CN1542279A - 电动压缩机的驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电动压缩机的驱动装置，需要应对严酷条件下的制冷循环的负荷变动，例如，即使用于车辆等中，也可以确保可靠的驱动。具体地说，通过进行控制，以在起动时临时地增大电机中流过的电流相对于感应电压的超前相位，然后将其降低，从而在差压起动时的不稳定的位置检测条件下，例如首先仅使相位超前，提取电机的瞬间最大转矩进行起动，直至达到被认为产生最大转矩的电流相位，然后降低电流相位，以变为稳定的运转状态。由此，可以实现具有充分的差压起动性能的电动压缩机的驱动装置。

Description

电动压缩机的驱动装置
技术领域
本发明涉及以车辆用为代表的主要用于空调装置的电动压缩机的驱动装置。
背景技术
作为搭载了以无传感器DC无刷电机为驱动源的电动压缩机的车辆用空调装置，例如已知日本公开专利公报No.JP06-156055中公开的装置。以下，参照附图来说明其结构。图21是表示搭载了电动压缩机的现有的车辆用空调装置的概略结构的图。
在图21中，送风管道101通过室内送风风扇102的作用而从空气导入口103吸入空气，将在室内热交换器104中进行了热交换的空气从空气喷出口105喷出到车室内。位于送风管道101内的室内热交换器104与以无传感器DC无刷电机作为驱动源的电动压缩机106、切换制冷剂流动并选择制冷和制热的四通切换阀107、压缩装置108和在室外风扇109的作用下与车外空气进行热交换的室外热交换器110一起构成制冷循环。
而且，将作为电动压缩机106的驱动源的无传感器DC无刷电机(未图示)进行运转的逆变器装置111与室内送风风扇102、四通切换阀107、以及室外送风风扇109一起由空调控制器112来控制动作。此外，在空调控制器112中，连接设定室内送风风扇102的通/断(ON/OFF)、强弱的室内送风风扇开关113、选择制冷、制热、运转断开的空调开关114、用于与温度调节开关115等开关类和进行与车辆控制器(未图示)通信的通信装置116。在这样的结构中，例如如果通过室内送风风扇开关113打开送风，将等级操作为弱，通过空调开关114指示制冷，则空调控制器112将四通切换阀107设定为图21中实线所示的状态，将室内热交换器104作为蒸发器，将室外热交换器110作为冷凝器，使它们分别起作用，打开室外送风风扇109，不强烈地设定运转室内送风风扇102。
此外，根据温度调节开关115的设定，通过使用逆变器装置111改变电动压缩机106的转数，从而调节室内热交换器104的温度。如果通过空调开关114关闭制冷制热，则电动压缩机106和室外送风风扇109被分别关闭(OFF)。
此外，如果将室内送风风扇开关113断开，则室内送风风扇102被断开，电动压缩机106和室外送风风扇109为了保护制冷循环而被分别关闭。
另一方面，如果从车辆控制器(未图示)因节省电力和保护电池等理由而经由通信装置116接收到关闭制冷制热的指令，则空调控制器112通过空调开关114进行与关闭制冷制热同样的处置。
逆变器装置111在120度通电方式的情况下，磁场变化为60度间隔(通电为60度间隔)的关系，所以作为电动压缩机106的驱动源的无传感器DC无刷电机(未图示)具有产生转矩变动的特性。
这种120度通电方式的电路例子示于图22。在图22中，在逆变器装置111中连接作为电源的电池121，通过控制连接到电池121的逆变器动作用转换开关元件122和逆变器动作用二极管123，使DC无刷电机运转。此外，DC无刷电机由电机的定子绕组124、电机的磁铁转子125构成，经由逆变器装置111连接到电池121。而且，在逆变器装置111中，包括检测电源电流进行消耗电力计算和转换元件保护等的电流传感器126、根据定子绕组124的电压进行磁铁转子125的位置检测的移相电路127、以及相位比较电路128，而且，根据来自电流传感器126、相位比较电路128等的信号，控制电路129对转换元件122的接通、断开进行控制。
在搭载了这样的电动压缩机的车辆用空调装置中，施加在车辆中的热负荷的环境与室内空调有所不同。车辆是车窗面积在车室内空间的宽度比例上大，而且有频繁地通过背阴和太阳照射的关系，容易受到日照的影响，所以车室内的热负荷的变动频繁，而压缩机的运转、停止动作随着空调开关114和风扇开关113、以及温度调节开关115的设定而被委托温度调节动作等，与普通的室内空调器比较，车辆用空调装置中配置的压缩机处于频繁发生运转、起动的环境。
而且，由于运转、停止频繁，所以大多没有使制冷循环的高压侧和低压侧充分平衡就进行车辆用空调装置的压缩机的起动，进行存在大的残存压力差(以下成为压差)的状态下的起动，而且频繁地进行。
因此，在车辆用空调装置的压缩机的驱动装置中，在考虑了所有的动作状态后，还特别需要即使是大的压差也可以起动的性能(以下，称为差压起动性能)。
具体地说，在HFC134a制冷剂中，即使排出压力和吸入压力的压力差为2.0(MPa)左右也要求进行起动。这种压力差达到普通空调使用的不需要进行那种程度的差压起动的驱动装置情况下的数倍的值。此外，在现有的电动压缩机的驱动装置中，提出在起动时提高施加电压(占空比)，提高起动转矩的装置(例如，参照日本公开专利公报No.JP10-47255)。这种情况下，由于起动电流也同时增加，所以电流保护的阈值也提高。
