電動機驅動裝置的制作方法

專利名稱：電動機驅動裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電動機驅動裝置，通過對應于轉速設定信息的PWM(Pulse Width Modulation)控制而把直流電壓施加給電動機，由此來驅動電動機。
作為這種電動機驅動裝置的一個例子，無換向器DC電動機的驅動裝置是公知的。如公知的那樣，其通過構成換向器的三相橋式連接的6個開關元件來把直流電源施加給三相Y形接線的電動機的驅動繞組。各個開關元件通過根據電動機的永磁轉子的位置檢測，例如根據在電動機的驅動繞組中所感應的感應電壓而提供的換向控制電流被接通/關斷，由此，來進行電動機電流的換向以旋轉驅動永磁轉子。根據轉速設定信息來對提供給各個開關元件的換向控制信號進行PWM控制，通過改變換向控制信號的脈寬，來實現施加在電動機的驅動繞組上的平均電壓即電動機的轉速的變化。
因此，在這樣的驅動裝置中，通過施加在構成換向器的開關元件上的直流電源的電壓，來限制電動機的最高轉速。即，由于在電動機的驅動繞組中所感應的感應電壓隨著電動機的轉速變高而變大，因此，當感應電壓到達由占空比100％的換向控制信號所提供的電壓時，在電動機的驅動繞組中就不流通電流，轉速就不會上升到其以上。由此，從擴大電動機的旋轉區域的觀點上看，希望使用較高的電壓來作為直流電源的電壓。
但是，當依照上述觀點把直流電源的電壓設定得較高時，與電動機的旋轉區域擴大相反，較高的電源電壓通過由PWM所產生的調制而施加在電動機上，因此，尤其是在低速和中速的旋轉區域中，電動機電流的變化變大。由此，由磁通的變化所引起的磁滯回線變大，而存在鐵損增大的問題。
圖8是用于說明鐵損增大的示意圖。在圖8中，波形(a)表示在電動機的驅動繞組中流通的電流波形，波形(b)表示施加在電動機的驅動繞組上的電壓波形。在電動機的轉速較低時，通過由PWM所產生的調制而提供給開關元件的換向控制信號的脈寬變小，因此，施加在驅動繞組上的電壓脈沖的寬度變大。由此，當把直流電源的電壓設定得較高時，與此相應，施加在驅動繞組上的電壓脈沖的電壓值變高，因此，電動機電流變大，則電流變化進一步變大。其結果，由磁通的變化所引起的磁滯回線變大，鐵損增大。
本發明的目的是提供一種改良的電動機驅動裝置。
本發明的另一個目的是一種電動機驅動裝置，能夠降低在PWM(Pulse Width Modulation)控制中引起的鐵損，而謀求電動機效率的提高。
為了實現上述和其他的目的，提供一種電動機驅動裝置，根據轉速設定信息來對直流電壓進行PWM控制，通過由PWM所調制的電壓脈沖來驅動電動機，該裝置包括整流裝置，對交流電源進行全波整流或倍壓整流，把進行了全波整流的電壓或進行了倍壓整流的電壓作為上述直流電壓來進行供電；和整流控制裝置，響應于上述電動機的轉速，當上述電動機的轉速在預定轉速以下時，控制上述整流裝置以使上述整流裝置進行全波整流，當上述電動機的轉速在預定轉速以上時，控制上述整流裝置以使上述整流裝置進行倍壓整流。
根據這樣的構成，在電動機為預定轉速以下時，把進行了全波整流的直流電壓提供給電動機，在電動機為預定轉速以上時，把進行了倍壓整流的直流電壓提供給電動機，該直流電壓為與全波整流時相比的2倍的直流電壓。由于在預定轉速以下時提供低電壓，則由PWM控制所引起的電動機電流的變化變小，就能降低鐵損。而在預定轉速以上時提供高電壓，因此，電動機的旋轉區域不會變窄。
為了實現上述和其他的目的，提供一種電動機驅動裝置，具有驅動空調系統的壓縮機的電動機，根據轉速設定信息來對直流電壓進行PWM控制，通過由PWM所調制的電壓脈沖來驅動電動機，該裝置包括整流裝置，對交流電源進行全波整流或倍壓整流，把進行了全波整流的電壓或進行了倍壓整流的電壓作為上述直流電壓來進行供電；和整流控制裝置，響應于要求上述空調系統的供暖運轉或制冷運轉的供暖/制冷信息，在上述空調系統進行制冷運轉時，控制上述整流裝置以使上述整流裝置進行全波整流，在上述空調系統進行供暖運轉時，控制上述整流裝置以使上述整流裝置進行倍壓整流。
