CN1049971C

CN1049971C - 空调器中的压缩机的起动控制方法

Info

Publication number: CN1049971C
Application number: CN94103955A
Authority: CN
Inventors: 本乡一郎; 松井伸郎; 星隆夫
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-04-23
Filing date: 1994-03-21
Publication date: 2000-03-01
Anticipated expiration: 2014-03-21
Also published as: TW247343B; JPH06307719A; EP0621681B1; US5723967A; JP3506457B2; EP0621681A1; CN1098775A

Abstract

本发明提供一种压缩机的起动控制方法，利用无刷电机(6，10)驱动制冷循环系统中的制冷剂循环用的压缩机(1)的空调器中的压缩机的起动控制方法，是不使用转子位置检测信号而是通过非同步强制换流运转起动处于停止状态的无刷电机，在该强制换流运转期间，经过规定次数次以上的同步换流用的转子位置检测后，转移到利用位置检测信号进行同步换流起动运转。

Description

空调器中的压缩机的起动控制方法

本发明涉及在装有利用无刷电机可以变速驱动的压缩机的空调器中的压缩机的起动控制方法。

近来开始使用装有利用无刷电机可以变速驱动的压缩机的空调器。这种无刷电机采用带永磁铁的转子，并且通过检测转子的旋转位置、利用该旋转位置的检测信号，使施加在三相绕组上的电压的相位作周期性地变换，驱动该无刷电机。这种电机与牢固性优越的感应电机等相比较，前者具有转子产生的热损失少、损耗低、发热低等优点，经过有效地利用这些优点，近来有广泛应用的趋势。

下面参照图9说明这种空调器的制冷循坏系统及驱动该循环的电力系统的简略结构示例。

图9中的制冷循环系统通过四通转换阈2的转换动作，可进行采暖运转或制冷运转。在采暖运转时，如实线箭头所示，制冷剂沿着从压缩机1出来，通过四通转换阀2、室内热交换器3、膨胀阀4、室外热交换器5及四通转换阀2，返回压缩机1的方向流动。在制冷运转时，如虚线箭头所示，制冷剂沿着从压缩机1出来、通过四通转换阀2、室外热交换器5、膨胀阀4、室内热交换器3及四通转换阀2、返回压缩机1的方向流动。另外，在室内热交换器3上设有室内风扇3a，用来向受空调的室内输送热风(采暖运转时)或冷风(制冷运转时)。在室外热交换器5上设有促进与外界进行热交换用的室外风扇5a。众所周知，在采暖运转时，室内热交换器3起散热器(冷凝器)的作用，室外热交换器5起吸热器(蒸发器)的作用。而在制冷运转时，室内热交换器3起吸热器(蒸发器)的作用，室外热交换器5起散热器(冷凝器)的作用。室内热交换器3及室内风扇3a、以及后面所述的控制器被集中装在一个室内机组内，其他部件则被集中装在一个室外机组内。

压缩机1由可变速控制的电机6驱动。电机6是由永磁铁转子型的三相同步电机，通过逆变器10的输出进行PWM(脉宽调制)控制。由固定频率、固定电压的交流电源7通过整流器8及平滑电容器9，向逆变器10供给直流电。逆变器10起到相当于电机6所用的整流子及电刷的作用，由于没有电机系统的机械整流子及电刷，所以通常称为无刷电机。

图10是逆变器10的详细结构图。逆变器10是由从直流正极侧看到的正极三相支路U、V、W和从直流负极侧看到的负极三相支路X、Y、Z构成的三相桥式逆变器，支路U、X的连接点连接在电机6的U相端子上，支路V、Y的连接点连接在电机6的V相端子上，支路W、Z的连接点连接在电机6的W相端子上。逆变器10的各支路分别由功率晶体管和与其反向并联的二极管构成。现以一台电机6的具体示例，进一步说明四极电机。

在驱动这种无刷电机时，电机6的三相绕组中有两相绕组通电。通过PWM控制脉冲，在非通电的另一相中，根据伴随永磁铁转子的旋转产生的感应电压，检测转子的旋转位置，周期性地转换与该转子旋转位置同步的通电模式。具体地说，由比较器16、17、18对非通电相的电压与逆变器10的直流电压V_CC的中间电压(V_CC/2)的大小进行比较，根据该比较结果，由位置运算器19对60°电角的每个位置进行检测。位置检测器23由比较器6-18及位置运算器19构成。