但是，如上所述，为了提高差压起动性能，在仅提高起动时的电压、占空比、以及电流阈值的方法中，由于电流也同时增大，即使直至某个范围的压差(根据实验为0.8MP)也可以起动，但如果制冷循环内的高低压差为其以上的压差，过流保护同样起作用，有不能起动的课题。
此外，为了大的负荷转矩，转子陷入不能跟踪旋转磁场的所谓的起动失调现象，一旦陷入这种状态，位置检测就不稳定，仍然有不能起动的课题。而且，如果不能起动，车辆的乘客要等待制冷循环内的压差收敛到可足够起动的范围内，在该期间制冷时室温将上升，产生不舒适的感觉。特别是在车辆中，车窗大，受到日照的影响，车室内的热负荷的变动频繁，乘客的不舒适感明显增加。
发明内容
本发明是用于解决这样的现有课题的发明，其目的在于提供一种具有充分的差压起动性能的电动压缩机驱动装置。
为了解决上述课题，本发明的电动压缩机的驱动装置用于驱动进行吸入、压缩排出流体的压缩机构的电机的驱动装置，其中，在压缩机构的驱动开始时进行控制，首先使电机的绕组电流的相位成为比绕组中产生的感应电压相位的超前相位，然后降低绕组电流的超前相位。
根据该结构，在差压起动时的不稳定的(容易残存大的压差)条件下，先进行超前，直至达到被认为产生足够进行差压起动的起动转矩的电流相位，由此提取电机的转矩来起动，然后为了应对其后的不稳定的转矩变动，降低电流相位以达到稳定的运转状态，从而可以发挥充分的差压起动性能，可靠地获得压缩机的起动。
此外，本发明的电动压缩机的驱动装置具有以下结构：在经过规定时间或电机的转数达到规定转数时，降低绕组电流的超前相位。
根据该结构，在起动后进行控制，以降低电流相位而没有不稳定的运转状态，可以进入稳定的运转状态。
此外，本发明的电动压缩机的驱动装置具有以下结构：根据绕组电流的超前相位，提取电机的瞬间最大转矩。
根据该结构，先以提取最大转矩来起动电机，所以即使制冷循环内的压差大，也可以确保起动的可靠性。
此外，本发明的电动压缩机的驱动装置具有以下结构：通过对来自直流电源的直流电压进行转换，将正弦波状的交流电流输出到无传感器DC无刷电机，通过检测定子绕组中流过的电流，判定无传感器DC无刷电机的永久磁铁转子的位置，控制所述转换。
根据该结构，可进行每个载波的永久磁铁转子的位置检测、输出调整，可以提高起动性。
此外，本发明的电动压缩机的驱动装置具有用三相调制进行转换的结构。
根据该结构，载波频率与2倍等价，电流平滑。而且，转矩变动小，可以提高起动性。
而且，本发明的电动压缩机的驱动装置具有可搭载在车辆用空调装置上的结构。
根据该结构，作为制冷循环的负荷变动，即使用于条件严酷的车辆，也可以确保可靠的电动压缩机的驱动，可以提高作为车辆用空调装置的性能、功能。
附图说明
图1是本发明实施方式的电动压缩机的驱动装置的概略电路图。
图2是说明本发明实施方式的电动压缩机的驱动装置的U相中的相电流iU和感应电压EU的关联的图。
图3是表示本发明实施方式的无传感器DC无刷电机的电压和电流一相部分的一例波形的图。
图4是表示本发明实施方式的三相调制的最大调制100％时的各相调制的波形图。
图5是表示本发明实施方式的三相调制的最大调制50％时的各相调制的波形图。
图6是表示本发明实施方式的三相调制的最大调制10％时的各相调制的波形图。
图7是表示本发明实施方式的相电流检测方法的通电时序图。
图8是表示图7的通电时序(a)的电流路径的电路图。
图9是表示图7的通电时序(b)的电流路径的电路图。
图10是表示图7的通电时序(c)的电流路径的电路图。
图11是表示图7的通电时序(d)的电流路径的电路图。
图12是表示本发明实施方式的IPM电机的磁铁转子结构的图。
图13是本发明实施方式的起动模式时的电流相位-转矩特性图。
图14是本发明实施方式的稳定低速模式时的电流相位-转矩特性图。
图15是本发明实施方式的稳定中速模式、稳定高速模式时的电流相位-转矩特性图。
图16是表示本发明实施方式的电流相位和时间之间关系的说明图。
图17是表示本发明实施方式的电流相位和电机转数之间关系的控制信号的输出的说明图。
图18是表示本发明实施方式的包含各运转模式的控制(选择电流相位降低条件)的流程图。
图19是本发明实施方式的另一电动压缩机的驱动装置的概略电路图。
图20是本发明实施方式的搭载了电动压缩机驱动装置的电动压缩机的剖面图。
图21是现有的搭载了电动压缩机的车辆用空调装置的构成图。
图22是现有的搭载了电动压缩机的车辆用空调装置的120度通电驱动用的电路图。
符号说明：1电池；2转换元件；3二极管；4定子绕组；5磁铁转子；6电流传感器；7控制电路；8U相电流检测用电流传感器；9W相电流检测用电流传感器；20逆变器装置；21具有相电流检测用电流传感器的逆变器装置；30壳体；31电机部；40电动压缩机。
具体实施方式
以下，参照附图举例说明本发明实施方式的车辆用空调装置上搭载的电动压缩机的驱动装置。
(实施方式)
首先，根据图1来说明本发明实施方式的电路。图1是本发明实施方式的电动压缩机的驱动装置的概略电路图。