根據這樣的構成，在上述空調系統進行制冷運轉時，把進行了全波整流的直流電壓提供給電動機，在上述空調系統進行供暖運轉時，把進行了倍壓整流的直流電壓提供給電動機。由于在制冷運轉時提供低于供暖運轉時的電壓，則由PWM控制所引起的電動機電流的變化變小，就能降低鐵損。由于在制冷運轉中，與供暖運轉時相比不需要使驅動壓縮機的電動機以高轉速運轉，因此，即使降低了通過PWM控制所供給的直流電壓，也不會對制冷運轉帶來障礙。而在供暖運轉時提供高電壓，因此，就不會給需要更大能力的供暖運轉帶來障礙。
本發明的這些和其他的目的、優點及特征將通過結合附圖對本發明的實施例的描述而得到進一步說明。在這些附圖中

圖1是表示本發明的第一實施例的構成圖；圖2是表示圖1的構成中的感應電壓、無傳感器信號和換向控制信號的波形圖；圖3是用于說明無換向器DC電動機的無傳感器運轉的示意圖；圖4是圖1的控制器單元的流程圖；圖5和圖6是表示本發明的第二實施例的構成圖；圖7是圖5的控制器單元的流程圖；圖8是用于說明鐵損增大的示意圖。
圖1是表示本發明的第一實施例的構成圖。圖2是表示圖1的構成中的感應電壓A，B，C、無傳感器信號ZA，ZB，ZC和換向控制信號Au，AL，Bu，BL，Cu，CL的波形圖。
在圖1中，標號1，2和3是無換向器DC電動機的驅動繞組。驅動繞組1～3是三相Y接線。驅動繞組1～3被固定在電動機中。標號22是無換向器DC電動機的永磁轉子。標號4，5，6，7，8和9是構成用于控制驅動繞組1～3換向的換向器的三相橋式連接的開關晶體管。標號10是給開關晶體管4～9的集電極·發射極電路施加直流電壓的整流裝置。開關晶體管4～9的基極從控制器單元11接收換向控制信號Au～CL。換向控制信號Au～CL根據下述的無傳感器信號ZA～ZC而生成，由PWM(Pulse Width Modulation)進行調制以使電動機成為對應于轉速設定信息的轉速，被提供給開關晶體管4～9。開關晶體管4～9按照換向控制信號Au～CL進行通/斷，由此，驅動繞組1～3的電動機電流進行換向，來使永磁轉子22轉動。通過對應于轉速設定信息的換向控制信號Au～CL的PWM控制，來改變施加在驅動繞組1～3上的平均電壓，以控制電動機的轉速。
整流裝置10包括具有二極管D1，D2，D3和D4的單相橋式整流電路12、具有電解電容器C1，C2和C3的電容器電路13、開關裝置14。單相橋式整流電路12的輸入端子a和b連接在交流電源15上。在本例中，交流電源15是AC 100V。電容器電路13是電容器C1和C2串聯連接地連接在整流電路12的輸出端子c和d上，電容器C3與電容器C1，C2的串聯連接相并聯地連接在整流電路12的輸出端子c和d上。開關裝置14的一端連接在整流電路12的輸入端子b上，而另一端連接在電容器電路13的電容器C1和C2之間。
這樣構成的整流裝置10在開關裝置14關斷的狀態下進行全波整流。由此，在本例中，電容器電路13被充電成141V，該直流電壓被提供給開關晶體管4～9的集電極·發射極電路。即，在開關裝置14關斷的狀態下，交流電源15的半波通過輸入端子a→二極管D1→輸出端子c→電容器電路13→輸出端子d→二極管D4→輸入端子b而流通，而接著的半波通過輸入端子b→二極管D3→輸出端子c→電容器電路13→輸出端子d→二極管D2→輸入端子a而流通。由此，進行全波整流，而把141V的直流電壓提供給開關晶體管4～9。
另一方面，在開關裝置14導通的狀態下，整流裝置10進行倍壓整流。由此，電容器電路13被充電成全波整流時的2倍的282V，該直流電壓被提供給開關晶體管4～9的集電極·發射極電路。即，在開關裝置14導通的狀態下，交流電源15的半波通過輸入端子a→二極管D1→輸出端子c→電容器電路13的電容器C1→開關裝置14→輸入端子b而流通，由此電容器電路13的電容器C1被充電成141V。接著的半波通過輸入端子b→開關裝置14→電容器電路13的電容器C2→輸出端子d→二極管D2→輸入端子a而流通，由此，電容器電路13的電容器C2被充電成141V。由此，進行把電容器電路13的電容器C3充電成141V的2倍的282V的倍壓整流，282V的直流電壓被提供給開關晶體管4～9。
