CN1068424C - 空调器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种装置，其中驱动空调器中压缩机和的风扇的控制回路和电源回路可以简化，该空调器由一微计算机控制。该装置包括用于驱动压缩机和风扇的无刷电动机、用于控制所述多台无刷电动机的微计算机，还包括位置检测装置、无刷电动机的驱动装置、驱动信号发生装置、中断信号发生装置和旋转控制装置等。

Description

空调器
本发明涉及带无刷电动机的空调器。更具体地说，涉及用于空调器的控制装置，以控制驱动空调器的压缩机和风扇的无刷电动机。更加具体地涉及空调器用控制装置，该空调器中压缩机和风扇之一由感应电动机驱动，另一则由无刷电动机驱动。
以普通的第一种空调器为例，一台空调器包括一台驱动压缩机的第一无刷电动机1(三相无刷电动机)，一台驱动风扇的第二无刷电动机2(三相无刷电动机)和一台微计算机3。微计算机3完成相应于空调器室外部分控制所需要的输入/输出控制回路中的予定输入/输出，以便控制空调器的室外部分，如图11所示。
在图11中，该空调器包括一个第一电源回路4和驱动第一无刷电动机1的第一驱动回路5，一个第二电源回路6，一个第三电源回路7和驱动第二无刷电动机2的第二驱动回路8。
第一电源回路4包括一个整流回路4a，一个倍压回路4b和一个平波电容器4c等。商用交流电源9通过电抗器后转换为直流电源。预先确定值的直流电压加到第一驱动回路5上。此第一驱动回路5由上臂5a和下臂5b组成。上臂5a包括三个晶体三极管U1,V1和W1，用于切换第一电源回路4的正端和第一无刷电动机三相绕组U1,V1和W1之间的连接。下臂5b包括三个晶体三极管X1,Y1和Z1，用于切换三相绕组U1,V1和W1与第一电源回路4的负端之间的连接。
这种空调器进一步包括用于检测第一无刷电动机1转子位置的位置检测回路10，上臂驱动回路11，下臂驱动回路12以及一个中断回路13。位置检测回路10包括一个积分装置和一个比较器装置。位置检测回路10适合于输入第一无刷电动机1三相绕组U1,V1和W1的端电压，并输出用于检测第一无刷电动机1转子位置的位置检测信号。
从位置检测回路10送出的位置检测信号(如图12(a)至12(c)所示)输入到微计算机3，使第一无刷电动机1根据所述位置检测信号旋转。为此目的，微计算机3把如图12(d)至12(i)所示的驱动信号U1,V1和W1，以及X1,Y1和Z1输出到上臂驱动回路11和下臂驱动回路12中，以便按照要求接通第一驱动回路5中上臂5a的晶体三极管U1,V1和W1，以及下臂5b的晶体三极管X1,Y1和Z1。
微计算机3还将图12(j)所示的中断信号输出到中断回路13中。中断回路13根据中断信号，中断下臂驱动回路12的电源，以便根据输入的中断信号，按照要求中断下臂驱动回路12的输出信号。如图12(n)至12(p)所示，输入驱动信号的接通部分的信号X1,Y1和Z1从下臂驱动回路12输出到第一驱动回路5的下臂5b中晶体三极管X1,Y1和Z1中。上臂驱动回路11根据输入的驱动信号，将图12(k)至12(m)所示的信号U1,V1和W1输出到第一驱动回路5的上臂5a中晶体三极管U1,V1和W1中。
上臂驱动回路11和下臂驱动回路12的输出信号按照要求接通第一驱动回路5的上臂和下臂中晶体三极管U1,V1,W1,X1,Y1和Z1，以切换第一无刷电动机1的三相绕组U1,V1和W1与第一电源回路4的正端之间的连接。这样，自第一电源回路4的直流电压转换为交流电压，加到第一无刷电动机1的三相绕组上。与此同时，当下臂5b的晶体三极管接通时，下臂驱动回路12的输出信号使中断驱动起作用。这样一来，如图12(q)至12(s)所示被中断的交流电压U1,V1和W1便加到第一无刷电动机1的三相绕组U1,V1和W1上。
在微计算机3中，输出到中断回路13去的中断信号接通与开断之比率是变化的，以便将第一无刷电动机的转数整定为予定的转数。加到第一无刷电动机1三相绕组U1,V1和W1上的交流电压的中断接通与开断之比率是变化的，因此，所加的电压是变化的，以便控制第一无刷电动机1。
另一方面，第二电源回路6由一个整流回路6a，和一个平波电容器6b等组成。商用交流电源9通过该电源回路转换为直流电源，输出予定值的直流电压。第三电流回路7是一个转换电源，它由变压器7a，晶体三极管7b，二极管7c和平波电容器7d等组成。从第二电源回路6来的直流电压输入到该电源回路中，被转换为可变直流电压，加到由六个晶体三极管U2,V2,W2,X2,Y2和Z2组成的第二驱动回路8上。第二无刷电动机2内部装有位置检测传感器(霍尔元件)2a，用以检测第二无刷电动机2的转子位置，并输出如图13(a)至13(c)所示的位置检测信号。来自霍尔元件2a的位置检测信号输入到无刷电动机控制回路14中。控制回路14由无刷电动机控制专用集成电路等组成，它根据输入的位置检测信号来检测第二无刷电动机2的转子位置，并将如图13(d)至13(i)所示的驱动信号U2,V2,W2,X2,Y2和Z2输出到第二驱动回路8中晶体三极管U2,V2,W2,X2,Y2和Z2中。上述驱动信号按照要求接通第二驱动回路8中晶体三极管，从第三电源回路7输入到第二驱动回路8的可变直流电压转换为图13(j)至13(l)所示的交流电压U2,V2和W2，加到第二无刷电动机2的三相绕组U2,V2和W2上，使第二无刷电动机2旋转。