通电模式m的具体例示于图11中。图11表示在整个360°电角(1个周期)中，PWM波的基本波形、以及U、V、W各相的电流及电压的波形，转子位置和通电模式m之间的相互关系。由图可知，通电模式m＝0时，从电机侧看，是U→W相(逆变器10的支路U、Z)通电、V相停止通电的通电模式，以下按同样的规律，分别为m＝1时，U→V相(支路U、Y)通电、W相停止通电；m＝2时，W→V相(支路W、Y)通电、U相停止通电；m＝3时，W→U相(支路W、X)通电、V相停止通电；m＝4时，V→U相(支路V、X)通电、W相停止通电；m＝5时，V→W相(支路V、Z)通电、V相停止通电等通电模式。在各通电模式中，使电流流过电机6的一对支路中，仅一条支路进行PWM控制，另一条支路连续通电。根据处于非通电状态的那一组绕组中产生的感应电压，检测转子的旋转位置。该旋转位置的检测时间，如图11所示，是各通电模式中的一个换流周期(60°)的中央位置。因此，在从转子位置检测时刻开始经过30°电角后的时刻输出换流指令。

在室内热交换器3上设有检测受空调房间的温度，即室温Ti的室温传感器11(图9)，由1-5所示的部件进行制冷循环运转，使该室温Ti保持在设定室温T_s附近。

在这种空调器系统中，压缩机起动时，即电机起动时，由于电机绕组中不产生检测转子旋转位置用的感应电压，所以不能检测转子的旋转位置。因此电机起动时不能与转子的旋转位置同步，而是在与转子旋转位置无关的条件下强制进行通电相的转换，这就是称之为非同步强制换流起动方式起动。

于是电机起动时进行非同步强制换流起动运转，在达到能检测转子感应电压的速度后，方才能够接着转换到利用转子位置检信号进行同步换流运转的起动运转(同步换流起动运转)，等到起动过程结束后，再根据室内机组输出的指令频率，控制逆变器10的输出。

过去通常是使用感应电动机作为驱动压缩机用的电机。如果使用感应电机，转子在定子绕组形成的旋转磁场中旋转，产生与负载的大小相对应的转差。另一方面，空调器起动时，从制冷循环的稳定性及可靠性的观点出发，要使压缩机速度上升到目标速度，必须在考虑达到电机输入频率(二倒相器输出频率)的上升速度或起动所需的规定频率的同步时间等的条件下的程序进行。而感应电机则由于在起动时负载的轻重造成的压缩机速度的不同，从而使电机的转差被吸收，因此起动所用的通电程序、即频率控制特性曲线，只需准备一种(例如图12所示)曲线即可。在图12中，纵轴表示频率f，横轴表示起动指令发出后的时间T。在图示例中，根据起动指令，以起动频率为f₀起动后，经过时间T到达频率f₁，按照预定的单位时间频率上升率△f/△t(例如△f/△t＝3Hz/S)使频率f上升，在频率同步结束时刻T₁以后，根据从室内机组发出的指令频率F_s，按照规定的频率上升率△f/△t，使频率上升(实线)或下降(虚线)。

图13所示是采用无刷电机驱动压缩机时的频率控制特性曲线的一个示例。该曲线在用虚线表示的推断的起动成功时刻T₀′之前的控制状态多少有些不同，但在该时刻的频率f₀′以后的目标频率的设定方面与图12所示的感应电机的情况相同。

使用感应电机作为驱动压缩机用的电机时，如上所述，由于起动时负载的轻重不同，电机的转差被吸收，因此如图14所示，不论负载的轻重如何，起动时电机的目标速度可以按相同的特性曲线设定。

然而，使用无刷电机作为驱动压缩机用的电机时，如图15所示，取决于目标速度如何设定，由于起动时负载的轻重不同，在起动过程中，压缩机的实际速度相对于目标速度会偏于过大侧(轻负载时)或者偏向于过小侧(重负载时)发生很大偏移。因此起动时必须进行减速控制，往往因为急于加速而产生过电流，使保护装置动作，造成断路。

在这种空调器系统中，压缩机的起动负载随着制冷循环状态的不同而有很大差异异。例如压缩机的吸入端、输出端的制冷剂压力状态、或在起动之后因制冷剂中混入润滑油、由于所谓的液体回流，使压缩机负载有很大变动。因此，有效地利用低损失、低发热的特征而使无刷电机驱动时，如果时间过早地进入同步换流运转状态，则由于负载变动等原因，实际速度与目标速度之差变大，因此而急于加速会引起过电流状态，由于过负载或速度不稳造成电机失调或异常停机等现象。反之，如果进入同步换流运转的时间过晚，则系统开始工作要花较长的时间。在压缩机旋转部分的润滑状态欠佳的低速区作长时间运转并不理想，如果超过规定时间还没能起动时，则看作起动异常或起动失败，不得不停止系统的运转。

本发明的目的是提供一种利用无刷电机驱动压缩机的起动控制方法。采用这种方法不论压缩机的负载条件如何，均能使起动时间尽可能地缩短，而且尽可能不发生异常停机，能够稳定地自动起动运转。

