電動機驅動控制裝置制造方法

電動機驅動控制裝置制造方法
【專利摘要】不增加成本且簡單地確保電動機的起動穩定性。電動機驅動控制裝置(20)使風扇電動機(51)以無轉子位置傳感器的控制方式進行驅動。電動機驅動控制裝置(20)至少對風扇電動機(51)即將起動前的狀態時的風扇電動機(51)的轉速進行檢測或推測，并且將基于直流勵磁方式及/或強制驅動方式的驅動電壓(SU1～SW1)輸出到風扇電動機(51)中而使風扇電動機(51)起動。直流勵磁方式是對風扇電動機(51)進行直流通電而將轉子位置固定的方式，強制驅動方式是通過進行對風扇電動機(51)施加規定的電壓和頻率的強制通電，使電動機加速至規定轉速的方式。此外，電動機驅動控制裝置(20)使基于直流勵磁方式及/或強制驅動方式的驅動電壓(SU1～SW1)，依據檢測出或推測到的風扇電動機(51)的轉速進行變更。
【專利說明】
電動機驅動te.制裝置

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電動機驅動控制裝置，特別是，涉及一種使具有轉子及定子的電動機以無轉子位置傳感器的控制方式進行驅動的電動機驅動控制裝置。

【背景技術】
[0002]在包括室外風扇和壓縮機等設備的空調裝置中，作為這些設備的動力源，多采用電動機，利用電動機驅動控制裝置對電動機進行驅動控制。
[0003]近年來，出于削減成本的觀點，常常采用使電動機以無轉子位置傳感器的控制方式進行驅動的電動機驅動控制裝置。但是，在無轉子位置傳感器的控制方式中，在電動機即將起動前、即非控制狀態下，不能檢測出轉子的位置。
[0004]特別是，在將電動機用作室外風扇的驅動源的情況下，當電動機還未進行驅動但由風的影響等產生的外力施加于室外風扇時，電動機也旋轉。當在該狀態下使電動機起動時，與像無風時那樣在室外風扇上沒有外力作用的狀態下使電動機正常起動的情況相比，在電動機中可能有較大的電動機電流流動，或者可能發生因再生動作促使過電壓產生等的不良情況。因而，影響電動機的起動穩定性。
[0005]對此，例如如專利文獻I (日本特開2005 - 137106號公報)所述，公知一種在從逆變器(inverter)向電動機去的驅動電壓的輸出已停止時，根據電動機產生的感應電壓檢測出轉子的相位的技術。在專利文獻I中，依據檢測出的轉子的相位使電動機起動。


【發明內容】

[0006]發明所要解決的技術問題
[0007]但是，在上述專利文獻I中，希望能準確地檢測出轉子的相位，但為了準確地檢測出轉子的相位，除了與感應電壓相關的各種限制以外，還需要進行構成電動機驅動控制裝置的回路的調整等。因此，電動機驅動控制裝置的調整變得繁雜。
[0008]此外，在上述專利文獻I中，由于需要設置對轉子的相位進行檢測的回路，因此相應地也使成本增加。
[0009]那么，本發明的要解決的技術問題在于，能夠不增加成本且簡單地確保電動機的起動穩定性。
[0010]解決技術問題所采用的技術方案
[0011]本發明的第一觀點的電動機驅動控制裝置是使具有轉子及定子的電動機以無轉子位置傳感器的控制方式進行驅動的裝置。電動機驅動控制裝置包括轉速導出部、起動部和變更部。轉速導出部至少將電動機即將起動前的狀態時的電動機的轉速導出。起動部將基于直流勵磁方式及強制驅動方式中至少任一個方式的驅動信號輸出到電動機中，使電動機起動。直流勵磁方式是對電動機進行直流通電，從而使轉子位置固定在規定位置的方式。強制驅動方式是對電動機進行施加規定的電壓和頻率的強制通電，從而使電動機加速至規定轉速的方式。變更部使基于直流勵磁方式及強制驅動方式中至少任一個方式的驅動信號，依據由轉速導出部導出的電動機的轉速進行變更。
[0012]在該電動機驅動控制裝置中，至少依據電動機即將起動前的狀態時的電動機的轉速，使基于直流勵磁方式及/或強制驅動方式的驅動信號進行變更。即，為了使電動機起動而輸出到電動機中的基于直流勵磁方式及/或強制驅動方式的驅動信號依據電動機的轉速進行變化。由此，利用至少與電動機即將起動前的狀態時的電動機的轉速對應的驅動信號使電動機起動，因此能夠抑制過電流及過電壓狀態的發生，能夠不增加成本且簡單地確保電動機的起動穩定性。
[0013]本發明的第二觀點的電動機驅動控制裝置在第一觀點的電動機驅動控制裝置的基礎上，在起動部將基于直流勵磁方式的驅動信號輸出到電動機中而使電動機起動時，變更部使驅動信號的電壓或電流依據電動機的轉速進行變更。
[0014]由此，即使采用直流勵磁方式，也能使電動機可靠地起動。
[0015]本發明的第三觀點的電動機驅動控制裝置在第一觀點的電動機驅動控制裝置的基礎上，在起動部將基于強制驅動方式的驅動信號輸出到電動機中而使電動機起動時，變更部使驅動信號的頻率、電壓或電流的值依據電動機的轉速進行變更。
[0016]由此，即使采用強制驅動方式，也能使電動機可靠地起動。
[0017]本發明的第四觀點的電動機驅動控制裝置在第一觀點至第三觀點中任意一項的電動機驅動控制裝置的基礎上，變更部使驅動信號的電壓或電流，依據從電動機開始起動至達到通常旋轉狀態的期間內的電動機的轉速而連續地變更。
[0018]由此，在電動機開始起動至達到通常旋轉狀態的期間內，將依據電動機的轉速而時刻進行變化的驅動信號輸出到電動機中。因而，能夠更加可靠地抑制過電流及過電壓的發生。
[0019]本發明的第五觀點的電動機驅動控制裝置在第一觀點至第四觀點中任意一項的電動機驅動控制裝置的基礎上，變更部使驅動信號的電壓或電流依據電動機開始起動后經過的時間而連續地變更。
[0020]由此，將與電動機開始起動后經過的時間對應的驅動信號輸出到電動機中。因而，能夠更加可靠地抑制過電流及過電壓的發生。
[0021]本發明的第六觀點的電動機驅動控制裝置在第一觀點至第五觀點中任意一項的電動機驅動控制裝置的基礎上，在即將起動前的電動機的轉速大于規定轉速的情況下，變更部使為了使電動機開始起動而輸出到電動機中的驅動信號的電壓或電流，小于在電動機以非旋轉的狀態開始起動的情況下輸出到電動機中的規定驅動電壓或規定驅動電流。
[0022]有時，電動機受到風等外力的影響，在即將起動前已經旋轉，且該電動機的轉速有時達到規定轉速以上。但是，本電動機驅動控制裝置在即將起動前時的電動機的轉速大于規定轉速的情況下，例如使為了使電動機開始起動而輸出到電動機中的驅動電壓的占空比或振幅等，小于規定驅動電壓的占空比或振幅等。由此，電動機驅動控制裝置能夠抑制如下現象，即，在使在即將起動前已經以一定程度的轉速旋轉著的電動機起動時，對電動機通以的電流量及施加于起動部的電壓過大的現象，從而能夠確保電動機的起動穩定性。
[0023]本發明的第七觀點的電動機驅動控制裝置在第一觀點至第六觀點中任意一項的電動機驅動控制裝置的基礎上，在從電動機開始起動至達到通常旋轉狀態的期間內，變更部隨著該期間內的電動機的轉速變大，增大驅動信號的電壓或電流。
[0024]在電動機開始起動至達到通常旋轉狀態的期間內，電動機的轉速是時刻不斷增大的。因此，本電動機驅動控制裝置隨著電動機開始起動至達到通常旋轉狀態的期間內的電動機的轉速的增加，例如不斷增大驅動電壓的占空比或振幅等。由此，能夠抑制對電動機通以的電流量及施加于起動部的電壓過大的現象以及電動機的失調，從而能夠確保電動機的起動穩定性。
[0025]本發明的第八觀點的電動機驅動控制裝置在第四觀點或第七觀點中的任意一項的電動機驅動控制裝置的基礎上，在從電動機開始起動至達到通常旋轉狀態的期間內，變更部隨著起動開始后經過的時間而增大驅動信號的電壓或電流。
[0026]本電動機驅動控制裝置在電動機開始起動至達到通常旋轉狀態的期間內，隨著起動開始后經過的時間，例如不斷增大驅動電壓的占空比或振幅等。由此，能夠抑制對電動機通以的電流量及施加于起動部的電壓過大的現象以及電動機的失調，從而能夠確保電動機的起動穩定性。
[0027]發明效果
[0028]采用本發明的第一觀點的電動機驅動控制裝置，能夠抑制過電流及過電壓狀態的發生，能夠不增加成本且簡單地確保電動機的起動穩定性。
[0029]采用本發明的第二觀點的電動機驅動控制裝置，即使采用直流勵磁方式，也能使電動機可靠地起動。
[0030]采用本發明的第三觀點的電動機驅動控制裝置，即使采用強制驅動方式，也能使電動機可靠地起動。