單相橋式整流電路12的二極管D3和D4在全波整流時能夠積極地作為整流元件而起作用，在倍壓整流時，作為用于防止由過負荷而使電容器電路13的極性反轉的保護用元件來起作用。
開關裝置14通過控制器單元11來在無換向器DC電動機的轉速在預定轉速以下時被控制為關斷狀態，在無換向器DC電動機的轉速在預定轉速以上時被控制為導通狀態。預定轉速在由全波整流所提供的電壓即本例中的141V下被設定為低于可運轉的最高轉速的值上。
在無換向器DC電動機旋轉時，在驅動繞組1～3中產生感應電壓A，B和C。標號16，17和18是比較器，比較器16～18輸入感應電壓A～C和中性點電位，把進行了脈沖整形的無傳感器信號ZA，ZB和ZC提供給控制器單元11。通過構成驅動繞組1～3的假想中性點的電阻19，20和21來提供中性點電位。無傳感器信號ZA～ZC，其上升邊和下降邊代表感應電壓A～C的過零點。
控制器單元11加入來自比較器16～18的無傳感器信號ZA～ZC而輸入起動信號和轉速設定信息，來控制無換向器DC電動機的起動和運轉，同時，對整流裝置10的開關裝置14進行通/斷控制。
控制器單元11按下述那樣來起動無換向器DC電動機。首先，控制器單元11把頻率逐漸增加的同步信號提供給開關晶體管4～9的基極。由此，在驅動繞組1～3中產生旋轉速度逐漸增加的旋轉磁場，永磁轉子22開始旋轉。接著，控制器單元11，在經過了感應電壓A～C成為穩定輸出狀態的預定時間后，或者在電動機到達感應電壓A～C成為穩定輸出狀態的預定轉速后，根據感應電壓A～C即無傳感器信號ZA～ZC來生成換向控制信號Au～CL，切換為由換向控制信號Au～CL所產生的無傳感器運轉。
控制器單元11按下述那樣來實現無換向器DC電動機的無傳感器運轉。
圖3是用于說明無換向器DC電動機的無傳感器運轉的示意圖。在圖3中，Tn-1是這次的換向周期，Tn是下次的換向周期，h是無傳感器信號ZA～ZC的上升或下降邊，tact是實際過零時間。實際過零時間tact是在這次的換向周期Tn-1開始后到實際發生無傳感器信號ZA～ZC的上升/下降邊h為止的時間寬度。標號tref是目標過零時間。目標過零時間tref表示在這次的換向周期Tn-1開始后到應當發生無傳感器信號ZA～ZC的上升/下降邊h為止的希望時間寬度。
控制器單元11在從起動向無傳感器運轉的切換的起初，設定預定的換向周期，把預定的換向控制信號提供給開關晶體管4～9。由此，在時刻t1，換向發生，而開始這次的換向周期Tn-1。當這次的換向周期Tn-1開始時，控制器單元11根據這次的換向周期Tn-1來設定下次的換向定時，同時，檢測出作為到無傳感器信號ZA～ZC的上升/下降邊h實際發生之前的時間寬度的實際過零時間tact。下次的換向定時是這次的換向周期Tn-1的結束即時刻t2。通過成為下次的換向定時即時刻t2，控制器單元11用按照轉速設定信息的PWM來對根據無傳感器信號ZA～ZC的狀態而進行預先分配的換向控制信號Au～CL進行調制，而提供給開關晶體管4～9。下面對換向控制信號Au～CL的分配進行描述。由此，新的換向發生。
控制器單元11按下述那樣決定下次的換向周期Tn。首先，目標過零時間tref根據這次的換向周期Tn-1來設定。
tref＝(j/k)·Tn-1在上述中，(j/k)·Tn-1表示到把這次的換向周期Tn-1進行k等分的第j個為止的時間寬度。在本例中，j和k為j＝1、k＝2，目標過零時間tref為tref＝1/2·Tn-1，而設定為處于換向周期的中央。在目標過零時間tref設定之后，運算目標過零時間tref與實際過零時間tact之差Δtn-1。
Δtn-1＝tref-tact根據差Δtn-1來運算下次的換向周期Tn的積分值Tin。
Tin＝Ki·Δtn-1+Tin-1在上式中，Ki是積分常數，Tin-1是這次的換向周期Tn-1的積分值。根據差Δtn-1和下次的換向周期Tn的積分值Tin來運算下次的換向周期Tn，以便于無傳感器信號ZA～ZC的上升/下降邊h在目標過零時間tref中發生。
