(57)【要約】【課題】ブラシレスモータの駆動装置の小型，低価格化を図り、集積回路化を容易にする。【解決手段】ＰＷＭ制御されるインバータ回路３１のＵ相の下アーム電流をシャント抵抗３１ａで検出し、この検出した下アーム電流をキャリア信号の正の頂点毎にサンプル・ホールドすることにより、絶縁することなくブラシレスモータ４のＵ相の相電流に対応した電流波形を導出し、この電流波形とＵ相の基準正弦波との位相差を外部からの位相指令値になるように、ＰＷＭ演算の際の各相の電圧指令値の振幅を調整することにより、安定にブラシレスモータ４の駆動動作を行わせる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各相の上，下アームそれぞれを自己消弧形素子とダイオードの逆並列回路で形成し、これらの上，下アームをブリッジ接続した構成のインバータ回路を用いて直流電圧をＰＷＭ制御により所望の交流電圧に変換し、この交流電圧をブラシレスモータに供給するブラシレスモータの駆動装置において、
前記各相のうち、少なくともいずれか１相のアーム電流を検出するアーム電流検出手段と、
前記検出したアーム電流から当該相の相電流に対応した電流波形を生成する電流波形生成手段と、
前記各相の基準正弦波のうち、前記生成された電流波形に対応する相の基準正弦波と前記電流波形との位相差を検出する位相差検出手段と、
前記検出された位相差が外部より指定される所望の値になるように、各相それぞれの基準正弦波をゲイン倍した各相の電圧指令値を生成する電圧指令値生成手段とを備えたことを特徴とするブラシレスモータの駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載のブラシレスモータの駆動装置において、
前記アーム電流検出手段は、シャント抵抗からなることを特徴とするブラシレスモータの駆動装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のブラシレスモータの駆動装置において、
前記電流波形生成手段は、前記ＰＷＭ制御の際のキャリア信号に同期させて前記検出したアーム電流をサンプリングすることにより、当該相の相電流に対応した電流波形を導出することを特徴とするブラシレスモータの制御装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載のブラシレスモータの駆動装置において、
前記アーム電流検出手段は、前記インバータ回路に入力される直流電圧の負側に流れるアーム電流を検出し、
前記電流波形生成手段は、前記ＰＷＭ制御の際の三角波キャリア信号に正の頂点に同期させて前記検出したアーム電流をサンプル・ホールドすることにより、当該相の相電流に対応した電流波形を導出することを特徴とするブラシレスモータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、インバータ回路を用いて直流電圧を交流電圧に変換し、この交流電圧をブラシレスモータに供給するブラシレスモータの駆動装置に関し、特に集積回路化に好適なブラシレスモータの駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ブラシレスモータの駆動装置において、ブラシレスモータの固定子巻線と永久磁石の回転子との相対的位置を検出することなく、前記固定子巻線の端子電圧と巻線電流との位相差を所望の値に制御することにより、安定した駆動動作を行わせる方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図３は、上記の特許文献１の駆動方法を含む従来のブラシレスモータの駆動装置の回路構成図を示し、この図において、１は整流電源などの直流電源、２はブラシレスモータ４を駆動する駆動装置である。
【０００４】
この駆動装置２には自己消弧形素子としてのＩＧＢＴとダイオードの逆並列回路を直列接続してなるＵ相，Ｖ相，Ｗ相アームをブリッジ接続した構成のインバータ回路２１と、インバータ回路２１のＵ相の出力電流すなわちブラシレスモータ４のＵ相電流を検出するシャント抵抗２１ａと、シャント抵抗２１ａの両端電圧を絶縁・増幅して出力する絶縁回路２２と、外部からの周波数指令値に対応した三相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）それぞれの基準正弦波を生成する三相基準正弦波回路２３と、三相基準正弦波回路２３の出力であるＵ相の基準正弦波と絶縁回路２２が出力する前記Ｕ相電流に対応した電流波形との位相差を検出する位相差検出回路２４と、外部からの位相指令値に前記位相差がなるように前記三相それぞれの基準正弦波をゲイン倍した三相の電圧指令値を生成する三相電圧指令値回路２５と、三角波状のキャリア信号を発生するキャリア発生器２６と、前記キャリア信号と三相電圧指令値回路２５の出力である三相それぞれの電圧指令値とのＰＷＭ制御を行う比較回路２７と、この比較回路２７の出力である三相それぞれのＰＷＭ制御された論理信号に基づき、インバータ回路２１を形成するそれぞれのＩＧＢＴをオン・オフするための駆動信号を生成するゲート駆動回路２８とを備えている。