[0031]采用本發明的第四觀點及第五觀點的電動機驅動控制裝置，能夠更加可靠地抑制過電流及過電壓的發生。
[0032]采用本發明的第六觀點的電動機驅動控制裝置，能夠抑制如下現象，S卩，對電動機通以的電流量及施加于起動部的電壓過大的現象，從而能夠確保電動機的起動穩定性。
[0033]采用本發明的第七觀點及第八觀點的電動機驅動控制裝置，能夠抑制對電動機通以的電流量及施加于起動部的電壓過大的現象以及電動機的失調，從而能夠確保電動機的起動穩定性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1是對采用了第一實施方式的電動機驅動控制裝置的系統的整體結構和電動機驅動控制裝置的內部結構進行表示的框圖。
[0035]圖2是簡單地表示熱泵裝置的室外機的結構的圖。
[0036]圖3是對即將開始起動前的風扇電動機的轉速與起動開始時的驅動電壓的頻率(或驅動電壓的電壓值)的關系進行概念性的表示的曲線圖。
[0037]圖4是對風扇電動機從剛剛開始起動后至達到通常旋轉狀態的期間內的、驅動電壓的頻率(或驅動電壓的電壓值)的時效變化的一例進行概念性的表示的曲線圖。
[0038]圖5是簡單地表示起動前轉速檢測回路的結構的一例的圖。
[0039]圖6是簡單地表示無傳感器控制回路的結構的一例的框圖。
[0040]圖7是用于對第一實施方式的電動機驅動控制裝置的動作進行說明的流程圖。
[0041]圖8是對采用了第二實施方式的電動機驅動控制裝置的系統的整體結構和電動機驅動控制裝置的內部結構進行表示的框圖。
[0042]圖9是對即將開始起動前的風扇電動機的轉速與開始起動時的驅動電壓的占空比的關系進行概念性的表示的曲線圖。
[0043]圖10是對風扇電動機從剛剛開始起動后至達到直流勵磁結束的期間內的、驅動電壓的占空比的時效變化的一例進行概念性的表示的曲線圖。
[0044]圖11是用于對第二實施方式的電動機驅動控制裝置的動作進行說明的流程圖。
[0045]圖12是用于對第二實施方式的電動機驅動控制裝置的動作進行說明的流程圖。

【具體實施方式】
[0046]以下，參照附圖對本發明的電動機驅動控制裝置進行詳細說明。另外，以下的實施方式是本發明的具體例，并不限定本發明的技術范圍。
[0047](第一實施方式)
[0048](I)概要
[0049]圖1是具有無刷DC電動機51和用于驅動該無刷DC電動機51的本實施方式的電動機驅動控制裝置20的電動機驅動控制系統100整體的結構圖。無刷DC電動機51是用作熱泵裝置的室外機10(參照圖2)所具有的設備的一個、即室外風扇15的驅動源的風扇電動機，是通過施加交流電壓而進行驅動的交流電動機。電動機驅動控制裝置20裝載在該室外機10內ο
[0050](1-1)室外機
[0051]在此，使用圖2對室外機10進行簡單的說明。在此，作為熱泵裝置，以熱泵式熱水供給器的室外機為例進行說明。室外機10主要具有壓縮機11、水熱交換器12、膨脹閥13、蒸發器14及室外風扇15等各種各樣的設備。壓縮機11、水熱交換器12、膨脹閥13及蒸發器14依次連接而構成制冷循環。壓縮機11將在制冷循環內循環的制冷劑壓縮。在水熱交換器12中設置有熱交換水路16，從與室外機10連接的儲熱水容器單元(未圖示)輸送來的水通過該熱交換水路16，能使在熱交換水路16中流動的水與制冷劑之間進行熱交換。膨脹閥13是被通電控制的電動閥，使在制冷循環內循環的制冷劑減壓。蒸發器14用于使制冷劑循環內的制冷劑與空氣之間進行熱交換而使制冷劑蒸發。室外風扇15例如為螺旋槳式鼓風機，通過旋轉將來自室外機10外部的空氣引導到蒸發器14。
[0052]在這種室外機10中，通過對壓縮機11進行驅動而使制冷劑循環，使水熱交換器12作為冷凝器發揮功能，能夠將在熱交換水路16中通過的水加熱。
[0053](1-2)無刷DC電動機
[0054]接下來，對無刷DC電動機51進行說明。本實施方式的無刷DC電動機51為三相電動機，包括定子52和轉子53。定子52包含進行了星形聯結的U相、V相及W相的驅動線圈Lu、Lv、Lw。各驅動線圈Lu、Lv、Lw的一端分別與從逆變器25延伸的U相、V相及W相的各配線的驅動線圈端子TU、TV、TW連接。各驅動線圈Lu、Lv、Lw的另一端彼此作為端子TN而連接。通過使轉子53旋轉，使上述三相驅動線圈Lu、Lv、Lw產生與轉子53的轉速和轉子53的位置對應的感應電壓。
[0055]轉子53具有由N極及S極構成的多極的永久磁鐵，相對于定子52以旋轉軸為中心進行旋轉。轉子53的旋轉經由與轉子53的旋轉軸位于相同的軸心上的輸出軸(未圖示)輸出到室外風扇15。
[0056]在以下的說明中，將無刷DC電動機51記作風扇電動機51。
[0057](2)電動機驅動控制裝置的結構
[0058]接下來，對本實施方式的電動機驅動控制裝置20的結構進行說明。本實施方式的電動機驅動控制裝置20如圖1所示，包括整流部21、平滑電容器22、電壓檢測部23、電流檢測部24、逆變器(相當于起動部)25、柵極驅動回路26、起動前轉速檢測回路(與后述的無傳感器控制回路28的轉速推測部28c —起相當于轉速導出部)27、無傳感器控制回路28 (主要是相當于變更部)以及微型計算機29。
[0059]構成電動機驅動控制裝置20的上述功能部例如安裝在一張印刷電路板上。
[0060]另外，柵極驅動回路26、起動前轉速檢測回路27及無傳感器控制回路28也可以封裝在一個集成電路封裝體(詳細而言是IC或HIC)內。
[0061](2-1)整流部
[0062]整流部21由四個二極管Dla、Dlb、D2a、D2b構成為橋狀。詳細而言，二極管Dla、Dlb彼此串聯連接，二極管D2a、D2b彼此串聯連接。二極管Dla、D2a的各陰極端子均與平滑電容器22的正側端子連接，作為整流部21的正側輸出端子發揮功能。二極管Dlb、D2b的各陽極端子彼此與平滑電容器22的負側端子連接，作為整流部21的負側輸出端子發揮功能。二極管Dla、Dlb彼此的連接點及二極管D2a、D2b彼此的連接點分別與商用電源91連接。即，二極管Dla、Dlb彼此的連接點及二極管D2a、D2b彼此的連接點分別擔負整流部21的輸入的作用。
[0063]具有這種結構的整流部21通過對從商用電源91輸出的交流電壓進行整流而生成直流電源，將該直流電源供給到平滑電容器22中。
[0064](2-2)平滑電容器
[0065]平滑電容器22的一端與整流部21的正側輸出端子連接，另一端與整流部21的負側輸出端子連接。平滑電容器22使從整流部21供給的直流電源，即，被整流部21進行了整流的電壓平滑化。以下，為了方便說明，將利用平滑電容器22變得平滑后的電壓稱為“平滑后電壓Vfl”。該平滑后電壓Vfl成為比直流電源的電壓的脈動更低的電壓，被施加給與平滑電容器22的后段即輸出側連接的逆變器25。
[0066]另外，作為電容器的種類，可以舉出電解電容器、陶瓷電容器和鉭質電容器等，在本實施方式中，以采用電解電容器作為平滑電容器22的情況為例。
[0067](2-3)電壓檢測部
[0068]電壓檢測部23與平滑電容器22的輸出側連接，檢測平滑電容器22的兩端電壓即平滑后電壓Vfl的值。特別是，電壓檢測部23在風扇電動機51起動后進行電壓檢測動作。
[0069]雖未圖示，但例如通過將彼此串聯連接的兩個電阻并聯連接于平滑電容器22，將平滑后電壓Vfl分壓而構成這種電壓檢測部23。兩個電阻彼此的連接點的電壓值輸入到無傳感器控制回路28中。
[0070](2 - 4)電流檢測部
[0071]電流檢測部24連接在平滑電容器22與逆變器25之間且與平滑電容器22的負側輸出端子側連接。電流檢測部24在風扇電動機51起動后對流到風扇電動機51中的電動機電流Im進行檢測。
[0072]這種電流檢測部24雖未圖示，例如由采用了分流電阻及使該電阻的兩端電壓放大的運算放大器的放大回路構成。利用電流檢測部24檢測出的電動機電流Im輸入到無傳感器控制回路28中。
[0073](2 - 5)逆變器