Tn＝Kp·Δtn-1+Tin
在上式中，Kp是比例常數。
當下次的換向周期Tn被決定時，根據換向周期Tn來設定新的換向定時，同時，檢測出新的實際過零時間tact。接著，如上述那樣，通過成為換向定時，以按照轉速設定信息的PWM來對對應于無傳感器信號ZA～ZC的狀態而分配的換向控制信號Au～CL進行調制，并輸出。
控制器單元11根據無傳感器信號ZA～ZC的狀態而把“0”或“1”分配給換向控制信號Au～CL。如圖2所示的那樣，無傳感器信號ZA～ZC具有狀態1～狀態6。在本例中，在ZA～ZC＝(0，0，1)的狀態1下，Au＝0，AL＝1，Bu＝0，BL＝0，Cu＝1，CL＝0。在ZA～ZC＝(0，1，0)的狀態2下，Au＝0，AL＝0，Bu＝1，BL＝0，Cu＝0，CL＝1。在ZA～ZC＝(0，1，1)的狀態3下，Au＝0，AL＝1，Bu＝1，BL＝0，Cu＝0，CL＝0。在ZA～ZC＝(1，0，0)的狀態4下，Au＝1，AL＝0，Bu＝0，BL＝1，Cu＝0，CL＝0。在ZA～ZC＝(1，0，1)的狀態5下，Au＝0，AL＝0，Bu＝0，BL＝1，Cu＝1，CL＝0。在ZA～ZC＝(1，1，0)的狀態6下，Au＝1，AL＝0，Bu＝0，BL＝0，Cu＝0，CL＝1。開關晶體管4～9在“1”下導通，在“0”下關斷。
控制器單元11至少根據一個無傳感器信號ZA～ZC的上升或下降邊的周期來檢測出無換向器DC電動機的轉速。控制器單元11把檢測出的轉速與預定轉速進行比較，按上述那樣，當無換向器DC電動機的轉速在預定轉速以下時，把整流裝置10的開關裝置14控制為關斷狀態，在無換向器DC電動機的轉速在預定轉速以上時，把開關裝置14控制為導通狀態。
圖4是圖1的控制器單元11的流程圖。
當提供了起動信號時，控制器單元11在步驟30中使開關裝置14成為關斷狀態以使整流裝置10進行全波整流，在步驟31中起動無換向器DC電動機。無換向器DC電動機按上述那樣通過同步運轉被起動。然后，在步驟32中，控制器單元11，根據經過了感應電壓A～C成為穩定輸出的狀態的預定時間后或者根據電動機到達感應電壓A～C成為穩定輸出的預定轉速后，來決定是否能夠向無傳感器運轉過渡。當控制器單元11在步驟32中決定了可以向無傳感器運轉過渡時，進入步驟33的無傳感器運轉。在步驟33中，在進行上述無傳感器運轉的同時，按照轉速設定信息來對換向控制信號Au～CL進行PWM控制。由此，電動機在對應于轉速設定信息的轉速下運轉。
然后，控制器單元11進入步驟34，至少根據一個無傳感器信號ZA～ZC的上升或下降邊的周期來檢測出電動機的轉速，在步驟35中，決定檢測出的轉速是否在預定轉速以上。預定轉速如在構成說明中所述的那樣，被設定為低于由全波整流動作所提供的電壓即本例中的141V下可運轉的最高轉速的值上。如果電動機的轉速在預定轉速以下時，控制器單元11從步驟35進入步驟36，把開關裝置14控制為關斷狀態，返回步驟33。在開關裝置14關斷狀態下，整流裝置10進行全波整流，而把本例中的141V的直流電壓提供給開關晶體管4～9。如果電動機轉速在預定轉速以上，控制器單元11從步驟35進入步驟37，把開關裝置14控制為導通狀態，返回步驟33。在開關裝置14導通狀態下，整流裝置10進行倍壓整流，把本例中的141V的2倍的282V的直流電壓提供給開關晶體管4～9。
這樣，在電動機的轉速為預定轉速以下的情況下，整流裝置10進行全波整流，與預定轉速以上的情況相比，給開關晶體管4～9提供1/2的直流電壓。這樣，為了進行低速和中速控制，而減小被進行了PWM控制的換向控制信號Au～CL的脈寬，由此，使施加在驅動繞組1～3上的電壓脈沖的寬度變小，則電壓脈沖的電壓值成為預定轉速以上時的1/2。由此，電動機電流變小，鐵損減小。由于如上述那樣在預定轉速以下時電動機電流變小，則開關晶體管4～9的導通損耗降低。另一方面，當在預定轉速以上時，整流裝置10進行倍壓整流，而供給預定轉速以下時的2倍的直流電壓。這樣，電動機的運轉區域不會變窄。在電動機的轉速較高時，由于施加在驅動繞組1～3上的電壓脈沖的寬度變大，則電流變化變小。這樣鐵損不會增大。
