CN101675582B

CN101675582B - 风扇电动机的控制装置以及空调机

Info

Publication number: CN101675582B
Application number: CN2008800144778A
Authority: CN
Inventors: 菅俊介; 板垣哲哉
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2007-05-16
Filing date: 2008-04-22
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2028-04-22
Also published as: WO2008142940A1; CN101675582A; JP4329842B2; JP2008289248A

Abstract

一种风扇电动机的控制装置及空调器，该控制装置具有：驱动风扇电动机(4)的逆变器部(2)；检测风扇电动机(4)的转子(42)的旋转位置的2个位置检测传感器(43、44)；以及控制逆变器部(2)的输出的控制部(3)。在风扇电动机(4)启动时，所述控制部(3)的启动控制部(33a)在当前转速和逆变器部(2)的输出的转速大概一致时，结束同步运转，并进行基于由位置检测传感器(43、44)所检测的位置信号Hu、Hv的位置检测运转，所述当前转速是根据在从逆变器部(2)输出启动用励磁图案的同步运转时由位置检测传感器(43、44)所检测的位置信号Hu、Hv而获得的。所述控制部(3)的相位校正部(33b)根据在同步运转时由位置检测传感器(43、44)所检测的位置信号Hu、Hv的上升沿、下降沿，校正逆变器部(2)的输出电压的相位。

Description

风扇电动机的控制装置以及空调机

技术领域

本发明涉及风扇电动机的控制装置，特别涉及适合空调机用风扇电动机的驱动的风扇的控制装置以及使用了该装置的空调机。

背景技术

以往，有如下这样的风扇电动机的控制装置，即：在单霍尔传感器DC(直流)风扇电动机启动时，将逆变器的当前转速与逆变器的输出转速一致之前视为同步运转，然后进行转移到基于位置信号的位置检测运转的控制(例如，参照日本特开2006-174647号公报)。

在所述风扇电动机的控制装置中，存在这样的问题，即：在同步运转中，由于不会像位置检测运转时那样参照位置信号，所以当逆变器输出电压相对于风扇电动机的实际的转子的相位发生了偏差的情况下，过电流将流过风扇电动机的定子线圈。

发明内容

因此，本发明的课题在于，提供能够稳定启动时的电流并防止过电流的风扇电动机的控制装置以及空调机。

为了解决上述课题，本发明的风扇电动机的控制装置的特征在于，具有：逆变器部，其驱动风扇电动机；1至3个位置检测传感器，其检测所述风扇电动机的转子的旋转位置；控制部，其根据由所述位置检测传感器所检测的表示所述转子的旋转位置的位置信号，来控制所述逆变器部的输出，所述控制部具有：启动控制部，其在所述风扇电动机启动时，进行从所述逆变器部输出启动用励磁图案的同步运转，当根据在该同步运转中由所述位置检测传感器所检测的所述位置信号而获得的当前转速与所述逆变器部的输出的转速大概一致时，结束所述同步运转，进行基于所述位置信号的位置检测运转；以及相位校正部，根据在所述同步运转时由所述位置检测传感器所检测的所述位置信号的上升沿或下降沿来校正所述逆变器部的输出电压的相位。

根据所述结构的风扇电动机的控制装置，在所述风扇电动机启动时，控制部的启动控制部首先进行从逆变器部输出启动用励磁图案的同步运转。然后，当根据在该同步运转中由位置检测传感器所检测的位置信号而获得的当前转速与逆变器部的输出的转速大概一致时，控制部结束同步运转，进行基于由位置检测传感器所检测的位置信号的位置检测运转。根据在所述同步运转时由位置检测传感器所检测的位置信号的上升沿或下降沿，通过控制部的相位校正部来校正逆变器部的输出电压的相位。此时，通过以位置信号的上升沿或下降沿为基准使得逆变器部的输出电压的相位相对于风扇电动机的转子的旋转位置没有偏差，因此能够稳定启动时的电流并防止过电流。

另外，在一个实施方式的风扇电动机的控制装置中，所述位置检测传感器是2个。

根据所述实施方式，通过使用2个检测风扇电动机的转子的旋转位置的位置检测传感器，根据由2个位置检测传感器所检测的位置信号的上升沿(或下降沿)，增加了对逆变器部的输出电压进行相位校正的定时，由此能够准确地进行相位校正。

例如，逆变器部的输出电压是三相交流电压，根据由1个位置检测传感器所检测的位置信号的上升沿(或下降沿)来校正逆变器部的输出电压的相位时，对与该位置信号同步的逆变器部的输出电压当中的一相进行相位校正，并估算与位置信号偏差120度和240度相位的定时来对剩余二相的输出电压进行相位校正。由此，通过位置检测传感器增加至2个，增加了对逆变器部的输出电压进行相位校正的定时，能够准确地进行相位校正。