微计算机3进而输出一个第二无刷电动机2转换命令。无刷电动机控制回路14输入该转数命令，并输出一开关信号，以控制作为转换电源的第三电源回路7中晶体三极管7b的导通与开断(见图13(m))。无刷电动机控制回路14根据输入的转数命令，改变开关信号导通与开断之比，从而改变第三电源回路7输出的直流电压。该可变直流电压转换为可变交流电压，加到第二无刷电动机2的三相绕组U2,V2和W2上。这样，加到三相绕组上交流电压变化，使第二无刷电动机2可变速控制。
下面以普通第二空调器为例，驱动压缩机和风扇的电动机之一为一台三相感应电动机15，另一为三相无刷电动机2。在图14中用同样的参考数码来表示与图11中相同的部件，并免去赘述。
为使感应电动机15旋转，控制第一驱动回路16中的晶体三极管，以输出第一控制信号。
在控制感应电动机15时，在图15所示调制波每半个周期Tf中，微计算机3得到所述调制波与基波U1,V1和W1的交点。在所得到交点的基础上，得到如图15(b),15(d)和15(f)所示交点的时间Tu1,Tv1和Tw1。在所得到的Tu1,Yv1和Tw1基础上，产生并且输出六个PWM信号U1,X1,V1,Y1,W1和Z1(X1,Y1和Z1是U1,V1和W1的翻转信号)作为第一驱动信号(见图15(b)至15(g))。从微计算机3输出的第一驱动信号(PWM信号)U1,X1,V1,Y1,W1和Z1输入到第一晶体三极管驱动回路17。第一晶体三极管驱动回路17按照输入的驱动信号(PWM信号)U1,X1,V1,Y1,W1和Z1,导通或开断组成第一驱动回路16的六个晶体三极管U1,X1,V1,Y1,W1和Z1。按照微计算机3输出的第一驱动信号来控制第一驱动回路16中晶体三极管的导通或开断，从而使自第一电源回路4输入到第一驱动回路5的直流电压转换为三相交流电压U1,V1和W1，加到感应电动机15的三相绕组U1,V1和W1上，使感应电动机15旋转(见图15(h))。
同时，为了整定感应电动机15到予定转数，微计算机3根据感应电动机15的予定转数，使基波U1,V1和W1有予定的峰值和予定的频率，这样便改变调制波与基波U1,V1和W1的交点，并改变Tu1,Tv1和Tw1。通过这一变化，作为第一驱动信号，从微计算机3输出的PWM信号U1,X1,V1,Y1,W1和Z1的脉冲宽度便也改变(所述脉冲宽度是开/关时间)。这样一来，从第一驱动回路16向感应电动机15供电的三相交流电流有予定的电压值和予定的频率，感应电动机15便控制到予定的转数。
另一方面，在图14所示的无刷电动机2的控制中，从检测无刷电动机2转子位置的内部霍尔元件发出的位置检测信号(如图16(a)至16(c)所示)输入到无刷电动机控制回路14中。然后，在无刷电动机控制回路14中，第二驱动回路8的晶体三极管U2,X2,V2,Y2,W2和Z2按照要求导通，使无刷电动机2能按照输入的位置检测信号旋转。从第三电源回路7输入到第二驱动回路8的可变直流电压转换为三相交流电压U2,V2和W2后，加到无刷电动机2的三相绕组上，使其旋转(见图16(k)至16(m))。
无刷电动机控制回路14输出一开关信号以控制第三电源回路7中晶体三极管7b的导通与开断(见图16(j))，按照无刷电动机2的转数命令来改变开关信号中导通与开断的比率。这样，输入到第二驱动回路8上的第三电源回路7输出直流电压是变化的。可变的直流电压转换为三相交流电压。加在无刷电动机2三相绕组上的三相交流电压的变化，使无刷电动机2的转数变化，根据微计算机3发出的转数命令使无刷电动机2得到控制。
然而，在上述空调器的控制方法中，为了控制驱动空调器中必需的压缩机和风扇的电动机，必须有两种控制装置，即除微计算机3和无刷电动机控制回路14外，还必须有一转换电源(第三电源回路7)，用于改变并且输出直流电压，以驱动第二无刷电动机2。这使空调器的控制回路和电源回路复杂化，增加了部件数目，并使空调器的成本更高，尺寸更大。
此外，在控制无刷电动机2时，仅由微计算机3发出的转数命令来决定开关信号的导通与开断比率，从转换电源(第三电源回路7)输出的直流电压值便决定了。这便导致一个问题，即无刷电动机2的转数随负荷而变化，实际转数并不与转数命令所要求的转数一致。也就是说，无刷电动机2并不按照转数命令旋转。
本发明的目的在于提供一种空调器，其中至少用于驱动一台空调器的压缩机和风扇的控制回路和电源回路可以简化，用一台微计算机作为一个控制手段便足以控制空调器，其结果减少了部件数目，从而降低空调器的成本，并使其小型化，即使在负荷变化的情况下，无刷电动机的转数还可以固定在予定的无刷电动机转数上不变。
根据本发明，提供一种空调器，包括一个压缩机、一个风扇、一个用于旋转所述压缩机的第一无刷电动机、用于旋转所述风扇的第二无刷电动机、第一和第二位置检测装置，用于检测第一和第二无刷电动机的转子位置，以分别发出第一和第二位置检测信号，所述空调器由一个微计算机控制，其特征在于，所述空调器还包括第一和第二驱动装置，用于分别驱动所述第一和第二无刷电动机，所述驱动装置包括上臂和下臂，该上臂包括多个开关装置，用于切换在直流电源的正端和所述第一和第二无刷电动机的多个绕组之间的连接，该下臂包括多个开关装置，用于切换在直流电源的负端和所述第一和第二无刷电动机的多个绕组之间的连接，
所述微计算机具有如下功能：从所述第一和第二位置检测装置接收第一和第二位置检测信号；
响应所述所接收的第一和第二位置检测信号，分别接通无刷电动机中的第一和第二驱动装置的所述多个开关装置中的至少一个，用于分别切换所述直流电源的正端、负端和第一和第二无刷电动机的所述多个绕组之间的连接，并将来自所述直流电源的直流电压转换成交流电压从而该交流电压施加到所述第一和第二元刷电动机的各个绕组上，产生用于分别旋转所述第一和第二元刷电动机的第一和第二子驱动信号，从而分别旋转所述第一和第二无刷电动机；
