CN1200506C - 同步马达的启动控制方法和控制装置及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明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。

Description

同步马达的启动控制方法和控制装置及其应用

技术领域

本发明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。

背景技术

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，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。

发明内容

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明另一发明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。

本发明另一发明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。

本发明另一发明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。

本发明另一发明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。

本发明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。

本发明提供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，所述第一电源模式是用于定位同步马达的转子位置的电源模式，所述第二电源模式是使马达电流在所述第一电源模式和第三电源模式之间持续的电源模式，和所述第三电源模式是用于转子的输出转矩的电源模式，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。

基于本发明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。

基于本发明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。

根据本发明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。

基于本发明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。

根据本发明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。

在根据本发明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。

在根据本发明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。

本发明还提供一种同步马达控制装置，这种控制装置装备有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，该控制装置被设计成改变电源相并驱动同步马达，其中该同步马达控制装置的特征在于所说的变换器具有变换器电路、控制电路、驱动所说的变换器电路的驱动单元和转子信息检测单元，其中所说的控制电路包括启动单元、电源相位设定单元、选择单元、速度控制单元和驱动信号产生单元，其中从所说的启动单元输送到所说的电源相位设定单元的电源相位信号包括第一电源模式、第二电源模式和第三电源模式作为所说的同步马达的三个连续的启动电源模式，所述第一电源模式是用于定位同步马达的转子位置的电源模式，所述第二电源模式是使马达电流在所述第一电源模式和第三电源模式之间持续的电源模式，和所述第三电源模式是用于转子的输出转矩的电源模式，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。

附图说明

附图1所示为基于本发明的无刷DC马达控制装置的一种实施例的方块图。

附图2所示为相对于在本发明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所示为在本发明的实施例中在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所示为基于本发明的电源模式和变换器输出电压变化的实例图。

附图5所示为在本发明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所示为基于本发明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所示为根据本发明通过在图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所示为属于本发明的无刷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所示为属于本发明的无刷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，该实例中将负载转矩设定为小于最大理想启动负载转矩。

附图11所示为属于本发明的无刷DC马达所产生的启动端子电压波形和DC电流波形的再一实例的附图，该实例中将负载转矩设定为最大理想启动负载转矩的1.5倍。

具体实施方式

下文参考附图1至11描述属于本发明的无刷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所示为属于本发明的无刷DC马达控制装置的一种实施例的方块图。这种无刷DC马达控制装置具有变换器电路2、根据速度指令信号控制同步马达3的控制电路(单片微型计算机或混合集成电路)4、根据上述的控制电路4驱动前述变换器电路2的驱动器5和转子信息检测单元7，该变换器电路2通过将DC电源1的电压转换为任何脉冲宽度的交流电压并将该交流电压输送到上述的同步马达3的定子线圈来转动同步马达3，该转子信息检测单元7比较输送给同步马达3的定子线圈的每相的端子电压(即反电动势)和通过基准电压产生电路6已经产生的基准电压并通过应用基准电压信息检测同步马达3的磁极位置。

在本实施例中，通过基准电压产生电路6将DC电源电压的一半电压产生为基准电压，然后通过转子信息检测单元7比较基准电压和马达的端子电压检测转子的位置。在本实施例中基准电压虽然为DC电压的一半，但是例如也可以是马达端子电压的实际中点电压。

控制电路4包括从其停止状态启动同步马达3的启动单元8、从来自启动单元8的输出信号8a和转子信息检测单元7的转子信息输出信号中确定电源相位的电源相位设定单元9、从来自电源相位信号9a和来自选择单元11的输出信号11a中产生驱动信号10a的驱动信号产生单元10、选择单元11以及速度控制单元12，选择单元11根据从电源相位设定单元9中给定的当前的马达速度信号9b选择从启动单元8中输送的变换器输出电压信息8b或者从速度控制单元12中输送的变换器输出电压信息12a，速度控制单元12从所指定的速度指令信号和当前的马达速度信号9b产生变换器输出电压信息12a。

除根据启动指令将与要通电的定子线圈的相位相关的信号8a输送到电源相位设定单元9外，启动单元8将变换器输出电压信息8b输送到选择单元11。

电源相位设定单元9首先从与要通电的定子线圈的相位相关的上述信号8a和来自转子信息检测单元7的转子信息信号7a获得电源相位信息，然后输送电源相位信号9a并输送当前的马达速度信号9b。

