(57)【要約】【課題】ＤＣ電圧にリップルが発生しても、位置検出信号を用いることなく、ＤＣブラシレスモータを定速回転させる。【解決手段】ＡＣ電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス点検出回路４０と、目標回転数と通電相の切替時間から将来の通電相の切替時間を算出しモータ駆動回路２０に出力する切替時間算出手段（マイクロコンピュータ５０）と、ＡＣ電圧のゼロクロス点からの経過時間と対応づけて通電相の切替時間の補正値を記録したテーブルを記憶した記憶部５２とを備える。算出する通電相の切替時間がモータ駆動回路２０に出力されるときのゼロクロス点からの経過時間に対応する切替時間の補正値を前記テーブルから読み出し、これを用いて前記切替時間算出手段で算出された通電相の切替時間を補正してモータ駆動回路２０に出力する。【選択図】図４
2011217512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＣ電圧から変換されたＤＣ電圧をＤＣブラシレスモータの巻線に供給する駆動手段によって、前記ＤＣブラシレスモータの各磁極の通電を切替制御するＤＣブラシレスモータ制御装置において、
前記ＡＣ電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス点検出手段と、
目標回転数と通電相の切替時間から将来の通電相の切替時間を算出し前記駆動手段に出力する切替時間算出手段と、
前記ＡＣ電圧のゼロクロス点からの経過時間と対応づけて通電相の切替時間の補正値を記録したテーブルを記憶した記憶手段とを備え、
算出する通電相の切替時間が前記駆動手段に出力されるときのゼロクロス点からの経過時間に対応する切替時間の補正値を前記テーブルから読み出し、これを用いて前記切替時間算出手段で算出された通電相の切替時間を補正して前記駆動手段に出力することを特徴とするＤＣブラシレスモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＣブラシレスモータの各磁極の通電を切替制御するＤＣブラシレスモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６に従来のＤＣブラシレスモータ制御装置の概略を示す。このＤＣブラシレスモータ制御装置は、商用ＡＣ電源の電圧Ｖacを入力し、昇圧整流平滑回路１０により昇圧チョッパ方式で整流平滑してＤＣ電圧Ｖdcを得て、そのＤＣ電圧Ｖdcをモータ駆動回路（インバータ）２０のトランジスタで切り替えることで、センサレス型のブラシレスＤＣブラシレスモータ３０の３相巻線の通電相を順次切り替えて、そのＤＣブラシレスモータ３０を回転駆動するものである。そして、その３相巻線に生じる非通電時の誘起電圧を位置検出回路６０で検出することでロータの位置検出信号を取得し、このロータの位置検出信号をマイクロコンピュータ５０Ａで処理して、ＤＣブラシレスモータ３０が目標回転数で回転するよう、モータ駆動回路２０のトランジスタの切り替えをフィードバック制御するものである。
【０００３】
このように、センサレス型のブラシレスＤＣブラシレスモータを駆動する従来のＤＣブラシレスモータ制御装置では、非通電の巻線に発生する誘起電圧を利用してロータ位置を検出し、目標回転数となるよう回転制御を行っている。
【０００４】
ところで、ＤＣブラシレスモータ３０を高速回転させる場合には、巻線に発生する誘起電圧をを小さくする必要があるため、ＤＣブラシレスモータ３０の巻線への通電位相の位相角を進めるように制御する（通電切替を早めるように制御する）必要がある。この結果、ＤＣブラシレスモータ３０の非通電相に現れる誘起電圧を位置検出に用いることができなくなり、誘起電圧を用いたロータの位置検出ができなくなる。
【０００５】
