同步马达的启动控制方法和控制装置及其应用制造方法及图纸

本发明专利技术涉及同步马达的启动控制方法和控制装置及使用其的空调器、冰箱、洗衣机和真空吸尘器。在启动马达之前已经固定转子位置之后，通过在增加马达的启动输出转矩的电源模式中进行电流转换并控制变换器输出电压，可以快速地将驱动模式切换到无传感器驱动模式并可以启动和控制马达。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
同步马达的启动控制方法和控制装置及其应用
本专利技术涉及将同步马达的转速控制到所需的速度的一种控制器、通过应用上述的控制器控制它的内部压缩机/鼓风机驱动同步马达来进行室内空气调节的空调器、通过应用该控制器控制它的内部压缩机/鼓风机驱动同步马达来进行制冷的冰箱、通过应用该控制器控制它的搅拌器/脱水甩干桶驱动同步马达进行洗衣的洗衣机以及通过应用该控制器控制它的鼓风机驱动同步马达清洁房间的真空吸尘器。
技术介绍
由于它们易于保养，在空调器、冰箱、洗衣机等中都使用这种具有永磁体转子和定子线圈组件的无刷直流(DC)马达。无刷DC马达驱动控制要求在转子的磁极位置和需要通电的定子线圈的位置之间紧密的链接。驱动空调器的压缩机或其它电器的马达应用无传感器位置检测方案，在这种方案中应用定子线圈与转子的磁极的相互作用在定子线圈中所感应的反电动势检测转子的磁极位置，而不应用转子位置检测传感器比如霍尔元件。然而，由于通过转子的旋转将上述的反电动势感应在定子线圈中，当马达处于停止状态时，应用相关的方法并不能检测转子的磁极的位置。由于这种原因，中已有技术中使用所谓的低频启动方法，在这种方法中在马达启动的过程中首先通过对两个所需相位的定子线圈通电使转子的位置固定，然后在已经启动电流转换并通过同步操作已经逐步地降低电流转换的时间间隔以便能够应用反电动势进行无传感器位置检测之后，将驱动模式切换到基于无传感器位置检测的驱动。通过从控制单元预先设定的时序和值确定相应的电流转换时间间隔和在这个时间所施加的电-->压。在日本专利申请特开平07-107777中描述了这样的已有技术：通过在马达启动的过程中改变要施加的电压独立于转子位置进行电流转换，然后应用电压在将强制地给出电流转换时间间隔的时序中将电流转换信号发送到定子线圈的所有的相中，在该时序下未通电的相的电量变化。如果启动负载转矩总是保持恒定，虽然在预先设定的电压和时序中启动马达，但是在压缩机中和在洗衣机中使用马达的情况下启动负载转矩总是未知的。因此，当启动电流转换时间间隔太短并且要施加的电压太低时，虽然如果负载转矩足够小仍然可以启动马达，但是如果负载转矩太大则不可能启动马达，因为马达的输出转矩可能不足够。相反地，当启动电流转换时间间隔足够长并且要施加的启动电压足够高时，即使负载转矩太大仍然能够启动马达，但是万一在负载转矩太小的情况下，这将极大地增加马达电流，因此容易产生涡流电流，在最糟糕的情况下，损坏变换器模块和马达。总而言之，在基于已有技术的低频启动方法中，由于在同步操作的过程中产生独立于马达位置的电流转换，如果负载转矩未知，则很难正确地启动马达。此外，在已有技术的情况下，由于在同步操作的过程中产生独立于转子位置的电流转换，如果启动负载变化极大，在转子的位置和负载变化的周期时间之间的关系不可能使马达启动。此外，在同步操作的过程中，由于产生了独立于转子位置的电流转换，在马达的输出转矩中的可能的极大变化可能使在其中包围着马达的框架产生极大的振动。在已有技术中，由于在同步操作过程中电流转换独立于转子位置，并不能有效地利用马达的特性，因此马达很难用于在其中需要快速地增加马达转速的产品中。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种能够使同步马达可靠地快速地启动的同步马达启动方法和控制装置，即使它的启动负载转矩未知。本专利技术的另一个目的是提供一种能够根据转子的特定位置快速地转-->换电流的同步马达的启动方法和控制装置。本专利技术另一个目的是提供一种能够正确地启动同步马达的同步马达的启动方法和控制装置，即使它的启动负载转矩变化。本专利技术另一专利技术目的是提供一种能够使在同步马达的启动输出转矩的任何变化最小化由此抑制在其中包围着马达的框架的振动的同步马达的启动方法和控制装置。本专利技术另一专利技术目的是提供一种能够在它的启动的过程中使同步马达的转速快速地增加的同步马达的启动方法和控制装置。本专利技术另一专利技术目的是提供一种能够使由于在马达的旋转过程中所产生的反电动势引起的马达电流的任何降低最小化并由此防止它的启动输出转矩不足的同步马达的启动方法和控制装置。本专利技术另一专利技术目的是提供一种能够通过根据启动负载转矩抑制马达电流并降低在输出电路上的负载使同步马达以较高的效率启动的同步马达的启动方法和控制装置。本专利技术另一目的是提供一种由上述的受控制的同步马达输送电能的电气，特别是空调器、冰箱、洗衣机以及真空吸尘器。本专利技术的同步马达的启动通过如下的方式完成：提供第一电源模式、第二电源模式以及第三电源模式作为三个连续的启动电源模式，然后在以T1＞T3≥T2≥0的关系保持三个电源模式相应的电源周期T1、T2和T3之后，在它启动时在使同步马达的输出转矩增加的电源模式中转换电流。基于本专利技术的同步马达的控制装置具有位置检测电路以比较马达的端电压和基准电压并产生转子位置检测信号，在上述的第三电源周期T3中检测转子位置信息。基于本专利技术的同步马达的控制装置具有从上述第二电流转换或者上述第三电流转换到在上述第三电源周期T3中的上述转子位置检测的时间进行计数的定时器和对从上述位置检测到接下来的电流转换进行计数的定时器。根据本专利技术的同步马达的启动通过如下方式完成：测量从上述第二-->电流转换或者上述第三电流转换到在上述第三电源周期T3中的上述转子位置检测的时间，以及基于所测量的时间确定接下来的电流转换的时间。基于本专利技术的同步马达的控制装置具有增加在上述的第三电源周期T3中的变换器输出电压的功能。根据本专利技术的同步马达的启动通过如下方式完成：增加在上述的第三电源周期T3中的变换器输出电压直到已经到达或超过所需的马达速度。在根据本专利技术的同步马达的启动的过程中，通过事先设定变换器输出电压根据启动负载转矩的特定幅值来调整马达电流。在根据本专利技术的同步马达的启动的过程中，从马达的角加速度中估计马达的旋转速度和它的转子的位置，在每个电源周期中控制变换器的输出电压。附图说明附图1所示为基于本专利技术的无刷DC马达控制装置的一种实施例的方块图。附图2所示为相对于在本专利技术的一种实施例中所使用的无刷DC马达的转子角度磁通量的不同角度值的实例和120度电源形式的实例概图。附图3所示为在本专利技术的实施例中在120度通电驱动的过程中无刷DC马达的转子角度和电源形式的附图。附图4所示为基于本专利技术的电源模式和变换器输出电压变化的实例图。附图5所示为在本专利技术的一种实施例中使用的无刷DC马达的电源形式和转子固定位置的附图。附图6所示为基于本专利技术电源模式和变换器输出电压变化的另一实例的附图。附图7所示为在电源形式、基准电压和端子电压之间的关系的附图。附图8所示为根据本专利技术通过在图1中的无刷DC马达控制装置中的选择单元所执行的操作序列的流程图。-->附图9所示为属于本专利技术的无刷DC马达所产生的启动端子电压波形和DC电流波形的实例的附图。附图10所示为属于本专利技术的无刷DC马达所产生的启动端子电压波形和DC电流波形的另一实例的附图。附图11所示为属于本专利技术的无刷DC马达所产生的启动端子电压波形和DC电流波形的另一实例的附图。具体实施方式下文参考附图1至11描述属于本专利技术的无刷DC马达控制装置和应用由相应控制装置所驱动的无刷DC马达的电器的实施例。附图1所示为属于本专利技术的无刷DC马达控制装置的一种实施例的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同步马达启动方法，这种方法应用具有直流电源的变换器和基于直流电压给多相定子线圈输送功率的功率输出装置，该方法被设计成改变电源相并驱动同步马达，其中该同步马达的启动方法的特征在于，提供第一电源模式、第二电源模式和第三电源模式作为三个连续的启动电源模式，以及将对应于所说的第一电源模式的电源周期、对应于所说的第二电源模式的电源周期以及对应于所说的第三电源模式的电源周期分别作为Ｔ１、Ｔ２和Ｔ３时，这些周期之间保持Ｔ１＞Ｔ３≥Ｔ２≥０的关系。