为了达到上述目的，本发明提供了一种空调器中的压缩机起动控制方法，所述空调器包括：构成制冷循环的空调器压缩机；驱动该压缩机的无刷电机；将三相电压加到上述无刷电机上的逆变器；比较上述无刷电机的线图上端电压与上述逆变器的输入直流电压的中间电压，并根据非通电相的线圈中感应出的电压检测转子的旋转位置的转子位置检测器；以及通过基于制冷负载的频率指令和由上述的转子位置检测器的检测信号计算得到的旋转速度，控制上述无刷电机的速度的速度控制器，其特征在于：上述速度控制器在起动运转开始后，不使用上述转子位置检测器的检测信号，而是在一个预定的时间内在上述无刷电机上加上一个预定的低电压；然后在直到起动判断完成为至的期间内，施加上相对于时间以一定比例上升的电压，通过使上述逆变器进行非同步强制换流运转进行起动；在上述的非同步强制换流运转中，判断上述转子位置检测器的检测信号是否为一个第一预定转速之上；如果检测信号达到上述的第1预定转速之上，则转移至根据上述转子位置检测器的检测信号与转子位置同步地使上述逆变器换流的同步换流起动运转；起动运转开始后，如果在一个预定的时间内上述转子位置检测器的检测信号没有达到一个第2预定转速以上时，就认为有异常，起动不良，停止运转。

利用无刷电机驱动压缩机起动时，不利用转子位置检测信号而是通过非同步强制换流运转进行起动，在该强制换流运转过程中，虽然进行规定次数以上的为了同步换流而进行的转子位置检测，但使加在电机上的电压相对于时间大致以一定的比率在规定值以下的范围内上升后而能检测转子位置时，方才转移到同步换流起动运转的控制。以尽可能地不发生异常停机为条件，尽可能缩短在压缩机开始工作所需的时间，而且能进行稳定的自动起动运转。

图1是实施本发明的控制方法的装置之一例的框图。

图2是表示按照本发明的一个实施例进行的处理程序的第1部分的流程框图。

图3是表示按照本发明的一个实施例进行的处理程序的第2部分的流程框图。

图4是表示按照本发明的一个实施例进行的处理程序的第3部分的流程框图。

图5是起动时的外加电压(负载因数)特性电线。

图6是另一条起动时的外加电压(负载因数)特性曲线。

图7是按照本发明的起动控制方法起动时，压缩机的速度变化曲线。

图8是按照本发明的起动控制方法起动时，加在电机上的电压变化曲线。

图9是众所周知的制冷循环系统及驱动该循环系统的电力系统框图。

图10是表示图9中的倒相器的内部结构及其与控制用的检测端装置的接线图。

图11是无刷电机的各相电流、电压及通电模式的说明图。

图12是利用众所周知的感应电机驱动进行起动时的指令频率特性曲线。

图13是利用众所周知的无刷电机驱动进行起动时的指令频率特性曲线。

图14是利用感应电机驱动进行起动时压缩机的实际速度与目标速度的关系曲线。

图15是利用无刷电机驱动进行起动时压缩机的实际速度与目标速度的关系曲线。

图中1：压缩机

图中3：室内热交换器

图中5：室外热交换器

图中6：电机

图中8：整流器

图中9：电容器

图中10：逆变器

图中11：室温传感器

图中20：室内控制器

图中21：室外控制器

图中22：速度控制器

图中23：位置检测器

图中24：速度检测器

图中26：驱动器

图1所示，是实施本发明方法的装置的一个示例。

在图1中，室内控制器20对由室温传感器11检测的室温Ti与设定室温T_s进行比较，并将用来使前者达到后者附近的频率指令F_s与进行空调控制所需要的其它数据一并输送给室外控制器21。在室外控制器中装有速度控制器22。除了速度控制器22以外，室外控制器21中还包含位置检测器23、速度检测部件24、PWM控制部件25及驱动器26。

电机6上的电压V_m被加到位置检涮器23上。如前面所述，位置检测器23根据停止通电相的感应电压，检测电机6的转子旋转位置，并输出位置信号P_r。位置信号P_r被送给速度检测部件24及驱动器26。速度检测部件24根据单位时间内的位置信号P_r的数量、或者根据两个或两个以上的位置信号P_r之间的时间，运算出电机6的实际转速R_r(rps)，并将其输送给速度控制器22。在上述实施例中，假定电机每一转产生位置信号P_r12个(＝6×极数/2)，并设两个位置信号P_r之间的时间为T_T(ms)，此时，利用每秒钟电机的旋转圈数(rps)，可求出电机速度R_r＝10³/(12·T_T)·起动完成后，速度控制器22输出使其与电机速度R_r相对应的运转频率f＝2·R_r与室内控制器20发出的指令频率F_s相一致的控制信号，根据该控制信号，通过PWM控制部件25及驱动器26，形成操作量信号S_g，用利该操作量信号S_g控制逆变器10的输出。