驱动信号产生单元10从电源相位信号9a和变换器输出电压信息11a中产生驱动信号10a并输送该驱动信号。

在从电源相位设定单元9中接收当前马达速度信号9b之后，选择单元11判断并选择要输送来自启动单元8的变换器输出电压信息8b还是要输送来自速度控制单元12的变换器输出电压信息12a。

在本实施例中的驱动方法是120度通电驱动。

下文进一步详细地描述上文所概述的每个系统的部件的操作。

在附图2中示意地示出了在本实施例中使用的无刷DC马达的转子角度和所感应的电压之间的关系和在一般120度通电驱动的过程中所应用的电源形式。在120度通电驱动的过程中，给如附图2中所示的每个电角度选择6个电源形式中的一个电源形式。在附图3中示出了相对于每个电源形式的转子角度。

附图4所示为来自启动单元8的电源相位信号8a和变换器输出电压信息8b的输出的实例。下文应用附图4顺序地描述由电源相位信号8a所表示的电源模式和变换器输出电压。

在本实施例的电源模式中，在第一电源周期T1中通过给两相通电来基本固定转子的位置之后，首先在第二电源周期T2中然后在第三电源周期T3中转换电流，并以T1＞T3≥T2≥0关系保持在三个电源周期之间的时间跨度，在这种关系下根据转子信息信号7a确定在T3之后表示每个电源时间间隔的虚线。虽然在本实施例中电源周期T1是双相电源周期，但是在电源周期T1中也可以通以三相电，然后差不多将转子固定到任何位置，并根据转子的特定位置转换电流。

附图5所示为当继续双相通电而不选择任何电源相位时表示几乎固定在每个电源形式中的转子位置的表。

当如在附图4中所示在电源周期T1中通以上臂U相(下文中，将这一相缩写为U+)和下臂V相(同样下文中缩写为V-)时，从附图5中可以看出，将转子固定到5/6π的位置。如附图3所示，在其中在这个转子位置获得较大的马达输出转矩的电源形式是U+和W-(下臂的W相)的组合或者是V+(上臂的V相)和W-的组合。在这时，由于在U+的转子位置中，W-模式对应于相应的电源周期的最后，通过省略这种形式然后电源直接处于V+、W-形式中可以设定T＝0。然而，在这种情况下，由于并不能获得连续的马达电流，在本实施例中应用如附图4所示的电源模式，在该电源模式中仅在U+、W-形式中的T2的周期中输送功率然后在V+、W-形式中在电源周期T3中转换电流。

在已有的电源模式中，在T1的周期中，在已经固定了转子位置之后，在连续的电源形式中产生电流转换，同时逐步降低电流转换时间间隔以使T1＞T2＞T3。然而，在本实施例中电源模式不同于如在附图4中所示的上述模式，在仅在较短的T2周期中已经输送了功率之后在T3的电源形式中进行电流转换。在本实施例中，T2＝0也可以应用到附图4的电源模式。

通过在上述的电源模式中进行电流转换，可以通过从定位转子后立即进行的转换中有效地利用马达的特性来增加马达的启动输出转矩，由此迅速地增加马达速度。随后，应用反电动势较早地检测转子信息。在已经检测了转子信息之后，根据该信息适当地选择电源形式。

在本实施例中，在附图4中的T3的周期之后的电源时间间隔不总是需要跟随转子信息信号7a。相反，可以独立于转子位置输送功率以允许干扰例如噪声并确保建立例如T3＞T4＞T5。

如附图4所示，变换器输出电压是在第一电源周期T1中需要固定转子位置的值，而且在第三电源周期T3之中和之后这个电压值逐渐地增加。这样，在本实施例中，变换器输出电压在一个电源周期内变化。在本实施例中，虽然在第一电源周期T1中的电压恒定，只要转子位置可以固定，则这个电压就可以变化。此外，在本实施例中，虽然在第三电源周期T3之中和之后变换器输出电压逐渐增加，但是在第二电源周期T2之中和之后这个电压值仍然可以逐渐地增加。

在已经固定了转子位置之后，当转换电流并且马达开始旋转时，产生反电动势。由于反电动势的幅值根据马达速度和转子位置变化，所以随着反电动势的增加以保持恒定的变换器输出电压启动马达降低马达电流，由此降低马达输出转矩。在本实施例中，为了防止马达的电流随着马达速度的降低，在第二电源周期T2之中和之后逐渐地增加变换器输出电压。