确定第一和第二中断信号，用于以预定的其频率高于所述第一和第二子驱动信号的频率的接通/开断比率分别接通/开断各个开关装置，第一和第二中断信号均由所述第一和第二子驱动信号的接通部分确定，用于接通/开断所述多个第一和第二开关装置中的任何一个开关装置，所述开关装置包括所述驱动装置的上臂和下臂中的至少一个，从而分别输出所述第一和第二驱动信号和其频率高于所述第一和第二驱动信号的频率的所述第二和第一中断信号，并因而从其输出第一和第二主驱动信号，用于驱动所述上臂和下臂的所述多个开关装置，第一和第二主驱动信号分别包括所述第一和第二子驱动信号和所述第一和第二中断信号，所述中断信号的频率高于第一和第二驱动信号的频率；
所述上臂和下臂的至少一个中的所述多个开关装置根据所述第一和第二主驱动信号接通，同时所述上臂和下臂中的至少一个在接通时间由所述中断信号中断驱动，所述直流电源的直流电压被转换为交流电压，同时所述交流电压在预定电压下被中断，在预定电压下中断的交流电压分别施加在第一和第二无刷电动机的所述多个绕组上，从而分别控制第一和第二元刷电动机的旋转。
根据本发明的另一方面，所述空调器包括一个感应电动机，代替所述第一和第二元刷电动机之一，所述微计算机包括控制装置，用于控制所述空调器，第一驱动信号发生装置用于产生PWM信号，第一驱动信号发生装置具有一个定时计数器，用于设置所述PWM信号的接通/开断时间，和PWM信号发生装置，用于产生所述PWM信号，以旋转所述感应电动机，
第二驱动信号发生装置，用于产生除所述PWM信号之外的所述驱动信号，以从其输出所述第一或第二主驱动信号，第二驱动信号发生装置具有驱动信号发生装置，用于产生所述第一或第二子驱动信号，用于根据所述位置检测信号接通所述第一或第二驱动装置中的上臂和下臂的所述多个开关装置中的至少一个，中断信号发生装置，用于以预定的其频率高于所述第一或第二子驱动信号频率的接通/开断比率产生中断信号，中断信号发生装置具有一个定时计数器，用于设置所述中断信号的接通/开断时间，以及中断装置，用于对所述第一和第二子驱动信号的接通部分进行中断，由所产生的中断信号接通所述上臂和下臂中的至少一个中的所述多个开关装置中的至少一个。
进一步，微计算机根据所输入的位置检测信号，计算出无刷电动机的转数，改变中断信号接通与开断之比率，使计算转数等于予定的转数。在控制感应电动机时，从微计算机输出的第一驱动信号，按照要求接通或开断组成第一驱动装置的多个开关，直流电压转换为有予定电压值和予定频率值的交流电压，加到感应电动机多个绕组上，将感应电动机控制在予定的转数下。
此外，在控制无刷电动机时，微计算机产生驱动信号，用于按照要求接通驱动装置的多个开关，使无刷电动机根据来自无刷电动机位置检测装置的位置检测信号旋转。
如上所述，根据本发明的空调器用控制装置，由于该空调器必需的驱动压缩机和风扇的电动机是由微计算机来控制的。并且微计算机对该空调器控制也是必要的，仅微计算机便足以作为控制装置。进一步说，由于得到可变直流电压的转换电源并不必要，控制回路和电源回路可以由简单结构组成，便可以减少部件数目，降低成本，使空调器小型化。
此外，由于无刷电动机的转数是通过计算去控制，使之以予定转数旋转，无刷电动机的转数不会因为负荷变化而改变，便能控制无刷电动机以固定的予定转数旋转。
图1是本发明第一个实施例空调器用控制回路的原理性框图；
图2是说明图1所示空调器中无刷电动机的控制方法的时序图；
图3是说明图1所示空调器中无刷电动机的控制方法的流程图；
图4是控制图1所示空调器用微计算机原理性部件的框图；
图5是说明图4所示微计算机运行的时序图；
图6是控制本发明改进实施例的空调器用微计算机原理性部件的框图；
图7是本发明第二个实施例的空调器用控制回路的原理性框图；
图8是说明图7所示空调器用控制回路运行的时序图；
图9是图7所示空调器用控制回路的微计算机部分原理性框图；
图10是说明图9所示微计算机运行的时序图；
图11是第一普通空调器用控制回路的原理性框图；
图12是说明图11所示空调器中无刷电动机的控制方法的时序图；
图13是说明图11所示空调器中无刷电动机的控制方法的时序图；
图14是第二普通空调器用控制回路的原理性框图；
图15是说明图14所示空调器用控制回路运行的时序图；
图16是说明图14所示空调器用控制回路运行的时序图。
以下将参考图1至图6解释本发明的第一实施例。要注意的是采用同一参考数码来标识与图11中所示相同的或相对应的部件，对于完全相同的部件不再赘述。
参考图1，在一台空调器用控制回路中，采用三相无刷电动机作为第一和第二无刷电动机，多个无刷电动机用于驱动空调器必须的压缩机和风扇，风扇为室外型的，微计算机20用于控制驱动压缩机和风扇的第一和第二无刷电动机1和2。
空调器用控制回路带有第二电源回路21，它包括将商用交流电源9转换为直流电源的整流回路21a和平波电容器21b，所述第二电源回路21向第二驱动回路供出予定值的直流电压。第二驱动回路22由上臂22a和下臂22b组成。上臂22a包括三个晶体三极管U3,V3和W3，用于切换第二电源回路21的正端与第二无刷电动机2的三相绕组U3,V3和W3之间的连接；下臂22b包括三个晶体三极管X3,Y3和Z3，用于切换三相绕组U3,V3和W3与第二电源回路21的负端之间的连接。
空调器用控制回路包括一个第二位置检测回路23，该检测回路23又包括了例如比较器装置和放大装置，输入从第二无刷电动机2内部所带的位置检测传感器(霍尔元件)来的信号，并将第二无刷电动机2转子位置检测信号送到微计算机20。
在图1中，第一晶体三极管驱动回路24为图11所示的上臂驱动回路11和下臂驱动回路12的组合。第二晶体管驱动回路25的结构与第一晶体管驱动回路24相似。