[0074]逆變器25與平滑電容器22的輸出側連接。逆變器25如圖1所示，具有多個絕緣柵雙極晶體管(以下簡稱為晶體管)Q3a、Q3b、Q4a、Q4b、Q5a、Q5b及多個回流用二極管D3a、D3b、D4a、D4b、D5a、D5b。晶體管Q3a、Q3b彼此串聯連接，晶體管Q4a、Q4b彼此串聯連接，晶體管Q5a、Q5b彼此串聯連接。通過使晶體管的集電極端子與二極管的陰極端子連接，并且使晶體管的發射極端子與二極管的陽極端子連接，使各二極管D3a?D5b與各晶體管Q3a?Q5b并聯連接。
[0075]來自平滑電容器22的平滑后電壓Vfl施加于逆變器25。并且，逆變器25在柵極驅動回路26所指示的時機使各晶體管Q3a?Q5b接通或斷開，從而生成具有期望的占空比的驅動電壓SUl、SVl、Sfflo該驅動電壓SUl、SVl、Sffl是用于使風扇電動機51進行驅動的交流電壓，從各晶體管Q3a、Q3b的連接點NU、各晶體管Q4a、Q4b的連接點NV，各晶體管Q5a、Q5b的連接點NW輸出到風扇電動機51中。S卩，逆變器25將電力供給到風扇電動機51中。
[0076]本實施方式的逆變器25在風扇電動機51起動時，將基于強制驅動方式的驅動電壓SUl、SVl、SWl輸出到風扇電動機51中，使該電動機51起動。強制驅動方式是通過對風扇電動機51進行強制通電而使電動機加速至規定轉速的方式。在電動機加速至規定轉速而能夠推測轉子53的位置的情況下，驅動方式從強制驅動方式向位置推測驅動即無轉子位置傳感器控制過渡。即，在強制驅動方式中，與風扇電動機51的轉子53的位置無關，將具有規定的電壓值及頻率的驅動電壓SU1、SV1、SW1施加給風扇電動機51，強制性地使風扇電動機51開始起動。因而，在強制驅動方式中，與后述的第二實施方式所述的直流勵磁方式不同，在風扇電動機51開始驅動之前，不進行將轉子53的位置暫時固定的動作，使風扇電動機51無論為哪種狀態都能進行驅動的驅動電壓SU1、SV1、SW1從逆變器25輸出到風扇電動機51中。由此，強制性地使風扇電動機51起動。
[0077]并且，本實施方式的逆變器25利用具有至少與即將起動前的風扇電動機51的轉速對應的頻率或電壓值的強制驅動方式中的驅動電壓SUl、SVUSWl，使風扇電動機51開始起動。并且，逆變器25在風扇電動機51開始起動后，將具有與起動中的風扇電動機51的旋轉狀態對應的頻率或電壓值的強制驅動方式中的驅動電壓SU1、SVU Sffl輸出到風扇電動機51中。
[0078]S卩，在利用以往的強制驅動方式使風扇電動機51起動時，逆變器將與風扇電動機51的轉速無關的驅動電壓，即，具有恒定的頻率或電壓值的驅動電壓輸出。但是，本實施方式的逆變器25在以強制驅動方式使風扇電動機51起動時，向風扇電動機51輸出具有與實際的旋轉狀態對應的頻率或電壓值且無論轉子53處于何種位置都能強制性地使風扇電動機51起動的那種驅動電壓SU1、SVU Sfflo即，本實施方式的起動時的驅動電壓SU1、SVUSffl可以說是這種電壓，即，使利用以往的強制驅動方式使風扇電動機51起動時輸出到該電動機51中的驅動電壓的頻率或電壓值，依據實際的風扇電動機51的旋轉狀態而進行了變化后得到的電壓。
[0079]圖3是概念性地表示相對于即將開始起動前的風扇電動機51的轉速的、開始起動時的驅動電壓SU1、SV1、SWl的頻率及電壓值Vstartl的曲線圖。在圖3中，將橫軸表示為即將開始起動前的風扇電動機51的轉速(即，利用后述的起動前轉速檢測回路27檢測出的轉速。第一轉速信號FG)，將縱軸表不為開始起動時輸出到風扇電動機51中的驅動電壓SUl、SVl、SWl的頻率及電壓值Vstartl。如圖3的轉速區間Al所示，在即將開始起動前的風扇電動機51的轉速小于規定轉速prl的情況下，將驅動電壓SU1、SV1、SW1的頻率(或電壓值)Vstartl設定為規定頻率Fl (或規定電壓值VI)。但是，如圖3的轉速區間BI所示，在即將開始起動前的風扇電動機51的轉速大于規定轉速prl的情況下，將驅動電壓SU1、SVl、Sffl的頻率(或電壓值)Vstartl設定為小于規定頻率Fl (或規定電壓值VI)的頻率(或電壓值)。
[0080]在此，規定頻率Fl及規定電壓值Vl分別是在風扇電動機51以非旋轉的狀態開始起動的情況下輸出到該電動機51中的驅動電壓的頻率及電壓值。基于風扇電動機51、室外風扇15及蒸發器14的各特性等，通過機載計算、模擬和實驗等預先將相對于規定轉速prl的頻率(或電壓值)以及相對于該轉速prl以上的轉速的頻率(或電壓值)設定為適當的值。
[0081]S卩，在本實施方式中，在還未進行驅動的狀態下的風扇電動機51受到外力或剛剛停止了旋轉后的慣性力等的影響而以一定程度進行了旋轉的情況下，利用后述的無傳感器控制回路28，生成使為了使風扇電動機51開始起動而輸出到該電動機51中的驅動電壓SUl、SVl、SWl的頻率或電壓值Vstartl減小的內容的電壓指令值Vpwm。
[0082]另外，見后述，無傳感器控制回路28的轉速推測部28c在即將起動前或轉速低的低旋轉狀態下，不能準確地推測風扇電動機51的轉速。因此，在圖6中雖未圖示詳細的結構，但這種情況下的無傳感器控制回路28使用由起動前轉速檢測回路27檢測出的即將起動前的風扇電動機51的轉速。
[0083]圖4是概念性地表示從風扇電動機51剛剛開始起動后至達到通常旋轉狀態的期間內輸出到風扇電動機51中的驅動電壓SUl、SVl、SWl的頻率及電壓值的時效變化的曲線圖。如上所述，在轉速低的狀態下，不能準確地進行轉速的推測，因此根據經過的時間來推測起動中的旋轉狀態。在圖4中，將橫軸表示為時間，將縱軸表示為驅動電壓SUl、SVUSWl的頻率及電壓值。如圖4所示，從風扇電動機51剛剛開始起動后至達到通常旋轉狀態(即，變為能進行位置推測運轉的狀態)的期間內，逆變器25將隨著時間的經過，頻率或電壓值增大的那樣的驅動電壓SUl、SVl、SWl輸出到風扇電動機51中。
[0084]如上所述，本實施方式的逆變器25在從風扇電動機51即將起動前至達到通常旋轉狀態的期間內，將具有與實際的風扇電動機51的轉速對應的頻率、電壓值的強制驅動方式中的驅動電壓SU1、SVU Sffl輸出到風扇電動機51中。由此，與利用以往的強制驅動方式，使從起動前開始因風等外力和剛剛停止了旋轉后的慣性力的影響而已經旋轉著的風扇電動機51起動的情況相比，不易出現過電流狀態、過電壓狀態和失調狀態。
[0085]也就是說，當風扇電動機51因風等外力或剛剛停止了旋轉后的慣性力的影響而已經旋轉著時，該旋轉使在風扇電動機51中感應出的電壓為上升的狀態。在該狀態下，在以強制驅動方式將與風扇電動機51的實際的轉速無關，具有恒定的頻率、電壓的驅動電壓施加給風扇電動機51時，由于該驅動電壓是假定使本來非旋轉狀態的風扇電動機51起動的驅動電壓，因此具有恒定的頻率、電壓的驅動電壓疊加于已經在該電動機51中感應出的電壓之上，結果引發過電流、過電壓及電動機的失調。但是，在本實施方式中，雖然以強制驅動方式使風扇電動機51起動，但屆時的驅動電壓SUl、SVl、SWl具有對風扇電動機51的實際的轉速進行了考慮的頻率、電壓，因此進一步疊加于在該電動機51中感應出的電壓上的、基于該驅動電壓SU1、SV1、SW1的電動機電流及電壓的各值，成為與風扇電動機51的屆時的轉速對應的適當的值。因而，不易出現過電流、過電壓及電動機失調。
[0086]另外，在上述的說明中，表示了使頻率和電壓均變更的例子，但也可以使頻率和電壓中的任一方變更。
[0087](2 - 6)柵極驅動回路
[0088]柵極驅動回路26基于來自無傳感器控制回路28的電壓指令值Vpwm，使逆變器25的各晶體管Q3a?Q5b的接通及斷開的狀態進行變化。詳細而言，柵極驅動回路26為了將具有由無傳感器控制回路28決定的占空比的驅動電壓SUl、SVUSWl從逆變器25輸出到風扇電動機51中，生成向各晶體管Q3a?Q5b的柵極施加的柵極控制電壓Gu、GX、Gv、Gy、Gw、Gzο生成的柵極控制電壓Gu、Gx、Gv、Gy、Gw、Gz被施加到各晶體管Q3a?Q5b的柵極端子。
[0089]在此，本實施方式的電壓指令值Vpwm是用于確定與驅動電壓SU、SV、SW相關的參數的一個、即驅動電壓SU1、SVUSWl的占空比的指令值。也就是說，在本實施方式中，以對風扇電動機51進行PWM控制的情況為例。