【技术特征摘要】
JP 2001-2-26 049563/20011.一种同步马达启动方法，这种方法应用具有直流电源的变换器和基于直流电压给多相定子线圈输送功率的功率输出装置，该方法被设计成改变电源相并驱动同步马达，其中该同步马达的启动方法的特征在于，提供第一电源模式、第二电源模式和第三电源模式作为三个连续的启动电源模式，以及将对应于所说的第一电源模式的电源周期、对应于所说的第二电源模式的电源周期以及对应于所说的第三电源模式的电源周期分别作为T1、T2和T3时，这些周期之间保持T1＞T3≥T2≥0的关系。2.根据权利要求1中所述的同步马达启动方法，其中该同步马达启动方法的特征在于所说的变换器具有位置检测电路以比较马达的端电压和基准电压并产生转子位置检测信号，以及在于所说的第一电源周期T1中变换器给特定相的定子线圈输送功率并使所说的马达的转子定位，以及在于所说的第三电源周期T3之中或之后，变换器检测从所说的位置检测电路发送的转子位置检测信号。3.根据权利要求2中所述的同步马达启动方法，其中该同步马达启动方法的特征在于测量从到所说第二电源周期T2或所说的第三电源周期T3的电流转换的启动到在所说的第三电源周期T3中的所说的转子位置的检测的时间，以及从所测量的时间确定到下一电流转换的延迟时间。4.根据权利要求3中所述的同步马达启动方法，其中该同步马达启动方法的特征在于在所说的第一电源周期T1中变换器输出电压是恒定的，以及在所说的第二电源周期T2以及在该第二电源周期T2之后的每个电源周期中变换器输出电压变化。5.根据权利要求4中所述的同步马达启动方法，其中该同步马达启动方法的特征在于直到已经超过所需的马达速度，在该第二电源周期T2之后的每个电源周期...

【专利技术属性】
技术研发人员：川端幸雄，远藤常博，石井诚，高仓雄八，井上彻，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]