通過插入單相橋式整流電路12和電容器電路13之間的開關裝置14的通/斷，來提供低壓和高壓兩種整流輸出。這樣，就能通過極其簡單的構成來提供低壓和高壓兩種整流輸出。單相橋式整流電路12的二極管D3和D4在全波整流的情況下能夠積極地作為整流元件而起作用，而在倍壓整流的情況下能夠作為用于防止由過負荷等而使電容器電路13的極性反轉的保護用元件來起作用。由此，無論是全波整流還是倍壓整流都能有效地利用單相橋式整流電路12的二極管D1～D4。
圖5和圖6是表示本發明的第二實施例的構成圖，表示空調系統的電動機驅動裝置。在圖5中，與圖1相同的標號表示相同的部件。
在第二實施例中，通過控制器單元40來對整流裝置10的開關裝置14進行通/斷控制，以便于在空調系統進行制冷運轉時，整流裝置10進行全波整流，在空調系統進行供暖運轉時，整流裝置10進行倍壓整流。具有驅動繞組1～3和永磁轉子22的無換向器DC電動機41通過控制器單元40來按照第一實施例所述的那樣進行起動和運轉控制，同時，通過對應于轉速設定信息的換向控制信號Au～CL的PWM控制來控制轉速。
無換向器DC電動機41驅動圖6的壓縮機42。在圖6中，通過由控制器單元40所控制的四通閥43來切換供暖運轉或制冷運轉。在供暖運轉中，由控制器單元40來切換四通閥43，以形成冷卻媒質流過壓縮機42的排出側a→四通閥43→室內熱交換器44→膨脹閥45→室外熱交換器46→四通閥43→蓄熱器47→壓縮機42的吸入側b的供暖循環。在制冷運轉中，由控制器單元40來切換四通閥43，以形成冷卻媒質流過壓縮機42的排出側a→四通閥43→室外熱交換器46→膨脹閥45→室內熱交換器44→四通閥43→蓄熱器47→壓縮機42的吸入側b的制冷循環。
控制器單元40加入來自比較器16～18的無傳感器信號ZA～ZC，輸入起動信號、停止信號、供暖/制冷信息和轉速設定信息，來控制無換向器DC電動機的起動和運轉，同時，控制四通閥43的切換和整流裝置10的開關裝置14的通/斷。停止信號是要求空調系統停止的信號，供暖/制冷信息是要求供暖運轉或制冷運轉的信號。其他的結構與第一實施例所述的相同。
圖7是圖5的控制器單元40的流程圖。
通過提供起動信號，控制器單元40在步驟50中輸入供暖/制冷信息，在步驟51中決定是供暖還是制冷。如果是制冷，控制器單元40從步驟51進入步驟52的制冷設定，切換四通閥43以形成制冷循環，在步驟53中，使整流裝置10的開關裝置14成為關斷狀態，然后進入步驟54。在開關裝置14導通的狀態下，整流裝置10進行全波整流工作，在本例中是把141V的直流電壓提供給開關晶體管4～9。如果是供暖，控制器單元40從步驟51進入步驟55的供暖設定，切換四通閥43以形成供暖循環，在步驟56中使整流裝置10的開關裝置14成為導通狀態，然后進入步驟54。在開關裝置14導通的狀態下，整流裝置10進行倍壓整流工作，在本例中是把141V的2倍的282V的直流電壓提供給開關晶體管4～9。
控制器單元40在步驟54中起動無換向器DC電動機41。無換向器DC電動機按第一實施例那樣通過同步運轉來起動。然后，控制器單元40，在步驟57中，根據經過了感應電壓A～C成為穩定輸出狀態的預定時間或者電動機達到感應電壓A～C成為穩定輸出狀態的預定轉速，來決定是否能夠向無傳感器運轉過渡。若控制器單元11在步驟57中決定為能夠向無傳感器運轉過渡，由此，進入步驟58的無傳感器運轉。在步驟58中，按第一實施例所述的那樣，進行無傳感器運轉，同時，根據轉速設定信息來對換向控制信號Au～CL進行PWM控制。