[0090](2 - 7)起動前轉速檢測回路
[0091]起動前轉速檢測回路27的輸入側與風扇電動機51的W相的驅動線圈端子TW連接，輸出側與無傳感器控制回路28連接。即，可以說起動前轉速檢測回路27是位于比逆變器25靠后段側的位置的。起動前轉速檢測回路27主要在起動前當風扇電動機51旋轉時，基于驅動線圈Lw所產生的W相的感應電壓Vwn對起動前的風扇電動機51的轉速進行檢測。
[0092]在圖5中簡單表示這種起動前轉速檢測回路27的結構的一例。在圖5中，表示的是起動前轉速檢測回路27由濾波器27a、比較器27b及運算部27c構成的情況。濾波器27a例如為低通濾波器，旋轉的風扇電動機51中的感應電壓Vwn輸入到濾波器27a中，從該感應電壓Vwn中去除噪聲成分及高次諧波成分。通過了濾波器27a后的感應電壓Vwn和具有規定的電壓值的參比電壓Vref輸入到比較器27b中。比較器27b基于輸入的這些電壓的大小，將基于感應電壓Vwn的脈沖電壓輸出。該脈沖電壓輸入到運算部27c，對該電壓的頻率進行運算而對風扇電動機51的轉速進行運算。表示這樣求得的起動前的風扇電動機51的轉速的第一轉速信號FG1，成為具有與該電動機51的轉速對應的周期的脈沖信號，或成為雖然信號的頻率是固定不變的，但具有與該電動機51的轉速對應的占空比的脈沖信號。該轉速信號FGl輸入到無傳感器控制回路28中。
[0093]采用上述的起動前轉速檢測回路27，即使在未起動的風扇電動機51因風等外力或剛剛停止了旋轉后的慣性力的影響而進行著旋轉的那樣的利用后述的無轉子位置傳感器方式無法推測轉子53的位置的情況下，也能檢測出風扇電動機51的轉速。
[0094]另外，在本實施方式中，起動前轉速檢測回路27為如下結構，S卩，無論起動前的風扇電動機51的旋轉方向是正向還是反向，都能簡單地檢測出轉速。
[0095](2 - 8)無傳感器控制回路
[0096]無傳感器控制回路28與電壓檢測部23、電流檢測部24、柵極驅動回路26、起動前轉速檢測回路27及微型計算機29連接。無傳感器控制回路28是使風扇電動機51以無轉子位置傳感器方式進行驅動的回路。
[0097]詳細而言，無傳感器控制回路28對以無轉子位置傳感器方式起動后的風扇電動機51的轉子53的位置進行推測，并且基于推測到的轉子53的位置對風扇電動機51的轉速進行推測。以下，將表示起動后的風扇電動機51的轉速的信號記作“第二轉速信號FG2”。第二轉速信號FG2輸入到微型計算機29中。此外，當從微型計算機29將包含轉速指令Vfg的運轉指令輸送到無傳感器控制回路28中時，無傳感器控制回路28基于該運轉指令、推測到的轉子53的位置、推測到的轉速、電壓檢測部23的檢測結果及電流檢測部24的檢測結果，利用無轉子位置傳感器方式決定為驅動電壓SU1、SV1、SW1的占空比、電壓指令值Vpwm。
[0098]在此，無轉子位置傳感器方式是如下方式，S卩，使用與表示風扇電動機51的特性的各種參數、平滑后電壓Vfl (即，電壓檢測部23的檢測結果)、電動機電流Im( S卩，電流檢測部24的檢測結果)以及風扇電動機51的控制相關的規定的數學模型等，進行轉子53的位置的推測、轉速的推測、對轉速進行的PI控制以及對電動機電流Im進行的PI控制等。作為表示風扇電動機51的特性的各種參數，可以舉出使用的風扇電動機51的繞線電阻、電感成分、感應電壓和極數等。
[0099]圖6是簡單地表示考慮數學模型而進行無轉子位置傳感器控制的無傳感器控制回路28的結構的一例。圖6的無傳感器控制回路28主要由電動機模型運算部28a、轉子位置推測部28b、轉速推測部28c (與起動前轉速檢測回路27 —起相當于轉速導出部)、LPF28d、轉速控制部28e及電流控制部28f構成。
[0100]電動機模型運算部28a將表示風扇電動機51的特性的各種參數用作電動機模型，根據向電動機51輸入的電壓指令值Vpwm、推測到的轉子53的位置及推測到的轉速，對電動機電流Im的理想值進行運算。轉子位置推測部28b將該理想值與利用電流檢測部24實際檢測出的電動機電流Im之間進行了減法處理后得到的結果作為輸入，而推測當下時刻的轉子53的位置。轉速推測部28c使用推測到的轉子53的位置推測當下時刻的風扇電動機51的轉速。在電動機模型運算部28a中，將各推測部28b、28c中的推測結果用于使電動機電流Im的理想值與實際的電動機電流Im的差分成為“O”的那種修正處理以及電動機模型的修正。LPF28d從推測到的轉速中去除噪聲成分及高次諧波成分。從LPF28d輸出的風扇電動機51的轉速在波形成形部28g的作用下成為期望的第二轉速信號FG2，輸出到微型計算機29中。第二轉速信號FG2與第一轉速信號FGl相同，成為具有與風扇電動機51的轉速對應的周期的脈沖信號，或者成為雖然頻率是固定的，但具有與該電動機51的轉速對應的占空比的脈沖信號。
[0101]另外，從LPF28d輸出的風扇電動機51的轉速與包含在從微型計算機29傳輸來的運轉指令中的轉速指令Vfg之間進行減法處理。在將減法處理的結果輸入到轉速控制部28e中時，轉速控制部28e對轉速進行PI控制。電流控制部28f基于由轉速控制部28e獲得的控制結果、即q軸電流指令值Vq、例如使d軸電流指令值Vd成為“O”的那種指令“Vd=0”、以及利用電壓檢測部23檢測出的平滑后電壓Vfl進行電流控制，生成使電動機電流Im成為基于這些指令的電流的那種電壓指令值Vprai。利用電流控制部28f的這種控制，生成包含驅動電壓SU1、SV1、SW1的占空比的電壓指令值Vpwm而輸入到柵極驅動回路26中。另外，電壓指令值Vpwm輸入到電動機模型運算部28a，對電動機模型進行進一步的修正。
[0102]在此，在本實施方式中，使用的是將由轉子53的永久磁鐵形成的磁通量方向定為d軸，將由此前進了 31/2的方向定為q軸的dq坐標系統。上述“q軸電流指令值Vq”是有助于風扇電動機51轉矩的q軸電流的指令值，上述“d軸電流指令值Vd”是無助于風扇電動機51轉矩的d軸電流(即，形成磁通量的成分、即勵磁電流)的指令值。
[0103]可以說具有這種結構的無傳感器控制回路28，能夠在利用微型計算機29及柵極驅動回路26等進行逆變器25的控制時，進行轉子53的位置的推測及風扇電動機51的轉速的推測，輸出與這些推測結果對應的電壓指令值Vpwm。
[0104]并且，具有這種結構的無傳感器控制回路28為了實現在“(2 - 5)逆變器”中說明的驅動電壓SU1、SV1、Sffl的輸出動作，進行使基于強制驅動方式的驅動電壓SU1、SV1、SWl的頻率或電壓值，至少依據風扇電動機51即將起動前的狀態時的即將起動前的轉速進行變更的動作。詳細而言，無傳感器控制回路28在風扇電動機51起動后至達到通常旋轉狀態的期間內，依據經過時間使基于強制驅動方式的驅動電壓SU1、SV1、SW1的頻率或電壓值連續地變更。例如，無傳感器控制回路28如圖4所示，在從風扇電動機51剛剛起動后至達到通常旋轉狀態(即，變為能進行位置推測運轉的狀態)的期間內，以隨著時間的經過，驅動電壓SUl、SVl、SWl的頻率或電壓值也增大的方式連續地生成電壓指令值Vpwm。
[0105](2-9)微型計算機
[0106]微型計算機29如圖1所示，主要與無傳感器控制回路28連接。另外，雖未圖示，但微型計算機29也與對室外機10的各設備進行總括控制的室外機側控制部連接。
[0107]例如，微型計算機29對起動開始后的風扇電動機51的轉速(也就是第二轉速信號FG2)進行監視，并且將包含轉速指令起動指令及轉速指令Vfg的運轉指令輸出到無傳感器控制回路28中。
[0108](3)動作
[0109]接下來，使用圖7對本實施方式的電動機驅動控制裝置20的動作進行說明。圖7是表示由電動機驅動控制裝置20進行的動作的流程圖。
[0110]步驟SI?S2:在微型計算機29從室外機10的室外機側控制部取得了室外風扇15的運轉開始指示的情況下(SI的“是”)，起動前轉速檢測回路27將起動前的當下時刻的風扇電動機51的轉速檢測出(S2)。由此，將表示起動前的風扇電動機51的轉速的第一轉速信號FGl輸入到無傳感器控制回路28中。
