CN1917360A - 电动机控制器及其控制方法和逆变器错误检测设备 - Google Patents

电动机控制器及其控制方法和逆变器错误检测设备 Download PDF

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Abstract

一种电动机控制器，包括：提供DC电能的电源；将DC电能转换为AC电能以便提供给电动机的逆变器；将电源和逆变器相连的分路电阻器；控制器，向逆变器提供控制信号以便驱动电动机，并且当分路电阻器两端之间的电压值小于预定第一参考值时，确定逆变器的错误。因此，本发明的一个方面提供了一种电动机控制器，更容易和更精确地检测逆变器的错误；以及一种控制该电动机控制器的方法和一种逆变器的错误检测设备。

Description

电动机控制器及其控制方法和逆变器错误检测设备
本申请要求于2005年8月18日向韩国知识产权局递交的韩国专利申请No.2005-0075945的权益，将其公开一并在此作为参考。
技术领域
本发明涉及一种电动机控制器及其控制方法以及一种逆变器错误检测设备，更具体地，涉及一种使用分流电阻器两端之间的电压来通知逆变器的错误和错误细节的电动机控制器，以及一种电动机控制器的控制方法和一种逆变器错误检测设备。
背景技术
通常，电动机控制器包括：提供DC电能的电源；逆变器，通过开关操作将提供的DC功率转换为AC功率以提供给电动机；以及控制逆变器的开关操作的控制器。
这里，逆变器被设置为多个开关元件。由于开关元件的特性，过电流可能导致逆变器发生断开或短路。如果开关元件没有执行它们的功能，则电动机不会正常转动。同样，如果在电动机连续运转时开关元件产生了故障，电动机和电动机控制器的其它部件可能导致错误。除了开关元件，逆变器的内部线路的异常也会导致错误。
因此，需要不时地或当必要时检测逆变器的错误。传统地，提供了以下检测逆变器错误的两种方法。
第一，可以利用肉眼检测逆变器的错误。就是说，当电动机被驱动时，通过向逆变器提供控制信号来直接检验电动机的转动。例如，如果逆变器中的部分开关元件发生了断开，电动机不会转动或不会平稳转动并且可能会发生预定振动。通过肉眼检测需要实际的人力且通常不是非常精确。
第二，可以通过确定位置检测滤波器的输出来检测逆变器的错误。位置检测滤波器确定电动机转子的转动，借此提供电动机转动的信息。然而，如果电动机在部分开关元件断开的状态下转动，则很难确定逆变器是否损坏。
发明内容
因此，本发明的一个方面提供了一种电动机控制器，用于更简单和更精确地检测逆变器的错误，以及一种电动机控制器的控制方法和一种逆变器错误检测设备。
根据本发明的另一方面，提供了一种电动机控制器，包括：提供DC电能的电源；逆变器，将DC电能转换为AC电能以便提供给电动机；将电源和逆变器相连的分路电阻器；以及向逆变器提供控制信号的控制器，以便驱动电动机，并且当分路电阻器两端之间的电压值小于预定的第一参考值时，确定逆变器的错误。
电动机控制器还可以包括其上显示有指示了错误的信息的显示部件，其中，控制器控制显示部件，以便在显示部件上指示逆变器的错误。
控制器还可以包括电压检测器，用于检测分路电阻器两端之间电压值；以及微型计算机，用于向逆变器提供控制信号以便驱动电动机，当检测到的电压值小于预定的第一参考值时，在显示部件上显示逆变器中至少一个开关元件的断开。
微型计算机可以计算在预定时间段内检测到的电压的平均值，当所计算的电压平均值小于第一参考值时，在显示部件上显示逆变器中至少一个开关元件的断开。
控制器可以向逆变器提供控制信号以便驱动电动机，当分路电阻器两端之间的电压值大于预定的第二参考值时，在显示部件上显示逆变器的错误。
所述电动机可以包括无刷直流(BLDC)电动机。
根据本发明的实施例，提供了一种控制具有分路电阻器和逆变器的电动机控制器的方法，包括：向逆变器提供控制信号以便驱动电动机；检测分路电阻器两端之间的电压值；对检测到的电压值和第一参考值进行比较；当检测到的电压值小于第一参考值时，显示逆变器的错误。
所述方法还可以包括：对检测到的电压值和第二参考值进行比较；当检测到的电压值大于第二参考值时，显示逆变器的错误。
所述方法还可以包括：计算在预定时间段内检测到的电压的平均值，当所计算的电压平均值小于第一参考值或大于第二参考值时，显示逆变器的错误。
