ES2425481T3

ES2425481T3 - Aparato de control de motor

Info

Publication number: ES2425481T3
Application number: ES07012734T
Authority: ES
Inventors: Hideki Nakata; Mitsuo Ueda; Hideo Matsuhiro; Masanori Ogawa; Mitsuo Kawaji; Tomohiro Sugimoto
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2002-12-12
Filing date: 2003-12-10
Publication date: 2013-10-15
Anticipated expiration: 2023-12-10
Also published as: CN100359794C; EP1843463B1; EP1843463A2; EP1429450A1; KR101006589B1; EP1843463A3; EP2573935A3; KR20040051554A; CN1507145A; EP2573935B1; EP1429450B1; ES2300538T3; DE60319053D1; US20040124807A1; ATE386362T1; US6984948B2; EP2573935A2

Abstract

Un aparato de control de motor que comprende: un circuito inversor (2) que recibe un voltaje fluctuante, convierte dicho voltaje en un voltaje deseado y envía dicho voltaje deseado a un motor sin escobillas (3), estando dicho aparato de control de motor configurado para aplicar el voltaje a dicho motor sin escobillas en un estado de fase mantenida, y una sección de control (4) que recibe un voltaje de entrada (Vpn) a dicho circuito inversor, una corriente del motor (lu, lv, lw) que fluye a dicho motor sin escobillas y un valor de orden de corriente del motor (ld*, lq*) que indica el 10 valor de una corriente requerido para fluir a dicho circuito inversor, y genera un valor de orden de voltaje de aplicación al motor (Vd, Vq) para dicho circuito inversor, en el que, dicha sección de control (4) incluye: - una sección de conversión dq (6) que genera un valor de detección de corriente del motor de eje d y de eje q (ld, lq) a partir de dicha corriente del motor (lu, lv, lw), - un controlador de integración de proporción (PI) (7, 8) de eje d y eje q que recibe un error entre dicho valor de detección de corriente del motor (ld, lq) y dicho valor de orden de corriente del motor (ld*, lq*), y genera un valor de 20 orden de voltaje de aplicación al motor de eje d y eje q (Vd, Vq) en base a dicho error, y - una sección de generación PWM (9) que recibe dicho valor de orden de voltaje de aplicación al motor (Vd, Vq) y dicho voltaje de entrada (Vpn), y envía una señal PWM correspondiente a dicho valor de orden de voltaje de aplicación al motor (Vd, Vq) a dicho circuito inversor (2), y en el que dicho aparato de control de motor está configurado para aplicar el voltaje a dicho motor sin escobillas en un estado de fase mantenida, y caracterizado porque dicha sección de generación PWM (9) comprende: - una sección de conversión dq inversa (10) que genera valores de orden de voltaje sinusoidal trifásico (Vu, Vv, Vw) en base a dicho valor de orden de voltaje de aplicación al motor (Vd, Vq), - una sección de modulación línea a línea (11) que detecta un valor mínimo a partir de dichos valores de orden de voltaje sinusoidal trifásico (Vu, Vv y Vw) y envía los resultados obtenidos restando dicho valor mínimo de dichos valores de orden de voltaje sinusoidal trifásico, y - una sección de corrección Vpn (12) que genera una señal PWM a partir de las salidas (Vu',Vv',Vw') de dicha sección de modulación línea a línea (11) y dicho voltaje de entrada (Vpn), y que detecta el valor máximo de dichas salidas (Vu',Vv',Vw') de dicha sección de modulación línea a línea (11), compara entre dicho valor máximo (Vmax) y dicho voltaje de entrada (Vpn) a dicho circuito inversor, y como resultado de la comparación, cuando dicho voltaje de entrada es mayor que dicho valor máximo, genera una señal PWM usando una tasa de cada salida de dicha sección de modulación línea a línea (11) y dicho voltaje de entrada (Vpn), o cuando dicho voltaje de entrada es menor que o igual a dicho valor máximo, genera una señal PWM usando una tasa de cada salida de dicha sección de modulación línea a línea(11) y dicho valor máximo (Vmax).