增加变换器输出电压以使即使在通过从第一电源周期T1到第二电源周期T2的电流转换启动马达旋转时，在最大的理想的启动负载转矩下可以获得基于反电动势恒定和马达的转矩恒定以及基于在从第一电源周期T1到第二电源周期T2的电流转换过程中所产生的马达电流的几乎恒定的马达输出转矩。由此可以实现几乎恒定的马达输出转矩。下文将详细地描述。

应用下文的运动方程(1)可以表示包括的机械过渡现象的马达的运行。

τm-τL＝J(dωm/dt)         ......(1)

这里τm、τL、J和ωm分别表示马达的输出转矩、负载转矩、总的惯性力矩和旋转速度。

由于在上述的从第一电源周期T1到第二电源周期T2的电流转换过程中所产生的马达电流几乎与在电源周期T2的过程中转换的电流之前产生的马达电流相同，从该电流值和马达的转矩恒量中可以计算从第一电源周期T1到第二电源周期T2的电流转换过程中所产生的输出转矩。因此，可以计算从第一电源周期T1到第二电源周期T2的电流转换过程中的角加速度(dωm/dt)。此外，如果角加速度(dωm/dt)恒定，则可以得出在特定的时间上的马达速度和转子位置。

在本实施例中，在应用τL计算从第一电源周期T1到第二电源周期T2的电流转换过程中的角加速度(dωm/dt)作为最大理想的启动负载转矩后，从马达速度和在特定的时间中所检测的马达角度中计算在每个相位中所产生的反电动势，然后将等于在120度通电的两相之间所产生的反电动势的电压加入到对应于电源周期T1的最后的变换器输出电压中。由此设定在附图4中所示的变换器输出电压。这就是说，设定在附图4的本实施例中所示的变换器输出电压以使应用几乎保持恒定的马达电流和马达输出转矩在最大的理想的负载转矩下可以启动马达。

附图6所示为与电源模式和变换器输出电压相关的另一实施例。在本实施例中，由于在电源周期T1之后立即跟着V+、W-形式，因此将与在附图4中的T2对应的电源周期(U+、W-形式)设定为零。更具体地说，将设定上述的电源周期以使在最大的理想的负载下可以应用几乎保持恒定的马达电流和马达输出转矩启动该马达。

接着，描述电源相位设定单元9的操作。当启动马达时，根据来自启动单元8的电源相位信号8a，从电源相位设定单元9中输送电源相位信号9a以执行在附图3中的电源周期T1的电源形式。此后，类似地输送实施电源周期T2和T3的电源形式的电源相位信号9a。同时，根据在电源周期T3的电源形式的过程中通过转子信息检测单元7已经获得的转子信息信号7a检测转子的位置，在经过等于1/6π的延迟时间之后，输送在电源周期T4的电源形式中转换电流的电源相位信号9a。在这之后，根据通过转子信息检测单元7已经获得的转子信息信号7a以与上文类似的方式顺序地输送重复电流转换的电源相位信号9a。此外，从转子信息检测单元7的输出信号7a或电源相位信号9a变化的时间中计算当前的转速。

附图7示意性地示出了在通过本实施例的转子信息检测单元检测的转子位置和电源形式之间的关系。通过在本实施例中的转子信息检测单元9所检测的转子位置基于端电压和基准电压之间的比较，如附图7所示，所检测的转子位置对应于在下一电源形式中进行的电流转换的直接在先的1/6π的时序。因此，为了在附图7的时序中执行电源形式选择，需要设定等于1/6π的延迟时间。在本实施例中，按如下的方式设定从在电源周期T3的过程中转子位置检测的完成到改变到电源周期T4的开始的延迟时间。

在本实施例中，在电源周期T1中已经固定了转子位置之后，由于转换了电流并确定了在电源周期T3中已经检测的转子位置，还确定了从固定的转子位置到所检测的转子位置的位移量。因此，从上述位移量和从T2电源形式的开始到在电源周期T3内的转子位置的检测的时间中计算角加速度，然后应用上述的角加速度计算等于到达下一电流转换的位移量(这里，位移量等于1/6π)的时间，将所计算的时间设定为从转子位置的检测到下一电流转换的延迟时间。虽然，在本实施例中，设定等于1/6π的延迟时间以便实现如在附图7中所示的这种电源形式的时序，理想的是到达下一电流转换的位移量(即，延迟时间)应该根据马达的特定的特性设定。

