のために、周期測定タイマ18bは直ちにリセットされ、スタートされる。そして、ステップSP4において記憶した位置信号周期の演算（例えば、電気角１゜当りのカウント数の算出）を行ない、ステップSP5において位置信号周期演算結果に基づいてブラシレスDCモータの現在の回転速度を演算し、ステップSP6において補償位相パターンモードに基づいて補償位相パターンを読み込み、ステップSP7において補償位相パターンモードを１ステップ進める。そして、ステップSP8において現在の回転速度に基づいて補償位相係数を読み込み、ステップSP9において平均位相量指令の補償位相係数倍を補償位相パターンに乗算して補償位相を算出し、ステップSP10において平均位相量指令に補償位相を加算して位相量指令を算出し、ステップSP11において位相量指令に基づいて位相補正タイマ18aにセットすべきタイマ値を算出し、ステップSP12において位相補正タイマ18aにタイマ値をセットし、ステップSP13において位相補正タイマ18aをスタートさせる。ステップSP14において外部から与えられた速度指令に基づいて速度制御を行って平均電圧指令を算出し、ステップSP15において補償電圧パターンモードに基づいて補償電圧パターンを読み込み、ステップSP16において補償電圧パターンモードを１ステップ進める。そして、ステップSP17において現在の回転速度に基づいて補償電圧係数を読み込み、ステップSP18において平均電圧指令の補償電圧係数倍を補償電圧パターンに乗算して無償電圧を算出し、ステップSP19において平均電圧指令に補償電圧を加算して電圧指令を算出し、そのまま元の処理に戻る。
【００４８】
図12の割込処理２の処理内容は図４のフローチャートの処理と同様であるから、詳細な説明を省略する。
【００４９】
したがって、このブラシレスDCモータ駆動装置を採用した場合には、図２のブラシレスDCモータ駆動装置と同様の作用を達成することができる。
【００５０】
図15はこの発明のブラシレスDCモータ駆動装置のさらに他の実施態様の要部であるマイクロプロセッサの構成を示すブロック図であり、図９のブラシレスDCモータ駆動装置をより詳細に示すものである。なお、マイクロプロセッサ以外の部分の構成は図１の構成と同様であるから詳細な説明を省略する。また、このブラシレスDCモータ駆動装置は、位相振幅によって速度制御を行うものである。
【００５１】
このブラシレスDCモータ駆動装置が図９のブラシレスDCモータ駆動装置と異なる点は、速度演算部19eからの現在速度に基づいて予め定められている補償電圧係数（０〜１の値）を出力する補償電圧係数発生部19i′と、速度演算部19eからの現在速度に基づいて予め定められている補償位相係数（０〜１の値）を出力する補償位相係数発生部19pとをさらに有している点、外部から与えられる平均電圧指令と、補償電圧係数発生部19i′から出力される補償電圧係数と、補償電圧パターンモード選択部19g′′から出力される補償電圧パターンとを入力として、補償電圧パターンを出力する乗算器19jをさらに有している点、速度制御部19fから出力される平均位相量指令と、補償位相係数発生部19pから出力される補償位相係数と、補償位相パターンモード選択部19mから出力される補償位相パターンとを入力として、補償位相パターンを出力する乗算器19qをさらに有している点、外部から与えられる平均電圧指令と乗算器19jから出力される補償電圧パターンとが加算器19hに供給され、両者の和を電圧指令として出力する点、および速度制御部19fから出力される平均位相量指令と乗算器19qから出力される補償位相パターンとが加算器19nに供給され、両者の和を位相量指令として出力する点のみである。
【００５２】
図16および図17は図15の割込処理１の処理内容を詳細に説明するフローチャートであり、位置検出器の磁極位置検出信号（上記励磁切換信号に相当する）の立上りエッジ、立下りエッジのそれぞれで外部割込要求が受け付けられる。そして、ステップSP1において周期測定タイマ18bをストップさせ、ステップSP2において周期測定タイマ値を読み込む。但し、このステップSP1、SP2の処理は、位置信号のエッジの周期を検出するための処理であるから、周期測定タイマ値の読み後、ステップSP3において、次の周期測定のために、周期測定タイマ18bは直ちにリセットされ、スタートされる。そして、ステップSP4において記憶した位置信号周期の演算（例えば、電気角１゜当りのカウント数の算出）を行ない、ステップSP5において位置信号周期演算結果に基づいてブラシレスDCモータの現在の回転速度を演算し、ステップSP6において外部から与えられた速度指令に基づいて速度制御を行って平均位相量指令を算出し、ステップSP7において補償位相パターンモードに基づいて補償位相パターンを読み込み、ステップSP8において補償位相パターンモードを１ステップ進める。そして、ステップSP9において現在の回転速度に基づいて補償位相係数を読み込み、ステップSP10において平均位相量指令の補償位相係数倍を補償位相パターンに乗算して補償位相を算出し、ステップSP11において平均位相量指令に補償位相を加算して位相量指令を算出し、ステップSP12において位相量指令に基づいて位相補正タイマ18aにセットすべきタイマ値を算出し、ステップSP13において位相補正タイマ18aにタイマ値をセットし、ステップSP14において位相補正タイマ18aをスタートさせる。ステップSP15において補償電圧パターンモードに基づいて補償電圧パターンを読み込み、ステップSP16において補償電圧パターンモードを１ステップ進める。そして、ステップSP17において現在の回転速度に基づいて補償電圧係数を読み込み、ステップSP18において平均電圧指令の補償電圧係数倍を補償電圧パターンに乗算して補償電圧を算出し、ステップSP19において平均電圧指令に補償電圧を加算して電圧指令を算出し、そのまま元の処理に戻る。
