(57)【要約】【課題】モータ個別の製造ばらつき、負荷の変化、回転数の変化、制御用集積回路の内部に設けられたアンプ等のオフセットの影響を抑制して高効率な動作が可能なモータの進角制御装置を提供する。【解決手段】第１の演算回路１１は、基準電圧に基づき、モータの誘起電圧から波形整形された第１の信号、及びモータの相電流から波形整形された第２の信号を生成する。比較回路１３は、第１の演算回路から供給される前記第１、第２の信号を比較する。第１の生成回路１５は、前記比較回路の出力信号に応じて外部から供給される進角信号の増減を制御する信号を生成する。第２の生成回路１９は、前記第１の生成回路の出力信号に基づき、前記進角信号を増減し、モータの制御信号を生成する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準電圧に基づき、モータの誘起電圧から波形整形された第１の信号、及びモータの相電流から波形整形された第２の信号を生成する第１の演算回路と、
前記第１の演算回路から供給される前記第１、第２の信号の位相差を比較する比較回路と、
前記比較回路の出力信号に応じて外部から供給される進角信号を制御する信号を生成する第１の生成回路と、
前記第１の生成回路の出力信号に基づき、モータの制御信号を生成する第２の生成回路と
を具備することを特徴とするモータの進角制御装置。
【請求項２】
前記第１の生成回路は、前記比較回路の出力信号に応じてカウントアップ又はカウントダウンされるカウンタと、前記カウンタの出力信号により、前記進角信号を増減する第２の演算回路とを具備することを特徴とする請求項１記載のモータの進角制御装置。
【請求項３】
前記第２の演算回路は、前記進角信号を保持する複数のフリップフロップ回路により構成され、前記複数のフリップフロップ回路は、前記カウンタの出力信号により、保持したデータが変更されることを特徴とする請求項２記載のモータの進角制御装置。
【請求項４】
前記モータはセンサレスモータであることを特徴とする請求項１記載のモータの進角制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばホール素子等のセンサを用いないセンサレスモータの制御に係わり、特に、その進角（進み角）を制御する進角制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば空調装置の圧縮機を駆動するため、センサレスモータが使用されている。センサレスモータの制御についは、起動時から位相制御運転への切り替えを安定且つ効率的に行うことを可能とした技術が開発されている（例えば特許文献１参照）。また、Ｖ／ｆ制御によりセンサレス正弦波駆動する場合において、回転数や運転駆動モードに応じて座標変換後の無効電流、あるいは力率を最適値に設定し、回転制御の安定性がよく、回転数変動が殆どない回転制御を実現した技術が開発されている（例えば特許文献２参照）。
【０００３】
センサレスモータは、モータの誘起電圧と相電流の位相が一致している場合、最も効率が良い動作となる。しかし、何も制御をしない場合、相電流Ｉｕが誘起電圧Ｖｕに対して位相遅れが生じる。この位相角のずれが大きい場合、効率が悪く、最悪の場合モータが起動しない、あるいは高回転が得られないなどの問題がある。
【０００４】
従来のモータ進角制御は、相電流Ｉｕからモータを駆動するための出力信号を生成する際、誘起電圧Ｖｕに対して遅れている分の角度を外部から補正することにより、進角を調整している。
【０００５】
しかし、従来の進角制御方法は、モータの種別に応じた位相ずれ分のみの補正であり、モータ個別の製造ばらつき、負荷の変化、回転数の変化、制御用集積回路の内部に設けられたアンプ等のオフセットに対して十分な対応が出来ていない。このため、起動後の位相制御運転中にこれらのばらつきに起因して誘起電圧と相電流との位相に誤差が生じ、効率が低下していた。
【特許文献１】特開２００６−  ４２５３３号公報
【特許文献２】特開２００５−３４８５６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、モータ個別の製造ばらつき、負荷の変化、回転数の変化、制御用集積回路の内部に設けられたアンプ等のオフセットの影響を抑制して高効率な動作が可能なモータの進角制御装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の態様のモータの進角制御装置は、準電圧に基づき、モータの誘起電圧から波形整形された第１の信号、及びモータの相電流から波形整形された第２の信号を生成する第１の演算回路と、前記第１の演算回路から供給される前記第１、第２の信号の位相差を比較する比較回路と、前記比較回路の出力信号に応じて外部から供給される進角信号を制御する信号を生成する第１の生成回路と、前記第１の生成回路の出力信号に基づき、モータの制御信号を生成する第２の生成回路とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、モータ個別の製造ばらつき、負荷の変化、回転数の変化、制御用集積回路の内部に設けられたアンプ等のオフセットの影響を抑制して高効率な動作が可能なモータの進角制御装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は、実施形態に係るモータ進角制御装置の構成を示している。