このような場合のＤＣブラシレスモータの制御方式として、ロータ位相を推定することによって通電相の切り替えを行う推定位相方式が知られている。この推定位相方式は、ＤＣブラシレスモータ３０を流れる電流を検出して、その電流とＤＣブラシレスモータ３０の回転数との、予め求めておいた関係を用いて、モータ電流が所定の回転数と対応する値となるようにロータ位相を推定し、この推定結果に基づいて制御を行うオープンループ制御によるものである。
【０００６】
ところが、昇圧整流平滑回路１０で得られるＤＣ電圧Ｖdcにリップルが発生することがある。リップルが発生すると、ＤＣブラシレスモータ３０のロータ位置と通電位相の位相差を一定にすることができなくなる。
【０００７】
誘起電圧を用いてロータ位置検出ができる場合には、フィードバック制御が行われるので、リップルが発生しても、ロータ位置と通電位相の位相差を一定に保つことが可能であるが、オープンループ制御では、ＤＣ電圧Ｖdcにリップルが発生すると、ロータ位置と通電位相の位相差を一定に保つことができなくなり、ＤＣブラシレスモータ３０の入力電流のピークがばらついたり、ＤＣブラシレスモータ３０の回転に変動が生じ、最悪の場合にはＤＣブラシレスモータ３０の脱調、停止等が発生してしまう。
【０００８】
なお、関連する技術として、特許文献１には、整流平滑電圧がスイッチング手段によりＰＷＭ変調されてＤＣブラシレスモータに与えられ、該ＤＣブラシレスモータの回転が制御されるＤＣブラシレスモータの回転制御装置において、整流平滑電圧のリップル電圧変動を検出するリップル検出手段と、該リップル検出手段からの検出信号に基づき、上記スイッチング手段をスイッチング制御するＰＷＭ信号のデューティを修正するデューティ修正手段とを具備するＤＣブラシレスモータの回転制御装置が掲載されている。しかしながら、特許文献１に掲載された技術は、誘起電圧を用いたロータの位置検出ができない場合に関するものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平４−９６６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、リップルが発生しても、位置検出信号を用いることなく、入力電流を安定させ、且つＤＣブラシレスモータの回転速度変動、脱調、停止等の発生を抑制できるＤＣブラシレスモータ制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、ＡＣ電圧から変換されたＤＣ電圧をＤＣブラシレスモータの巻線に供給する駆動手段によって前記ＤＣブラシレスモータの各磁極の通電を切替制御するＤＣブラシレスモータ制御装置において、前記ＡＣ電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス点検出手段と、目標回転数と通電相の切替時間から将来の通電相の切替時間を算出し前記駆動手段に出力する切替時間算出手段と、前記ＡＣ電圧のゼロクロス点からの経過時間と対応づけて通電相の切替時間の補正値を記録したテーブルを記憶した記憶手段とを備え、算出する通電相の切替時間が前記駆動手段に出力されるときのゼロクロス点からの経過時間に対応する切替時間の補正値を前記テーブルから読み出し、これを用いて前記切替時間算出手段で算出された通電相の切替時間を補正して前記駆動手段に出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ＤＣ電圧にリップルが生じていても、電圧のゼロクロス点の検出信号を得ることで、ロータ位置と通電位相の位相差を一定にすることができ、その結果、入力電流を安定させることができ、ＤＣブラシレスモータの回転変動、脱調、停止等の発生を抑制できる。このとき、ＤＣブラシレスモータのロータ位置を検出する必要はなく、またＤＣ電圧を検出する必要もなく、低コストを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の１つの実施例のＤＣブラシレスモータ制御装置の回路図である。
【図２】ＤＣ電圧がリップルを含む場合の説明図である。