然后，控制器單元40進入步驟59，來決定是否停止電動機41。在本實施例中，在提供停止信號的情況下以及在進行供暖/制冷切換的情況下，決定電動機41的停止。這樣，通過在運轉中從供暖向制冷切換或者從制冷向供暖切換，則決定電動機41的停止。根據供暖/制冷信息來認識是否進行供暖/制冷的切換。控制器單元40通過在步驟59中決定電動機41的停止，則返回步驟58，而繼續進行無換向器DC電動機41的無傳感器運轉。控制器單元40通過決定了電動機41的停止，則進入步驟60，而停止電動機41的運轉，然后進入步驟61。在步驟61中，需決定是通過停止信號來使電動機41停止，還是通過供暖/制冷的切換來使電動機41停止。如果控制器單元40是由停止信號所產生的停止，則結束圖7的控制。如果控制器單元40是由供暖/制冷的切換所產生的停止，則返回步驟50，根據供暖/制冷的切換來控制四通閥43和整流裝置10的開關裝置14，重新開始無換向器DC電動機41的起動和無傳感器運轉。
這樣，在空調系統進行制冷運轉的情況下，整流裝置10進行全波整流，與供暖運轉的情況相比，給開關晶體管4～9提供1/2的直流電壓。這樣，通過減小被進行了PWM控制的換向控制信號Au～CL的脈寬，來使施加在驅動繞組1～3上的電壓脈沖的寬度變小，則電壓脈沖的電壓值成為供暖運轉時的1/2。由此，電動機電流變小，其電流變化變小，因此由磁通的變化所引起的磁滯回線變小，則鐵損減小。在制冷運轉下，與供暖運轉時相比較不需要時驅動壓縮機42的電動機41以高轉速運轉，因此即使降低了驅動電壓，也不會對制冷運轉帶來障礙。由于如上述那樣在制冷運轉中電動機電流變小，則開關晶體管4～9的導通損耗降低。另一方面，在供暖運轉中，整流裝置10進行倍壓整流，而供給制冷運轉時的2倍的直流電壓。這樣，不會給需要更大能力的供暖運轉帶來障礙。
雖然上述實施例具有無換向器DC電動機，但并不僅限于此。本發明能夠廣泛地適用于下述系統通過對應于轉速設定信息的PWM控制來提供直流電壓，由此，來控制電動機的轉速。
雖然本發明的優選實施例已經對電動機驅動裝置進行了表示和說明，但是，應當知道，本領域的技術人員可以在不背離本發明的精神的條件下進行變化和變型，本發明的范圍由權利要求書限定。
權利要求
1.一種電動機驅動裝置，根據轉速設定信息來對直流電壓進行PWM控制，通過由PWM所調制的電壓脈沖來驅動電動機，其特征在于，包括整流裝置，對交流電源進行全波整流或倍壓整流，把進行了全波整流的電壓或進行了倍壓整流的電壓作為上述直流電壓來進行供電；和整流控制裝置，響應于上述電動機的轉速，當上述電動機的轉速在預定轉速以下時，控制上述整流裝置以使上述整流裝置進行全波整流，當上述電動機的轉速在預定轉速以上時，控制上述整流裝置以使上述整流裝置進行倍壓整流。
2.根據權利要求1所述的電動機驅動裝置，其特征在于，上述整流裝置包括施加了交流電源的單相橋式整流電路；電容器電路，用上述單相橋式整流電路的整流電壓進行充電；和開關裝置，插入上述單相橋式整流電路與上述電容器電路之間，以便于在關斷狀態下進行全波整流，在導通狀態下進行倍壓整流；上述整流控制裝置對上述整流裝置的開關裝置進行通/斷控制。
3.根據權利要求2所述的電動機驅動裝置，其特征在于，上述電容器電路包括串聯連接的第一和第二電容器；與第一和第二電容器的串聯連接相并聯地插入的第三電容器。
4.根據權利要求1所述的電動機驅動裝置，其特征在于，上述預定轉速被設定為低于在全波整流的直流電壓下可運轉的最高轉速的值上。
5.根據權利要求1所述的電動機驅動裝置，其特征在于，上述電動機是無換向器DC電動機，進一步包括無傳感器信號發生裝置，響應于在上述無換向器DC電動機的驅動繞組中發生的感應電壓，根據上述感應電壓和上述驅動繞組的中性點電位，發生表示上述感應電壓的過零點的無傳感器信號；驅動裝置，響應于上述無傳感器信號發生裝置，根據上述無傳感器信號而發生換向控制信號，對上述換向控制信號進行PWM控制，以便于使上述無換向器DC電動機成為對應于上述轉速設定信息的轉速，并輸出；和開關電路裝置，響應于上述驅動裝置，按照上述換向控制信號而把由上述整流裝置所供給的直流電壓提供給上述無換向器DC電動機的驅動繞組。
6.根據權利要求5所述的電動機驅動裝置，其特征在于，上述整流控制裝置至少根據一個上述無傳感器信號的上升/下降邊的周期來檢測上述無換向器DC電動機的轉速。