下面参照图2-4所示的流程框图，在进行详细说明之前，先概要地说明本发明的起动控制方法。

起动控制的梗概：

本发明的起动控制方法，大致由以下四个部分组成：(1)非同步强制换流运转、(2)同步换流起动运转、(3)同步换流正常运转、(4)再起动处理。下面说明各部分的梗概。

(1)非同步强制换流运转(步骤30-51)

在此运转过程中，不论有无位置检测信号，当规定的模式时间一到，就转换到下一个模式。该程序段又由“电压控制”、“模式转换控制”、“转移到另一运转状态的判断”三个步骤组成。

“电压控制”：

逆变器输出的负载因数D随时间而增加(D＝5+0.5n)(n为从起动算起的经过时间(S))。式中，D以13％为上限。

“模式转换控制”：

在连续进行两次位置检测之前，每隔T_T＝65ms强制进行模式转换。

连续进行两次位置检测之后，进行模式转换的时间为T_T(＝从大前次的位置检测到前一次的位置检测时间)，如果中途不能进行位置检测，应在最后检测的时间T_T(＝从位置检测到位置检测的时间)进行模式转换。

“转移到另一种运转状态的判断”：

连续进行8次位置检测，而且压缩机速度达到10rps，从起动开始经过4秒以上后，转移到下一个同步换流起动运转过程(步骤52)。

从起动开始经过40秒，如果停止起动，转移到再启动试试看(步骤58)。

(2)同步换流起动运转(步骤52-57)。

该运转过程是从强制换流运转转移到同步换流运转的过程，是为了判断进行同步换流运转是否有问题，以及为了判断由同步换流进行的位置检测是否稳定而进行的运转过程。

在同步换流运转时，如果位置检测发现异常，立即停止运转，在这样的运转过程中，会返回(1)强制换流运转。但位置检测异常的判断条件要比在同步换流运转时还严。该程序段也由“电压控制”、“模式转换控制”、“转移到另一运转状态的判断”三个程序段组成。

“电压控制”：

以强制换流运转时的电压控制为准。

“模式转换控制”：

经过从检测出位置检测信号算起的大前次位置检测到前一次位置检测的时间T_T的一半时间后进行换流。

“转移到另一个运转状态的判断”：

连续进行255次位置检测(约21转)，而且压缩机速度达到10rps以上时，第1阶段结束，此后再连续进行255次位置检测，而且压缩机速度达到6rps以上时，转移到同步换流运转(步骤88)。

从起动开始经过40秒，如果起动停止，转移到再起动试试看(步骤58)。

在运转过程中，如果超过了从大前次的位置检测到前一次的位置检测的时间T_T而没检测到位置检测信号时，则返回换流时间T_T时的非同步强制运转(步骤34)。

(3)同步换流运转(速度控制运转步骤88-118)。

该运转过程是在起动结束后转移目标速度运转的过程，在到此为止的运转过程中，虽然不设定压缩机的速度，但运转时通过速度反馈，控制负载因数D，能够准确控制压缩机速度。

该运转过程分为“前期”和“后期”，在前期，为了防止压缩机高速旋转，对速度进行控制，在从起动开始后的50秒内，将速度限制在30rps以下。后期则根据空调器的负载大小控制压缩机速度。前期和后期各自都由“电压控制”、“模式转换控制”、“转移到另一运转状态的判断”三个程序段组成。

(前期同步换流运转)(步骤88-109)。

这是从起动开始50秒内进行的运转。

“电压控制”：

负载因数D进行增或减，以便使实际速度R_r达到目标速度R_s＝30rps。具体地说，当实际速度R_r比目标速度R_s小时，负载因数D增加一个微小值△D，当R_r比R_s大时(负载极轻时有可能发生，但实际上几乎不存在)，减少△D。

在这种情况下，为了防止压缩机速度的变化及变化速度(加速度或减速度)过大而导致压缩机滑动部件异常或导致速度超出规定范围，要将单位时间(T_s)内的速度变化限制在△R(＝约1rps/s)以下，以便不致使负载因数D的变更、即速度的变化过大，因此在1秒钟内仅使实际速度向目标速度增加△R。最好也是将负载因数D相对于时间的变更限制在规定值下。

“模式转换控制”：

从检测出位置检测信号开始，经过从大前次的位置检测到前一次的位置检测的时间T_T的一半时间后，进行换流。但在下面说明的流程框图中未作记载，然而在进行超前角控制时，根据实际速度的大小，也要缩短上述时间。

“转移到另一运转状态的判断”：

在运转过程中，如果从检测出前一次的位置检测信号开始的时间，超过从大前次的位置检测到前一次的位置检测的时间T_T的2倍，仍无下一次的位置检测信号时，则判定为异常，于是转移到再起动试试看(步骤58)。