另外，在一个实施方式的风扇电动机的控制装置中，所述相位校正部根据在所述同步运转时由所述位置检测传感器所检测的所述位置信号的上升沿以及下降沿来校正所述逆变器部的输出电压的相位。

根据所述实施方式，根据在同步运转时由位置检测传感器所检测的位置信号的上升沿以及下降沿，通过相位校正部来校正逆变器部的输出电压的相位，由此，能够以位置信号为基准，每隔180度进行相位校正，因此能够更加准确地进行逆变器部的输出电压的相位校正。

另外，在一个实施方式的风扇电动机的控制装置中，所述启动控制部在所述同步运转时将所述逆变器部的输出电压的占空比以及频率设为固定。

根据所述实施方式，在同步运转时通过由启动控制部将逆变器部的输出电压的占空比以及频率设为固定，仅校正逆变器部的输出电压的相位即可，因此能够简化同步运转的处理。

另外，在一个实施方式的风扇电动机的控制装置中，所述启动控制部在所述同步运转时，逐渐增加所述逆变器部的输出电压的频率。

根据所述实施方式，通过在同步运转时由启动控制部逐渐增加逆变器部的输出电压的频率，能够平稳地提升启动时的风扇电动机的转速。

另外，在一个实施方式的风扇电动机的控制装置中，所述启动控制部在所述同步运转时，逐渐增加所述逆变器部的输出电压的占空比。

根据所述实施方式，通过在同步运转时由启动控制部逐渐增加逆变器部的输出电压的占空比，能够防止启动时的转矩不足。

另外，本发明的空调机的特征在于具有所述任意一个风扇电动机的控制装置。

根据上述结构，通过使用能够稳定启动时的电流并防止过电流的风扇电动机的控制装置，能够实现性能良好的空调机。

由上述可知，根据本发明的风扇电动机的控制装置，能够实现能够稳定启动时的电流并防止过电流的风扇电动机的控制装置。

另外，根据一个实施方式的风扇电动机的控制装置，通过使用2个检测风扇电动机的转子的旋转位置的位置传感器，并根据由2个位置检测传感器所检测的位置信号的上升沿(或下降沿)，增加了对逆变器部的输出电压进行相位校正的定时，从而能够准确地进行相位校正。

另外，根据一个实施方式的风扇电动机的控制装置，根据在同步运转时由位置检测传感器所检测的位置信号的上升沿以及下降沿，通过相位校正部来对逆变器部的输出电压进行相位校正，能够以位置信号为基准，在每隔180度的时刻进行相位校正，因此能够更加准确地进行逆变器部的输出电压的相位校正。

另外，根据一个实施方式的风扇电动机的控制装置，通过在同步运转时由启动控制部将逆变器部的输出电压的占空比以及频率设为固定，仅校正逆变器部的输出电压的相位即可，因此能够简化同步运转的处理。

另外，根据一个实施方式的风扇电动机的控制装置，通过在同步运转时由启动控制部逐渐增加逆变器部的输出电压的频率，能够平稳地提升启动时的风扇电动机的转速。

另外，根据一个实施方式的风扇电动机的控制装置，通过在同步运转时由启动控制部逐渐增加逆变器部的输出电压的占空比，能够防止启动时的转矩不足。

另外，根据本发明的空调机，通过使用能够稳定启动时的电流并防止过电流的风扇电动机的控制装置，能够实现性能良好的空调机。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的空调机所使用的风扇电动机的控制装置的结构图。

图2是表示所述风扇电动机的控制装置在启动时的转速变化的图。

图3是表示所述风扇电动机的控制装置的逆变器输出电压波形和U相位置信号的图。

图4是表示由所述风扇电动机的控制装置进行了相位校正的位置信号波形和电流波形的图。

图5是表示不进行相位校正时的位置信号波形和电流波形的图。

具体实施方式

下面通过图示的实施方式更加详细地说明本发明的风扇电动机的控制装置以及空调机。

图1是本发明的一个实施方式的空调机所使用的风扇电动机的控制装置的结构图，1是将来自交流电源11的交流电压转换为直流电压的换流器部，2是将来自所述换流器部1的直流电压转换为三相交流电压并将其输出的逆变器部，3是控制所述逆变器部2的控制部，4是施加有来自所述逆变器部2的三相交流电压的风扇电动机。

所述换流器部1具有：二极管电桥12，其将从交流电源11输入的交流电压进行全波整流，并输出经整流的直流电压；以及平滑用电容器C，其使得由该二极管电桥12所整流的直流电压变得平滑。