なお、これらの回路は、全て周知の技術により形成されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１６５４８４号公報（第４−６頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図３に示した従来のブラシレスモータの駆動装置の回路構成では、シャント抵抗２１ａから位相差検出回路２４への経路に絶縁回路２２を必ず設置する必要があり、この絶縁回路２２は回路構成が複雑であり、駆動装置全体のコストアップ，大型化の要因になるという問題点がある。また、上述のシャント抵抗２１ａに代えて、磁気回路，ホール素子などからなるホールＣＴを備えることにより、上述の絶縁回路２２を省略できるが、このホールＣＴを用いた場合でも、駆動装置全体のコストアップ，大型化の要因になるという新たな問題点が発生する。
【０００７】
この発明の目的は、上記問題点を解決したブラシレスモータの駆動装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この第１の発明は、各相の上，下アームそれぞれを自己消弧形素子とダイオードの逆並列回路で形成し、これらの上，下アームをブリッジ接続した構成のインバータ回路を用いて直流電圧をＰＷＭ制御により所望の交流電圧に変換し、この交流電圧をブラシレスモータに供給するブラシレスモータの駆動装置において、前記各相のうち、少なくともいずれか１相のアーム電流を検出するアーム電流検出手段と、前記検出したアーム電流から当該相の相電流に対応した電流波形を生成する電流波形生成手段と、前記各相の基準正弦波のうち、前記生成された電流波形に対応する相の基準正弦波と前記電流波形との位相差を検出する位相差検出手段と、前記検出された位相差が外部より指定される所望の値になるように、各相それぞれの基準正弦波をゲイン倍した各相の電圧指令値を生成する電圧指令値生成手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
第２の発明は前記第１の発明のブラシレスモータの駆動装置において、前記アーム電流検出手段は、シャント抵抗からなることを特徴とする。
【００１０】
第３の発明は前記第１または第２の発明のブラシレスモータの駆動装置において、前記電流波形生成手段は、前記ＰＷＭ制御の際のキャリア信号に同期させて前記検出したアーム電流をサンプリングすることにより、当該相の相電流に対応した電流波形を導出することを特徴とする。
【００１１】
第４の発明は前記第１または第２の発明のブラシレスモータの駆動装置において、前記アーム電流検出手段は、前記インバータ回路に入力される直流電圧の負側に流れるアーム電流を検出し、前記電流波形生成手段は、前記ＰＷＭ制御の際の三角波キャリア信号に正の頂点に同期させて前記検出したアーム電流をサンプル・ホールドすることにより、当該相の相電流に対応した電流波形を導出することを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、前記インバータ回路のアーム電流から相電流波形を導出することが可能となり、その結果、後述の如く、この種のブラシレスモータの駆動装置の小型化が図れると共に、前記電流検出手段と電流波形生成手段との経路の絶縁を不要にすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の実施例を示すブラシレスモータの駆動装置の回路構成図であって、請求項１乃至請求項４に対応するが、この図において、図３に示した従来例回路と同一機能を有するものには同一符号を付して、その説明を省略する。
【００１４】