下面参考图2所示时序图和图3所示流程图解释上述结构的空调器用控制回路的控制方法。
第二无刷电动机2内部所带，用于检测第二无刷电动机2转子位置的霍尔元件2a的输出信号(哪图2(a)至2(c)所示)输入到第二位置检测回路23，从第二位置检测回路23输出如图2(d)和2(f)所示的位置检测信号。
微计算机20输入该位置检测信号，按照要求接通第二驱动回路22的晶体三极管U3,V3,W3,X3,Y3和Z3，以使第二无刷电动机2根据位置检测信号旋转，切换第二电源回路21的正端和负端与第二无刷电动机2的三相绕组U3,V3和W3之连接，将第二电源回路21的直流电压转换为从第二电源回路21的交流电压，并将其加到三相绕组U3,V3和W3。在微计算机20内产生驱动信号U3,V3,W3,X3,Y3和Z3，用于使第二无刷电动机2旋转。
此时，在微计算机20中，用于按照要求接通上臂22a或下臂22b中至少一个臂中，例如所产生的驱动信号下臂22b中晶体三极管X3,Y3和Z3的驱动信号接通部分中形成有予定接通和开断比率的中断信号，以比微计算机20内的驱动信号更高频率去接通或开断下臂22b中的晶体三极管X3,Y3和Z3，从微计算机20输出在接通部分形成中断信号的驱动信号(如图2(j)至2(l)所示)和其它驱动信号(如图2(g)至2(i)所示)。
从微计算机20通过第二晶体三极管驱动回路25输出的驱动信号U3,V3,W3,X3,Y3和Z3按照要求接通第二驱动回路22中的晶体三极管U3,V3,W3,X3,Y3和Z3，与此同时，当晶体三极管X3,Y3和Z3接通时，驱动信号的中断信号接通或开断下臂22b中晶体管X3,Y3和Z3。
这样，第二电源回路21的直流电压转换为交流电压，同时受到中断，形成的交流电压有予定的电压值。图2(m)至2(o)所示的交流电压U3,V3和W3加到第二无刷电动机2的三相绕组U3,V3和W3上，对第二无刷电动机2进行旋转控制。
另一方面，第一无刷电动机1也以上述相似方式受微计算机20的旋转控制。从第一位置检测回路10输出的位置检测信号输入到微计算机20。在微计算机20内产生的驱动信号U1,V1,W1,X1,Y1和Z1，用于按照要求接通第一驱动回路5的晶体三极管U1,V1,W1,X1,Y1和Z1，并使无刷电动机1根据位置检测信号而旋转。
在所产生的驱动信号U1,V1,W1,X1,Y1和Z1中，用于按照要求接通第一驱动回路5的上臂5a或下臂5b中任何一臂，例如下臂5b中晶体三极管X1,Y1和Z1的驱动信号X1,Y1和Z1的接通部分形成为有予定接通和开关比率的中断信号，以比微计算机20内的驱动信号更高频率去接通/开断晶体三极管X1,Y1和Z1，从微计算机20输出这些驱动信号U1,V1,W1,X1,Y1和Z1。
通过第一驱动回路24的输出驱动信号U1,V1,W1,X1,Y1和Z1按照要求接通第一驱动回路5中的晶体三极管U1,V1,W1,X1,Y1和Z1。与此同时，当晶体三极管X1,Y1和Z1接通时，所述的晶体三极管受到中断。这样，由第一电源回路4的直流电压转换的交流电压U1,V1和W1同时受中断，并加到第一无刷电动机1的三相绕组U1,V1和W1上，对第一无刷电动机进行旋转控制。
在上述的实施例中，用于驱动第一和第二驱动回路5和22中下臂5b和22b中晶体三极管的驱动信号的接通部分形成为中断信号。要注意的是并不局限于上述模式，上臂5a和22a中晶体三极管的驱动信号的接通部分也可以形成为中断信号，或者下臂5b和22b中的晶体三极管驱动信号接通部分均形成为中断信号。
第一和第二无刷电动机的位置检测装置并不局限于上述实施例所示的，也可以采用其它装置，只要这些装置能检测第一和第二无刷电动机的转子位置，并能输出位置检测信号。例如，组成第一位置检测装置10的积分装置和比较器装置可以安装在微计算机20的内部，这样一来，端电压作为位置检测信号输入到微计算机20。在此情况下，第一无刷电动机1的三相绕组U1,V1和W1组成了位置检测装置。
另一方面，组成第二位置检测回路23的积分装置和放大装置也可以安装在微计算机20的内部，这样一来，霍尔元件(位置检测传感器2a)用作为位置检测装置，其输出信号作为位置检测信号输入到微计算机20。换言之，第二位置检测回路23中的霍尔元件2a和霍尔集成电路也可以用作为第二位置检测装置，其输出信号作为位置检测装置的输入。也可以用与第一位置检测装置类似方法制造第二位置检测装置。
作为驱动第一和第二无刷电动机1和2的直流电源，例如一简单的直流电源(通常使用)将是足够的。在这种情况下，第一和第二驱动回路5和22可能并联到第一电源回路4的输出侧。在上述实施例中，风扇由室外型风扇组成。要注意的是也可以是室内型风扇组成。
进而，在上述实施例中，采用了两台由微计算机20控制的无刷电动机，要注意的是可以相类似地只控制一台或者是两台以上无刷电动机。当采用两台以上无刷电动机时，用于驱动例如一台压缩机，一台室内风扇，一台室外风扇的几台无刷电动机可以由微计算机按上述实施例所说明的方法驱动。
在上述实施例中，微计算机20包括一台控制该空调器室外侧的微计算机，要注意的是该微计算机并不局限于此，可以采用任何微计算机，只要它能控制该空调器即可。
参考图3所示的流程图详述第二无刷电动机2的旋转控制。首先，根据通过输入口(ST1步)输入的位置检测信号，微计算机20计算出第二无刷电动机的转数。计算转数的方法是测量所输入的三个位置检测信号(如图2(d)至2(f)所示)上升和下降之间的时间。