并且，所述逆变器部2具有：逆变桥21，其具有6个开关元件；以及门极驱动电路22，其将门信号输出至所述逆变桥21的各个开关元件。

并且，所述风扇电动机4具有3相线圈41和转子42，风扇5连结在该转子42的旋转轴上，该3相线圈41上施加有来自逆变器部2的三相交流电压且被三相星形联结。并且，在风扇电动机4中，设置有检测转子42的旋转位置的位置检测传感器43、44。所述位置检测传感器43、44使用了霍尔元件。

并且，所述控制部3由微型计算机和输入输出电路等构成，具有：位置/速度检测部31，其接收来自风扇电动机4的位置检测传感器43、44的位置信号Hu、Hv，并输出表示转子42的当前位置的信号和表示当前转速的信号；速度控制部32，其接收来自所述位置/速度检测部31的表示当前转速的信号和速度指令信号，并输出调制系数指令信号；正弦波调制部33，其接收来自所述速度控制部32的调制系数指令信号和来自位置/速度检测部31的表示转子42的当前位置的信号，并输出U相占空比指令信号、V相占空比指令信号和W相占空比指令信号；以及驱动信号生成电路34，其接收来自所述正弦波调制部33的U相占空比指令信号、V相占空比指令信号和W相占空比指令信号，并将驱动信号输出至逆变器部2的门极驱动电路22。

并且，所述正弦波调制部33具有：启动控制部33a，其在风扇电动机4启动时，进行从逆变器部2输出启动用励磁图案的同步运转，当根据在该同步运转中由位置检测传感器43、44所检测的位置信号Hu、Hv而获得的当前转速与逆变器部2的输出的转速大概一致时，结束同步运转，进行基于位置信号的位置检测运转；以及相位校正部33b，其根据在同步运转时来自位置检测传感器43、44的位置信号Hu、Hv的上升沿和下降沿来校正逆变器部2的输出电压的相位。

由所述逆变器部2、位置检测传感器43、44和控制部3构成风扇电动机的控制装置。

另外，控制部不限于本实施方式，只要具有以下各部即可，即：启动控制部，其在风扇电动机启动时，进行从逆变器部输出启动用励磁图案的同步运转，当根据在该同步运转中由位置检测传感器所检测的位置信号而获得的当前转速与逆变器部的输出转速大概一致时，结束同步运转，进行基于位置信号的位置检测运转；以及相位校正部，其根据在同步运转时由位置检测传感器所检测的位置信号的上升沿或下降沿来校正逆变器部的输出电压的相位。

图2表示所述风扇电动机的控制装置在启动时的转速变化。

如图2所示，所述启动控制部33a在风扇电动机4启动时，首先进行从逆变器部2输出启动用励磁图案的同步运转。在该同步运转中，作为启动用励磁图案的逆变器部2的输出电压将U相、V相、W相的各相占空比和频率设为固定。

然后，当根据在该同步运转中由位置检测传感器43、44所检测的位置信号Hu、Hv而获得的当前转速与逆变器部2的输出的转速大概一致时，控制部3结束同步运转，进行基于由位置检测传感器43、44所检测的位置信号Hu、Hv的位置检测运转。

根据在所述同步运转时由位置检测传感器43、44所检测的位置信号Hu、Hv的上升沿以及下降沿，通过相位校正部33b来校正逆变器部2的输出电压的相位。

图3表示所述风扇电动机的控制装置的逆变器输出电压波形和U相位置信号，图3(a)表示U相电压波形，图3(b)表示V相电压波形，图3(c)表示W相电压波形，图3(d)表示U相的位置信号Hu。

如图3所示，以U相的位置信号Hu的上升沿以及下降沿为基准，通过正弦波调制部33使得逆变器部2的输出电压的相位相对于风扇电动机4的转子的旋转位置不产生偏差。

具体来讲，在U相的位置信号Hu的上升沿处，将U相电压的相位设为0度，将V相电压的相位设为相对于该U相电压滞后120度的相位，同样地将W相电压的相位设为相对于U相电压滞后240度的相位，并且在U相的位置信号Hu的下降沿处，将U相电压的相位设为180度，将V相电压的相位设为相对于该U相电压滞后120度的相位，同样地将W相电压的相位设为相对于U相电压滞后240度的相位。另外，虽然未给出图示，但在V相的位置信号Hv的上升沿处，将V相电压的相位设为0度，将U相电压的相位设为相对于该V相电压超前120度的相位，同样地将W相电压的相位设为相对于V相电压滞后120度的相位，并且在V相的位置信号Hv的下降沿处，将V相电压的相位设为180度，将U相电压的相位设为相对于该V相电压超前120度的相位，同样地将W相电压的相位设为相对于V相电压滞后120度的相位。