Description

DESCRIPCION Aparato de control de motor ANTECEDENTES DE LA INVENCION La presente invencion se refiere a un aparato de control de motor para controlar motores sin escobillas incorporados en climatizadores, frigorificos, lavadoras, sopladores, etc., usando un circuito inversor. La figura 33 es un diagrama de bloques que muestra la configuracion de un aparato de control de motor convencional para accionar un motor sin escobillas. En las siguientes descripciones, el aparato de control de motor convencional mostrado en la figura 33 se denomina una primera tecnologia convencional. En la figura 33, el numero 101 designa una fuente de alimentacion CA, el numero 102 designa un inductor, el numero 103 designa un diodo rectificador, el numero 104 designa un condensador de filtro, el numero 106 designa un circuito inversor, el numero 107 designa un motor sin escobillas, y el numero 108 designa un sensor de posicion. En el caso en el que el voltaje CA suministrado desde la fuente de alimentacion CA 101 es convertido en un voltaje CC usando el diodo rectificador 103 y el condensador de filtro 104 de modo que una potencia CC se introduce en el circuito inversor 106, la corriente suministrada desde la fuente de alimentacion CA 101 fluye solamente cuando el voltaje del condensador de filtro 104 es inferior al voltaje CA suministrado. Por lo tanto, la corriente suministrada desde la fuente de alimentacion CA 101 tiene componentes armonicos. Por lo tanto, en la primera tecnologia convencional, el inductor 102 esta provisto entre la fuente de alimentacion CA 101 y el diodo rectificador 103 para reducir los componentes armonicos y mejorar el factor de potencia. Tal como se ha descrito anteriormente, ademas del diodo rectificador 103, el inductor 102 y el condensador de filtro 104 se usan en el circuito rectificador 105 de la primera tecnologia convencional. Ademas, en el caso en el que el motor sin escobillas 107 es accionado por el inversor, se necesita la informacion del angulo de rotacion del rotor. Para este fin, en la primera tecnologia convencional, el angulo de rotacion se detecto usando el sensor de posicion 108. Como ejemplo de esta primera tecnologia convencional, se ha propuesto un aparato de control de motor desvelado en la Solicitud de Patente japonesa abierta a inspeccion publica numero Hei 9-74790. El inductor 102 y el condensador de filtro 104 del circuito rectificador 105 para uso en la primera tecnologia convencional son componentes grandes que tienen una inductancia grande y una capacitancia grande, respectivamente, en muchos casos. Como resultado, el aparato de control de motor convencional es frecuentemente apto para ser de tamano grande y precio alto. En el campo de los aparatos de control de motor, se ha demandado un circuito rectificador que incorpora componentes compactos como un inductor que tiene una inductancia pequena y un condensador que tiene una capacitancia pequena o un circuito rectificador que no incorpora estos componentes, desde el punto de vista de hacer el aparato de tamano mas pequeno y de menor coste. En esta situacion, dicho aparato de control de motor que no incorpora inductor ni condensador de filtro tal como se muestra en la figura 34, se ha propuesto como una segunda tecnologia convencional. Como un ejemplo de esta segunda tecnologia convencional, se ha propuesto un aparato de control de motor descrito en la Solicitud de Patente japonesa abierta a inspeccion publica numero Hei 10-150795. Dado que no se usa ningun condensador de filtro en la segunda tecnologia convencional, el voltaje de entrada suministrado al circuito inversor 106 no es un voltaje CC, sino un voltaje pulsatorio. Si este tipo de voltaje pulsatorio es introducido en el circuito inversor 106, cuando el voltaje de entrada suministrado al circuito inversor 106 es bajo, en algunos casos el circuito inversor 106 no puede generar un voltaje deseado para aplicarlo al motor sin escobillas 107. En el caso en el que el voltaje deseado no puede ser obtenido mediante la segunda tecnologia convencional, la fase del voltaje a aplicar al motor sin escobillas 107 se avanza. Avanzando la fase del voltaje a aplicar al motor sin escobillas 107, se puede obtener el denominado estado de campo debil, con lo que el voltaje requerido a aplicar al motor sin escobillas 107 puede hacerse mas bajo. Por lo tanto, con la segunda tecnologia convencional, el motor sin escobillas 107 puede ser accionado de forma continua incluso cuando el voltaje de entrada suministrado al circuito inversor 106 es bajo. Sin embargo, en la segunda tecnologia convencional, en el caso en el que el voltaje de entrada suministrado al circuito inversor 106 se convierte en un valor predeterminado o inferior, la operacion de conmutacion del circuito inversor 106 se detiene. Esto es porque el accionamiento del motor en el estado de campo debil es limitado. Tal como se ha descrito anteriormente, la segunda tecnologia convencional esta configurada de modo que no se aplique voltaje al motor sin escobillas 107 en el caso en el que el voltaje de entrada suministrado al circuito inversor 106 se vuelve el valor predeterminado o inferior. Ademas, se demanda un aparato de control de motor que no utilice un sensor de posicion desde el punto de vista de la fabricacion inalambrica y de reducir el coste. En esta situacion, un metodo de estimacion de la posicion de rotor de un motor sin escobillas detectando la corriente del motor se propone como una tercera tecnologia convencional. En