接下来，将计算的转数与第二无刷电动机2的予定转数进行比较，因而计算的转数假定为予定转数(ST2步和ST4步)。当计算转数小于予定转数时(ST2步)，组成第二驱动回路22下臂22b中晶体三极管的驱动信号接通部分中中断信号接通时间便增加(也就是开断时间减小，接通与开断之比率改变)(ST3步)，以便使第二无刷电动机2的转数达到予定转数，这样一来，向第二无刷电动机2的三相绕组供电的予定交流电压增加了，第二无刷电动机2的转数便也增加。
另一方面，当计算转数大于予定转数时(ST4步)，下臂22b中晶体三极管的驱动信号的中断信号接通时间便减小(也就是开断时间增加，接通与开断之比率改变)(ST5步)，以便使第二无刷电动机2的转数达到予定转数，这样一来，向第二无刷电动机2的三相绕组供电的予定交流电压减小了，第二无刷电动机2的转数便也减小了。
重复上述步骤ST1至ST5，第二无刷电动机的转数便是可变控制的。控制第二无刷电动机使其以固定不变的予定转数旋转。
第一无刷电动机1的旋转控制与第二无刷电动机相似。这样，第一和第二无刷电动机由微计算机20控制以固定不变的予定转数旋转。
如图4所示，微计算机20有输出驱动信号发生装置20a，来完成控制一台空调器所必需的输入/输出回路的输入/输出，以便控制空调器，同时还产生第一和第二驱动回路5和22中晶体三极管的驱动信号。
输出驱动信号发生装置20a是由第一和第二信号发生装置20b,20c，第一和第二中断装置20d,20e，定时计数器20f，存贮器20g,20h,20i和比较器装置20j组成。
第一和第二驱动信号发生装置20b和20c输入第一和第二无刷电动机1和2的位置检测信号(第二无刷电动机2的位置检测信号如图5(a)至5(c)所示)，产生驱动信号U1,V1,W1,X1,Y1和Z1,以便按照要求分别接通第一和第二驱动回路5和22中晶体三极管U1,V1,W1,X1,Y1和Z1，以及图5(d)至5(i)所示的U3,V3,W3,X3,Y3和Z3，使第一和第二无刷电动机1和2根据位置检测信号旋转。
另一方面，由定时计数20f，存贮器20g,20h,20i以及比较器装置20j组成的中断信号发生装置产生第一中断信号和图5(j)所示的第二中断信号，第一中断信号具有予定接通和开断比率，其频率高于上述所产生的驱动信号。此时，第一和第二中断信号的周期Tc(如图5(j)所示)整定到存贮器20g中，第一和第二中断信号的予定接通时间Ton1和Ton2(如图5(j)所示)整定到存贮器20h和20i中。然后将定时计数器20f复位以使它起动，与此同时，将第一和第二中断信号整定为H电平(接通)。
接着，在比较器装置20j中，定时计数器20f中的计数值与存贮器20h和20i中的第一和第二中断信号接通时间Ton1和Ton2值进行比较。当它们一致时，对应的中断信号整定到L电平(开断)。以后，定时计数器20f的计数值与存贮器20g中第一和第二中断信号的周期Tc值进行比较，当它们一致时，定时计数器20f复位以使它起动，第一和第二中断信号整定到H电平(接通)。此后，重复以上过程，产生第一和第二中断信号(所产生的中断信号始图5(j)所示)。
第一和第二中断装置20d和20c输入由第一和第二驱动信号发生装置20b和20c所产生的驱动信号，并且还输入所产生的第一和第二中断信号。用于按照要求接通第一和第二驱动回路5和22中上臂5a,22a或下臂5b和22b中至少一臂的下臂5b和22b中晶体三极管X1,Y1,Z1和X3,Y3,Z3的驱动信号出自于输入的驱动信号，X3,Y3和Z3中的接通部分被第一和第二中断信号所中断(如图5(n)至5(p)所示)。
这一步骤可以通过逻辑乘或逻辑加来完成，在本例中采用受到第一和第二中断装置22d和22e中的中断信号中断的驱动信号X1,Y1,Z1和X3,Y3和Z3与第一和第二中断信号的逻辑乘。在第二中断装置20e的情况下，只有当图5(g)至5(i)所示所产生的第二驱动信号X3,Y3,Z3为H电平，图5(j)所示所产生的第二中断信号也为H电平时，图5(n)至5(p)所示的输出驱动信号X3,Y3,Z3才假定为H电平。结果，第一和第二驱动回路5和22中下臂5b和22b的驱动信号接通部分分别地作为第一和第二中断信号。
由第一和第二中断装置20d和20e产生了第一和第二驱动信号X1,Y1,Z1和X3,Y3,Z3(如图5(n)至5(p)所示)和另一个第一和第二驱动信号U1,V1,W1和U3,V3,W3(如图5(k)至5(m)所示)，在前者的接通部分形成第一和第二中断信号。以上所产生的12个第一和第二驱动信号从微计算机20中输出。
微计算机20用图3中流程图所示的方法，按照要求改变整定在存贮器20h和20i中第一和第二中断信号的接通时间Ton1和Ton2，对第一和第二无刷电动机1和2进行旋转控制，使其转数固定为予定的值。在本实施例情况下，第一和第二中断信号周期同样为Tc，用一个存贮器20g来整定第一和第二中断信号的周期。要注意的是整定在存贮器20g中的周期Tc可以根据需要变化。
图6为微计算机20中输出驱动信号发生装置20a的原理性框图，用来显示本实施例的一个改进例。在图6中，采用同一参考数码来标识与图4所示相同的或相对应的部件，对于完全相同部分不再赘述。
在这一改进例中，在产生的第一和第二中断信号中，第一中断信号周期为Tc1，第二中断信号周期为Tc2,Tc1和Tc2整定到各自的存贮器20k和20l中。通过各自定时计数器，可以使该中断信号的周期为不同的值，例如，第一定时计数器(T1)为20m，而第二定时计数器(T2)为20n。由于可以将第一和第二中断信号不同的周期值加到存贮器20o和20p，在第一和第二元刷电动机1和2中可以产生最佳中断信号。