[0111]步驟S3:無傳感器控制回路28將步驟S2的轉速與規定轉速prl進行比較。
[0112]步驟S4:在步驟S3中，在步驟S2的轉速(即，起動前的風扇電動機51的轉速)小于規定轉速prl的情況下(S3的“否”)，如圖3的轉速區間Al所示，無傳感器控制回路28將用于使風扇電動機51開始起動的驅動電壓SUl、SVUSWl的頻率(或電壓值)Vstartl設定為規定頻率Fl (或規定電壓值VI)。
[0113]步驟S5:在步驟S3中，在步驟S2的轉速(即，起動前的風扇電動機51的轉速)大于規定轉速prl的情況下(S3的“是”)，如圖3的轉速區間BI所示，無傳感器控制回路28將用于使風扇電動機51開始起動的驅動電壓SUl、SVl、Sffl的頻率(或電壓值)VstartI，設定為小于規定頻率Fl (或規定電壓值VI)的頻率(或電壓值)。
[0114]步驟S6:將表示在步驟S4、S5中設定的頻率或電壓值Vstartl的電壓指令值Vpwm輸入到柵極驅動回路26中，將具有在步驟S4、S5中設定的頻率或電壓值的驅動電壓SU1、SVUSffl從逆變器25向風扇電動機51輸出。該驅動電壓SU1、SV1、SW1是用于利用強制驅動方式使風扇電動機51起動的電壓，由此使風扇電動機51開始起動。
[0115]步驟S7:如圖4所示，無傳感器控制回路28隨著時間的經過不斷變更驅動電壓SUU SVU Sffl的頻率或電壓值。由此，將具有連續變化的頻率或電壓值的驅動電壓SU1、SVUSffl從逆變器25向風扇電動機51輸出。
[0116]步驟S8?S9:不久，當無傳感器控制回路28變為能夠推測風扇電動機51的轉速即轉子53的位置時(S8的“是”)，電動機驅動控制裝置20判斷風扇電動機51已經達到了通常旋轉狀態(S9)。在達到通常旋轉狀態的情況下，以無轉子位置傳感器方式對風扇電動機51進行驅動控制。在步驟S8中，在無傳感器控制回路28不能推測風扇電動機51的轉速的情況下(S8的“否”)，電動機驅動控制裝置20反復進行步驟S7以后的動作。
[0117]步驟SlO?Sll:電動機驅動控制裝置20繼續對風扇電動機51進行無轉子位置傳感器驅動，到微型計算機29取得室外風扇15的驅動停止指示為止(S10的“否”)。在微型計算機29取得了室外風扇15的驅動停止指示的情況下(S10的“是”)，停止由逆變器25向風扇電動機51輸出驅動電壓SUUSVl、SWl，風扇電動機51停止驅動(Sll)。
[0118](4)特征
[0119](4-1)
[0120]在本實施方式的電動機驅動控制裝置20中，至少在風扇電動機51即將起動前的狀態時，使基于強制驅動方式的驅動電壓SUl、SVUSffl變更。即，為了使風扇電動機51起動而輸出到風扇電動機51中的基于強制驅動方式的驅動電壓SUl、SVl、SWl，依據風扇電動機51的旋轉狀態進行變化。由此，利用至少與電動機即將起動前的狀態時的風扇電動機51的旋轉狀態對應的驅動電壓SU1、SV1、SW1使風扇電動機51起動，因此能夠抑制過電流及過電壓狀態的發生，能夠不增加成本且簡單地確保風扇電動機51的起動穩定性。
[0121](4-2)
[0122]特別是，在本實施方式中，在將基于強制驅動方式的驅動電壓SU1、SVU Sffl輸出到風扇電動機51中而使風扇電動機51起動時，無傳感器控制回路28使驅動電壓SUUSVl、Sffl的頻率或電壓值依據風扇電動機51即將起動前的轉速進行變更。由此，即使采用強制驅動方式，也能使風扇電動機51可靠地起動。
[0123](4-3)
[0124]另外，采用本實施方式，例如如圖4所示，在從風扇電動機51開始起動至達到通常旋轉狀態的期間內，將隨著時間的經過，換言之依據風扇電動機51的旋轉狀態，頻率或電壓值時刻變化的驅動電壓SU1、SV1、SW1輸出到風扇電動機51中。因而，能夠更加可靠地抑制過電流及過電壓的發生。
[0125](4-4)
[0126]另外，采用本實施方式，例如如圖5所示，在即將起動前的風扇電動機51的轉速為規定轉速prl以上的情況下，將為了使風扇電動機51開始起動而輸出到風扇電動機51中的驅動電壓SUl、SVUSWl的頻率(或電壓值)VstartI，設定為比規定頻率Fl (或規定電壓值VI)小。由此，能夠抑制如下現象，即，當電動機驅動控制裝置20使在即將起動前已經以規定轉速prl以上的轉速旋轉著的風扇電動機51起動了時，流到風扇電動機51中的電動機電流Im和平滑電容器22的電壓過大的現象，從而能夠確保風扇電動機51的起動穩定性。
[0127](4-5)
[0128]采用本實施方式，隨著從風扇電動機51開始起動后至達到通常旋轉狀態的期間內的風扇電動機51的轉速的增加，持續將驅動電壓SU1、SV1、SW1的頻率或電壓值設定為變大。由此，能夠抑制流到風扇電動機51中的電動機電流Im和平滑電容器22的電壓過大的現象以及風扇電動機51的失調，能夠確保風扇電動機51的起動穩定性。
[0129](4-6)
[0130]特別是，在本實施方式中，在從風扇電動機51開始起動至達到通常旋轉狀態的期間內，隨著起動開始后經過的時間，持續將驅動電壓的頻率或電壓值設定為變大。由此，能夠抑制流到風扇電動機51中的電動機電流Im和平滑電容器22的電壓過大的現象以及風扇電動機51的失調，能夠確保風扇電動機51的起動穩定性。
[0131](第二實施方式)
[0132]在上述實施方式中，對利用所謂的強制驅動方式使風扇電動機51起動的情況進行了說明。在此，說明如下情況，即，為了更加可靠地使風扇電動機起動，而在開始起動時使用直流勵磁方式使風扇電動機51起動的情況。
[0133](I)結構
[0134]圖8是具有本實施方式的電動機驅動控制裝置120的電動機驅動控制系統200整體的結構圖。圖8所示的電動機驅動控制裝置120雖然在控制內容的一部分上與上述第一實施方式的電動機驅動控制裝置20不同，但其它結構與上述第一實施方式的電動機驅動控制裝置20相同。
[0135]S卩，電動機驅動控制裝置120包括整流部121、平滑電容器122、電壓檢測部123、電流檢測部124、逆變器(相當于起動部)125、柵極驅動回路126、起動前轉速檢測回路(與無傳感器控制回路128的轉速推測部28c —起相當于轉速導出部)127、無傳感器控制回路128(主要相當于變更部)以及微型計算機129。
[0136]整流部121、平滑電容器122、電壓檢測部123、電流檢測部124、柵極驅動回路126、起動前轉速檢測回路127以及微型計算機129與在圖1中分別標注了相同的名稱的整流部21、平滑電容器22、電壓檢測部23、電流檢測部24、柵極驅動回路26、起動前轉速檢測回路27以及微型計算機29相同。因此，在以下的說明中，省略上述各功能部的說明，僅說明逆變器125及無傳感器控制回路128分別與上述第一實施方式的逆變器25及無傳感器控制回路28不同的部分。
[0137](1-1)逆變器
[0138]本實施方式的逆變器125在風扇電動機51起動時，將基于直流勵磁方式的驅動電壓SU2、SV2、SW2輸出到風扇電動機51中而將該電動機51固定后，進行強制驅動而使該電動機51起動。在此，直流勵磁方式是如下方式:對即將起動前的風扇電動機51以規定的通電模式進行直流通電，從而將該電動機51中的轉子53的位置暫時固定在規定位置，使風扇電動機51從轉子53被固定的狀態開始進行驅動。由此，將用于使轉子53進行直流勵磁而使轉子53的位置移動且固定在規定位置的驅動電壓SU2、SV2、SW2，從逆變器125輸出到風扇電動機51中。接著，從逆變器125將用于對轉子53進行強制性驅動的驅動電壓SU2、SV2、SW2輸出到風扇電動機51中。利用該強制驅動，風扇電動機51能漸漸起動。
[0139]在此，上述“規定位置”例如以電角度計為“210度”等那樣，預先利用規定的通電模式適當地決定為固定的任意的位置。
[0140]特別是，本實施方式的逆變器125利用具有與即將起動前的風扇電動機51的轉速對應的占空比或調制度的直流勵磁方式中的驅動電壓SU2、SV2、SW2，使風扇電動機51開始起動。并且，在風扇電動機51開始起動后至過渡到強制通電的期間內，逆變器125將具有與起動中的風扇電動機51的轉速對應的占空比(或調制度、電壓值。以下相同)的直流勵磁方式中的驅動電壓SU2、SV2、SW2輸出到風扇電動機51中。