【００５３】
図15の割込処理２の処理内容は図４のフローチャートの処理と同様であるから、詳細な説明を省略する。
【００５４】
したがって、このブラシレスDCモータ駆動装置を採用した場合には、図９のブラシレスDCモータ駆動装置と同様の作用を達成することができる。
【００５５】
【発明の効果】
請求項１の発明は、積分信号にモータ周期と一致するビート現象が発生するという不都合を大幅に抑制し、磁極位置検出信号を安定化してブラシレスDCモータの運転範囲を拡大することができ、また、ブラシレスDCモータの効率を高めることができるという特有の効果を奏する。
【００５６】
請求項２の発明は請求項１と同様の効果を奏する。
【００５７】
請求項３の発明は、積分信号にモータ周期と一致するビート現象が発生するという不都合を大幅に抑制し、磁極位置検出信号を安定化してブラシレスDCモータの運転範囲を拡大することができ、また、ブラシレスDCモータの効率を高めることができるという特有の効果を奏する。
【００５８】
請求項４の発明は請求項３と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】同期モータ駆動装置の構成例を示す電気回路図である。
【図２】この発明のブラシレスDCモータ駆動装置の一実施態様の要部であるマイクロプロセッサの構成を示すブロック図である。
【図３】図２の割込処理１の処理内容を詳細に説明するフローチャートである。
【図４】図２の割込処理２の処理内容を詳細に説明するフローチャートである。
【図５】図２のブラシレスDCモータ駆動装置の各部の信号波形、処理内容を示す図である。
【図６】積分信号レベルとインバータ電圧位相との関係を示す図である。
【図７】図２のブラシレスDCモータ駆動装置を適用した場合における積分信号、モータ速度、補償電圧パターン、補償位相パターンを示す図である。
【図８】インバータ電圧位相を変化させない場合における積分信号、モータ速度、補償電圧パターンを示す図である。
【図９】この発明のブラシレスDCモータ駆動装置の他の実施態様の要部であるマイクロプロセッサの構成を示すブロック図である。
【図１０】図９の割込処理１の処理内容を詳細に説明するフローチャートである。
【図１１】図９のブラシレスDCモータ駆動装置の各部の信号波形、処理内容を示す図である。
【図１２】この発明のブラシレスDCモータ駆動装置のさらに他の実施態様の要部であるマイクロプロセッサの構成を示すブロック図である。
【図１３】図12の割込処理１の処理内容の一部を詳細に説明するフローチャートである。
【図１４】図12の割込処理１の処理内容の残部を詳細に説明するフローチャートである。
【図１５】この発明のブラシレスDCモータ駆動装置のさらに他の実施態様の要部であるマイクロプロセッサの構成を示すブロック図である。
【図１６】図15の割込処理１の処理内容の一部を詳細に説明するフローチャートである。
【図１７】図15の割込処理１の処理内容の残部を詳細に説明するフローチャートである。
【符号の説明】
121  インバータ
６  ブラシレスDCモータ  6a  回転子
6u,6v,6w  固定子巻線
19a  タイマ値演算部
19m  補償位相パターンモード選択部  19n  加算器
122u,122v,122w  抵抗  123a  オペアンプ
124a  抵抗  124b  コンデンサ
125  ゼロクロスコンパレータ
【図１】
0003654652.tif 000002
【図２】
0003654652.tif 000003
【図４】
0003654652.tif 000004
【図３】
0003654652.tif 000005
【図６】
0003654652.tif 000006
【図５】
0003654652.tif 000007
【図７】
0003654652.tif 000008
【図８】
0003654652.tif 000009
【図９】
0003654652.tif 000010
【図１０】
0003654652.tif 000011
【図１１】
0003654652.tif 000012
【図１２】
0003654652.tif 000013
【図１３】
0003654652.tif 000014
【図１４】
0003654652.tif 000015
【図１５】
0003654652.tif 000016
【図１６】
0003654652.tif 000017
【図１７】
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