无刷直流电动机的驱动方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术的无刷直流电动机的驱动方法和驱动装置，在低速时，输出通电角大于等于１２０度小于等于１５０度的矩形波或以其为准的波形，在高速时，固定ＰＷＭ占空比，仅改变频率，输出通电角大于等于１３０度小于１８０度的矩形波、正弦波或者以其为准的波形，低速时可实现高效率、低噪音的运转，同时，可确保稳定的高速性，并且，由于电流波形也接近正弦波，所以可抑制对于有效电流的峰值电流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无刷直流电动机的驱动方法及其装置
本专利技术关于无刷直流电动机的驱动方法及其装置，特别是关于适合用以驱动冰箱或空调等的压缩机的无刷直流电动机的驱动方法及其装置。
技术介绍
近年来，350L以上的大型机种的冰箱成为主力，这些冰箱中，高效率的转速可变压缩机的逆变器控制的冰箱占大半数。该等冰箱用压缩机多数为了实现高效率，采用包括具有永久磁铁的转子的无刷直流电动机。而且，由于将无刷直流电动机设置于压缩机中所谓高温、高压、制冷剂环境、油环境的环境下，故无法使用霍尔元件。因此，通常使用由定子上的感应电压来检测转子位置的方法。图21是日本专利申请特开平9-88837号公报的以往的无刷直流电动机的驱动装置的方框图。图中，商用电源101在日本为频率50Hz或60Hz、电压100V的交流电源。整流电路102由桥接的整流用二极管102a至102d及平滑用电解电容器102e、102f所构成。图中的电路为倍压整流电路，故可从交流100V输入得到直流电压280V。逆变器电路103将6个开关元件103a、103b、103c、103d、103e、103f构成三相电桥。各开关元件具有回流电流用的逆向并列二极管，但本图中省略。无刷直流电动机104由具有永久磁铁的转子104a及具有三相绕线的定子104b所构成。由逆变器103形成的三相交流电流流向定子104b的三相绕线，可使转子104a旋转。转子104a的旋转运动可由曲轴(未图示)变更为往复运动，以驱动用以压缩冷煤的压缩机。反电压检测电路105可从因转子104a旋转而在定子104b上产生的感应电压来检测转子位置。换流电路106可对反电压检测电路105的输出信号进行逻辑性的信号变换，且生成用以驱动逆变器103的开关元件的信号。为了同步驱动无刷直流电动机104，同步驱动电路107以预定频率产生与换流电路106产生的信号同形状的信号。负荷状态判定电路108可判定无刷直流电动机104运转时的负荷状态。切换电路109则根据负荷状态判定电-->路108的输出来选择以换流电路106或者以同步驱动电路107来驱动无刷直流电动机104。驱动电路110则根据来自切换电路109的信号来驱动逆变器103的开关元件。当负荷状态判定电路108检测出的负荷为正常负荷时，则由整流电路106来进行驱动。此时，可由反电压检测电路105检测转子位置，且由换流电路106以转子位置为基准形成用以驱动逆变器103的整流模式。该整流模式则通过切换电路109提供给驱动电路110，以驱动逆变器103的开关元件。由此，可对应转子位置来驱动无刷直流电动机104，即，无刷直流电动机104可作为普通的无刷直流电动机来驱动。一旦负荷增加，无刷直流电动机104会因其特性导致转速下降。负荷状态判定电路108则判定该状态为高负荷状态，将切换电路109的输出切换为来自同步驱动电路107的信号。即，无刷直流电动机104可作为同步电动机来驱动，以避免高负荷时转速下降。
技术实现思路
本专利技术是以提供可提高低速时的电动机效率，同时也可以高速旋转的无刷直流电动机的驱动装置为目的。本专利技术的无刷直流电动机的驱动装置包含：无刷直流电动机，包含定子及具有永久磁铁的转子；逆变器(inverter)，将电力提供给前述无刷直流电动机；驱动部，驱动前述逆变器；位置检测部，根据前述无刷直流电动机的定子上的感应电压来输出转子位置信号；第1波形产生部，一面对驱动信号进行PWM的占空比控制，一面输出基于前述转子位置信号的驱动信号；第2波形产生部，固定PWM的占空比，从而输出将前述无刷直流电动机作为同步电动机来驱动的驱动信号；以及切换判定部，当前述无刷直流电动机为低速时，以前述第1波形产生部所输出的驱动信号，经由前述驱动部来驱动前述逆变器，而当前述无刷直流电动机的转速为高速时，则以前述第2波形产生部所输出的驱动信号，经由前述驱动部来驱动前述逆变器。