在本实施例中，由微计算机20的输出驱动信号产生装置20a所产生，并且从微计算机20输出的第一和第二驱动信号对第一和第二两台无刷电动机1和2进行旋转控制。要注意的是并不局限于这一模式，可以用类似方法对两台以上无刷电动机进行旋转控制。此时，可以按需要增加组成输出驱动信号发生装置20a的驱动信号发生装置，中断装置，中断信号发生装置(定时计数器，存贮器和比较器装置)的数量。
以下将参考图7至10解释本发明的第二个实施例。在这些图中，将用同一数码来标识与图12所示相同的，或是相对应的部件，完全相同部分不再赘述。
在图7中，空调器用控制回路包括压缩机用感应电动机15，风扇用无刷电动机2(例如室外型)，第一电源回路4，第一驱动回路16，第一晶体三极管驱动回路17，第二电源回路6，第二驱动回路8，位置检测传感器(例如，霍尔元件)31，位置检测回路33，微计算机34和第二晶体三极管驱动回路35。
在本例情况下，交流电源9通过一电抗器输入到第一电源回路4，并输出一予定值的直流电压。这一直流电压输入到作为第一驱动装置的第一驱动回路16中。第一驱动回路16中六个晶体三极管U1,X1,V1,Y1,W1和Z1作为多个开关，连接成三相桥。直流电压在第一驱动回路6中转换为交流电压后，加到三相感应电动机15的三相绕组U1,V1和W1上。第二电源回路6带有一将输入交流电流9整流为直流电源的整流回路6a和一平波电容器6b等。从第二电源回路6输出的予定值直流电压作为所述直流电源输入到作为第二驱动装置的第二驱动回路8上。该回路8中有6个晶体三极管U3,V3,W3,X3,Y3和Z3作为多个开关，连接成三相桥。直流电压在第二驱动回路8中转换为三相交流电压后，加到驱动风扇的三相无刷电动机的三相绕组U3,V3和W3上。第二驱动回路8由上臂8a和下臂8b组成，上臂8a有三个晶体三极管U3,V3和W3作为多个开关，切换作为直流电源的第二电源回路6正端和作为无刷电动机2多个绕组的三相绕组U3,V3和W3之间的连接；下臂8b中有三个晶体三极管X3,Y3和Z3作为多个开关，切换作为直流电源的第二电源回路6负端与作为无刷电动机2多个绕组的三相绕组U3,V3和W3之间的连接。
无刷电动机2的位置检测装置包括在无刷电动机2内的位置传感器(一个霍尔元件)31，用于检测驱动风扇的无刷电动机2转子位置；还包括一个由比较器装置和放大装置组成的位置检测回路33，输入位置检测传感器31的输出信号(如图8(a)至8(c)所示)后，输出位置检测信号(如图8(d)至8(f)所示)。
微计算机34根据该空调器至少例如室外所必需的各种回路完成输入和输出，对室外进行控制；与现有技术的方式相似，根据调制波与有予定峰值和予定频率的基波U1,V1和W1的交点，向第一晶体三极管驱动回路17输出作为第一驱动信号的PMW信号U1,X1,V1,Y1,W1和Z1。根据输入的第一驱动信号，第一晶体三极管驱动回路17接通或开断第一驱动回路16中的晶体三极管U1,X1,V1,Y1,W1和Z1，将从第一电源回路4输入到第一驱动回路16的直流电压转换为有予定电压值和予定频率的三相交流电压U1,V1和W1，加到感应电动机15的三相绕组U1,V1和W1上，对感应电动机15进行旋转控制，使它以予定的转数旋转。与此同时，微计算机34输入位置检测信号，按照要求接通第二驱动回路8中的晶体三极管U3,V3,W3,X3,Y3和Z3，按照位置检测信号切换第二电源回路6的正端和负端与无刷电动机2三相绕组U3,V3和W3之间的连接，无刷电动机2便旋转。
将第二电源回路6的直流电压转换为交流电压并应用的第二驱动信号产生于三相绕组U3,V3和W3中。属第二个驱动信号的驱动信号X3,Y3和Z3(如图8(j)至8(l)所示)中的接通部分按照要求接通第二驱动回路8的上臂8a或下臂8b中至少一个臂(例如下臂8b)中的晶体三极管X3,Y3和Z3，在该接通部分中形成有予定的接通与开断比率的中断信号，以高于驱动信号的频率按照要求接通或开断晶体三极管X3,Y3和Z3。下臂8b的驱动信号X3,Y3和Z3的接通部分中形成中断信号，它作为驱动信号，上臂8a的驱动信号U3,V3和W3(如图8(g)至8(i)所示)作为另一个驱动信号，输出到第二晶体三极管驱动回路35，作为驱动第二驱动回路8中晶体三极管U3,V3,W3,X3,Y3和Z3的第二驱动信号。
第二晶体三极管驱动回路35根据所输入的第二驱动信号按照要求接通第二驱动回路8的晶体三极管U3,V3,W3,X3,Y3和Z3。与此同时，当第二驱动回路8中上臂8a和下臂8b中至少一臂的下臂8b中的晶体三极管X3,Y3和Z3被接通时，按照中断信号中断驱动晶体三极管X3,Y3和Z3。这样，当自第二电源回路6的直流电压转换为三相交流电压时受到中断，并转换成具有予定电压值的三相交流电压。所述予定电压值的三相交流电压U3,Y3和W3(如图8(m)至8(o)所示)加在无刷电动机2的三相绕组U3,V3和W3上，对无刷电动机2进行旋转控制。
按照第一个实施例的图3所示相类似的步骤，可以计算出无刷电动机2的转数。尽管免去详细叙述，重复ST1步和ST5步，可以将无刷电动机2控制在予定的固定转数下旋转。
例如，在图9所示的一个例子中，在微计算机34的内部带有空调器的控制装置34s，根据控制该空调器所必需的各种回路完成输入/输出，对空调器进行控制；还带有第一驱动信号发生装置34a，产生对感应电动机15进行旋转控制的第一驱动信号；以及第二驱动信号发生装置34b，产生对无刷电动机2进行旋转控制的第二驱动信号。