附图8所示为选择单元11的流程图。在选择单元11中，直到启动当前马达速度9b到达预先设定值，将来自启动单元8的变换器输出电压信息8b作为输出信号11a输送，当到达或超过所需的马达速度时，将输出信号11a改变到经预先调整的来自速度控制单元12的变换器输出电压信息12a以使当前的马达速度9b与给定的速度匹配，从选择单元11中输送变换器输出电压信息。这就是说，首先，将来自启动单元8的变换器输出电压信息8b作为输出信号11a输送直到启动当前的马达速度9b已经到达了预先设定值，然后增加在电源周期内的变换器输出电压，并快速地增加转子的转速。在这之后，转子的启动动能快速地增加，改善了对抗在启动负载中的变化和对抗负载转矩突变的屈服强度。

附图9所示为本实施例的启动操作信号波形图。在附图9中所示为在最大的理想的启动负载转矩状态下应用附图4的电源模式的启动结果。在附图9中，从顶部开始，每个波形表示V-相端子电压和马达的DC电流。

如在附图9中所示，可以在电源周期T3中启动马达而不降低电流。此外，附图10所示为本实施例的另一启动操作信号波形图，该图应用于电源模式和变换器输出电压的设定与附图9相同但负载转矩小于最大理想的启动负载转矩的情况。当通过应用与附图9中所示的相同的电源模式和变换器输出电压以比最大理想启动负载转矩更小的负载转矩启动马达时，由于马达速度增加到高于附图9的速度，所以反电动势增加并且马达电流降低。然而，马达电流增加高于附图9的速度的事实意味着可以启动马达。反过来，这个事实意味着应用在本实施例中所使用的马达启动方法不仅可以在最大的理想启动负载转矩或更小的负载转矩下使马达可靠地启动，而且还能够根据启动负载转矩的特定幅值控制马达电流。同时，由于应用转子位置信息进行根据转子位置的电流转换，所以可以使在马达的输出转矩中的变化最小，并且还能够降低由在马达输出转矩中的变化引起的马达壳体的振动。

附图11所示为本实施例的另一启动操作信号波形图，这个附图应用于将负载转矩设定为在与附图9中相同的电源模式和变换器输出电压下的最大的理想启动负载转矩的1.5倍的情况。当通过应用与附图9中所示的相同的电源模式和变换器输出电压以比最大理想启动负载转矩更小的负载转矩启动马达时，由于马达速度降低到低于附图9的速度，所以反电动势降低并且马达电流增加。马达电流的增加增加了马达输出转矩，使得能够启动马达。

在本发明的马达启动方法下，当最大的理想启动负载转矩和实际的马达负载转矩相匹配时，在几乎维持在转子定位过程中的马达电流的同时启动马达。当负载转矩较小时，由于实际的角度加速度增加到高于它的设想值，实际的反电动势也增加到高于它的估计值，结果，应用受控制的马达电流可以启动马达。同时，反电动势增加，反过来，这使转子信息检测稳定。此外，当启动负载转矩大于最大理想启动负载转矩时，由于实际的角度加速度小于它的设想值，反电动势降低，这就增加了马达电流，结果由于马达输出转矩也增加，马达的启动输出转矩范围可以延伸，除非超过了变换器模块的允许电流范围。

因此，根据本实施例，可以避免与反电动势的增加相关的转矩不足，并获得所需的马达输出转矩并根据负载转矩的特定幅值确定马达电流的幅值。结果，可以实现可靠的且高效的马达启动。虽然在本实施例中应用120度通电驱动，但是应用更宽的通电驱动方法(具有大于120度的电源时间间隔的驱动方法)也可以实现类似的效果，只要这种方法是一种在其中通过选择电源相执行驱动的马达控制方法。

根据本发明的同步马达控制装置是用于驱动压缩空调器的冷却介质的压缩机的同步马达的控制装置、驱动空调器的内部装置的鼓风机的同步马达的控制装置和/或驱动空调器的外部装置的鼓风机的同步马达的控制装置。

特别是，当应用本发明的同步马达启动方法的同步马达的控制装置应用于空调器的压缩机的驱动源的同步马达时，因为马达启动本身是可靠的且因为根据负载的转矩控制马达电流，所以可以很有效地启动马达。由于降低了根据马达输出转矩的马达脉冲，所以还可以实现几乎没有启动振动的高效空调器。

此外，由于根据压缩机的特定转速改变热泵型空调器的输出，当应用本发明的马达启动方法的马达控制装置用于压缩机的驱动源的同步马达的控制装置时，因为从马达的启动可以执行根据转子位置的控制并且因为通过充分地应用马达的特性可以快速地增加马达的旋转速度，所以可以实现高性能的空调器。