la tercera tecnologia convencional, la posicion de rotor del motor se estima usando una ecuacion de calculo para estimar la fase derivada en base a una ecuacion de voltaje de una corriente del motor, un voltaje aplicado al motor sin escobillas en el momento en que la corriente del motor fluye, y constantes de motor, tales como la resistencia, inductancia, etc., del motor sin escobillas. Un ejemplo de esta tercera tecnologia convencional se describe en una tesis quot;Control of a sensorless salient-pole brushless DC motor on the basis of estimation of speed electromotive force (Back EMF Estimation-Based Sensorless Salient-Pole brushless DC Motor Drives)quot; de Takeshita, Ichikawa, Lee y Matsui, Thesis Journal, Vol. 117-D, no 1, paginas 98 a 104, publicada por el Instituto de Ingenieros Electricos de Japon en 1997 (T.IEE Japon, Vol.117-D, no 1, 97).

Tal como se ha descrito anteriormente, en la primera tecnologia convencional, la posicion de rotor de un motor sin escobillas se detecta usando un sensor de posicion, y se usan un inductor y un condensador de filtro para convertir el voltaje de entrada suministrado a un circuito inversor en un voltaje CC. Por lo tanto, dado que el inductor y el condensador de filtro son componentes grandes que tienen una inductancia grande y una capacitancia grande, respectivamente, es dificil hacer mas pequeno el aparato de control de motor que incorpora estos componentes.

Ademas, la segunda tecnologia convencional es un aparato de control de motor, en el que la posicion de rotor de un motor sin escobillas es detectada usando un sensor de posicion, sin usar componentes grandes tales como un inductor y un condensador de filtro. Esta tecnologia es efectiva de este modo desde el punto de vista de hacer el aparato de menor tamano y de menor coste. Sin embargo, dado que el voltaje de entrada suministrado al circuito inversor es pulsado en la segunda tecnologia convencional, esto origina el problema de detener la aplicacion de voltaje al motor sin escobillas cuando el voltaje de entrada es un valor predeterminado o inferior.

Se produce un problema descrito a continuacion en el caso en el que se intenta construir un aparato de control de motor sin sensores de tamano mas pequeno y de menor coste, combinando la segunda tecnologia convencional configurada para no usar inductor ni condensador de filtro con la tercera tecnologia convencional configurada para llevar a cabo accionamiento del motor sin sensores. En el aparato de control de motor que tiene este tipo de configuracion, la posicion de rotor no puede ser estimada en los periodos durante los cuales la aplicacion de voltaje al motor sin escobillas esta detenida. Por lo tanto, era imposible el accionamiento sin sensores del motor sin escobillas. En otras palabras, en el caso en el que el voltaje de entrada suministrado al circuito inversor es pulsado, no se puede construir un aparato de control de motor sin sensores mediante la simple combinacion de la segunda tecnologia convencional y la tercera tecnologia convencional.

P. Foussier en su tesis con el titulo quot;Contribution a l'integration des systemes de commande des machines electriques a courant alternatiff, tesis del Instituto Nacional de Ciencias Aplicadas de Lyon, 1 de enero de 1998, accesible en http://docinsa-insa-tyon.fr/these/1998/foussier/these.pdf, desvela un aparato de control de motor que comprende un circuito inversor que recibe un voltaje fluctuante, convierte dicho voltaje en un voltaje deseado y envia dicho voltaje deseado a un motor sin escobillas, y una seccion de control que recibe un voltaje de entrada (Vpn) a dicho circuito inversor, una corriente del motor (lu, lv, lw) que fluye a dicho motor sin escobillas y un valor de orden de corriente del motor (ld*, lq*) que indica el valor de una corriente requerida para fluir a dicho circuito inversor, y genera un valor de orden de voltaje de aplicacion al motor (Vd, Vq) para dicho circuito inversor, en el que, dicha seccion de control incluye una seccion de conversion dq que genera un valor de deteccion de corriente del motor de eje d y de eje q (ld, lq) desde dicha corriente del motor (lu, lv, lw), un controlador de integracion de proporcion (PI) de eje d y eje q que recibe un error entre dicho valor de deteccion de corriente del motor (ld, lq) y dicho valor de orden de corriente del motor (Id*, lq*), y genera un valor de orden de voltaje de aplicacion al motor de eje d y eje q (vd, vq) en base a dicho error, y una seccion de generacion PWM que recibe dicho valor de orden de voltaje de aplicacion al motor(vd, vq) ydichovoltajede entrada (Vpn), yenviaunasenal PWM correspondientea dichovalorde orden de voltaje de aplicacion al motor (Vd, Vq) a dicho circuito inversor, y dicho aparato de control de motor esta configurado para aplicar el voltaje a dicho motor sin escobillas en un estado de fase mantenida.