[0141 ] 即，在利用以往的直流勵磁方式使風扇電動機51起動時，逆變器將與風扇電動機51的轉速無關的驅動電壓，即，具有恒定的占空比的驅動電壓輸出。但是，在本實施方式中，在以直流勵磁方式使風扇電動機51起動時，向風扇電動機51輸出具有與實際的轉速對應的占空比的驅動電壓SU2、SV2、SW2。
[0142]另外，上述“起動中”是指從風扇電動機51開始起動至達到通常旋轉狀態的期間。
[0143]本實施方式的無傳感器控制回路128使為了使風扇電動機51開始起動而輸出到該電動機51中的基于直流勵磁方式的驅動電壓SU2、SV2、SW2的占空比Vstart2 (參照圖9)，依據即將起動前的風扇電動機51的轉速進行變更。即，風扇電動機51開始起動時的驅動電壓SU2、SV2、SW2的占空比Vstart2，由實際上使風扇電動機51起動前的該電動機51的實際的轉速定義。另外，作為即將起動前的風扇電動機51的轉速，使用由起動前轉速檢測回路127得到的檢測結果。
[0144]圖9是概念性地表示相對于即將起動前的風扇電動機51的轉速的、開始起動時的驅動電壓SU2、SV2、SW2的占空比Vstart2的曲線圖。在圖9中，將橫軸表示為即將開始起動前的風扇電動機51的轉速(即，利用起動前轉速檢測回路127檢測到的轉速。第一轉速信號FG)，將縱軸表示為在開始起動時輸出到風扇電動機51中的驅動電壓SU2、SV2、SW2的占空比Vstart2。如圖9的轉速區間A2所示，在即將開始起動前的風扇電動機51的轉速小于規定轉速pr2的情況下，將驅動電壓SU2、SV2、SW2的占空比Vstart2設定為規定占空比D2。但是，如圖9的轉速區間B2所示，在即將開始起動前的風扇電動機51的轉速大于規定轉速pr2的情況下，為了抑制起因于電動機的旋轉而流動的電流，驅動電壓SU2、SV2、SW2的占空比Vstart2設定為小于規定占空比D2的占空比。
[0145]在此，規定占空比D2是在風扇電動機51以非旋轉的狀態開始起動的情況下輸出到該電動機51中的驅動電壓的占空比。基于風扇電動機51、室外風扇15及蒸發器14的各特性等，通過機載計算、模擬以及實驗等，預先將規定轉速pr2的占空比以及相對于pr2以上的轉速的占空比設定為適當的值。
[0146]S卩，在本實施方式中，在還未進行驅動的狀態的風扇電動機51受到外力或剛剛停止了旋轉后的慣性力等的影響而在一定程度上進行著旋轉的情況下，無傳感器控制回路128生成使為了使風扇電動機51開始起動而輸出到該電動機51中的驅動電壓SU2、SV2、SW2的占空比Vstart2減小的內容的電壓指令值Vc。
[0147]圖10是概念性地表示在從風扇電動機51剛剛開始起動后至達到直流勵磁結束的期間內，輸出到風扇電動機51中的驅動電壓SU2、SV2、SW2的占空比的時效變化的曲線圖。在圖10中，將橫軸表示為時間，將縱軸表示為驅動電壓SU2、SV2、SW2的占空比。如圖10所示，逆變器125在從風扇電動機51剛剛開始起動后至達到直流勵磁結束的期間內，將隨著時間的經過，占空比連續增大的那樣的驅動電壓SU2、SV2、SW2輸出到風扇電動機51中。此時，由直流勵磁產生的固定力持續施加于旋轉著的風扇電動機51，因此風扇電動機51的轉速隨著剛剛開始起動后的時間的經過而逐漸減小。因此，可以說上述動作使逆變器125隨著轉速的變化而連續地改變占空比。
[0148]在直流勵磁結束后，對風扇電動機51進行強制通電，使風扇電動機51的轉速上升至規定的轉速。并且隨后，對風扇電動機51進行的控制方式向無轉子位置傳感器控制過渡。另外，在從直流勵磁結束后進行的強制通電到過渡為無轉子位置傳感器控制的期間內，采用在第一實施方式中說明的以強制驅動方式進行的起動方法。因而，在此省略對在直流勵磁結束后進行的控制(即，強制驅動方式)進行說明。
[0149]如上所述，本實施方式的逆變器125在風扇電動機51即將起動前至達到通常旋轉狀態的期間內，將具有與實際的風扇電動機51的轉速對應的占空比的直流勵磁方式中的驅動電壓3似、5￥2、512輸出到風扇電動機51中。由此，對于從起動前開始因風等外力或剛剛停止旋轉后的慣性力的影響而已經旋轉著的風扇電動機51，相比由利用恒定的驅動電壓使該風扇電動機51起動的以往的直流勵磁方式進行的起動動作，不易出現過電流狀態、過電壓狀態以及電動機的失調狀態。因此，風扇電動機51能夠穩定地起動。
[0150]也就是說，當風扇電動機51因風等外力或剛剛停止旋轉后的慣性力的影響而已經旋轉著時，該旋轉使已在風扇電動機51中感應出的電壓為上升的狀態。在該狀態下，在以直流勵磁方式將與風扇電動機51的實際的轉速無關，具有恒定的占空比的驅動電壓施加于風扇電動機51時，由于該驅動電壓是具有假定將本來非旋轉狀態的風扇電動機51固定的占空比的電壓，因此在已在該電動機51中感應出的電壓之上疊加有基于具有恒定的占空比的驅動電壓的電動機電流及電壓。這樣，其結果是，引發過電流和過電壓。但是，在本實施方式中，以直流勵磁方式使風扇電動機51起動，但屆時的驅動電壓SU2、SV2、SW2具有對風扇電動機51的實際的轉速進行了考慮的占空比。因此，基于該驅動電壓SU2、SV2、SW2的電動機電流及電壓的各值成為與風扇電動機51的屆時的轉速對應的適當的值，不易產生過電流和過電壓。
[0151]另外，關于在怎樣程度的期間內進行直流勵磁，基于風扇電動機51、室外風扇15及蒸發器14的各特性等，通過機載計算、模擬以及實驗等預先設定為適當的值。
[0152](1-2)無傳感器控制回路
[0153]無傳感器控制回路128具有與上述第一實施方式的無傳感器控制回路28相同的結構(參照圖6)，是使風扇電動機51以無轉子位置傳感器方式進行驅動的回路。無傳感器控制回路128在從風扇電動機51開始起動至達到通常旋轉狀態的期間內，以及在風扇電動機51進行通常旋轉的期間內，進行轉子53的位置的推測及風扇電動機51的轉速的推測，將與這些推測結果對應的電壓指令值Vc輸出。
[0154]特別是，無傳感器控制回路128如圖10所示，在風扇電動機51剛剛開始起動后至達到直流勵磁結束的期間內，以隨著時間的經過，驅動電壓SU2、SV2、SW2的占空比增大的方式連續地生成電壓指令值Vc。另外，由于由直流勵磁產生的固定力施加于旋轉著的風扇電動機51，因此風扇電動機51的轉速從剛剛開始起動后隨著時間的經過而逐漸減小。因此，也可以說無傳感器控制回路128隨著轉速的變化連續地生成電壓指令值Vc。
[0155](2)動作
[0156]接下來，使用圖11?圖12對本實施方式的電動機驅動控制裝置120的動作進行說明。圖11?圖12是表示由電動機驅動控制裝置120進行的動作的流程圖。
[0157]步驟S21?S22:在微型計算機129從室外機10的室外機側控制部取得了室外風扇15的運轉開始指示的情況下(S21的“是”)，起動前轉速檢測回路127檢測出起動前的當下時刻的風扇電動機51的轉速(S22)。由此，將表示起動前的風扇電動機51的轉速的第一轉速信號FGl輸入到無傳感器控制回路128中。
[0158]步驟S23:無傳感器控制回路128將步驟S22的轉速與規定轉速pr2進行比較。
[0159]步驟S24:在步驟S23中，在步驟S22的轉速(即，起動前的風扇電動機51的轉速。第一轉速信號FGl)小于規定轉速pr2的情況下(S23的“否”)，如圖9的轉速區間A2所示，無傳感器控制回路128將用于使風扇電動機51開始起動的驅動電壓SU2、SV2、SW2的占空比Vstart2設定為規定占空比D2。
[0160]步驟S25:在步驟S23中，在步驟S22的轉速(即，起動前的風扇電動機51的轉速。第一轉速信號FGl)大于規定轉速pr2的情況下(S23的“是”)，如圖9的轉速區間B2所示，無傳感器控制回路128將用于使風扇電動機51開始起動的驅動電壓SU2、SV2、SW2的占空比Vstart2設定為比規定占空比D2小的值。
[0161]步驟S26:將表示在步驟S24、S25中設定的占空比的電壓指令值Vc輸入到柵極驅動回路126中，將具有在步驟S24、S25中設定的占空比的驅動電壓SU2、SV2、SW2從逆變器125向風扇電動機51輸出。該驅動電壓SU2、SV2、SW2是用于以直流勵磁方式將風扇電動機51固定的電壓，由此使風扇電動機51開始起動。