在图1中，在逆变器装置20上连接作为电源的电池1和无传感器无刷电机(以下，简记为电机)M。逆变器装置20由逆变器模块I、检测电机M的驱动的必要电流的电流传感器6和根据来自电流传感器6的信号来控制转换元件(switching element)2的控制电路7构成。在逆变器模块I中，包括连接到电池1的多个逆变器动作用转换元件2、以及逆变器动作用二极管3。此外，转换元件2由上支路转换元件U、V、W、下支路转换元件X、Y、Z、以及在各转换元件U、V、W、X、Y、Z的各自的源-漏间并列连接的二极管3U、3V、3W、3X、3Y、3Z构成。而且，电机M包括定子绕组4和磁铁转子5。
这里，如果比较图1所示的本发明实施方式的电动压缩机的驱动装置的电路与表示现有技术的图22的120度通电驱动用的电路，则在本发明实施方式的电路中，不同点在于消除相位比较电路128、移相电路127。
在图1中，将电流传感器6的检测电流值传送到控制电路7，用于计算消耗电力或转换元件2等的保护的判断，而且，用于电机M的磁铁转子5的位置检测。此外，控制电路7根据转数指令信号(未图示)等来控制对转换元件2的通电，以便随着表示现有车辆用空调装置的概略结构的图21中的温度调节开关115的设定来进行温度调节动作。再有，作为电流传感器6，只要是使用了霍尔元件的传感器、分流电阻等那样的、可检测基于转换元件2的转换电流的峰值的元件即可，与种类无关。此外，在图1中，将电流传感器6设置在电源线的负侧，但由于电流相同，所以也可以将其设置在正侧。
根据这样的结构，与现有的电动压缩机的驱动装置相比，可以削减比较电路部件128或移相电路部件127的结构部件，所以实现小型轻量化，同时可以提高可靠性，使抗振性等良化。
下面，说明图1的电机M的磁铁转子5的位置检测方法。图2是用于说明本发明实施方式的电动压缩机的驱动装置的U相中的相电流iU和感应电压EU之间关联的图。感应电压EU是通过图1所示的磁铁转子5的旋转而在定子绕组4中感应的电压，所以通过监视感应电压信号，可以用于磁铁转子5的位置检测。
在图1中，在定子绕组4中，如图2所示，存在电感L和电阻R。感应电压(EU)、电感L中感应的电压、和电阻R的电压之和等于来自逆变器装置20的施加电压。这里，设感应电压为EU、相电流为iU、施加电压为VU，由于电阻R的电压为R·iU，电感L中感应的电压为L·diU/dt，所以施加电压VU可用下式表示。
VU＝EU+R·iU+L·diU/dt
因此，感应电压EU以
EU＝VU-R·iU-L·diU/dt
来表示。
图1的控制电路7对转换元件2进行控制，由于施加电压VU是已知的，所以只要在控制电路7中配置的作为运算方法的软件程序中预先设定电感L和电阻R的值，就可以通过检测U相电流iU来计算感应电压EU。图3表示无传感器DC无刷电机M的电压和电流的一相部分的波形的一例。
下面，说明通过电流传感器6来检测磁铁转子5的位置的方法。
在图4～图6中，通过U相端子电压41、V相端子电压42、W相端子电压43、中性点电压29来分别表示三相调制的波形。图4表示最大调制100％的情况的三相调制波形，图5表示最大调制50％的情况的三相调制波形，图6表示最大调制10％的情况的三相调制波形。
以下，详细说明电流传感器6的电流检测。在图7中，表示一载波内(载波周期)的上支路转换元件U、V、W、下支路转换元件X、Y、Z的通电时序的一例。这种情况下，产生图5所示的最大调制50％情况的三相调制时的相位大约为130度的通电。由于是三相调制，作为通电图形(pattern)，被设定为图7的(a)、(b)、(c)、(d)的四个图形。
图8中表示通电图形(a)，即，表示上支路转换元件U、V、W全部断开，下支路转换元件X、Y、Z全部接通时的电流的流动。
此时，U相电流iU、V相电流iV分别从与下支路转换元件X、Y并联的二极管3X、3Y流入定子绕组4，W相电流iW从定子绕组4流入下支路转换元件Z，在该路径中电流进行循环。其结果，电流传感器6中不流过电流，检测不出电流值。
接着，从通电图形(a)转移到通电图形(b)的情况如图9中表示此时的电流的流动那样，上支路转换元件U接通(ON)，下支路转换元件Y、Z接通。在通电图形(b)中，U相电流iU从上支路转换元件U流入定子绕组4，V相电流iV从与下支路转换元件Y并联的二极管3Y流入定子绕组4，W相电流iW从定子绕组4流入下支路转换元件Z。因此，此时在电流传感器6中，流入U相电流iU，可检测U相的电流值。
此外，如果转移到通电图形(c)，则如图10中表示此时的电流流动那样，上支路转换元件U、V接通，下支路转换元件Z接通。
在通电图形(c)中，U相电流iU、V相电流iV分别从上支路转换元件U、V流入定子绕组4，W相电流iW从定子绕组4流入下支路转换元件Z。因此，此时在电流传感器6中，流过W相电流iW，可检测W相的电流值。
而且，如果转移到通电图形(d)，则如图11中表示此时的电流流动那样，上支路转换元件U、V、W全部接通，下支路转换元件X、Y、Z全部断开。
在通电图形(d)中，U相电流iU、V相电流iV分别从上支路转换元件U、V流入定子绕组4，W相电流iW从定子绕组4流入与上支路转换元件W并联的二极管3W，在该路径中电流进行循环。因此，此时在电流传感器6中不流过电流，所以检测不出电流值。