すなわち、図１に示した駆動回路３には三相基準正弦波回路２３，三相電圧指令値回路２５，請求項３又は請求項４に対応するために三角波状のキャリア信号の正の頂点毎に同期したサンプル信号を出力する機能が付加されたキャリア発生器２６ａ，比較回路２７，ゲート駆動回路２８の他に、ＩＧＢＴとダイオードの逆並列回路を直列接続してなるＵ相，Ｖ相，Ｗ相アームをブリッジ接続した構成のインバータ回路３１と、請求項２又は請求項４に対応するインバータ回路３１のＵ相の下アームのアーム電流を検出するシャント抵抗３１ａと、請求項３又は請求項４に対応するためにシャント抵抗２１ａの両端電圧と前記サンプル信号とによりＵ相の相電流に対応した電流波形を導出する電流波形生成回路３２と、三相基準正弦波回路２３の出力であるＵ相の基準正弦波と電流波形生成回路３２が出力する前記Ｕ相電流に対応した電流波形との位相差φを検出する位相差検出回路３３を備えている。
【００１５】
図１に示した駆動回路３の動作を、図２に示す動作波形図を参照しつつ、以下に説明する。
【００１６】
ブラシレスモータ４が図示しない負荷と共に回転中には、後述の如く三相電圧指令値回路２５で生成されたＵ相電圧指令値と、キャリア発生器２６ａで生成された三角波状のキャリア信号とによるＰＷＭ制御が比較回路２７で行われ、このＰＷＭ制御結果がゲート駆動回路２８を介してインバータ回路３１のＵ相の上，下アームそれぞれのＩＧＢＴをオンまたはオフさせる。その結果、シャント抵抗３１ａの両端電圧すなわちＵ相下アーム電流の波形は図２に示すようになる。
【００１７】
このＵ相アーム電流の波形において、全体の正弦波状の波形をＵ相の相電流の波形に対応させるために、図示の零点より上の領域（正の領域）の値はＵ相下アームのダイオードに電流が流れているときを示し、また、図示の零点より下の領域（負の領域）の値はＵ相下アームのＩＧＢＴに流れているときを示している。従って、波形が図示の零点の期間では、Ｕ相上アームのＩＧＢＴまたはダイオードに電流が流れているときである。
【００１８】
上述のＰＷＭ制御において、図２に示したＵ相電圧指令値とキャリア信号の大小関係として、Ｕ相電圧指令値≧キャリア信号の期間ではＵ相上アームのＩＧＢＴまたはダイオードがオン状態にあり、また、Ｕ相電圧指令値＜キャリア信号の期間ではＵ相下アームのＩＧＢＴまたはダイオードがオン状態にあることから、図２に示すような三角波状のキャリア信号の正の頂点では、Ｕ相下アームのＩＧＢＴまたはダイオードがオン状態にあり、従って、このときの図２に示すＵ相下アーム電流を、電流波形生成回路３２において、例えば、図示の○印の時点または●印の時点などでサンプル・ホールドすれば、図２に示すような検出電流の波形が得られ、この検出電流の波形は、平均値的には前記キャリア信号の半周期分だけ遅れつつ、Ｕ相の相電流に対応した波形になっている。すなわち、位相差検出回路３３では、上述の遅れ分を補正しつつ、先述のＵ相の基準正弦波との位相差φを検出すればよい。
【００１９】
なお、図１に示した回路構成では、上述の如くＵ相のみの位相差φを検出し、この検出値φが外部からの位相指令値になるように、三相電圧指令値回路２５において、例えば、偏差の比例−積分演算を行い、この演算結果をゲインとして、三相それぞれの基準正弦波を前記ゲイン倍して三相の電圧指令値を得ているが、インバータ回路３１の各相の下アームにシャント抵抗を設け、電流波形生成回路３２、位相差検出回路３３それぞれを３組設け、三相電圧指令値回路２５では各相の位相差に基づいて上述の演算動作を個別に行ってもよい。
【００２０】
【発明の効果】
この発明によれば、インバータ回路のアーム電流から、絶縁回路を介することなく、相電流波形を導出することが可能となり、その結果、この種のブラシレスモータの駆動装置の小型，低価格化が図れ、従って、集積回路化するのに好適なブラシレスモータの駆動回路になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例を示すブラシレスモータの駆動装置の回路構成図
【図２】図１の動作を説明する波形図
【図３】従来例を示すブラシレスモータの駆動装置の回路構成図
【符号の説明】
１…直流電源、２，３…駆動装置、４…ブラシレスモータ、２１…インバータ回路、２１ａ…シャント抵抗、２２…絶縁回路、２３…三相基準正弦波回路、２４…位相差検出回路、２５…三相電圧指令値回路、２６，２６ａ…キャリア発生器、２７…比較回路、２８…ゲート駆動回路、３１…インバータ回路、３１ａ…シャント抵抗、３２…電流波形生成回路、３３…位相差検出回路。
【図１】
2004166396.tif 000003
【図２】
2004166396.tif 000004
【図３】
2004166396.tif 000005