类似地，当应用本发明的同步马达启动方法的同步马达控制装置应用于冰箱或压缩冰箱的冷却介质的压缩机的驱动源的同步马达的控制装置时，因为马达启动本身是可靠的且因为根据负载的转矩控制马达电流，所以可以很有效地启动同步马达。由于降低了根据马达输出转矩的马达脉冲，所以还可以实现几乎没有启动振动的冰箱。此外，可以实现其马达启动速度可以快速地增加的高性能冰箱。

此外，当应用本发明的同步马达启动方法的同步马达控制装置应用于洗衣机的洗涤桶内部安装的搅拌浆叶的驱动源的同步马达的控制装置或脱水桶的驱动源的同步马达的控制装置时，因为甚至在无传感器驱动的情况下从高负载状态的马达启动可靠且因为根据负载转矩控制马达电流，所以能够很有效地启动马达。为此，甚至在由装备有传感器的马达驱动的洗衣机的情况下也可以实现无传感器驱动。此外，可以实现其脱水甩干马达的启动速度可以快速地增加的高性能的洗衣机。

此外，当应用本发明的同步马达启动方法的同步马达控制装置应用作电真空吸尘器的马达驱动吸入式鼓风机的驱动源的同步马达的控制装置时，因为马达启动本身是可靠的并且由于马达驱动能够快速地从马达启动的启动切换到无传感器驱动，因此能够实现一种其马达启动速度快速地增加的电真空吸尘器。

当应用本发明的同步马达启动方法的马达控制装置应用作驱动源时，能够实现一种以最小的振动很有效率地启动的电器。

根据本发明，甚至在马达的负载转矩为未知时，仍然可以实现可靠的且快速的马达启动。由于可以根据马达的特定的起动负载控制马达电流，所以可以实现高效的马达启动。此外，通过使由在马达转旋的过程中所产生的反电动势引起的马达电流的降低最小可以避免启动输出转矩的不足。此外，在启动马达之后立即启动根据转子位置的电流转换，因此可以以最小的振动启动马达本身。此外，由于在马达启动之后可以立即启动根据转子位置的电流转换，通过利用马达特性可以实施快速的马达启动。通过应用利用本发明的马达启动方法的马达控制装置用作驱动电源可以实现高质量的空调器、冰箱、洗衣机、真空吸尘器以及其它的电器。

Claims (12)

1.一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，所述第一电源模式是用于定位同步马达的转子位置的电源模式，所述第二电源模式是使马达电流在所述第一电源模式和第三电源模式之间持续的电源模式，和所述第三电源模式是用于转子的输出转矩的电源模式，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在马达速度达到所需速度或更大之前，在该第二电源周期T2之后的每个电源周期中增加变换器输出电压。

6.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控制所说的变换器输出电压以确保当超过所需的负载转矩时流进马达的电流的值将增加，以及当没有超过所需的负载转矩时流进马达的电流的值将降低。

7.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从马达的角加速度中估计马达的旋转速度和转子位置，以及在每个电源周期中控制变换器输出电压。

8.一种同步马达控制装置，这种控制装置装备有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，该控制装置被设计成改变电源相并驱动同步马达，

其中该同步马达控制装置的特征在于所说的变换器具有变换器电路、控制电路、驱动所说的变换器电路的驱动单元和转子信息检测单元，其中所说的控制电路包括启动单元、电源相位设定单元、选择单元、速度控制单元和驱动信号产生单元，其中从所说的启动单元输送到所说的电源相位设定单元的电源相位信号包括第一电源模式、第二电源模式和第三电源模式作为所说的同步马达的三个连续的启动电源模式，所述第一电源模式是用于定位同步马达的转子位置的电源模式，所述第二电源模式是使马达电流在所述第一电源模式和第三电源模式之间持续的电源模式，和所述第三电源模式是用于转子的输出转矩的电源模式，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。

9.一种空调器，其特征在于它应用由同步马达驱动的压缩机或鼓风机，所述同步马达的运行受在权利要求8中所述的同步马达控制装置控制。

10.一种冰箱，其特征在于它应用由同步马达驱动的压缩机，所述同步马达的运行受在权利要求8中所述的同步马达控制装置控制。

11.一种洗衣机，其特征在于它由同步马达驱动，所述同步马达的运行受在权利要求8中所述的同步马达控制装置控制。

12.一种真空吸尘器，其特征在于它由同步马达驱动，所述同步马达的运行受在权利要求8中所述同步马达的控制装置控制。

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