这里与(1)、(2)中的起动时相比较，检测不出位置检测信号的时间之所以长，是因为对压缩机进行了降低速度的控制，结果使位置检测比前一次变慢所致。

(后期同步换流运转)(步骤110-117)

这是从起动开始经过50秒以后的运转过程。

“电压控制”：

根据与空调负载相对应的指令频率F_s以及位置的检测，及其与实际速度R_r之差，增加或减小负载因数D。

负载因数D的具体变更情况与前期同步换流运转时相同。

“模式转换控制”：

与前期同步换流运转时相同。

“转移到另一运转状态的判断”：

与前期同步换流运转时相同。

(4)再起动处理(步骤58-64)。

由于位置检测等方面的异常，使压缩机及电机停运。在从起动开始50秒以内停机后，经过10秒再次进入非同步强制换流运转。从起动开始经过50秒以上停运后，经过2分30秒后再次进入非同步强制换流运转。

但是，如果在一次运转过程中出现三次异常时，则中止运转，进行异常显示。

起动控制的具体例：

图2—图4是由速度控制器22进行的起动控制流程框图。利用这种程序起动时，首先检查有无起动指令(步骤30)。这时如果NO，转移到处理起动以外的其它程序(步骤31)如果在步骤30中为YES；即有起动指令时，则对强制换流时间，即同一模式的时间T_T进行初始设定，设T_T＝60(ms)(与它相对应的电机速度＝10³/(12×60)＝1.39(rps)、指令频率＝2.78(HZ))，同时将各变量m、h、j、k分别初始设定为“0”值(步骤32)，转移到确定电压的步骤33、34。变量m表示通电模式的变量，h和k分别表示对起动运转时的同步换流次数进行计数用的变量，j表示对再试行起动的次数进行计数用的变量。首先开始累计从起动开始的时间n(s)(33)，用该累计时间n，通过D＝5+0.5n的计算式，计算出负载比D(％)(步骤34)。如图5所示，该计算式表示当n＝0时，D＝5，以后随着时间的推移，电压值以0.5(％/S)的比率增加。进行这样控制的理由是使其在低压下起动，以便不致由于电机6的过大转矩而对压缩机1造成冲击，起动后使电压慢慢上升，以便不致长时间滞留在低频(低速度)区，使电机6和压缩机快一些开始工作。起动判断时间用变量m表示，虽然考虑到由于同步换流运转时的缘故该起动判断时间，最长可达40(s)，但为了使电机电压不致变行太高，通过4a、34b的处理，以如图5所示，的D＝13(％)(n＝(13-5)/0.5＝16(s))作为上限值。另外，电压上升曲线不限于图5所示的曲线，象图6所示，例如在起动指令发出后1秒钟内处于最低电压(D＝5％)保持区，此后以与图5相同的上升率0.5(％/S)上升到上限值(D＝13％)等曲线，也是适宜的曲线。

下一阶段处理是确定并执行通电模式。该处理过程是根据表示通电模式的变量m(以下简称为通电模式m)的值，对逆变器10进行换流控制。根据计算式mod(m/6)，用6除通电模式m的值后的计算结果作为新的变量m的值的处理(步骤35)，以及按通电模式m通电的处理(步骤36)。通电模式m的具体例已经参照图11进行过说明。

在确定了通电模式m、并根据m进行强制换流控制后，进行m＝m+1的增量处理，在进行了通电模式的转换准备(步骤37)后，开始对通电模式转换后的经过时间T_D的(ms)计时(步骤38)。然后检查是否检测到转子的旋转位置(步骤39)。

在步骤39中，如果NO，即无位置检测信号时，接着在步骤38中检查起动开始之后的时间T_D，即检查是否T_D≥T_T(步骤40)。这时如果NO，即T_D＜T_T时，返回步骤39，只有当无位置检测信号、且T_D＜T_T时，方才在此待机。在步骤40中，如果YES，即T_D≥T_T时，同时按下一个通电模式进行非同步强制换流起动，时间T_T的计数(从检出转子位置到下一次检出位置的计时时间)中止、清零(步骤41)，接着将对于连续检出位置的次数进行计数用的变量h清零(步骤42)，将时间T_D清零(步骤43)，进入步骤57。

在步骤39中，如果YES，即有位置检测信号时，检查是否正在继续进行时间T_P的计数(步骤44)，如果NO，即在前一次通电模式中由于未检出位置而未继续进行时间T_P的计数，所以要重新开始时间T_P的计时(步骤45)，与步骤40相同，是否检查T_D≥T_T，这时如果NO，即T_D＜T_T时，要一直等到T_D≥T_T时为止，即等待到可进行下一次换流为止(步骤46)。这时如果YES，即变成T_D≥T_T，也就是，初次检出位置，进行h＝1的处理(步骤47)，进入步骤43。