根据本发明的实施例，提供了一种具有分路电阻器的逆变器错误检测设备，包括：电压检测器，用于检测分路电阻器两端之间的电压值；微型计算机，用于当电压检测器检测到的电压值小于第一参考值时，确定逆变器的错误。
所述设备还可以包括在其上显示告警消息的显示部件，其中当确定逆变器损坏时，微型计算机在显示部件上显示逆变器的错误指示。
当电压检测器检测到的电压值大于第二参考值时，微型计算机可以在显示部件上显示逆变器的错误指示。
微型计算机可以计算预定时间段内检测到的电压的平均值，当所计算的电压平均值小于第一参考值或大于第二参考值时，在显示部件上显示逆变器的错误指示。
根据本发明的实施例，提供了一种电动机控制系统，包括：将电源和功率逆变器相连的分路电阻器，功率逆变器将来自电源的DC电能转换为AC电能以便提供给电动机；控制器，用于向逆变器提供控制信号以驱动电动机，并且当分路电阻器两端之间的电压值小于预定参考值时，确定逆变器是否有错误。
附图说明
通过下面对实施例的详细描述和参考附图，本发明的上述和/或其它特性和优点将会被较好地理解，其中：
图1是根据本发明第一实施例的电动机控制器的控制框图。
图2是根据本发明第一实施例的电动机控制器的控制流程图。
图3是根据本发明第二实施例的电动机控制器的控制框图。
图4a显示了当逆变器正常运行时分路电阻器中电流的波形；以及
图4b显示了当逆变器损坏时分路电阻器中电流的波形。
具体实施方式
现在详细参考本发明的实施例，附图中显示了本发明实施例的实例，其中附图中相似的所有引用数字表示相似的元件。下面通过参考图片描述实施例来解释本发明。
第一实施例
如图1所示，根据本发明第一实施例的电动机控制器包括电源11、逆变器12、分路电阻器16、显示部件14和控制器13。根据本发明第一实施例的电动机控制器还可以包括位置检测器15。
电源11可以包括：整流电路，使用桥式二极管对例如市电的AC电能进行整流；以及例如电容器的平滑电路，用于去除整流后电能中的纹波。
逆变器12通过开关操作把来自电源11的已整流和平滑DC电能提供给电动机。逆变器12可以包括一个开关元件或多个开关元件。
分路电阻器16计算通过逆变器12提供给电动机的电流量。分路电阻器16可以被设置将电源11和逆变器12相连的连线。
显示部件14通过外部控制信号显示逆变器12的错误和错误细节。显示部件14可以包括通过声音显示信息的扬声器(未显示)和通过光显示信息的LCD(未显示)和LED(未显示)。
控制器13向逆变器12提供控制信号以便驱动电动机。如果控制器13确定分路电阻器16两端之间的电压值小于预定第一参考值，则控制器13控制显示部件14在显示部件14上显示逆变器12的错误。
控制器13可以包括电压检测器(未显示)，用于检测分路电阻器16两端之间的电压值；以及微型计算机(未显示)，用于向为逆变器12提供控制信号并确定逆变器12的错误。
这里，当确定电压检测器检测的分路电阻器16两端之间的电压值小于预定第一参考值时，微型计算机可以允许在显示部件14上显示指示了逆变器12中包括至少一个开关元件的断开的信息。
同样，当确定电压检测器检测的分路电阻器16两端之间的电压值大于预定第二参考值时，微型计算机可以允许在显示部件14上显示指示了逆变器12中包括至少一个开关元件的短路的信息。
除了开关元件的断开和短路，内部线路的断开和短路可以显示相同的错误消息。
这里，如果在预定时间段内分路电阻器16两端之间的电压平均值小于第一参考值或大于第二参考值时，则微型计算机可以允许显示错误消息，而不是如果分路电阻器16两端之间的电压值小于预定第一参考值或大于预定第二参考值就直接显示错误消息。
微型计算机可以在预定时间段内重复地比较分路电阻器两端之间的电压与第一和第二参考值，如果在预定时间或更长时间内分路电阻器16两端间的电压小于第一参考值或大于第二参考值，可以确定逆变器12已损坏。
前述的方法用于更精确地检测逆变器12的错误，因为即使在非常短的时间段内外部因素也可能导致错误。
可以将第一参考值和第二参考值预设为预定值，以便更精确和更快速地检测逆变器12的错误。
同时，位置检测器15检测电动机转子的位置并且控制根据电动机转子的位置来适当移相的速度和时间点。
参考图1和图2，将描述根据本发明第一实施例的电动机控制器的控制流程。
首先，在操作S10处，微型计算机向逆变器12提供控制信号以驱动电动机。在操作S20处，电压检测器检测分路电阻器16两端之间的电压。