如以上说明的那样，由于通过电流传感器6来检测U相电流iU和W相电流iW，剩余的V相电流iV在定子绕组4的中性点中采用基尔霍夫电流法则来求出。这种情况下，U相电流iU是流入定子绕组4的中性点的电流，W相电流iW是从定子绕组4的中性点流出的电流，所以V相电流iV根据U相电流iU和W相电流iW之差来求出。
此外，上述电流检测在每个载波中进行，所以在每个载波中进行位置检测，可调整对定子绕组4的输出。因此，与以往的使用120度通电等的电动压缩机的驱动装置比较，在使用电流传感器的旋转磁铁的位置检测法的本发明实施方式的电动压缩机的驱动装置的情况下，转矩变动小，起动性好。
而且，如上所述，在三相调制中，在载波周期内的通电图形(a)和(d)的期间中，由于电流在逆变器模块I和定子绕组4中进行循环，所以不流过电源电流(流过电流传感器6的电流)，因此，在载波周期内分成前半周期和后半周期两次进行通电。这种调制与将载波为两倍的调制相同，电流变动平滑。换句话说，三相调制与两相调制比较，转矩变动小，起动性好。
下面，说明驱动磁铁转子5的转矩。
图12表示将磁铁埋入在磁铁转子5内部的IPM电机(InteriorPermanent Magnet Motor)的磁铁转子5。磁铁转子5由永久磁铁10、以及磁铁转子磁芯11构成。IPM电机将永久磁铁10埋入在磁铁转子5内部，所以从定子绕组观察的电感因磁铁转子5的位置而有所不同。即，有磁阻大的磁铁阻碍磁路的位置(图中d方向)，以及通过磁阻小的硅钢板的位置(图中q方向)。通过这种电感之差而产生磁阻转矩。
图13表示上述IPM电机中的定子绕组4的感应电压和相电流的相位差β(电流相位)与IPM电机产生的转矩之间关系的一例。在图13中，表示在电流相位位于正区域(图中β＝0度的右侧)时，磁铁转子5(感应电压)比电流延迟，另一方面，在电流相位位于负区域(图中β＝0度的左侧)时，磁铁转子5(感应电压)比电流超前。磁转矩(magnettorque)在β＝0度时最大，但磁阻转矩(reluctance torque)在β＝0度时为0，在β＝45度时最大，在β＝-45度时负侧最大。在图13所示例子中，磁转矩和磁阻转矩之和的总转矩在图中右侧偏移约20度的位置为最大点。
通常，磁转矩与电流成比例，磁阻转矩与电流的平方成比例。图13所示的例子处于起动时，在起动时，特别是作为起动电流，大多流过20A以上的电流。即，在起动时流过大电流。在图13所示的例子的情况下，在β＝20度时，总转矩为最大点。
因此，就在起动时提高差压起动性能来说，需要对逆变器装置的转换进行控制，以使β＝20。这样的控制模式为起动模式。
再有，在本实施方式中，选择可引出最大转矩的最大点，以可靠地进行差压起动，但在被认为是产生足以进行差压起动的起动转矩的电流相位(例如在图13中β＝18度)时，也可以首先使相位超前。在图13所示例子的情况下，在不超过表示最大转矩的20度的范围内进行设定，但优选根据电机动作的稳定、节省电力等关系来设定。
表1是表示起动时的电流相位和可起动压力差的关系的实验数据。从该结果可知，在电流相位β＝20度时可起动压力差最大，在β＝10度和β＝30度时的可起动压力差相同，很适合图13的特性。
表1.表示起动时的电流相位和可起动压力差的关系的实验数据
起动时电流相位   可起动压力差(压缩机断开之前的值) 备考
0度   1.5MPa
5度   1.7MPa
10度   2.0MPa
15度   2.2MPa
20度   2.3MPa   起动时相位设定值
30度   2.0MPa
其中：压缩机排气量：20cc
      制冷剂：HFC134a
      电机：同心绕组DC无刷电机
图14表示起动后的相位差β(电流相位)和转矩的关系的例子。在起动后，由于电流下降到15A左右，所以磁转矩、磁阻转矩也下降，特别是根据磁阻转矩与电流的平方成比例的关系，磁阻转矩的下降大，总转矩的最大点向左偏移，在这里所示的例子的情况下，为β＝17度的位置。
其结果，可考虑对逆变器装置的转换进行控制，以使起动后β＝17度。但是，如果简单地进行这样的控制，则转矩因以下所述的理由而下降，其结果，磁铁转子5的旋转延迟，旋转很快停止。
即，在起动后，一般来说转数没有达到足够高的区域，电机旋转处于不稳定的状况。此外，制冷循环也在高压侧和低压侧的压差大的状态下的再起动之后，冷凝器的风扇也处于再起动之后冷凝作用不稳定的不稳定状态。因此，在对逆变器装置20的转换进行控制以使起动之后β＝17度的情况、因转矩变动等磁铁转子5的旋转被延迟的情况(电流相位β增大时)下，转矩下降。
因此，在起动之后，需要对逆变器装置的转换进行控制，以便可以稳定地运转。因此，在本实施方式中，与总转矩的最大点相比，在充分左侧的电流相位来控制逆变器装置20的转换。具体地说，如图14所示，β＝5度，充分小。由此，如果磁铁转子5的旋转因转矩变动等而被延迟(电流相位β增大)，则将转矩增加来消除磁铁转子5的延迟，如果磁铁转子超前(相当于电流相位β减小)，则将转矩减小来消除磁铁转子5的超前。其结果，特别是可以稳定地控制起动之后的电机的旋转，可以进行稳定的压缩机的起动运转。这样的控制模式为稳定低速模式。