图4表示由所述风扇电动机的控制装置进行了相位校正的位置信号波形和电流波形。另外，图5是为了比较而示出不进行相位校正时的位置信号波形和电流波形。

在图5中，电流波形不稳定，并且有过电流流过，与此相对，在图4中，通过在位置信号的上升沿和下降沿切换时进行逆变器部2的输出电压的相位校正，稳定了电流波形并抑制了流过过电流。

由此，根据所述结构的风扇电动机的控制装置，能够稳定启动时的电流并防止过电流。

通过使用2个用于检测所述风扇电动机4的转子42的旋转位置的位置检测传感器43、44，并根据由2个位置检测传感器43、44所检测的位置信号Hu、Hv的上升沿和下降沿来校正逆变器部2的输出电压的相位，由此能够准确地进行相位校正。另外，逆变器部2的输出电压的相位校正可以通过位置信号Hu、Hv的上升沿或下降沿中的一个来进行，也可以通过1个位置信号的上升沿或下降沿中的至少一个来进行。

另外，根据在同步运转时由位置检测传感器43、44所检测的位置信号Hu、Hv的上升沿以及下降沿，由相位校正部33b校正逆变器部2的输出电压的相位，由此，能够以一个位置信号Hu为基准，针对每个0度、120度、180度、240度的定时进行相位校正，因此能够更加准确地进行逆变器部2的输出电压的相位校正。

另外，通过在室外风扇中使用所述实施方式的风扇电动机的控制装置，能够稳定室外风扇启动时的电流防止过电流，能够实现性能良好的空调机。

另外，在所述实施方式中，通过在同步运转时由启动控制部33a将逆变器部2的输出电压的占空比以及频率设为固定，仅校正逆变器部2的输出电压的相位即可，因此能够简化同步运转的处理。

另外，在所述实施方式中，将逆变器部2的输出电压的频率设成了固定，但通过在同步运转时由启动控制部33a逐渐增加逆变器部2的输出电压的频率，能够平稳地提升启动时的风扇电动机4的转速。

另外，在所述实施方式中，将逆变器部2的输出电压的占空比设成了固定，但通过在同步运转时由启动控制部33a逐渐增加逆变器部2的输出电压的占空比，能够防止启动时的转矩不足。

另外，在所述实施方式中，对具有2个位置检测传感器43、44的风扇电动机的控制装置进行了说明，但是检测风扇电动机的转子的旋转位置的位置检测传感器也可以是1个或3个。

Claims

1.一种风扇电动机的控制装置，其特征在于，该控制装置具有：

逆变器部(2)，其驱动风扇电动机(4)；

1至3个位置检测传感器(43、44)，其检测所述风扇电动机(4)的转子的旋转位置；以及

控制部(3)，其根据由所述位置检测传感器(43、44)所检测的表示所述转子的旋转位置的位置信号，来控制所述逆变器部(2)的输出，

所述控制部(3)具有：

启动控制部(33a)，其在所述风扇电动机(4)启动时，进行从所述逆变器部(2)输出启动用励磁图案的同步运转，当根据在该同步运转中由所述位置检测传感器(43、44)所检测的所述位置信号而获得的当前转速和所述逆变器部(2)的输出的转速大概一致时，结束所述同步运转，进行基于所述位置信号的位置检测运转；以及

相位校正部(33b)，其根据在所述同步运转时由所述位置检测传感器(43、44)所检测的所述位置信号的上升沿或下降沿中的至少一方来校正所述逆变器部(2)的输出电压的相位，使得所述逆变器部(2)的输出电压的相位相对于所述风扇电动机(4)的转子的旋转位置没有偏差。

2.根据权利要求1所述的风扇电动机的控制装置，其特征在于，

所述位置检测传感器(43、44)是2个。

3.根据权利要求1所述的风扇电动机的控制装置，其特征在于，

所述相位校正部(33b)根据在所述同步运转时由所述位置检测传感器(43、44)所检测的所述位置信号的上升沿以及下降沿来校正所述逆变器部(2)的输出电压的相位。

4.根据权利要求1所述的风扇电动机的控制装置，其特征在于，

所述启动控制部(33a)在所述同步运转时，将所述逆变器部(2)的输出电压的占空比以及频率设为固定。

5.根据权利要求1所述的风扇电动机的控制装置，其特征在于，

所述启动控制部(33a)在所述同步运转时，逐渐增加所述逆变器部(2)的输出电压的频率。

6.根据权利要求1所述的风扇电动机的控制装置，其特征在于，

所述启动控制部(33a)在所述同步运转时，逐渐增加所述逆变器部(2)的输出电压的占空比。

7.一种空调机，其特征在于，该空调机具有权利要求1至6中任意一项所述的风扇电动机的控制装置。