在步骤44中，如果YES，即时间T_P的计时在继续进行时，则停止时间T_P的计时(步骤48)，进行h＝h+1的增量处理(步骤49)。检查连续对检出位置的次数的计数变量h的值是否为h≥8，即对是否连续8次对检出位置进行检查(步骤50)。

在步骤50中，如果NO，即h＜8时，则停止时间T_P的计时，进行清零(步骤51)，进入步骤45。在步骤50中，如果YES，即h≥8时，进行T_T＝T_P的处理(步骤52)、T_D及T_P的清零处理(步骤53)、以及开始T_P及T_F的计数处理(步骤54)，检查T_F≥T_T/2，这时如果NO，即T_F＜T_T/2时，待机(步骤55)。等到变成T_F≥T_T/2时，停止T_F的计数，清零(步骤56)，进入步骤57。即通过T_T＝T_P的处理(步骤52)，有检出位置的信号时，以后的通电模式的时间最长限制在T_P值。步骤50-56是根据检出位置的检测信号进行换流的同步运转用的换流时间进行确定的处理程序段。

在步骤57中，检查是否n＜40(S)。这时如果NO，即n≥40时，步骤58-64是利用变量j再做三次试起动(步骤32-56)的程序。在这段程序中，将从发出起动指令后的时间n设定为40秒，但这是根据经验得出的时间，该时间是作为用来确定接连起动运转过程是否成功的大致标准的最长时间设定的。首先，通过j＝j+1的处理，对起动失败次数的计数变量j作增加量处理(步骤58)，检查该变量j的值是否为j≤3(步骤59)。这时如果NO，即j＞4时，表示在一次运转过程中起动失败等发生了4次以上，即作为由于压缩机受阻、缺相、过负载等原因造成的不能起动等异常状态看待，使整个系统停运(步骤60)，再针对异常显示(步骤61)的内容进行异常处理。在步骤58中，如果YES，即j≤3时，开始时间T₀的计时(步骤62)，判断起动开始后的时间n是否n＞50(S)(步骤63)。通过该时间的判断，分辨在n≤50时是由于起动控制异常还是运转过程中的异常(步骤100、101)。对于起动过程中的停止，则是由于制冷循环系统中的高低压差小，就要将压缩机停运时间T_OS设定得短一些，为10(S)。如果是在运转过程中，则将时间设定得长一些，设定为150(S)(＝2分30秒)，以便有足够的时使高低压差变小(步骤63a、63b)。然后在该时间T₀达到T_OS以上之前进行待机(步骤63c)。等到达到T₀≥T_OS时，停止时间n的计数，清零(步骤64)，返回步骤32，重新进行试起动。

在步骤57中，如果YES，即n＜40(S)时，在外加电压一定的条件下，对步骤65-68的起动判断进行第一步处理。首先，检查是否h≥255(步骤65)。式中的“255”是换流次数，它是为了避免压缩机起动后因液体回流或负载变动而引起的旋转不稳、或者为了避免在加速时由于电机失调或异常而停运，作为达到稳定旋转时的判断次数而设定的。在步骤65中，如果NO，即h＜255时，返回步骤34。在步骤65中，如果YES，即h≥255时，再次检查是否n≥4(步骤66)，如果NO，即n＜4时，返回步骤34。这时n＜4情况是当负载轻时，由于压缩机速度急速上升而引起的，所以返回步骤34，通过进行再起动，争取时间，使压缩机旋转达到稳定。在步骤66中，如果YES，即n≥4时，算出速度R_r(rps)，即每秒钟的转数R_r＝1/(12·T_T)(步骤67)，检查该速度R_r是否R_r≥10(步骤68)。另外，这时设电机6的极数P＝4，根据R_r＝2×频率/P＝21(周期×2)＝2/(6×T_T×4)确定计算。在步骤68中，如果R_r＜10，则断定为异常过负载，例如压缩机在卡住之前的状态、或润滑油的粘度异常大等状态，返回步骤34，以便争取使压缩机的旋转达到稳定的时间。在步骤69中，如果YES，即R_r≥10，则断定压缩机的旋转已开始稳定工作，进入第2阶段的同步换流运动运转程序(步骤69-83)。

在该程序中，首先与步骤35相同，根据计算式：mod(m/6)的计算结果作为与新通电模式相对应的变量m的值，并存储起来(步骤69)，根据这时求得的变量m的值，从晶体管U-Z中选择一对晶体管通电(步骤70。参见图11)。进行过这步处理后，使变量m进行增量处理，取m＝m+1(步骤71)，开始对转换模式后(即换流时刻以后)的时间T_D(ms)进行计时(步骤72)。然后检查是否要检测到转子的位置(步骤73)。