图15表示电机旋转稳定时的相位差β(电流相位)和转矩的关系的例子。在其稳定时，一般来说电流下降，电流值为10A左右。然后，磁转矩、磁阻转矩同时下降，但由于磁阻转矩的下降大，所以总转矩的最大点偏移到图中左边，这里所示的例子的情况下，在β＝13度的电流相位的位置最大。从上可知，是足够运转的总转矩的值，在总转矩的变动少的区域中，还考虑到电机电流的值，对逆变器装置20的转换进行控制，以使电流相位β＝10度。这样的控制模式为稳定中速模式。
此外，在为了获得高转数而形成弱磁场时，对逆变器装置20的转换进行控制，以使电流相位β增大。这样，获得的总转矩比最大点β＝13度靠右，但总转矩变得平坦，而且电机的旋转、制冷循环也稳定，所以可稳定的运转。这样的控制模式为稳定高速模式。
图16是表示上述说明的起动模式、稳定低速模式、稳定中速模式中的相位差β(电流相位)和时间之间关系的一例的时序图。
在图16所示的例子中，从开始至6秒期间以起动模式首先使β＝20度。然后，以稳定低速模式进行过渡，以达到β＝5度，然后以稳定中速模式进行过渡，以上升到β＝10度。
图17表示控制的信号的输出内容的一例，以表示上述起动模式、稳定低速模式、稳定中速模式、稳定高速模式中的相位差β(电流相位)和电机转数的关系。
在图17所示的例子中，电机在起动模式β＝20度进行运转，直到进行到从起动开始直至到达900rpm或起动后经过6秒的其中一个快的时刻。然后，以稳定低速模式过渡到β＝5度来运转，直至1200rpm，再以稳定中速模式过渡到β＝10度来运转，直至7200rpm。进而，在稳定高速模式中进行控制，以在直至β＝最大30度的范围内增大电流相位β，确保转数达到9000rpm。
图18表示包含上述各运转模式的控制流程图。即，从起动开始，设定为起动模式，定时器起动(步骤S10)。在步骤S10中，将电流相位β设定为20度，将载波频率设定为4.3kHz并开始起动。载波频率为低值的原因在于，转数低，可以确保分辨率，确保一个载波内的通电时间并容易进行电流检测。此外，容易正确地调节一个载波内的通电时间，提高电流相位β的控制性，正确地获得大的转矩。
接着，判定定时器是否经过6秒或实际转数是否达到900rpm(步骤S20)。如果步骤S20的判定为‘否’，则进行再次判定。而如果步骤S20的判定为‘是’，则转移到步骤S30。
接着，判定实际转数是否在1200rpm以下(步骤S30)。如果步骤S30的判定为‘是’，则转移到步骤S40。如果步骤S30的判定为‘否’，则转移到步骤S45。
在步骤S40中，被设定为稳定低速模式，电流相位β被设定为5度，载波频率被设定为4.3kHz。载波频率为低值的原因与上述步骤S10中说明的原因相同。是用于提高电流相位β的控制性，防止电机的异常停止的设定。
另一方面，在步骤S45中，判定实际转数是否在7200rpm以下。这里，如果步骤S45的判定为‘是’，则转移到步骤S50。如果步骤S45的判定为‘否’，则转移到步骤S55。在步骤S50中，被设定为稳定中速模式，将电流相位β设定为10度，载波频率被设定为7.5kHz。而在步骤S55中，被设定为稳定高速模式，由于为弱磁场，所以电流相位β被设定为在10度上相加转数比例值{f(rpm)}所得的值，载波频率被设定为7.5kHz。
以下，返回到步骤S30，根据上述图18所示流程的内容重复进行控制。
然后，在按温度调节等产生的关系，将电机M停止并再次起动的情况下，根据上述流程，进行步骤S10以后的控制。即，除了空调控制运转的接通/断开时以外，随着温度调节，还在压缩机的断续运转中的起动时进行同样的控制。
再有，在上述实施方式中，电机使用IPM电机，但在使用SPM电机(Surface Permanent Magnet Motor)等情况中，也使用同样的方法来实施。不限于起动时，在制冷循环进入过渡状态的状况下，事先将电流相位β延迟，可进行稳定的运转。此外，不限于制冷循环，也可以适用于电机的高转矩起动。而且，作为电动压缩机，也适用于将电机和压缩机用传动带等进行连接、驱动的情况。此外，在本发明中举例说明了三相调制，但在两相调制中也可采用本发明实施方式的控制法。
图19是本发明实施方式的另一电路的例子。在图19中，除了追加逆变器装置21的U相电流检测用电流传感器8、W相电流检测用电流传感器9以外，有与图1相同的结构。此外，在图19中，在与图1相同的构成部件上附以相同的标号，省略重复的构成部件的说明。在本发明实施方式的另一电路例中，直接用各自的电流传感器8、9来检测U相和W相的两个相电流，求出剩余一相的电流的方法与上述实施方式相同。此外，提取差压起动时的最大转矩或任意转矩的控制是同样的控制，所以省略有关控制的说明。
图20表示在密闭型电动压缩机40的左侧端部紧密连接逆变器装置20的结构。众所周知，该密闭型电动压缩机40是在金属制框体32中设置了压缩机构部28、电机31等的结构。通过从吸入口33吸入，由电机31驱动压缩机构部28(在图20所示的结构中采用涡旋式压缩机构)，将制冷剂压缩。该被压缩的制冷剂通过电机31(冷却)从排出口34排出。在内部连接到电机31的绕组的端子39连接到逆变器装置20。