[0162]步驟S27:如圖10所示，無傳感器控制回路128以驅動電壓SU2、SV2、SW2的占空比隨著時間的經過而增大的方式，連續地不斷生成電壓指令值Vc。即，無傳感器控制回路128隨著轉速的變化，連續地不斷生成電壓指令值Vc。由此，從逆變器125向風扇電動機51輸出占空比逐漸增大的驅動電壓SU2、SV2、Sff2 ο
[0163]步驟S28?29:當直流勵磁期間結束時(S28的“是”)，起動方式從直流勵磁方式向強制驅動方式過渡(S29)。將表示規定的頻率或電壓值的電壓指令值Vc輸入到柵極驅動回路126中，從逆變器125向風扇電動機51輸出具有該頻率或電壓值的驅動電壓SU2、SV2、Sff2ο也就是說，該驅動電壓SU2、SV2、SW2是用于以強制驅動方式使風扇電動機51起動的電壓，由此使風扇電動機51開始起動。另外，在步驟S28中，反復進行步驟S27以后的動作，到直流勵磁期間結束為止(S28的“否”)。
[0164]步驟S30:第一實施方式的圖4所示的無傳感器控制回路128，使基于強制驅動方式的驅動電壓SU2、SV2、SW2的頻率或電壓值持續隨著時間的經過而進行變更。由此，將具有連續變化的頻率或電壓值的驅動電壓SU2、SV2、SW2從逆變器125向風扇電動機51輸出。
[0165]步驟S31?S32:不久，當無傳感器控制回路128變為能夠推測風扇電動機51的轉速，即，轉子53的位置時(S31的“是”)，電動機驅動控制裝置120判斷風扇電動機51已經達到了通常旋轉狀態(S32)。在達到通常旋轉狀態的情況下，以無轉子位置傳感器方式對風扇電動機51進行驅動控制。在步驟S31中，在無傳感器控制回路128不能推測風扇電動機51的轉速的情況下(S31的“否”)，電動機驅動控制裝置120反復進行步驟S30以后的動作。
[0166]步驟S33?S34:電動機驅動控制裝置120繼續對風扇電動機51進行無轉子位置傳感器驅動，到微型計算機129取得室外風扇15的驅動停止指示為止(S33的“否”)。在微型計算機129取得了室外風扇15的驅動停止指示的情況下(S33的“是”)，停止利用逆變器125向風扇電動機51輸出驅動電壓SU2、SV2、SW2，使風扇電動機51停止驅動(S34)。
[0167](3)特征
[0168](3-1)
[0169]在本實施方式的電動機驅動控制裝置120中，使基于直流勵磁方式的驅動電壓SU2、SV2、Sff2,依據從風扇電動機51即將起動前的狀態至達到直流勵磁結束的風扇電動機51的旋轉狀態進行變更。并且，在從直流勵磁結束后至達到通常旋轉狀態的期間內，使基于強制驅動方式的驅動電壓SU2、SV2、SW2依據風扇電動機51的旋轉狀態進行變更。即，為了使風扇電動機51起動而輸出到風扇電動機51中的驅動電壓SU2、SV2、SW2并非恒定，而是依據風扇電動機51的轉速進行變化。由此，利用與風扇電動機51的轉速對應的驅動電壓SU2、SV2、SW2使風扇電動機51起動，因此能夠抑制過電流及過電壓狀態的發生，能夠不增加成本且簡單地確保風扇電動機51的起動穩定性。
[0170](3-2)
[0171]特別是，在本實施方式中，在將基于直流勵磁方式的驅動電壓SU2、SV2、SW2輸出到風扇電動機51中而使風扇電動機51起動時，無傳感器控制回路128使驅動電壓SU2、SV2、SW2的占空比依據風扇電動機51的即將起動前的轉速進行變更。由此，即使采用直流勵磁方式，也能使風扇電動機51可靠地起動。
[0172](3-3)
[0173]另外，采用本實施方式，例如如圖10所示，在從風扇電動機51開始起動至達到直流勵磁結束的期間內，將具有隨著時間的經過，換言之，依據風扇電動機51的轉速而時刻變化的占空比的驅動電壓SU2、SV2、SW2輸出到風扇電動機51中。因而，能夠更加可靠地抑制過電流及過電壓的發生。
[0174](3-4)
[0175]有時，風扇電動機51受到風等外力或剛剛停止旋轉后的慣性力的影響，在即將起動前已經旋轉，且該風扇電動機51的轉速有時達到規定轉速pr2以上。但是，本實施方式的電動機驅動控制裝置120例如如圖9所示，在即將起動前時的風扇電動機51的轉速為規定轉速pr2以上的情況下，使為了使風扇電動機51開始起動而輸出到風扇電動機51中的驅動電壓SU2、SV2、SW2的占空比Vstart2，小于規定驅動電壓下的占空比D2。由此，電動機驅動控制裝置120能夠抑制如下現象，即，在使已經在即將起動前以規定轉速pr2以上的轉速旋轉著的風扇電動機51起動時，流到風扇電動機51中的電動機電流Im及平滑電容器22的電壓過大的現象，從而能夠確保風扇電動機51的起動穩定性。
[0176](3-5)
[0177]本實施方式的電動機驅動控制裝置120隨著從風扇電動機51開始起動至達到通常旋轉狀態的期間內的風扇電動機51的轉速的下降，不斷增大驅動電壓SU2、SV2、SW2的占空比。由此，能夠抑制流到風扇電動機51中的電動機電流Im和平滑電容器22的電壓過大的現象以及風扇電動機51的失調，從而能夠確保風扇電動機51的起動穩定性。
[0178](3-6)
[0179]特別是，在本實施方式中，在從風扇電動機51開始起動至達到通常旋轉狀態的期間內，隨著起動開始后經過的時間，將驅動電壓的頻率或電壓值設定為變大。由此，能夠抑制流到風扇電動機51中的電動機電流Im和平滑電容器22的電壓過大的現象以及風扇電動機51的失調，從而能夠確保風扇電動機51的起動穩定性。
[0180](變形例)
[0181]以上，基于附圖對本發明的實施方式及其變形例進行了說明，但具體的結構并不限定于上述的實施方式及其變形例，能夠在不脫離發明的主旨的范圍內進行變更。
[0182](I)變形例 A
[0183]在上述第一實施方式及第二實施方式中，說明了如下情況，S卩，作為對即將起動前的風扇電動機51的轉速進行把握的方法，采用基于W相的感應電壓Vwn檢測起動時的風扇電動機51的轉速的方法的情況。
[0184]但是，對即將起動前的風扇電動機51的轉速進行把握的方法不限定于上述第一實施方式及第二實施方式的方法，只要是能將起動時的風扇電動機51的轉速導出的方法即可，可以采用任意的方法。
[0185]作為將起動時的風扇電動機51的轉速導出的其它方法，例如可以舉出以下這樣的方法。
[0186](方法I)使用與風扇電動機51的控制相關的規定的數學模型對風扇電動機51的轉速進行把握的方法。
[0187](方法2)基于由電壓檢測部23、123檢測出的平滑后電壓Vfl對風扇電動機51的轉速進行把握的方法。
[0188](方法3)基于由電流檢測部24、124檢測出的電動機電流Im對風扇電動機51的轉速進行把握的方法。
[0189]關于上述方法2，特別是在將來自商用電源91的電源的供給切斷了的情況下(未圖示)，平滑后電壓Vfl成為直接表示風扇電動機51的轉速的值，因而有起動前的風扇電動機51的轉速越大，平滑后電壓Vfl越大的傾向。因此，能夠基于平滑后電壓Vfl對風扇電動機51的轉速進行把握。
[0190]同樣，關于上述方法3，也處于起動前的風扇電動機51的轉速越大，電動機電流Im越大的傾向。因此，能夠基于電動機電流Im對風扇電動機51的轉速進行把握。
[0191]另外，在采用基于感應電壓對轉速進行把握的方法的情況下，也可以不僅使用W相的感應電壓，還使用U相及V相產生的感應電壓來檢測風扇電動機51的轉速。由此，能夠更加準確地把握轉速。
[0192](2)變形例 B
[0193]在上述第一實施方式及第二實施方式的圖4、圖10中，表示的是隨著時間的經過，驅動電壓SUl?SW1、SU2?SW2的占空比、頻率及電壓值呈直線狀增大的情況。但是，驅動電壓SUl?SW1、SU2?SW2的占空比、頻率及電壓值也可以不呈直線狀增加，而是隨著時間的經過呈曲線狀增加。
[0194]同樣，在上述第一實施方式及第二實施方式的圖3、圖9中，表示的是如下情況:在即將開始起動前的風扇電動機51的轉速大于規定轉速prl、pr2的情況下，使驅動電壓SUl?SWl、SU2?SW2的占空比、頻率及電壓值Vstartl、Vstart2呈直線狀變小(參照圖3的轉速區間B1、圖9的轉速區間B2)。但是，驅動電壓SUl?SW1、SU2?SW2的占空比、頻率及電壓值Vstartl、Vstart2也可以依據即將開始起動前的風扇電動機51的轉速而呈曲線狀變更。