在第一驱动信号发生装置34a中有一定时器，在这种情况下包括PMW信号发生装置(图15(b)至15(g))，用于产生六个PWM信号，作为第一驱动信号U3,X3,V3,Y3,W3和Z3，按照要求接通或开断第一驱动回路5中的六个晶体三极管U1,X1,V1,Y1,W1和Z1，对三相感应电动机15进行旋转控制。微计算机34得到在半周期Tf(见图15(a))中调制波与基波U1,V1和W1的交点，以将分别到达交点的Tu1,Tv1和Tw1整定到34d,34e和34f。然后，微计算机34将调制波的半个周期Tf整定到存贮器34c中，将所得到的Tu1,Tv1和Tw1值整定到存贮器34d,34e和34f中。
定时计数器34h复位，使之起动。与此同时，从比较器装置34g输出的信号U1,V1和W1取L电平。在比较器装置34g中，用计数器34h的计数值与存贮器34d,34e和34f中的Tu1,Tv1和Tw1值进行比较。当它们一致时，相应的输出信号发生翻转。当定时计数器的计数值与存贮器34c的值在调制波半个周期Tf一致时，比较器装置34g使定时计数器34h复位，在复位过程中，微计算机34得到调制波的下半个周期与基波U1,V1和W1的交点。从这些交点重新得到Tu1,Tv1和Tw1。微计算机34重新将新得到的Tu1,Tv1和Tw1值整定到存贮器34d,34e和34f中，在定时计数器34h复位的同时，使定时计数器34h重新起动。以后按类似方式重复上述过程，从比较器装置34g中输出如图15(b),15(d)和15(f)所示的PWM信号U1,V1和W1。
翻转装置34i,34j和34k分别翻转三个PWM信号U1,V1和W1,形成图15(c),15(e)和15(g)所示的PWM信号X1,Y1和XZ1。这些翻转的PWM信号X1,Y1和Z1与非翻转信号U1,V1和W1输入到延时发生装置34l中。延时发生装置34l是一个延时装置，其目的是为了防止第一驱动回路16中两个同相的晶体三极管(U1和X1,V1和Y1,W1和Z1)同时接通而使电源短路，它使输入的PWM信号U1,X1,V1,Y1,W1和Z1上升前沿延迟一个予定的时间后输出，以防止同一相的两个晶体三极管同时取H电平(接通)。按照这样方式，第一驱动信号发生装置34a产生六个作为第一驱动信号的PWM信号U1,X1,V1,Y1,W1和Z1，并且从微计算机34输出。
同时，为了将予定的转数传递给感应电动机15，微计算机34根据所述予定转数，改变基波U1,V1和W1到一予定的峰值和予定的频率，重新得到调制波和可变基波的交点，便可以改变整定在存贮器34d,34e和34f中的Tu1,Tv1和Tw1值，六个PWM信号的脉冲宽度(接通/开断时间)也可发生变化，它们输出去改变感应电动机15的转数，将该电动机控制在予定转数下旋转。要注意的是整定到存贮器34c中的调制波半个周期Tf可以根据需要改变。
另一方面，第二驱动信号发生装置34b从位置检测回路33中输入位置检测信号(如图10(a)至10(c)所示)到驱动信号发生装置34m，产生如图10(d)至10(i)所示的第二驱动信号U3,V3,W3,X3,Y3和Z3，按照要求接通第二驱动回路8中晶体三极管U3,V3,W3,X3,Y3和Z3，使无刷电动机2根据所述位置检测信号而旋转由定时计数器34q，存贮器34o和34p，比较器装置34n组成的中断信号发生装置产生如图10(j)所示的中断信号，该信号有予定的接通与开断比率，频率高于所产生的第二驱动信号。通过微计算机34将中断信号的周期Tc和接通时间Ton整定到存贮器34o和34p中，定时计数器34q复位使它起动，与此同时，允许输出的中断信号设定为H电平(接通)。接着，通过比较器装置34n，将定时计数器34q的计数值与存贮器34p中的中断信号接通时间Ton进行比较。当二者一致时，输出的中断信号设定为L电平(开断)。此后，由比较器装置34n将定时计数器34q中的计数值与存贮器34o中的中断信号周期Tc进行比较。当二者一致时，定时计数器34q复位使之重新起动，同时允许的输出中断信号设定为H电平(接通)。按照类似方法重复上述过程，便从中断信号发生装置中产生如图10(j)所示的中断信号。
中断装置34r输入所产生的第二驱动信号和中断信号，使得用于按照要求接通第二驱动回路8上臂8a或下臂8b中一个臂，例如下臂8b中晶体三极管X3,Y3和Z3的驱动信号X3,Y3和Z3中的接通部分受到中断信号的中断处理，输出第二信号如图10(n)至10(p)所示。这一步骤是通过逻辑乘或逻辑加，例如受到中断的驱动信号X3,Y3和Z3与中断信号的逻辑乘而实现的。仅当图10(g)至10(i)所示产生的驱动信号X3,Y3和Z3为H电平，图19(j)所示中断信号也为H电平时，如图19(n)至10(p)所示的输出驱动信号X3,Y3和Z3为H电平。其结果是，驱动信号X3,Y3和Z3的接通部分为中断信号。
微计算机34输出接通部分为中断信号的驱动信号X3,Y3和Z3(如图10(n)至10(p)所示)和其它信号U3,V3和W3(如图10(k)至10(m)所示)作为第二驱动信号，此时，微计算机34按照要求改变整定到存贮器34p中的中断信号接通时间Ton，改变第二驱动信号X3,Y3和Z3的接通部分中断信号的接通与开断比率，改变无刷电动机2的转数，以旋转控制无刷电动机2以予定的转数旋转。要注意的是可以根据需要改变整定到存贮器34p中中断信号周期Tc值。
进一步，在上述微计算机34的一个例子中，对感应电动机15进行旋转控制的第一驱动信号和对无刷电动机2进行旋转控制的第二驱动信号作为一组分别输出，要注意的是并不局限于这一模式，必要时可以多于一组，可以输出多组第一驱动信号或多组第二驱动信号对多台感应电动机15或多台无刷电动机2分别进行旋转控制。