DESCRIPCION GENERAL DE LA INVENCION

Un objeto de la presente invencion es proporcionar un aparato compacto de control de motor que tiene un circuito rectificador compacto y capaz de estar configurado con y sin un sensor de posicion. Ademas, otro objeto de la presente invencion es proporcionar un aparato de control de motor capaz de llevar a cabo accionamiento sin sensores sin detener la aplicacion de voltaje a un motor sin escobillas incluso aunque el voltaje de entrada del circuito inversor pulse de forma significativa.

Con el fin de lograr dichos objetos, un aparato de control de motor segun la presente invencion esta configurado para comprender un circuito inversor que recibe un voltaje fluctuante, convierte dicho voltaje en un voltaje deseado y envia dicho voltaje deseado a un motor sin escobillas, y una seccion de control que recibe el voltaje de entrada a dicho circuito inversor, una corriente del motor que fluye a dicho motor sin escobillas y un valor de orden de corriente del motor que indica el valor de una corriente requerido para fluir a dicho circuito inversor, para controlar dicho circuito inversor manteniendo la fase del voltaje aplicado a dicho motor sin escobillas cuando el valor del voltaje de entrada a dicho circuito inversor es mas pequeno que el valor de un voltaje requerido para aplicarlo a dicho motor sin escobillas. El aparato de control de motor segun la presente invencion, configurado tal como se ha descrito anteriormente puede aplicar de forma continua un voltaje al motor sin escobillas sin detener la aplicacion de voltaje, incluso cuando el voltaje de lado CC del circuito inversor es bajo.

En el aparato de control de motor segun la presente invencion, la seccion de control del mismo puede estar configurada para estimar la fase de rotacion del motor sin escobillas en base a la corriente del motor. Con esta configuracion, incluso en el caso en el que se lleva a cabo accionamiento sin sensores donde la informacion de fase del motor sin escobillas no se obtiene de un sensor de posicion, el aparato de control de motor puede llevar a cabo de forma continua la aplicacion de voltaje sin detener la aplicacion de voltaje al motor. Por lo tanto, la fase del motor puede ser estimada, y el motor puede ser accionado sin usar un sensor de posicion.

En el aparato de control de motor segun la presente invencion, la seccion de control del mismo puede estar configurada para detener el control integral cuando el valor de voltaje a traves de dicho circuito inversor es menor que el valor de orden de voltaje a aplicar a dicho motor sin escobillas. Con esta configuracion no se superponen los errores innecesarios para un aparato de control para el control de corriente, con lo que no fluye corriente del motor innecesaria y se puede mejorar la exactitud de la estimacion sin sensor. De este modo, es posible proporcionar un aparato de control de motor capaz de llevar a cabo de forma estable un control excelente.

En el aparato de control de motor segun la presente invencion, la seccion de control del mismo puede estar configurada para calcular dicho valor de orden de voltaje usando una ecuacion de calculo que tiene un termino sin interaccion. En el aparato de control de motor segun la presente invencion, el control de retroalimentacion tiene un termino sin interaccion tal como se ha descrito anteriormente. Por lo tanto, se mejora la independencia del sistema de control de corriente, la precision de la estimacion sin sensor se mejora adicionalmente, y se consigue un funcionamiento mas estable.

En el aparato de control de motor segun la presente invencion, la seccion de control del mismo puede estar configurada para detectar el voltaje de dicho circuito inversor, estimar un voltaje a aplicar a dicho circuito inversor en el ciclo de control siguiente y controlar dicho circuito inversor. En el caso en el que el voltaje de entrada del circuito inversor pulsa de forma significativa, se produce un error entre el resultado de deteccion y el voltaje real, particularmente cuando el ciclo de control del circuito inversor es largo. Sin embargo, usando el voltaje detectado del circuito inversor, la seccion de control estima un voltaje a aplicar al circuito inversor en el ciclo de control siguiente y lleva a cabo el control, con lo que la seccion de control puede estimar de forma precisa el voltaje de entrada del circuito inversor. Como resultado, se puede aplicar un voltaje mas preciso al motor sin escobillas. Por lo tanto, la presente invencion puede proporcionar un aparato de control de motor mas excelente.

El aparato de control de motor segun la presente invencion puede estar configurado para incorporar un condensador que tiene una capacitancia pequena en el lado de entrada de dicho circuito inversor. En el aparato de control de motor segun la presente invencion, configurado tal como se ha descrito anteriormente, una corriente regenerativa del motor fluye a un condensador. Por lo tanto, es posible evitar la subida anormal del voltaje de lado de entrada del circuito principal del inversor debido a la corriente regenerativa. Por lo tanto, el aparato tiene una funcion de proteger al circuito contra sobrevoltaje, siendo por ello de gran seguridad.