7.根據權利要求5所述的電動機驅動裝置，其特征在于，上述整流裝置包括施加了交流電源的單相橋式整流電路；電容器電路，用上述單相橋式整流電路的整流電壓進行充電；和開關裝置，插入上述單相橋式整流電路與上述電容器電路之間，以便于在關斷狀態下進行全波整流，在導通狀態下進行倍壓整流；上述整流控制裝置對上述整流裝置的開關裝置進行通/斷控制。
8.根據權利要求7所述的電動機驅動裝置，其特征在于，上述電容器電路包括串聯連接的第一和第二電容器；與第一和第二電容器的串聯連接相并聯地插入的第三電容器；以及上述開關裝置的一端連接在上述第一電容器和上述第二電容器之間，另一端連接在上述單相橋式整流電路的一方的輸入端子上。
9.根據權利要求5所述的電動機驅動裝置，其特征在于，上述預定轉速被設定為低于在全波整流的直流電壓下可運轉的最高轉速的值上。
10.根據權利要求5所述的電動機驅動裝置，其特征在于，上述驅動裝置包括實際過零時間檢測裝置，響應于上述無傳感器信號發生裝置，檢測出表示從這次的換向周期開始到發生無傳感器信號的上升/下降邊為止的時間寬度的實際過零時間；換向控制信號輸出裝置，根據這次的換向周期來設定換向定時，通過成為換向定時來輸出換向控制信號；目標過零時間設定裝置，根據這次的換向周期，來設定表示從這次換向周期開始到上述無傳感器信號的上升/下降邊應發生的所希望的時間寬度的目標過零時間；和換向周期決定裝置，響應于上述實際過零時間檢測裝置和上述目標過零時間設定裝置，根據實際過零時間和目標過零時間來決定下次的換向周期。
11.根據權利要求10所述的電動機驅動裝置，其特征在于，上述目標過零時間設定裝置按照下式來設定目標過零時間tref＝(j/k)·Tn-1其中，tref是目標過零時間，(j/k)·Tn-1是到把這次的換向周期Tn-1進行k等分的第j個為止的時間寬度。
12.根據權利要求11所述的電動機驅動裝置，其特征在于，上述換向周期決定裝置按照下式來決定下次的換向周期Δtn-1＝tref-ractTin＝Ki·Δtn-1+Tin-1Tn＝Kp·Δtn-1+Tin其中，Δtn-1是運算目標過零時間tref與實際過零時間tact之差，Tin是下次換向周期的積分值，Ki是積分常數，Tin-1是這次的換向周期Tn-1的積分值，Tn是下次的換向周期，Kp是比例常數。
13.根據權利要求10所述的電動機驅動裝置，其特征在于，上述換向控制信號輸出裝置具有根據上述無傳感器信號的狀態來預先分配的換向控制信號，輸出對應于上述無傳感器信號的狀態的換向控制信號。
14.一種電動機驅動裝置，具有驅動空調系統的壓縮機的電動機，根據轉速設定信息來對直流電壓進行PWM控制，通過由PWM所調制的電壓脈沖來驅動上述電動機，其特征在于，包括整流裝置，對交流電源進行全波整流或倍壓整流，把進行了全波整流的電壓或進行了倍壓整流的電壓作為上述直流電壓來進行供電；和整流控制裝置，響應于要求上述空調系統的供暖運轉或制冷運轉的供暖/制冷信息，在上述空調系統進行制冷運轉時，控制上述整流裝置以使上述整流裝置進行全波整流，在上述空調系統進行供暖運轉時，控制上述整流裝置以使上述整流裝置進行倍壓整流。
15.根據權利要求14所述的電動機驅動裝置，其特征在于，上述整流裝置包括施加了交流電源的單相橋式整流電路；電容器電路，用上述單相橋式整流電路的整流電壓進行充電；和開關裝置，插入上述單相橋式整流電路與上述電容器電路之間，以便于在關斷狀態下進行全波整流，在導通狀態下進行倍壓整流；上述整流控制裝置對上述整流裝置的開關裝置進行通/斷控制。
16.根據權利要求15所述的電動機驅動裝置，其特征在于，上述電容器電路包括串聯連接的第一和第二電容器；與第一和第二電容器的串聯連接相并聯地插入的第三電容器。
17.根據權利要求14所述的電動機驅動裝置，其特征在于，上述整流控制裝置在上述電動機起動之前，根據供暖/制冷信息來控制上述整流裝置。
18.根據權利要求14所述的電動機驅動裝置，其特征在于，進一步包括電動機停止裝置，響應于上述供暖/制冷信息，在上述電動機驅動中進行供暖/制冷的切換的情況下，在上述整流控制裝置控制上述整流裝置的過程中，停止上述電動機。