在这样情况下，可以根据需要增加定时计数器34h和组成第一驱动信号发生装置34a的存贮器34c,34d,34e和34f，以及比较器装置34g，翻转装置34i,34j,34k，延时发生装置34l的数目和组成第二驱动信号发生装置34b的驱动信号发生装置34m，以及中断信号发生装置中的定时装置34q，存贮器34o至34p，比较器装置34n和中断装置34r的数目。

Claims (6)

1．一种空调器，包括一个压缩机、一个风扇、一个用于旋转所述压缩机的第一无刷电动机、用于旋转所述风扇的第二元刷电动机、第一和第二位置检测装置，用于检测第一和第二无刷电动机的转子位置，以分别发出第一和第二位置检测信号，所述空调器由一个微计算机控制，其特征在于，所述空调器还包括第一和第二驱动装置，用于分别驱动所述第一和第二无刷电动机，所述驱动装置包括上臂和下臂，该上臂包括多个开关装置，用于切换在直流电源的正端和所述第一和第二无刷电动机的多个绕组之间的连接，该下臂包括多个开关装置，用于切换在直流电源的负端和所述第一和第二无刷电动机的多个绕组之间的连接，
所述微计算机具有如下功能：从所述第一和第二位置检测装置接收第一和第二位置检测信号；
响应所述所接收的第一和第二位置检测信号，分别接通元刷电动机中的第一和第二驱动装置的所述多个开关装置中的至少一个，用于分别切换所述直流电源的正端、负端和第一和第二无刷电动机的所述多个绕组之间的连接，并将来自所述直流电源的直流电压转换成交流电压从而该交流电压施加到所述第一和第二无刷电动机的各个绕组上，产生用于分别旋转所述第一和第二无刷电动机的第一和第二子驱动信号，从而分别旋转所述第一和第二无刷电动机；
确定第一和第二中断信号，用于以预定的其频率高于所述第一和第二子驱动信号的频率的接通/开断比率分别接通/开断各个开关装置，第一和第二中断信号均由所述第一和第二子驱动信号的接通部分确定，用于接通/开断所述多个第一和第二开关装置中的任何一个开关装置，所述开关装置包括所述驱动装置的上臂和下臂中的至少一个，从而分别输出所述第一和第二驱动信号和其频率高于所述第一和第二驱动信号的频率的所述第二和第一中断信号，并因而从其输出第一和第二主驱动信号，用于驱动所述上臂和下臂的所述多个开关装置，第一和第二主驱动信号分别包括所述第一和第二子驱动信号和所述第一和第二中断信号，所述中断信号的频率高于第一和第二驱动信号的频率；
所述上臂和下臂的至少一个中的所述多个开关装置根据所述第一和第二主驱动信号接通，同时所述上臂和下臂中的至少一个在接通时间由所述中断信号中断驱动，所述直流电源的直流电压被转换为交流电压，同时所述交流电压在预定电压下被中断，在预定电压下中断的交流电压分别施加在第一和第二无刷电动机的所述多个绕组上，从而分别控制第一和第二无刷电动机的旋转。
2．如权利要求1所述的空调器，其特征在于，所述微计算机用于根据所述第一和第二位置检测信号分别计算所述第一和第二无刷电动机的转数，并将所计算的转数与预先设置的所述第一和第二无刷电动机的预定转数进行比较，从而根据所得到的结果分别改变所述第一和第二中断信号的接通/开断比率，使所施加的交流电压根据改变后的中断信号而改变。
3．如权利要求1或2所述的空调器，其特征在于，所述微计算机包括驱动输出信号发生装置，用于产生所述第一和第二主驱动信号，从而分别旋转第一和第二无刷电动机，所述驱动输出信号发生装置具有第一和第二驱动信号发生装置，用于分别产生所述第一和第二子驱动信号，第一和第二中断装置，用于响应从所述第一和第二驱动信号发生装置输入的所述第一和第二子驱动信号分别产生所述第一和第二中断信号，所述第一和/或第二中断装置独立地包括一个定时计数器，存储装置，用于分别独立地设置所述第一和/或第二中断信号的预定时间周期和接通时间，比较器装置，用于比较所述计数器的计数和所述存储装置中的所述接通时间，从而从其输出所产生的第一和第二中断信号。
4．如权利要求1所述的空调器，其特征在于，所述空调器包括一个感应电动机，代替所述第一和第二无刷电动机之一，所述微计算机包括控制装置，用于控制所述空调器，第一驱动信号发生装置用于产生PWM信号，第一驱动信号发生装置具有一个定时计数器，用于设置所述PWM信号的接通/开断时间，和PWM信号发生装置，用于产生所述PWM信号，以旋转所述感应电动机，
第二驱动信号发生装置，用于产生除所述PWM信号之外的所述驱动信号，以从其输出所述第一或第二主驱动信号，第二驱动信号发生装置具有驱动信号发生装置，用于产生所述第一或第二子驱动信号，用于根据所述位置检测信号接通所述第一或第二驱动装置中的上臂和下臂的所述多个开关装置中的至少一个，中断信号发生装置，用于以预定的其频率高于所述第一或第二子驱动信号频率的接通/开断比率产生中断信号，中断信号发生装置具有一个定时计数器，用于设置所述中断信号的接通/开断时间，以及中断装置，用于对所述第一和第二子驱动信号的接通部分进行中断，由所产生的中断信号接通所述上臂和下臂中的至少一个中的所述多个开关装置中的至少一个。
5．如权利要求1、2、4中任何一项所述的空调器，其特征在于，所述第一和第二中断信号发生装置中的一个或两个根据由所述子驱动信号的接通部分与所述中断信号相乘得到的逻辑积或由所述子驱动信号的接通部分和所述中断信号相加得到的逻辑和产生第一和第二主驱动信号。
6．如权利要求3所述的空调器，其特征在于，所述第一和第二中断信号发生装置中的一个或两个根据由所述子驱动信号的接通部分与所述中断信号相乘得到的逻辑积或由所述子驱动信号的接通部分和所述中断信号相加得到的逻辑和产生第一和第二主驱动信号。
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