在步骤73中，如果NO，即未检测到位置时，进行失调判断处理(步骤74-76)。进行这种处理时，首先检查是否T_D≥T_T(步骤74)。这时如果NO，即T_D＜T_T时，返回步骤73，只有当无检测位置信号、且T_D＜T_T时在此待机。在步骤74中，如果YES，同即T_D≥T_T时，则断定为失调，进行h＝0的处理(步骤75)后，使T_P及T_D中止，清零(步骤76)，返回步骤34，重新进行起动运转。

在步骤73中，如果YES，即有位置检测信号时，停止时间T_P的计时动作(步骤77)，对新的通电模式时间进行T_T＝T_P的设定处理(步骤78)后，将T_D及T_P清零(步骤79)，开始时间T_P及T_F的计时(步骤80)。然后检查时间T_F的值是否T_F≥T_T/2，如果NO，即T_F＜T_T/2(且只有在这种情况下)，在此待机(步骤81)。等到变成T_F≥T_T/2后，停止T_F计时，清零(步骤82)。然后对K值进行增量处理，即K＝K+1(步骤83)，在返回下一个通电模式处理(步骤69)之前，进入起动判断的第2阶段(步骤84-87)。

在此阶段中，首先检查是否n＜40(S)(步骤84)。这时如果NO，即n≥40，则断定不能进行正常起动，进入步骤58，从头开始再进行试起动。在步骤84中，如果YES，即n＜40，检查表示连续检出位置的次数的K值是否为K≥255(步骤85)，如果NO，即K＜255时，返回步骤69，进行第2阶段的同步换流起动运转。在步骤85中，如果YES，即K≥255即进行R_r＝1/(T_T·12)的运算(步骤86)，检查R_r是否为R_r≥10(步骤87)。这时如果NO，即R_r＜10，返回步骤69，进行第2阶段的同步换流起动运转。在步骤87中，如果YES，即R_r≥6，进行步骤88以下的处理，即从起动运转转移到正常运转的程序。

为了从起动运转转移到正常运转所进行的最初步骤88，是在用于变更目标速度用的计时器上按照单位时间(1秒)设定开始计时的时间T_s。进行过这样的处理后，对目标速度进行R_s＝R_r+ΔR的处理(步骤89)，此后在步骤89a、89b中进行使目标速度R_s不超过30(rps)的处理。然后检查是否T_s≥1(S)(步骤90)。步骤89中的ΔR是表示是单位时间(1秒)内相对于目标速度R_s的变化量，即相当于加速度的数值，也就是设定ΔR，以便在目标速度与实际速度相差很大时，使加速度不致达到超限的程度。在步骤90中，如果YES，即T_s≥1，返回步骤88。在步骤90中，如果NO，即T_s＜1时，再次检查R_r和R_s的大小关系(步骤92)。如果R_r＜R_s，使电极电压慢慢上升，进行D＝D+ΔD的处理(步骤93)，如果R_r＜R_s，进行D＝D-ΔD的电压修正处理(步骤94)，然后进行与已经说明过的同样的m＝mod(m/6)的运算(步骤95)。在步骤92中，R_r＝R_s时，不进行D的变更处理而直接进入步骤95。这样在步骤88-95中，将压缩机的速度变化限制在最大为ΔR/S。然后按通电模式m通电(步骤96)，进行m＝m+1的增量处理(步骤97)，开始对时间T_D的计时(步骤98)，检查是否检测到转子的位置(步骤99)。

在步骤99中，如果NO，即无位置检测信号时，首先检查是否T_D≥2T_T(步骤100)。这时如果NO，即T_D＜2T_T时，返回步骤99，只有在无位置检测信号、且T_D＜2T_T时，方才在此待机，将T_P及T_D中止，清零(步骤101)，跳到步骤58，试行再起动。在该运转过程中，允许从通电模式转换开始进行之时到检测位置到之时为止的时间T_D不大于前次检测出位置到该次检测出位置的时间T_T的2倍。

在步骤99中，如果YES，即有检测到位置的信号时，停止时间T_P的计时动作(步骤102)，经过T_T＝T_P的处理(步骤103)之后，将T_D及T_P清零(步骤104)，然后改为开始T_P及T_F的计时(步骤105)。检查时间T_F的值是否为T_F≥T_T/2，这时如果NO，且只有当T_F＜T_T/2时，方才进行待机(步骤106)。当T_F≥T_T/2时，停止T_F的计时，并清零(步骤107)，进行电机速度R_r＝1(T_T·12)的运算(步骤108)，检查是否n＞50(步骤109)。这时如果NO，即n≤50时，返回步骤90。从而从开始起动之时起经过50(S)，压缩速度R_r被限制在最高为R_s＝30(rps)，使之在油温低的状态下进行高速旋转。