基于电压检测器的检测结果，在操作S30a处，如果分路电阻器16两端之间的电压小于预定第一参考值，则在操作S40a处，微型计算机在显示部件14上显示通知逆变器的损坏的错误消息。
同时，在操作S30b处，如果电压检测器检测到分路电阻器16两端之间的电压大于预定第二参考值，则在操作S40b处，微型计算机在显示部件14上显示通知逆变器12的短路的错误消息。
这里，可以在预定时间段内将分路电阻器16两端之间的电压平均值与第一参考值和第二参考值进行比较，以防止在检测错误中出错。
在操作S50处，当微型计算机在显示部件14上显示逆变器12中的断开和短路之后，微型计算机控制逆变器12停止电动机。
第二实施例
如图3所示，根据本发明第二实施例的逆变器20的错误检测设备30包括电压检测器31、微型计算机32和显示部件33。
如图中所示，逆变器包括分路电阻器24。
如第一实施例所述，逆变器10可以包括多个开关元件，并且通过开关元件的开关操作将DC电能转换为AC电能，以便向负载供电。
图3没有显示控制逆变器20的控制电路、位置检测器和电动机，以便简化绘图。
错误检测设备30包括设置在逆变器中的端子，可与分路电阻器的两端相接触。作为本发明实施例的实例，接线端可以被提供为双引线(two lead lines)。
当逆变器20运转时，如果双引线接触到分路电阻器的两端，则电压检测器31可以检测分路电阻器24两端之间的电压。这时，电压检测器31可以包括：使用OP AMP的信号放大器(未显示)；以及将已放大的模拟信号转换为数字信号以检测两端之间电压的A/D转换器(未显示)。
如果电压检测器31检测到的分路电阻器24两端之间的电压小于预设的第一参考值，则微型计算机32确定逆变器中的开关元件已断开，并在显示部件33上显示错误消息。
作为例子，将对Q2的断开进行描述。
当Q5和Q4接通时，通过Q5将电流提供到负载，并通过Q4流过分路电阻器24。当通过相移接通Q5和Q2时，电流顺序流过Q5、负载、Q2和分路电阻器24。然而，由于Q2的断开，电流不能按照所述顺序流动。同样，如果通过下一个相移接通Q3和Q2，则电流不能按照所述顺序流动。
然而，即使电流暂时不能流动，电动机转子仍可以通过惯性转动。这时，如果接通Q3和Q6来使电流流过负载，则电动机看起来似乎可以连续地转动。然而，当通过Q2的相移使分路电阻器24两端之间的电压接近0时，微型计算机32可以通过电压检测器31的检测结果可以确定逆变器中的开关元件是否已断开。
如果由于其中的开关元件发生了短路，则随着流过分路电阻器24的电流增大，分路电阻器24两端之间的电压升高。
然后，微型计算机32对电压检测器31的检测结果和预定第二参考值进行比较，如果确定分路电阻器24两端之间的电压大于第二参考值，则微型计算机32在显示部件33上显示通知逆变器20的短路的错误消息。
通常在大多数电路中提供过流保护电路。如果过流保护电路没有正常操作，即使在防止通过过流保护电路的过电流出现之前，根据本发明第二实施例的逆变器中的错误检测设备30也可以检测错误或可以通知逆变器20是否发生了短路。
图4a和图4b分别演示了当逆变器没有损坏时以及当逆变器20中的部分开关元件断开时流过分路电阻器24的电流的波形。
与图4a中的波形不同，图4b中的电流波形中，电流在区域“a”和“b”中显著减少。
如果电流在某些区域显著减少，则微型计算机32确定分路电阻器24两端之间的电压小于预定第一参考值并检测逆变器的损坏。
即，根据上述本发明实施例的电动机控制器可以被设置用于驱动无刷直流(BLDC)电动机。BLDC电动机经常用于家庭电器，尤其是电冰箱中的压缩机。
与常规的DC电动机相比，BLDC电动机显著降低了机械接触点的磨损和电子噪声，并且能够精确地控制转动速度。
用于电冰箱压缩机的BLDC电动机需要通过脉冲宽度调制器(PWM)控制信号来控制的逆变器。因此，如果检测到逆变器中的错误，则可以更早地检测出电冰箱的全部性能的问题。如上所述，尽管部分逆变器已损坏，但BLDC电动机仍可以转动，借此，几乎不通知错误。因此，用户可以使用带有具有错误的BLDC电动机的冰箱。前述问题可以通过能够精确检测逆变器错误的本发明而得以解决。
同时，只要该设备使用逆变器，本发明的实施例可以用于除了电冰箱压缩机中使用的BLDC电动机以外的多种设备。
尽管已经示出并描述了本发明的几个实施例，本发明不限于所描述的实施例。本领域的技术人员可以认识到，在不背离本发明的原则和精神下，可以对具体实施例进行改变，在所附权利要求及其等效物中限定了本发明的范围。