【図３】本実施例のＤＣブラシレスモータ制御装置の補正テーブルの内容の説明図である。
【図４】本実施例のＤＣブラシレスモータ制御装置の回転数制御処理のフローチャートである。
【図５】本実施例のＤＣブラシレスモータ制御装置の動作の波形図である。
【図６】従来のＤＣブラシレスモータ制御装置の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１に本発明の１つの実施例のＤＣブラシレスモータ制御装置の構成を示す。昇圧整流回路１０は、昇圧用コイルＬ、ブリッジ接続の整流用ダイオードＤ１〜Ｄ４、昇圧用コンデンサＣ１，Ｃ２、平滑用コンデンサＣ３を備える。モータ駆動回路（インバータ）２０は、トランジスタＱＵ，ＱＶ，ＱＷ，ＱＸ，ＱＹ，ＱＺおよび該各トランジスタのコレクタ・エミッタ間に接続された環流ダイオードを備える。センサレス型のブラシレスＤＣブラシレスモータ３０は、固定子に３相巻線３０ｕ，３０ｖ，３０ｗを有し、回転子（図示せず）にはマグネットが装着されている。ゼロクロス検出回路４０は、入力するＡＣ電圧Ｖacのゼロクロス点をそのＡＣ電圧Ｖacの半周期毎に検出する。マイクロコンピュータ５０は、ゼロクロス検出回路４０で検出されたゼロクロス点を基準点としてタイマ５１で時刻経過を計測し、所定時間の経過毎に記憶部５２に予め記憶されている補正テーブルの補正値を参照するとともに、指令値としての目標回転数を参照して、モータ駆動回路２０の各トランジスタＱＵ，ＱＶ，ＱＷ，ＱＸ，ＱＹ，ＱＺを切り替えて、３相巻線３０ｕ，３０ｖ，３０ｗの通電相を所定の順序で切り替える。
【００１５】
さて、ＤＣ電圧Ｖdcは、入力するＡＣ電圧Ｖacを全波整流したものであるので、平滑用コンデンサＣ３の容量が小さいとき、あるいはＤＣブラシレスモータ３０の負荷が大きいときは、図２に示すようにリップルを含む脈動波形となる。リップルが発生すると、ロータ位置と通電位相の位相差が一定でなくなり、この結果、入力電流を安定させることができず、また、モータの回転速度がリップルに応じて変動してしまうことになる。
【００１６】
そこで、本実施例では、ＤＣ電圧Ｖdcが特定のリップルを有するとき、ＤＣ電圧Ｖdcのリップルの影響がＤＣブラシレスモータ３０の運転に影響しないように、強制切替時間を補正する補正時間を求める。この補正時間は、図２に示すように、リップルによりＤＣ電圧Ｖdcの低いところでは強制切替時間を長くし、逆にＤＣ電圧Ｖdcの高いところでは強制切替時間を短くして、ロータ位置と通電位相の位相差が一定になるようにする。なお、この補正時間は、予め試験等により定めておくものであり、補正時間の求め方としては、例えば、特定のリップルを有するＤＣ電圧Ｖdcで被制御対象であるＤＣブラシレスモータ３０の駆動を行うことで、前記特定のリップルを有するＤＣ電圧Ｖdcがモータ制御に与える影響を抽出し、その影響を打ち消す強制切替時間となるように補正時間を定める、という方法で求めておく。そして、この補正時間を、前記ＡＣ電圧Ｖacのゼロクロス点から次のゼロクロス点までの間における各時点（所定のゼロクロス点から次のゼロクロスまでの期間を任意の時間間隔で区切った各時点）での値として、試験等により求めておき、ゼロクロス点からの経過時間（タイマ５１によるタイマ時間）と関係付けて、マイクロコンピュータ５０の記憶部５２の補正テーブルに格納しておく。
【００１７】
この補正テーブルは、例えば、図３に示すようになる。ｔ１，ｔ２，・・・はゼロクロス点からの経過時刻であり、タイマ５１のタイマ値として得られる。Ｔ１は補正対象である強制切替時間をモータ駆動回路２０に出力する時刻がｔ１である場合に参照すべき補正時間であり、Ｔ２は補正対象である強制切替時間をモータ駆動回路２０に出力する時刻がｔ２である場合に参照すべき補正時間である。
【００１８】
なお、このテーブルに設定された補正時間は、ｔ１〜ｔｎの補正時間Ｔ１〜Ｔｎをすべて足し合わせたときその値が０になるように設定される。これは、この補正テーブルを用いた強制切替時間の補正により、平均回転数を変動させないようにするためである。