[0195](3)變形例 C
[0196]在上述第一實施方式及第二實施方式中，說明了如下情況，S卩，將本發明的電動機驅動控制裝置20、120用作用于對室外風扇15的驅動源、即風扇電動機51進行驅動控制的裝置的情況。
[0197]但是，本發明的電動機驅動控制裝置的用途不僅能用作對室外風扇15的驅動源進行驅動控制的裝置，還可以用作對室內風扇(未圖示)的驅動源即風扇電動機(未圖示)進行驅動控制的裝置。這是因為，在室內風扇的情況下，有時通過用戶的遠程操作在剛剛進行了停止對室內風扇進行驅動的指示后，會再次進行使室內風扇起動的指示，本發明可提高這種情況下的電動機的起動穩定性。
[0198](4)變形例 D
[0199]在上述第一實施方式及第二實施方式中，說明了如下情況，S卩，將未裝載有檢測轉子53的位置的位置檢測傳感器(例如霍爾元件)的無刷DC電動機利用為風扇電動機51的情況。
[0200]但是，成為本發明的電動機驅動控制裝置的驅動對象的電動機也可以裝載有位置檢測傳感器。在位置檢測傳感器的數量為一個或兩個那樣較少的情況下，有時在起動時對電動機進行直流勵磁或強制通電。關于這種情況下的電動機驅動控制裝置，通過將位置檢測傳感器用作在上述第一實施方式及第二實施方式中說明的起動前轉速檢測回路27、127，能夠利用位置檢測傳感器容易地檢測出起動中的電動機的轉速。因此，使輸出電壓和占空比依據該位置檢測傳感器的檢測轉速進行變更即可。
[0201]另外，在能夠利用檢測回路取得從電動機起動后至進行無轉子位置傳感器運轉的期間內的電動機的轉速的情況下，以及能夠根據起動開始后經過的時間推測電動機的轉速的情況下，電動機驅動控制裝置同樣能使驅動電壓的電壓值和占空比等依據該轉速而變更。
[0202]例如在第二實施方式中說明的直流勵磁方式的圖9表示相對于即將起動前的電動機的轉速的占空比，但通過與該圖同樣地求出相對于起動中(詳細而言是直流勵磁中)的轉速的占空比值并進行控制，能夠更加可靠地防止起動中的過電壓、過電流。
[0203](5)變形例 E
[0204]在上述第一實施方式及第二實施方式中，說明了將驅動電壓SUl?SWl、SU2?SW2的電壓值和占空比等作為驅動信號加以調整的情況。但是，也可以不對電壓值和占空比值進行調整，而是將電動機電流作為驅動信號加以調整。在直流勵磁方式中調整電動機的固定力，在強制驅動方式中調整電動機的驅動力(驅動轉矩)，因此即使調整電動機電流，也能獲得同樣的效果。
[0205](6)變形例 F
[0206]在上述第二實施方式中，說明了如下情況:在從電動機即將起動前至達到通常旋轉狀態的期間內，在電動機開始起動時采用直流勵磁方式，接著采用在第一實施方式中說明的強制驅動方式。但是，也可以不在中途采用強制驅動方式，只利用直流勵磁方式使電動機起動。
[0207]工業實用性
[0208]如上所述，采用本發明，利用與電動機的轉速對應的驅動信號使電動機起動，因此能夠不增加成本且簡單地確保電動機的起動穩定性。因此，本發明的電動機驅動控制裝置，能夠應用為使從起動前開始受到風等外力或剛剛停止了旋轉后的慣性力等的影響而可能旋轉的電動機以無轉子位置傳感器方式起動的裝置。特別是，本發明的電動機驅動控制裝置能夠應用為因外力等而從起動前就旋轉著的電動機，且成為負荷的轉矩與電動機轉速的平方成比例的具有所謂平方降低轉矩特性的電動機的驅動控制用的裝置。
[0209](符號說明)
[0210]10…室外機；14…蒸發器；15…室外風扇；20、120...電動機驅動控制裝置；21、121…整流部;22、122…平滑電容器;23、123…電壓檢測部；24、124...電流檢測部；25、125…逆變器;26、126…柵極驅動回路;27、127…起動前轉速檢測回路;27a…濾波器；27b…比較器；27c…運算部；28、128...無傳感器控制回路；28a…電動機模型運算部；28b…轉子位置推測部；28c…轉速推測部；28+..?Ψ ;28e…轉速控制部；28f…電流控制部；28g…波形成形部；29、129…微型計算機；51…風扇電動機；100、200…電動機驅動控制系統；Vfg…轉速指令；Vpwm、Vc…電壓指令值；FG1...第一轉速信號；FG2...第二轉速信號；Im…電動機電流；Vfl…平滑后電壓；Vstartl…起動開始時的驅動電壓的頻率及電壓值；Vstart2…起動開始時的驅動電壓的占空比;prl、pr2…規定轉速；DL...規定占空比；F1...規定頻率；Vl…規定電壓值。
[0211]現有技術文獻
[0212]專利文獻
[0213]專利文獻1:日本特開2005 - 137106號公報
【權利要求】
1.一種電動機驅動控制裝置(20、120)，使具有轉子(53)及定子(52)的電動機(51)以無轉子位置傳感器的控制方式進行驅動，其特征在于，包括: 轉速導出部(27、28c、127)，所述轉速導出部(27、28c、127)至少將所述電動機即將起動前的狀態時的所述電動機的轉速導出； 起動部(25、125)，所述起動部(25、125)將基于直流勵磁方式及強制驅動方式中至少任一個方式的驅動信號輸出到所述電動機中，使所述電動機起動，在所述直流勵磁方式中，對所述電動機進行直流通電，從而使所述轉子位置固定在規定位置，在所述強制驅動方式中，對所述電動機進行施加規定的電壓和頻率的強制通電，從而使所述電動機加速至規定轉速；以及 變更部(28、128)，所述變更部(28、128)使基于所述直流勵磁方式及所述強制驅動方式中至少任一個方式的所述驅動信號，依據由所述轉速導出部導出的所述電動機的轉速進行變更。
2.如權利要求1所述的電動機驅動控制裝置(20、120)，其特征在于， 在所述起動部(25、125)將基于所述直流勵磁方式的所述驅動信號輸出到所述電動機中而使所述電動機起動時，所述變更部(28、128)使所述驅動信號的電壓或電流依據所述電動機的轉速進行變更。
3.如權利要求1所述的電動機驅動控制裝置(20、120)，其特征在于， 在所述起動部(25、125)將基于所述強制驅動方式的所述驅動信號輸出到所述電動機中而使所述電動機起動時，所述變更部(28、128)使所述驅動信號的頻率、電壓或電流的值依據所述電動機的轉速進行變更。
4.如權利要求1至3中任意一項所述的電動機驅動控制裝置(20、120)，其特征在于， 所述變更部(28、128)使所述驅動信號的電壓或電流，依據從所述電動機開始起動至達到通常旋轉狀態的期間內的所述電動機的轉速而連續地變更。
5.如權利要求1至4中任意一項所述的電動機驅動控制裝置(20、120)，其特征在于， 所述變更部(28、128)使所述驅動信號的電壓或電流依據所述電動機開始起動后經過的時間而連續地變更。
6.如權利要求1至5中任意一項所述的電動機驅動控制裝置(20、120)，其特征在于， 在即將起動前的所述電動機的轉速大于規定轉速的情況下，為了使所述電動機開始起動，所述變更部(28、128)使輸出到所述電動機中的所述驅動信號的電壓或電流，小于在所述電動機以非旋轉的狀態開始起動的情況下輸出到所述電動機中的規定驅動電壓或規定驅動電流。
7.如權利要求1至6中任意一項所述的電動機驅動控制裝置(20、120)，其特征在于， 在從所述電動機開始起動至達到通常旋轉狀態的期間內，所述變更部(28、128)隨著該期間內的所述電動機的轉速變大，增大所述驅動信號的電壓或電流。
8.如權利要求4或7所述的電動機驅動控制裝置(20、120)，其特征在于， 在從所述電動機開始起動至達到通常旋轉狀態的期間內，所述變更部(28、128)隨著起動開始后經過的時間而增大所述驅動信號的電壓或電流。
【文檔編號】H02P6/18GK104488184SQ201380039361
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2013年5月10日 優先權日:2012年7月25日
【發明者】佐藤俊彰 申請人:大金工業株式會社