Claims (14)

1.一种电动机控制器，包括：
电源，提供直流电能；
逆变器，将直流电能转换为交流电能以便提供给电动机；
分路电阻器，将电源和逆变器相连；以及
控制器，向逆变器提供控制信号以便驱动电动机，并且当分路电阻器两端之间的电压值小于预定第一参考值时，确定所述逆变器的错误。
2.根据权利要求1所述的电动机控制器，还包括：在其上显示了指示错误的信息的显示部件，
其中，控制器控制显示部件，以便在显示部件上指示逆变器的错误。
3.根据权利要求2所述的电动机控制器，其中，所述控制器包括电压检测器，用于检测分路电阻器两端之间的电压值；以及微型计算机，用于向逆变器提供控制信号以便驱动电动机，并且当检测到的电压值小于预定第一参考值时，在显示部件上显示逆变器中至少一个开关元件的断开。
4.根据权利要求3所述的电动机控制器，其中，所述微型计算机计算在预定时间段内检测到的电压的平均值，并且当所计算的电压平均值小于第一参考值时，在显示部件上显示逆变器中至少一个开关元件的断开。
5.根据权利要求2所述的电动机控制器，其中，所述控制器向逆变器提供控制信号以便驱动电动机，并且当分路电阻器两端之间的电压值大于预定第二参考值时，在显示部件上显示逆变器的错误。
6.根据权利要求1至5之一所述的电动机控制器，其中，所述电动机包括无刷直流(BLDC)电动机。
7.一种控制具有分路电阻器和逆变器的电动机控制器的方法，包括：
向逆变器提供控制信号以便驱动所述电动机；
检测所述分路电阻器两端之间的电压值；
对检测到的电压值和第一参考值进行比较；以及
当检测到的电压值小于第一参考值时，显示逆变器的错误。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括：
对检测到的电压值和第二参考值进行比较；以及
当检测到的电压值大于第二参考值时，显示逆变器的错误。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括：
计算预定时间段内检测到的电压的平均值；以及
当所计算的平均值小于第一参考值或大于第二参考值时，显示逆变器的错误。
10.一种具有分路电阻器的逆变器的错误检测设备，包括：
电压检测器，用于检测分路电阻器两端之间的电压值；以及
微型计算机，用于当所述电压检测器检测到的电压值小于第一参考值时，确定逆变器的错误。
11.根据权利要求10所述的设备，还包括：在其上显示告警消息的显示部件，其中当确定逆变器已损坏时，所述微型计算机在显示部件上显示逆变器的错误指示。
12.根据权利要求11所述的设备，其中，当电压检测器检测到的电压值大于第二参考值时，微型计算机在显示部件上显示逆变器的错误指示。
13.根据权利要求12所述的设备，其中，所述微型计算机计算预定时间段内检测到的电压的平均值，并且当所计算的电压平均值小于第一参考值或大于第二参考值时，在显示部件上显示逆变器的错误指示。
14.一种电动机控制系统，包括：
分路电阻器，用于将电源和功率逆变器相连，所述电能逆变器将电源的直流电能转换为交流电能以便提供给电动机；以及
控制器，用于向所述逆变器提供控制信号以驱动所述电动机，并且当分路电阻器两端之间的电压值小于预定参考值时，确定逆变器中是否出现了错误。
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