19.根據權利要求14所述的電動機驅動裝置，其特征在于，上述電動機是無換向器DC電動機，進一步包括無傳感器信號發生裝置，響應于在上述無換向器DC電動機的驅動繞組中發生的感應電壓，根據上述感應電壓和上述驅動繞組的中性點電位，發生表示上述感應電壓的過零點的無傳感器信號；驅動裝置，響應于上述無傳感器信號發生裝置，根據上述無傳感器信號而發生換向控制信號，對上述換向控制信號進行PWM控制，以便于使上述無換向器DC電動機成為對應于上述轉速設定信息的轉速，并輸出；和開關電路裝置，響應于上述驅動裝置，按照上述換向控制信號而把由上述整流裝置所供給的直流電壓提供給上述無換向器DC電動機的驅動繞組。
20.根據權利要求19所述的電動機驅動裝置，其特征在于，上述整流裝置包括施加了交流電源的單相橋式整流電路；電容器電路，用上述單相橋式整流電路的整流電壓進行充電；和開關裝置，插入上述單相橋式整流電路與上述電容器電路之間，以便于在關斷狀態下進行全波整流，在導通狀態下進行倍壓整流；上述整流控制裝置對上述整流裝置的開關裝置進行通/斷控制。
21.根據權利要求20所述的電動機驅動裝置，其特征在于，上述電容器電路包括串聯連接的第一和第二電容器；與第一和第二電容器的串聯連接相并聯地插入的第三電容器；以及上述開關裝置的一端連接在上述第一電容器和上述第二電容器之間，另一端連接在上述單相橋式整流電路的一方的輸入端子上。
22.根據權利要求19所述的電動機驅動裝置，其特征在于，上述驅動裝置包括實際過零時間檢測裝置，響應于上述無傳感器信號發生裝置，檢測出表示從這次的換向周期開始到發生無傳感器信號的上升/下降邊為止的時間寬度的實際過零時間；換向控制信號輸出裝置，根據這次的換向周期來設定換向定時，通過成為換向定時來輸出換向控制信號；目標過零時間設定裝置，根據這次的換向周期，來設定表示從這次換向周期開始到上述無傳感器信號的上升/下降邊應發生的所希望的時間寬度的目標過零時間；和換向周期決定裝置，響應于上述實際過零時間檢測裝置和上述目標過零時間設定裝置，根據實際過零時間和目標過零時間來決定下次的換向周期。
23.根據權利要求22所述的電動機驅動裝置，其特征在于，上述目標過零時間設定裝置按照下式來設定目標過零時間tref＝(j/k)·Tn-1其中，tref是目標過零時間，(j/k)·Tn-1是到把這次的換向周期Tn-1進行k等分的第j個為止的時間寬度。
24.根據權利要求23所述的電動機驅動裝置，其特征在于，上述換向周期決定裝置按照下式來決定下次的換向周期Δtn-1＝tref-tactTin＝Ki·Δtn-1+Tin-1Tn＝Kp·Δtn-1+Tin其中，Δtn-1是運算目標過零時間tref與實際過零時間tact之差，Tin是下次換向周期的積分值，Ki是積分常數，Tin-1是這次的換向周期Tn-1的積分值，Tn是下次的換向周期，Kp是比例常數。
25.根據權利要求22所述的電動機驅動裝置，其特征在于，上述換向控制信號輸出裝置具有根據上述無傳感器信號的狀態來預先分配的換向控制信號，輸出對應于上述無傳感器信號的狀態的換向控制信號。
26.根據權利要求19所述的電動機驅動裝置，其特征在于，上述整流控制裝置在上述電動機起動之前，根據供暖/制冷信息來控制上述整流裝置。
27.根據權利要求19所述的電動機驅動裝置，其特征在于，進一步包括電動機停止裝置，響應于上述供暖/制冷信息，在上述電動機驅動中進行供暖/制冷的切換的情況下，在上述整流控制裝置控制上述整流裝置的過程中，停止上述電動機。
全文摘要
電動機驅動裝置,根據轉速設定信息來對來自整流單元的直流電壓進行PWM控制,由用PWM所調制的電壓脈沖來驅動電動機。對整流單元進行控制,以便于當電動機在預定轉速以下時進行全波整流,而在電動機在預定轉速以上時進行倍壓整流。在電動機驅動空調系統的壓縮機的情況下,對整流單元進行控制,以便于當空調系統進行制冷運轉時進行全波整流,而在空調系統進行供暖運轉時進行倍壓整流。
文檔編號H02P27/08GK1191411SQ9710859
公開日1998年8月26日 申請日期1997年12月30日 優先權日1996年12月30日
發明者武川順之, 高木伸和 申請人:株式會社杰克賽爾