El aparato de control de motor segun la presente invencion puede estar configurado para incorporar un inductor que tiene una inductancia pequena en el lado de entrada de dicho circuito inversor. El aparato de control de motor segun la presente invencion configurado tal como se ha descrito anteriormente envia una corriente que tiene una forma de onda lisa, siendo de este modo capaz de eliminar componentes armonicos. Por lo tanto, el aparato tiene una tasa mas alta de utilizacion de potencia.

El aparato de control de motor segun la presente invencion puede estar configurado para comprender ademas un circuito elevador que tiene un inductor, diodos, dispositivos de conmutacion y un condensador, y

una seccion de control del circuito elevador para controlar dicho circuito elevador, en la que

dicha seccion de control del circuito elevador esta configurada para determinar el valor de trabajo de dicho dispositivo de conmutacion en base a una senal procedente de dicha seccion de control. En el aparato de control de motor segun la presente invencion configurado tal como se ha descrito anteriormente, el circuito elevador puede elevar el voltaje de lado de entrada del circuito inversor. Por lo tanto, la velocidad maxima de rotacion del motor sin escobillas se puede aumentar, y el motor sin escobillas puede funcionar en un intervalo mas amplio de velocidades de rotacion.

El aparato de control de motor segun la presente invencion, en el que la seccion de control del circuito elevador, que esta configurada para recibir la fase de voltaje detectada y corriente CA de una fuente de alimentacion CA, puede estar configurada para comprender una seccion de orden de corriente CA que envia un valor de orden de corriente CA en base a dicha fase detectada y una senal de control procedente de dicha seccion de control, y

una seccion de generacion de orden PWM que genera valores de orden PWM para accionar dichos dispositivos de conmutacion en base a dicho valor de orden de corriente CA y dicha corriente CA detectada de dicha fuente de alimentacion CA y envia dichos valores de orden PWM. El aparato de control de motor segun la presente invencion configurado tal como se ha descrito anteriormente no afecta de forma adversa al sistema de la fuente de alimentacion.

El aparato de control de motor segun la presente invencion puede estar configurado para comprender ademas un circuito elevador que tiene un inductor en el que se introduce un voltaje fluctuante, una pluralidad de diodos que forman un circuito rectificador, dispositivos de conmutacion conectados a dicho circuito rectificador y que realizan la operacion de encendido/apagado, y un condensador que envia un voltaje elevado, y

una seccion de control del circuito elevador para controlar dicho circuito elevador. El aparato de control de motor segun la presente invencion configurado tal como se ha descrito anteriormente puede ampliar de forma significativa el intervalo de funcionamiento de un motor, aunque la configuracion del aparato sea sencilla.

En el aparato de control de motor segun la presente invencion, se prefiere establecer

C : 2 x 10-7 x P

suponiendo que la capacitancia de dicho condensador es C [F] y que la salida maxima de dicho motor es P [W].

En el aparato de control de motor segun la presente invencion, que incorpora un inductor que tiene una inductancia pequena en el lado de entrada de dicho circuito inversor, se prefiere establecer

L : 9 x 10-9 / C

suponiendo que la inductancia de dicho inductor es L [H] y que la capacitancia de dicho condensador es C [F].

L : P x 10-6

suponiendo que la inductancia de dicho inductor es L [H] y que la potencia maxima de salida de dicho motor es P [W].

El aparato de control de motor segun la presente invencion configurado tal como se ha descrito anteriormente puede ser usado para compresores, climatizadores, frigorificos, lavadoras electricas, secadoras electricas, sopladores, aspiradoras electricas y calentadores de agua de bomba de calor. El aparato de control de motor puede aplicar de forma continua un voltaje deseado a una fuente de accionamiento sin detener la aplicacion de voltaje incluso cuando el voltaje de lado CC del circuito inversor es bajo. Por lo tanto, el aparato de control de motor puede accionar cada uno de dichos aparatos con alta eficiencia.