此外，将逆变器装置20装入壳体30内，通过该壳体30安装在电动压缩机40。然后，安装作为发热源的逆变器电路部37以通过壳体30向电动压缩机40的金属制框体32传热。即，逆变器电路部37通过金属制框体32被电动压缩机40内部的制冷剂冷却。
而且，端子39连接到逆变器电路部37的输出部。连接线36是对电池1的电源线36a和对空调控制器(未图示)的控制信号线36b。电机31的绕组采用与分布绕组相比可缩短横方向长度的同心绕组。此外，由于集中卷绕的电感大，所以在120度通电中，对二极管的回流时间长，位置检测困难并难以控制，但由于在正弦波驱动中通过电流进行位置检测，所以可控制。
在这样的逆变器装置一体型电动压缩机中，需要逆变器装置20小和振动方面强。因此，为了降低振动，期望使用三相调制。通过三相调制，正弦波电流变得平滑，振动变小，所以适合作为本发明实施方式的电动压缩机的驱动装置。
再有，在上述本发明实施方式的电动压缩机的驱动装置中，如果将商用电源整流为直流等，将电源直流化来取代作为直流电源的电池，则也可应用于其他家用的电动压缩机的驱动装置。
如以上说明，本发明的电动压缩机的驱动装置进行控制，以在起动时临时增大电机中流过的电流相对于感应电压的超前相位，然后将其降低，所以即使在差压起动时的不稳定的位置检测条件下，也首先使相位超前并提取电机的瞬间转矩，直至可达到定义为产生足够差压起动的转矩的电流相位，然后降低电流相位以达到稳定的运转状态，从而可实施充分的差压起动性能，同时可应对不稳定的转矩变动等。因此，在需要应对严酷条件下的制冷循环的负荷变动，例如用于车辆等时，也可以确保可靠的电动压缩机的驱动，所以最适合车辆用空调装置。

Claims (6)

1.一种电动压缩机的驱动装置，用于驱动吸入流体、进行压缩排出的压缩机构的电机，其特征在于，进行如下的控制：
在压缩机构的驱动开始时，首先使所述电机的绕组电流的相位成为比绕组中产生的感应电压相位超前的相位，
然后降低所述绕组电流的超前相位。
2.如权利要求1所述的电动压缩机的驱动装置，其特征在于，
在起动后，在经过规定时间或所述电机达到规定转数的之一的时刻，进行降低所述绕组电流的超前相位的控制。
3.如权利要求1所述的电动压缩机的驱动装置，其特征在于，
利用所述绕组电流的超前相位，提取电机的瞬间最大转矩。
4.如权利要求1所述的电动压缩机的驱动装置，其特征在于，
通过对来自直流电源的直流电压进行转换，将正弦波状的交流电流输出到无传感器DC无刷电机，
通过检测定子绕组中流过的电流，判定所述无传感器DC无刷电机的永久磁铁转子的位置，控制所述转换。
5.如权利要求4所述的电动压缩机的驱动装置，其特征在于，
所述转换是三相调制。
6.如权利要求1至5之一所述的电动压缩机的驱动装置，其特征在于，将其搭载在车辆用空调装置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101814881A (zh) * 2009-02-20 2010-08-25 丹福斯压缩器有限公司 用于控制ipm电动机的方法及控制器
US7821282B2 (en) 2005-03-30 2010-10-26 Panasonic Corporation Inverter that calculates an average value of direct current DC
CN104937831A (zh) * 2012-12-27 2015-09-23 松下知识产权经营株式会社 电动机驱动装置、具备该电动机驱动装置的无刷电动机以及空气调节机
CN114074528A (zh) * 2020-08-20 2022-02-22 冷王公司 运输气候控制系统的闭环反馈控制和诊断
CN114175494A (zh) * 2019-10-29 2022-03-11 松下知识产权经营株式会社 电机驱动装置和使用它的冷藏库

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060289489A1 (en) * 2005-05-09 2006-12-28 Dongyu Wang Induction cooktop with remote power electronics
US7273357B2 (en) * 2005-08-10 2007-09-25 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Control device for electric compressor
US20070227177A1 (en) * 2006-04-04 2007-10-04 Eduardo Leon Air mover cover for a direct current air conditioning system
US20070227168A1 (en) * 2006-04-04 2007-10-04 Simmons Bryan D Variable capacity air conditioning system