図１において、後述する駆動回路２０から出力される三相の駆動電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗのうち、例えば相電流Ｉｕと、駆動回路２０の三相誘起電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗのうち、例えば誘起電圧Ｖｕは、演算回路１１に供給される。この演算回路１１は例えば波形整形回路により構成され、演算回路１１には基準電圧Ｖｒｅｆが供給されている。すなわち、演算回路１１は、基準電圧Ｖｒｅｆに基づき、正弦波状の相電流Ｉｕ、及び誘起電圧Ｖｕを方形波に波形整形する。演算回路１１の出力信号Ｉｕ＿Ｍ、Ｖｕ＿Ｍは、比較回路１３の入力端に供給される。
【００１１】
比較回路１３は、演算回路１１から出力される誘起電圧に対応する信号Ｖｕ＿Ｍの立ち上がりエッジに基づき、演算回路１１から出力される相電流に対応する信号Ｉｕ＿Ｍを比較する。この結果、比較回路１３は、信号Ｉｕ＿Ｍがローレベルの場合、ローレベルの出力信号を出力し、ハイレベルの場合、ハイレベルの出力信号を出力する。比較回路１３の出力信号は、カウンタ１４に供給される。
【００１２】
カウンタ１４は、比較回路１３の出力信号がローレベルの場合、カウントアップ動作し、ハイレベルの場合カウントダウン動作を行う。このカウンタ１４の出力信号は、演算回路１５に供給される。
【００１３】
演算回路１５は、セレクタ１６から供給される進角信号とカウンタ１４の出力信号Ｃｎｔとを演算する。すなわち、演算回路１５は、進角信号にカウンタ１４の出力信号を加算又は減算し、修正された進角信号Ｐｈｓ＿ｏｕｔを出力する。
【００１４】
セレクタ１６は、外部から供給される進角信号Ｐｈｓ＿ｉｎと演算回路１５から出力される進角信号Ｐｈｓ＿ｏｕｔの一方を、切り替え信号ＳＷにより切り替える。この切り替え信号ＳＷは、制御回路１７から供給される。
【００１５】
本実施形態に適用されるセンサレスモータ２１は、起動時、例えば位相差１２０°の信号によって強制転流され、起動後、回転が安定した状態において、位相差１８０°の信号によって制御される。位相差１２０°の信号は、波形生成回路１８により生成され、位相差１８０°の信号は、波形生成回路１９によって生成される。制御回路１７は、起動時、位相差１２０°の信号を生成する図示せぬ波形生成回路を選択し、起動後、三相の誘起電圧が安定したタイミングで、位相差１８０°の信号を生成する波形生成回路１７を選択する。制御回路１７は、波形生成回路１８，１９を切り替えるため、切り替え信号ＳＷを発生する。
【００１６】
尚、本発明は、起動後の状態における進角制御に注目しているため、起動時に動作する波形生成回路１８及び制御回路１７については、詳細な説明を省略する。
【００１７】
前記演算回路１５の出力信号は、位相差１８０°の波形を生成する波形生成回路１９に供給される。この波形生成回路１９は、演算回路１５により補正された進角信号に基づき、三相信号を生成する。この波形生成回路１９により生成された三相信号は駆動回路２０に供給され、この駆動回路２０は、供給された三相信号に従ってセンサレスモータ２１を駆動する。
【００１８】
図２（ａ）（ｂ）は、モータの誘起電圧Ｖｕと理想的な相電流Ｉｕを示している。このように誘起電圧Ｖｕと相電流Ｉｕの位相が一致している場合、最高の効率を得ることができる。しかし、前述したように、モータ個別の製造ばらつき、負荷の変化、回転数の変化、制御用集積回路の内部に設けられたアンプ等のオフセットの影響により、図２（ｃ）に示すように相電流Ｉｕが誘起電圧Ｖｕより位相が遅れている。この場合、効率が低下する。
【００１９】
そこで、本実施形態では、起動後、進角を微調整することにより、効率向上を図っている。
【００２０】
図１に示す構成において、本実施形態に係わるモータ２１の進角制御について、図３、図４を参照して説明する。
【００２１】
演算回路１１は、駆動回路２０から供給される誘起電圧Ｖｕと相電流Ｉｕを基準電圧Ｖｒｅｆに基づき、図３にＶｕ＿Ｍ、Ｉｕ＿Ｍで示すように、それぞれ方形波に整形する。演算回路１１の出力信号Ｉｕ＿Ｍ、及びＶｕ＿Ｍは、比較回路１３に供給される。
【００２２】
比較回路１３は、演算回路１１から供給された誘起電圧に対応する出力信号Ｖｕ＿Ｍの立ち上りエッジで、演算回路１１から供給された相電流に対応する出力信号Ｉｕ＿Ｍのレベルを比較し、この比較結果を出力する。すなわち、図３に波形Ｃｏｍで示すように、出力信号Ｖｕ＿Ｍの立ち上りエッジにおいて、出力信号Ｉｕ＿Ｍがローレベルである場合、比較回路１３はローレベルを出力し、ハイレベルである場合、ハイレベルを出力する。