Aunque las nuevas caracteristicas de la invencion se exponen particularmente en las reivindicaciones adjuntas, la invencion, tanto en cuanto organizacion como a contenido, se entendera y apreciara mejor, junto con sus otros objetos y caracteristicas, a partir de la siguiente descripcion detallada tomada junto con los dibujos.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS La figura 1 es un diagrama de bloques que muestra una configuracion de un ejemplo de aparato de control de motor segun la realizacion 1 de la presente invencion�

La figura 2 es un diagrama de bloques que muestra una configuracion de una seccion de generacion PWM segun la realizacion 1 de la presente invencion�

La figura 3 es un diagrama de flujo que muestra un funcionamiento de una seccion de correccion Vpn segun la realizacion 1 de la presente invencion�

La figura 4A es un grafico que muestra un resultado de una corriente del motor medida en un experimento, etc., bajo el control del aparato de control de motor convencional�

La figura 4B es un grafico que muestra un resultado de una corriente del motor medida en un experimento, etc., bajo el control del aparato de control de motor segun la realizacion 1�

La figura 5 es un diagrama de bloques de una seccion de generacion PWM de un aparato de control de motor segun la realizacion 2 de la presente invencion�

La figura 6 es un diagrama de flujo que muestra un funcionamiento de una seccion de correccion de relacion segun la realizacion 2 de la presente invencion�

La figura 7 es un diagrama de bloques que muestra una configuracion de un aparato de control de motor segun la realizacion 3 de la presente invencion�

La figura 8A es un grafico que muestra un resultado de una corriente del motor medida en un experimento, etc., mediante el aparato de control de motor convencional�

La figura 8B es un grafico que muestra un resultado de una corriente del motor medida en un experimento, etc., mediante el aparato de control de motor segun la realizacion 3�

La figura 9 es un diagrama de bloques que muestra una configuracion de un aparato de control de motor segun la realizacion 4 de la presente invencion�

La figura 10 es un grafico que muestra un resultado de una corriente del motor medida en un experimento, etc., mediante el aparato de control de motor segun la realizacion 4 de la presente invencion�

La figura 11 es un diagrama de bloques que muestra una configuracion de un aparato de control de motor segun la realizacion 5 de la presente invencion�

La figura 12 es un grafico que muestra un resultado de una corriente del motor medida en un experimento, etc., mediante el aparato de control de motor segun la realizacion 5 de la presente invencion�

La figura 13 es un grafico que muestra un resultado de un experimento que indica el par limite de un motor sin escobillas mediante un aparato de control de motor segun la presente invencion y el aparato de control de motor convencional�

La figura 14 es un diagrama de bloques que muestra una configuracion de un aparato de control de motor segun la realizacion 7 de la presente invencion�

La figura 15 es un diagrama de bloques que muestra una configuracion de un aparato de control de motor segun la realizacion 8 de la presente invencion�

La figura 16A es un diagrama de bloques que muestra una configuracion de un aparato de control de motor segun la realizacion 9 de la presente invencion�

La figura 16B es un diagrama de circuito que muestra otra configuracion de un circuito elevador del aparato de control de motor segun la realizacion 9 de la presente invencion.

La figura 17 es un diagrama de forma de onda que muestra una forma de onda de entrada a un circuito elevador del aparato de control de motor segun la realizacion 9 de la presente invencion�

La figura 18 es un diagrama de forma de onda que muestra un funcionamiento del aparato de control de motor segun la realizacion 9 de la presente invencion�

La figura 19 es un diagrama de bloques que muestra una configuracion de un aparato de control de motor segun la realizacion 10 de la presente invencion�

La figura 20 es un diagrama de bloques que muestra una configuracion de una seccion de control del circuito elevador del aparato de control de motor segun la realizacion 10 de la presente invencion�

La figura 21 es un diagrama de forma de onda que muestra un funcionamiento del aparato de control de motor segun la realizacion 10 de la presente invencion�

La figura 22 es un diagrama de bloques que muestra otra configuracion de una seccion de control del circuito elevador del aparato de control de motor segun la realizacion 10 de la presente invencion�

La figura 23A es un diagrama de bloques que muestra una configuracion de un aparato de control de motor segun la realizacion 11 de la presente invencion�

La figura 23B es un diagrama de circuito que muestra otra configuracion de un circuito elevador rectificador de voltaje doble del aparato de control de motor segun la realizacion 11 de la presente invencion�

La figura 24 es un diagrama de forma de onda que muestra un funcionamiento del aparato de control de motor segun la realizacion 11 de la presente invencion�

La figura 25 es un diagrama de bloques que muestra la configuracion del compresor segun la realizacion 12 de la presente invencion�

La figura 26 es un diagrama de bloques que muestra la configuracion de un climatizador segun la realizacion 13 de la presente invencion�

La figura 27 es un diagrama de bloques que muestra la configuracion de un frigorifico segun la realizacion 14 de la presente invencion�

La figura 28 es un diagrama de bloques que muestra la configuracion de una lavadora electrica segun la realizacion 15 de la presente invencion�

La figura 29 es un diagrama de bloques que muestra la configuracion de una secadora electrica segun la realizacion 16 de la presente invencion�

La figura 30 es un diagrama de bloques que muestra la configuracion de un soplador segun la realizacion 17 de la presente invencion�

La figura 31 es un diagrama de bloques que muestra la configuracion de una aspiradora electrica segun la realizacion 18 de la presente invencion�

La figura 32 es un diagrama de bloques que muestra la configuracion de un calentador de agua de bomba de calor segun la realizacion 19 de la presente invencion�

La figura 33 es el diagrama de bloques que muestra la configuracion del aparato de control de motor como primera tecnologia convencional�

La figura 34 es el diagrama de bloques que muestra la configuracion del aparato de control de motor como segunda tecnologia convencional�

Se reconocera que algunas o todas las figuras son representaciones esquematicas con fines de ilustracion y no representan necesariamente los tamanos o posiciones reales relativos de los elementos mostrados.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION

A continuacion se describiran aparatos de control de motor segun realizaciones preferidas de la presente invencion en referencia a las figuras adjuntas 1 a 32. 5 ««Realizacion 1»»

La figura 1 es un diagrama de bloques que muestra la configuracion de un aparato de control de motor segun la realizacion 1 de la presente invencion. En la figura 1, la potencia CA salida de una fuente de alimentacion CA

10 monofasica 5 es rectificada a potencia CC pulsatoria por un circuito rectificador 1 y aplicada a un circuito inversor 2. El circuito inversor 2 convierte la potencia CC rectificada en una potencia CA y aplica un voltaje deseado a un motor sin escobillas 3. Una seccion de control 4 detecta la corriente que fluye al motor sin escobillas 3 y acciona y controla el circuito inversor 2. La seccion de control 4 incluye una seccion de conversion dq 6, un controlador PI de eje d 7, un controlador PI de eje q 8, una seccion de generacion PWM 9, medios de sustraccion, etc.

15 A continuacion se describira el funcionamiento de la seccion de control 4 segun la realizacion 1.

La seccion de conversion dq 6 calcula un valor de deteccion de corriente de eje d Id y un valor de deteccion de corriente de eje q Iq segun la siguiente ecuacion (1) usando los valores de deteccion de corriente Iu, Iv y Iw que

20 fluyen a los devanados trifasicos del motor sin escobillas 3. En el caso en el que el motor sin escobillas 3 tenga un sensor de posicion, la senal de posicion del sensor de posicion se usa como una fase de rotacion 8 para este calculo. En el caso en el que el motor sin escobillas 3 no tiene sensor de posicion, una fase estimada obtenida como resultado de la estimacion de la posicion de rotor se usa como la fase de rotacion 8.

El error entre un valor de orden de corriente de eje d Id* calculado en base a una orden de rotacion, una orden de par, etc., procedente del exterior y un valor de deteccion de corriente de eje d Id salido de la seccion de conversion dq 6 se introduce en el controlador PI de eje d 7. El error es controlado PI por el controlador PI de eje d 7 y se

30 genera un valor de orden de voltaje de eje d Vd. El error entre un valor de orden de corriente de eje q Iq* calculado en base a una orden de rotacion, una orden de par, etc., procedente del exterior y un valor de deteccion de corriente de eje q Iq salido de la seccion de conversion dq 6 se introduce en el controlador PI de eje q 8, justo como en el caso del controlador PI de eje d 7. El error es controlado PI por el controlador PI de eje q 8 y se genera un valor de orden de voltaje de eje q Vq.

35 La seccion de generacion PWM 9 genera una senal PWM para accionar el circuito inversor 2 a partir del valor de orden de voltaje de eje d Vd, el valor de orden de voltaje de eje q Vq y un valor de deteccion de voltaje de entrada Vpn obtenido detectando el voltaje introducido en el circuito inversor 2, y envia la senal PWM.

40 La figura 2 es un diagrama de bloques que muestra la configuracion y el funcionamiento de la seccion de generacion PWM 9. Tal como se muestra en la figura 2, la seccion de generacion PWM 9 tiene una seccion de conversion dq inversa 10, una seccion de modulacion linea a linea 11 y una seccion de correccion Vpn 12.

La seccion de conversion dq inversa 10 calcula valores de orden de voltaje trifasico sinusoidal Vu, Vv y Vw a partir

45 del valor de orden de voltaje de eje d Vd y el valor de orden de voltaje de eje q Vq segun la siguiente ecuacion (2). En el caso en el que el motor sin escobillas 3 tiene un sensor de posicion, su senal de posicion se usa como una fase de rotacion 8 para este calculo. En el caso en el que el motor sin escobillas 3 no tiene sensor de posicion, se usa una fase estimada obtenida como resultado de la estimacion de la posicion de rotor como la fase de rotacion 8.