【００１９】
また、テーブルの設定については、本実施例に限定するものではなく、例えば、補正時間（Ｔ１，Ｔ２，・・・・）について、Ｔ１を後述する補正時間を加算する処理を行う時刻がｔ１のときに参照する補正時間、またＴ２を後述する補正時間を加算する処理を行う時刻がｔ２のとき参照すべき補正時間として、テーブルの設定をしてもよい。
【００２０】
次に、本実施例における強制切替時間の決定について概要を説明する。まず、外部から入力される目標とするＤＣブラシレスモータ３０の回転数（目標回転数）と現在の回転数（実回転数）を比較する。なお、本実施例のＤＣブラシレスモータ３０は回転数を検出する手段を持たないため、実回転数としては、前回出力した、後述する目標回転数と実回転数の比較結果により強制切替時間を増減した強制切替時間（強制切替基準時間）、に基づいて算出した回転数を用いる。その後、その比較結果に応じて前回出力した強制切替基準時間の切替時間の増減を行う。さらに、この修正した強制切替時間（今回出力する強制切替基準時間）に、前記した補正テーブルから求めた補正時間を加算して、リップルの影響を受けないような強制切替設定時間を生成する。そして、この強制切替設定時間を用いてＤＣブラシレスモータ３０の通電相の通電切替を行う。
【００２１】
図４にマイクロコンピュータ５０により上記した制御を行うフローチャートを示す。このフローチャートで示されるプログラムは、記憶部５２に格納されていて、ＣＰＵにより実行される。目標回転数が入力された後、図５に示す時刻ｔａにおいて、強制切替設定時間ＴＡが設定されると、その強制切替設定時間ＴＡの基になった強制切替基準時間（ＴＡからこの時間の設定時に加算された補正時間を差し引いた強制切替時間）に基づいてＤＣブラシレスモータ３０の実回転数を求め、この実回転数と目標回転数とを比較し（Ｓ１）、実回転数が目標回転数よりも低いとき（Ｓ１−ＹＥＳ）は、強制切替設定時間ＴＡの基になった強制切替基準時間を予め設定された所定の値だけ減少させ（Ｓ２）、また、実回転数が目標回転数よりも高いとき（Ｓ１−ＮＯ、Ｓ３−ＹＥＳ）は、強制切替設定時間ＴＡの基になった強制切替基準時間を予め設定された所定の値だけ増加させる（Ｓ４）。しかし、実回転数が目標回転数と一致するとき（Ｓ３−ＮＯ）は、強制切替設定時間ＴＡの基になった強制切替基準時間はそのままとする。
【００２２】
そして、ステップＳ１〜Ｓ４で得られた強制切替基準時間に対して、前記した強制切替設定時間ＴＡの終了時刻（タイマ値ｔｂ）における補正時間Ｔｂを補正テーブルから読み出して、加算する（Ｓ５）。以上のようにして、タイマ値ｔｂの時刻からの新たな強制切替設定時間ＴＢが設定されるので、そのタイマ値ｔｂの時刻になると出力し（Ｓ８）、モータ駆動回路２０の各トランジスタＱＵ，ＱＶ，ＱＷ，ＱＸ，ＱＹ，ＱＺの切替状態を、強制切替設定時間ＴＢの間だけ、次の通電相の切替状態に設定する。
【００２３】
以上のように、本実施例では、ＤＣ電圧Ｖdcがリップルを含んでいていても、ゼロクロス点からの経過時刻に応じて強制切替基準時間を修正し、その修正した強制切替基準時間に補正テーブルから読み出した補正時間を加算することで、そのＤＣブラシレスモータ３０を定速回転させることができる。このとき、ＤＣブラシレスモータ３０のロータ位置を検出する必要はなく、ＤＣ電圧Ｖdcを検出する必要もない。
【符号の説明】
【００２４】
１０：昇圧整流平滑回路
２０：ＤＣブラシレスモータ制御装置
３０：センサレス型のＤＣブラシレスモータ
４０：ゼロクロス検出回路
５０：マイクロコンピュータ
６０：位置検出回路
【図１】
2011217512.tif 000003
【図２】
2011217512.tif 000004
【図３】
2011217512.tif 000005
【図４】
2011217512.tif 000006
【図５】
2011217512.tif 000007
【図６】
2011217512.tif 000008