【００２３】
カウンタ１４は、比較回路１３の出力信号Ｃｏｍがローレベルの場合、誘起電圧Ｖｕに対して相電流Ｉｕの位相が遅れている状態と判断し、カウント値をアップ（＋１）する。また、カウンタ１４は、比較回路１３の出力信号Ｃｏｍがハイレベルの場合、誘起電圧Ｖｕに対して相電流Ｉｕの位相が進んでいる状態と判断し、カウント値をダウン（−１）する。
【００２４】
セレクタ１６は、モータ２１の起動時、制御回路１７から供給される切り替え信号ＳＷにより、外部から供給される進角信号Ｐｈｓ＿ｉｎを選択する。このため、演算回路１５には、進角信号Ｐｈｓ＿ｉｎが供給され、保持される。この進角信号Ｐｈｓ＿ｉｎは、例えば６０°の信号を生成するためのデータである。尚、図３には、角度で示している。セレクタ１６は、起動後、制御回路１７から供給される切り替え信号ＳＷにより、演算回路１５の出力信号Ｐｈｓ＿ｏｕｔを選択する。このため、演算回路１５は、先ず、進角信号Ｐｈｓ＿ｉｎとカウンタ１４の出力信号Ｃｎｔとを演算する。例えば図３に示すように、カウンタ１４の出力信号Ｃｎｔが“＋１”の場合、演算回路１５の出力信号Ｐｈｓ＿ｏｕｔは“６１”となる。この出力信号Ｐｈｓ＿ｏｕｔは、セレクタ１６を介して演算回路１５に供給され、保持される。さらに、カウンタ１４の出力信号Ｃｎｔが“＋１”の場合、演算回路１５の出力信号Ｐｈｓ＿ｏｕｔは“６２”となる。同様の動作により、カウンタ１４の出力信号Ｃｎｔが“−１”の場合、演算回路１５の出力信号Ｐｈｓ＿ｏｕｔは“６１”となる。このような動作が、カウンタ１４の出力信号Ｃｎｔに応じて繰り返される。
【００２５】
波形生成回路１９は、演算回路１５の出力信号Ｐｈｓ＿ｏｕｔに基づき、三相の波形を生成し、駆動回路２０は、波形生成回路１９の出力信号に応じてモータ２１を駆動する。
【００２６】
上記回路動作により、図４に示すように、誘起電圧Ｖｕに対して相電流Ｉｕの位相を微調整することができる。すなわち、図４に破線で示すように、相電流Ｉｕの位相が誘起電圧Ｖｕに対して進んでいる場合、及び遅れている場合の両方に対して、相電流Ｉｕの位相を制御することができ、相電流Ｉｕの位相を誘起電圧Ｖｕに一致させることができる。
【００２７】
図４は、上記演算回路１５の一例を示している。この演算回路１５は、例えば複数のフリップフロップ回路１５１〜１５ｎにより構成されている。これらフリップフロップ回路１５１〜１５ｎは、セレクタ１６から供給される進角信号を保持する。この保持された進角信号は、カウンタ１４の出力信号Ｃｎｔにより加算又は減算される。このフリップフロップ回路１５１〜１５ｎの出力信号は、セレクタ１６、及び波形生成回路１９に供給される。
【００２８】
上記実施形態によれば、演算回路１１により波形整形された誘起電圧に対する相電流の位相差を比較回路１３により検出し、この比較回路１３の比較結果に応じて、進角信号Ｐｈｓ＿ｉｎ（Ｐｈｓ＿ｏｕｔ）の値を演算回路１５により演算し、この演算回路１５により補正された進角信号Ｐｈｓ＿ｏｕｔを生成している。したがって、この補正された進角信号Ｐｈｓ＿ｏｕｔに基づきモータ２１を駆動しているため、相電流の位相を誘起電圧に一致させることができる。このため、モータ個別の製造ばらつきがある場合や、負荷が変化した場合、さらに、モータの回転数が何らかの原因により変化した場合、及び制御回路内のアンプにオフセットがある場合においても、これらの影響を抑制することができ、高効率なモータの制御が可能である。
【００２９】
尚、上記実施形態において、比較回路１３は、誘起電圧に基づく信号に従って相電流に基づく信号を制御した。しかし、これに限定されるものではなく、相電流に基づく信号に従って、誘起電圧に基づく信号の状態を比較してもよい。
【００３０】
また、上記実施形態において、誘起電圧、相電流は、三相のうちＵ相の出力を用いた。しかし、これに限定されるものではなく、例えばＵ相、Ｖ相、Ｗ相のうちの少なくとも１つの出力を用いて制御することが可能である。２相以上を用いる場合、図１に示す回路を相数に応じて増加すればよい。
【００３１】
その他、本発明の要旨を変えない範囲において、種々変形実施可能なことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本実施形態に係るモータの進角制御装置を示す構成図。
【図２】誘起電圧と相電流の関係を示す波形図。
【図３】図１に示す装置の動作を示す波形図。
【図４】図１に示す装置の動作を示す波形図。
【図５】図１に示す装置の演算回路を具体的に示す構成図。
【符号の説明】
【００３３】
１１…演算回路、１３…比較回路、１４…カウンタ、１５…演算回路、２１…モータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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