US20070227178A1 (en) * 2006-04-04 2007-10-04 Eduardo Leon Evaporator shroud and assembly for a direct current air conditioning system
US20070227181A1 (en) * 2006-04-04 2007-10-04 Eduardo Leon Condenser shroud assembly for a direct current air conditioning system
US8297068B2 (en) * 2007-03-27 2012-10-30 Panasonic Corporation Motor control device, its control method, and motor device
JP5223238B2 (ja) * 2007-05-16 2013-06-26 株式会社ジェイテクト ブラシレスモータの制御装置
JP5169305B2 (ja) * 2008-02-26 2013-03-27 パナソニック株式会社 空気調和機
JP4680280B2 (ja) * 2008-05-22 2011-05-11 株式会社デンソー ブラシレスモータのロータ位置推定装置、ブラシレスモータの起動制御システム、および、ブラシレスモータの起動制御方法
JP4722962B2 (ja) * 2008-05-22 2011-07-13 株式会社日本自動車部品総合研究所 ブラシレスモータのロータ位置推定装置、ブラシレスモータの起動制御システム、および、ブラシレスモータの起動制御方法
US8734120B2 (en) * 2011-11-15 2014-05-27 Vacon Oyj Compressor starting method and apparatus
JP5988224B2 (ja) * 2012-09-13 2016-09-07 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 モータ制御装置及びモータ制御方法
GB201305787D0 (en) * 2013-03-28 2013-05-15 Trw Ltd Motor drive circuit and method of driving a motor
EP3058291B1 (en) 2013-10-17 2020-03-11 Carrier Corporation Motor and drive arrangement for refrigeration system
JP5975017B2 (ja) 2013-12-05 2016-08-23 株式会社豊田自動織機 電動圧縮機
JP5975016B2 (ja) 2013-12-05 2016-08-23 株式会社豊田自動織機 電動圧縮機
JP5991305B2 (ja) * 2013-12-05 2016-09-14 株式会社豊田自動織機 電動圧縮機
CN105743065A (zh) * 2014-12-11 2016-07-06 广东美的制冷设备有限公司 空调器、压缩机反转保护系统及保护方法
EP3343751B1 (en) * 2015-08-28 2021-06-30 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Refrigerator
JP6478114B2 (ja) * 2015-11-06 2019-03-06 株式会社デンソー 回転電機駆動システム
JP2017093097A (ja) 2015-11-06 2017-05-25 株式会社デンソー 回転電機
JP6493164B2 (ja) 2015-11-06 2019-04-03 株式会社デンソー 回転電機駆動システム
US10218296B1 (en) * 2017-08-29 2019-02-26 Semiconductor Components Industries, Llc Rotor position sensing system for three phase motors and related methods
JP6398134B1 (ja) * 2017-10-03 2018-10-03 北田回転機関合同会社 スイッチ素子、モータ駆動回路及びモータ駆動方法並びに電気回転機
KR20230033046A (ko) * 2021-08-26 2023-03-08 지에프 씨브이 시스템즈 글로벌 게엠베하 모듈식 컴프레서 조립체, 공기 공급 시스템, 차량

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6450790A (en) * 1987-08-20 1989-02-27 Fanuc Ltd Driving method for synchronous motor
JP3334195B2 (ja) 1992-11-30 2002-10-15 松下電器産業株式会社 車両用ヒートポンプ式空調装置