-->因此，在低速时，可实现高效率且低噪音的运转，同时，在高速时，可确保稳定的高速性，并且，由于电流波形也接近正弦波，故可抑制相对于实效电流的峰值电流。附图说明图1是本专利技术第1实施例的无刷直流电动机的驱动装置的方框图。图2是本专利技术第1实施例中低速时的逆变器驱动的定时图。图3是本专利技术第1实施例中低速时的通电角＝效率的特性图。图4是本专利技术第1实施例中高速时的逆变器驱动的定时图。图5是本专利技术第1实施例中转速＝占空比的特性图。图6是本专利技术第1实施例中转速与占空比的定时图。图7是本专利技术第1实施例的无刷直流电动机的转子的构造图。图8是本专利技术第2实施例的无刷直流电动机的驱动装置的方框图。图9是本专利技术第3实施例的无刷直流电动机的驱动装置的方框图。图10是本专利技术第4实施例的无刷直流电动机的驱动装置的方框图。图11是表示本专利技术第4实施例中第1波形产生部切换至第2波形产生部的切换动作的流程图。图12是表示本专利技术第4实施例中第2波形产生部切换至第1波形产生部的切换动作的流程图。图13是本专利技术第5实施例的无刷直流电动机的驱动装置的方框图。图14是显示本专利技术第5实施例中第1波形产生部切换至第2波形产生部的切换动作的流程图。图15是显示本专利技术第5实施例中第2波形产生部切换至第1波形产生部的切换动作的流程图。图16是本专利技术第6实施例的无刷直流电动机的驱动装置的方框图。图17是由第1波形产生部所产生的驱动波形。图18是由第2波形产生部所产生的驱动波形。图19是由第2波形产生部进行驱动时的电动机旋转异常时的波形。图20是本专利技术第7实施例的无刷直流电动机的驱动装置的方框图。图21是以往的无刷直流电动机的驱动装置的方框图。-->具体实施方式以下，针对根据本专利技术的冰箱的实施例，一面参照附图一面说明。(第1实施例)图1是本专利技术第1实施例的无刷直流电动机的驱动装置的方框图。图中，商用电源1在日本为频率50Hz或60Hz、电压100V的交流电源。整流电路2由桥接的整流用二极管2a～2d及平滑用电解电容器2e、2f所构成。图中的电路为倍压整流电路，故可从商用电源1的交流100V输入得到直流电压280V。整流电路2也可为全波整流或直流电压可变式断续器电路或倍压整流/全波整流的切换方式等其他整流电路。逆变器电路3将6个开关元件3a、3b、3c、3d、3e、3f构成三相电桥。各开关元件具有回流电流用逆向并列二极管，但本图中省略。无刷直流电动机4由具有永久磁铁的转子4a及具有三相绕线的定子4b所构成。由逆变器3生成的PWM(脉冲宽度调制)波形的三相交流电流流向定子4b的三相绕线，可使转子4a旋转。转子4a的旋转可由曲轴(未图示)变更为往复运动，以驱动用以压缩冷煤的压缩机。位置检测部5可从因转子4a旋转而在定子4b上产生的感应电压来检测转子位置。第1波形产生部6是以位置检测部5的位置检测信号为基准，生成用以驱动逆变器3的开关元件3a、3b、3c、3d、3e、3f的信号。该驱动信号生成通电角大于等于120度小于等于150度的矩形波。也可以梯形波或正弦波等来取代矩形波。第1波形产生部6进一步为了将转速维持固定，也进行驱动信号的PWM的占空比的控制。通过按照旋转位置，以最适当的占空比来运转，可实现高效率的运转。转速检测部7由通过对位置检测部5的输出信号的一定时间计数或周期性检测等，来检测无刷直流电动机4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无刷直流电动机的驱动方法，该无刷直流电动机包括：定子及具有永久磁铁的转子；逆变器，该逆变器将电力提供给所述无刷直流电动机；驱动部，该驱动部驱动所述逆变器；位置检测部，该位置检测部根据所述无刷直流电动机的定 子上的感应电压来输出转子位置信号；第１波形产生部，该第１波形产生部一面进行ＰＷＭ的占空比控制，一面输出基于所述转子位置信号的驱动信号；第２波形产生部，该第２波形产生部固定ＰＷＭ的占空比，输出将所述无刷直流电动机作为同步电动机 