在步骤109中，如果YES，即n＞50时，检查时间T_s是否在继续计时(步骤110)，如果YES，即继续计时时，检查时间T_s是否为T_s≥1(步骤111)，如果NO，即T_s＜1时，停止该计时，清零，跳到步骤92。当T_s≥1时，接收从室内控制器21发出的指令频率F_s(步骤112)，并将其与实际速度R_r(电机频率换算)进行比较(步骤113)。如果在步骤110中为NO，即在时间T_s在继续进行计时的场合下从T_s开始计时之时起(步骤114)接收到指令频率的信号(步骤112)，将其与实际速度R_r(电机频率换算)进行比较。该比较结果如果是F_s＞R_r，便进行R_s＝R_r+ΔR的处理(步骤115)，跳到步骤92。另外，当F_s≤R_r时，检查是否F_s＜R_r(步骤116)，如果YES，即F_s＜R_r时，进行R_s＝R_r-ΔR的处理(步骤117)，跳到步骤92。在步骤116中，如果NO，即F_s＝R_r时，则不修正R_S而跳到步骤92。这样，转移到按照正常的电压控制进行的同步运转。

图7及图8是按照本发明使压缩机起动运转时的典型的速度变化(图7)及电机电压变化(图8)曲线。这两条曲线都分别为如下几个部分，即发出起动指令后1秒之内的非同步强制换流区、经过数秒钟的同步换流起动区起动结束，然后转移到正常的速度控制。

如果采用上述的本发明的控制方法，即使负载轻时，也能无冲击地起动，反之，即使在过负载状态下，也能通过控制电压逐渐增大而能尽可能地起动，能尽可能地减少起动失败的事态发生。

本发明能提供这样一种空调器中的压缩机的起动控制方法，即不管压缩机的负载条件如何，都能尽可能进行稳定的自动起动运转。

Claims

1.一种空调器中的压缩机起动控制方法，所述空调器包括：

构成制冷循环的空调器压缩机；

驱动该压缩机的无刷电机；

将三相电压加到上述无刷电机上的逆变器；

比较上述无刷电机的线图上端电压与上述逆变器的输入直流电压的中间电压，并根据非通电相的线圈中感应出的电压检测转子的旋转位置的转子位置检测器；以及

通过基于制冷负载的频率指令和由上述的转子位置检测器的检测信号计算得到的旋转速度，控制上述无刷电机的速度的速度控制器，

其特征在于：

上述速度控制器在起动运转开始后，不使用上述转子位置检测器的检测信号，而是在一个预定的时间内在上述无刷电机上加上一个预定的低电压；然后在直到起动判断完成为至的期间内，施加上相对于时间以一定比例上升的电压，通过使上述逆变器进行非同步强制换流运转进行起动；

在上述的非同步强制换流运转中，判断上述转子位置检测器的检测信号是否为一个第一预定转速之上；如果检测信号达到上述的第1预定转速之上，则转移至根据上述转子位置检测器的检测信号与转子位置同步地使上述逆变器换流的同步换流起动运转；

起动运转开始后，如果在一个预定的时间内上述转子位置检测器的检测信号没有达到一个第2预定转速以上时，就认为有异常，起动不良，停止运转。

2.根据权利要求1所述的起动控制方法，其特征为：利用转子位置检测信号进行同步换流起动运转之后，在不可能进行转子位置检测时，按照与进行了转子位置检测相同的换流时间间隔，再次进行非同步强制换流运转。

3.根据权利要求2所述的起动控制方法，其特征为：压缩机速度达到规定值以上、在同步换流起动运转条件下压缩机的旋转次数达到规定次数以上、以及在起动运转开始后经过规定时间之后这三个起动判断基准中，至少满足一个基准时，便作为起动结束对待，转移到与空调负载相对应的速度控制运转。

4.根据权利要求3所述的起动控制方法，其特征为：压缩机速度达到规定值以上、在同步换流起动运转条件下压缩机达到规定值以上的转速、以及起动运转开始后经过了规定时间以上这三个起动判断基准全部满足之后，再一次压缩机速度达到规定值以上、起动运转开始后经过了规定时间以上、以及在同步换流起动运转条件下达到规定值以上的转速这三个起动判断基准满足时，即作为起动结束对待。

5.根据权利要求1所述的起动控制方法，其特征为：通过调整外加脉冲的负载化，调整加在电动机上的电压。

6.根据权利要求1所述的起动控制方法，其特征为：起动运转开始后，通过调整电机上的外加电压的电压控制，进行起动，根据起动判断基准断定起动结束时，检查压缩机的实际速度，此后将该实际速度所相对应的频率作为初始频率，根据空调负载控制压缩机速度。