US5557180A (en) * 1993-06-30 1996-09-17 Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. Circuit and method for operating a 3-phase motor with a uni-coil phase commutation scheme
TW349289B (en) * 1994-03-15 1999-01-01 Seiko Epson Corp Brushless DC motor drive apparatus
JPH1047255A (ja) 1996-08-08 1998-02-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電動コンプレッサの駆動装置
KR100238026B1 (ko) * 1997-02-06 2000-01-15 윤종용 센서리스 브러쉬리스 직류모터
US6034494A (en) * 1998-01-20 2000-03-07 Denso Corporation Control device for brushless DC motor
US6078158A (en) * 1998-12-04 2000-06-20 International Business Machines Corporation Disk drive motor spin-up control
US6528967B2 (en) * 2000-10-17 2003-03-04 Vscf, Inc. Permanent magnet brushless electric motor system and method of using same
KR100778190B1 (ko) * 2000-11-09 2007-11-22 다이킨 고교 가부시키가이샤 동기 모터 제어 방법 및 그 장치
JP4131510B2 (ja) * 2000-11-15 2008-08-13 松下電器産業株式会社 ブラシレスモータ装置の抵抗値選択方法
US6650073B2 (en) * 2000-11-15 2003-11-18 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Brushless motor apparatus
DE10215570A1 (de) * 2001-04-11 2002-10-17 Mitsuba Corp Motorgetriebene Servolenkvorrichtung
JP4680442B2 (ja) * 2001-08-10 2011-05-11 ヤマハ発動機株式会社 モータの回転子

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7821282B2 (en) 2005-03-30 2010-10-26 Panasonic Corporation Inverter that calculates an average value of direct current DC
CN101147318B (zh) * 2005-03-30 2012-08-29 松下电器产业株式会社 逆变器装置
CN101814881A (zh) * 2009-02-20 2010-08-25 丹福斯压缩器有限公司 用于控制ipm电动机的方法及控制器
CN104937831A (zh) * 2012-12-27 2015-09-23 松下知识产权经营株式会社 电动机驱动装置、具备该电动机驱动装置的无刷电动机以及空气调节机
CN104937831B (zh) * 2012-12-27 2017-11-03 松下知识产权经营株式会社 电动机驱动装置、具备该电动机驱动装置的无刷电动机以及空气调节机
CN114175494A (zh) * 2019-10-29 2022-03-11 松下知识产权经营株式会社 电机驱动装置和使用它的冷藏库
CN114074528A (zh) * 2020-08-20 2022-02-22 冷王公司 运输气候控制系统的闭环反馈控制和诊断
CN114074528B (zh) * 2020-08-20 2024-03-08 冷王有限责任公司 运输气候控制系统的闭环反馈控制和诊断

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Publication number Publication date
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JP2004324619A (ja) 2004-11-18
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JP4259173B2 (ja) 2009-04-30

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