来驱动的驱动信号；以及切换判定部，该切换判定部可选择所述第１波形产生部的驱动信号与所述第２波形产生部的驱动信号的其中一个信号，从而经由所述驱动部来驱动所述逆变器，其特征在于，其中，所述切换判定部在所述无刷直流电动机低速时，选 择所述第１波形产生部的驱动信号，在所述无刷直流电动机高速时，选择所述第２波形产生部的驱动信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2003-3-17 071421/2003;JP 2003-9-19 327817/2003;1、一种无刷直流电动机的驱动方法，该无刷直流电动机包括：定子及具有永久磁铁的转子；逆变器，该逆变器将电力提供给所述无刷直流电动机；驱动部，该驱动部驱动所述逆变器；位置检测部，该位置检测部根据所述无刷直流电动机的定子上的感应电压来输出转子位置信号；第1波形产生部，该第1波形产生部一面进行PWM的占空比控制，一面输出基于所述转子位置信号的驱动信号；第2波形产生部，该第2波形产生部固定PWM的占空比，输出将所述无刷直流电动机作为同步电动机来驱动的驱动信号；以及切换判定部，该切换判定部可选择所述第1波形产生部的驱动信号与所述第2波形产生部的驱动信号的其中一个信号，从而经由所述驱动部来驱动所述逆变器，其特征在于，其中，所述切换判定部在所述无刷直流电动机低速时，选择所述第1波形产生部的驱动信号，在所述无刷直流电动机高速时，选择所述第2波形产生部的驱动信号。2.如权利要求1所述的无刷直流电动机的驱动方法，其中，所述第1波形产生部可输出通电角大于等于120度小于等于150度的矩形波或与其类似的波形的驱动信号，所述第2波形产生部可输出通电角大于等于130度小于等于180度的矩形波或与其类似的波形的驱动信号。3.如权利要求1所述的无刷直流电动机的驱动方法，其中，所述切换判定部在切换所述第1波形产生部的驱动信号与所述第2波形产生部的驱动信号的选择时，使输出驱动信号波形的定时在切换前后相等。4.如权利要求1所述的无刷直流电动机的驱动方法，其中，所述切换判定部在切换所述第1波形产生部的驱动信号与所述第2波形产生部的驱动信号的选择时，使输出驱动信号波形的定时在切换前后有差别。5.如权利要求1所述的无刷直流电动机的驱动方法，其中，所述切换判定部在切换所述第1波形产生部的驱动信号与所述第2波形产生部的驱动信号的选择时，具有可抑制流向所述无刷直流电动机的电流增加的作用。6.如权利要求1所述的直流电动机的驱动方法，其中，所述无刷直流电动机包含具有将永久磁铁嵌入转子铁心的构造的凸极性的转子。7.如权利要求1所述的无刷直流电动机的驱动方法，其中，所述无刷直流电动机驱动压缩机。8.一种无刷直流电动机的驱动装置，包含：无刷直流电动机，包含定子及具有永久磁铁的转子；逆变器，将电力提供给所述无刷直流电动机；驱动部，驱动所述逆变器；位置检测部，根据所述无刷直流电动机的定子上的感应电压来输出转子位置信号；转速检测部，从所述转子位置信号来检测所述无刷直流电动机的转速；第1波形产生部，一面进行PWM的占空比控制，一面输出基于以所述转子位置信号的驱动信号；第2波形产生部，固定PWM的占空比，输出将所述无刷直流电动机作为同步电动机来驱动的驱动信号；以及切换判定部，当前述无刷直流电动机的转速为小于等于预定转速的低速时，以所述第1波形产生部所输出的驱动信号，经由所述驱动部来驱动所述逆变器，当所述无刷直流电动机的转速为超过预定转速的高速时，以所述第2波形产生部所输出的驱动信号，经由所述驱动部来驱动所述逆变器。9.如权利要求8所述的无刷直流电动机的驱动装置，还包含：频率设定部，设定所述第2波形产生部的输出波形的频率；以及频率限制部，对所述频率设定部设定的频率施加限制，使得所述第2波形产生部的输出波形的频率不超过上限频率。10.如权利要求9所述的无刷直流电动机的驱动装置，还包含：根据所述第1波形产生部的输出波形的最大频率来设定所述上限频率的上限频率设定部。11.如权利要求9所述的无刷直流电动机的驱动装置，其中所述第1波形产生部输出通电角大于等于120度小于等于150度的矩形波或与其类似的波形的驱动信号，所述第2波形产生部以所述频率设定部设定的频率来输出通电角大于等于130度小于180度的矩形...

【专利技术属性】
技术研发人员：浜冈孝二，田中秀尚，大内山智则，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]