La seccion de modulacion linea a linea 11 detecta el valor minimo de los valores de orden de voltaje trifasico sinusoidal introducidos Vu, Vv y Vw y envia los resultados obtenidos restando el valor detectado minimo de los 5 valores de orden de voltaje trifasico sinusoidal como Vu', Vv' y Vw'. Por lo tanto, al menos el valor de orden sinusoidal monofasico es cero, y los valores de orden sinusoidales bifasicos restantes son valores positivos.

La seccion de correccion Vpn 12 recibe las salidas Vu', Vv' y Vw' de la seccion de modulacion linea a linea 11 y tambien recibe el valor de deteccion de voltaje de entrada Vpn, y genera valores de trabajo de salida PWM Du, Dv y

10 Dw. Los valores de trabajo de salida PWM Du, Dv y Dw se obtienen segun la ecuacion (3) o (4) descrita a continuacion.

La figura 3 es un diagrama de flujo que muestra un metodo de calculo realizado por la seccion de correccion Vpn 12.

15 Se detecta el valor maximo de los valores de salida trifasicos Vu', Vv' y Vw' suministrados desde la seccion de modulacion linea a linea 11, y el valor se ajusta como el valor maximo de voltaje de aplicacion Vmax (en la etapa 31). A continuacion, el valor maximo de voltaje de aplicacion Vmax se compara con el valor de deteccion de voltaje de entrada Vpn en magnitud (en la etapa 32). En el caso en el que el valor de deteccion de voltaje de entrada Vpn sea mayor que el valor maximo de voltaje de aplicacion Vmax en la etapa 32, se lleva a cabo un calculo ordinario y

20 se aplican valores de orden de voltaje de aplicacion deseados al motor sin escobillas 3. Por lo tanto, los valores de trabajo de salida PWMde las fases U, V y W se determinan segun la siguiente ecuacion (3) (en la etapa 33).

25 Por otro lado, en el caso en el que el valor de deteccion de voltaje de entrada Vpn sea menor que el valor maximo de voltaje de aplicacion Vmax, los valores de orden de voltaje de aplicacion deseados no pueden ser aplicados al motor sin escobillas 3. Se aplica el voltaje maximo que se puede generar en el momento, mientras que las fases de los voltajes aplicados no se cambian. Para este fin, los valores de trabajo de salida PWM de las fases U, V y W se determinan segun la siguiente ecuacion (4) (en la etapa 34).

Por el calculo segun la ecuacion (4) mencionada anteriormente, las relaciones de las fases U, V y W se vuelven las mismas que las relaciones obtenidas antes del calculo segun la ecuacion (4), con lo que se aplican voltajes al motor 35 sin escobillas 3 mientras se mantienen las fases de los voltajes aplicados.

La figura 4A es un grafico que muestra un resultado de un experimento con respecto a la corriente del motor bajo el control de un aparato de control de motor convencional. La figura 4B es un grafico que muestra un resultado de un experimento con respecto a la corriente del motor segun la realizacion 1 en el caso en el que se usa la ecuacion (4) para la seccion de correccion Vpn 12. En las figuras 4A y 4B, el valor de deteccion de voltaje de entrada Vpn, la corriente del motor, el valor de orden de corriente del motor y la fase de voltaje de aplicacion al motor se muestran en esta secuencia desde arriba. En el experimento del que se obtiene el resultado mostrado en la figura 4A, se uso un aparato de control de motor que tenia la configuracion de la primera tecnologia convencional mencionada anteriormente, como aparato de control de motor convencional.

En el aparato de control de motor convencional, cuando el valor de deteccion de voltaje de entrada Vpn que sirve como el voltaje de entrada al circuito inversor es pequeno, fluye una corriente significativamente desviada de una corriente deseada en el motor sin escobillas. Este tipo de corriente reduce la eficiencia del motor y aumenta el ruido. Ademas, si fluye una corriente grande, los imanes del motor se desimantan, con lo que pueden surgir problemas. Ademas, el valor maximo de la corriente se vuelve mayor cuando la carga aplicada al motor sin escobillas es mayor. Por lo tanto, hay que aumentar la corriente nominal del circuito inversor cuando el motor sin escobillas es accionado a una carga predeterminada. Por lo tanto, era necesario usar un circuito inversor incluyendo componentes caros. Ademas, en el aparato de control de motor convencional, cuando el valor de deteccion de voltaje de entrada Vpn obtenido detectando el voltaje introducido en el circuito inversor 2 es pequeno, se perturba la fase del voltaje aplicado al motor, y la corriente del motor fluctua de forma significativa tal como se muestra en la figura 4A.

Por otro lado, en el caso de que se use el aparato de control de motor segun la realizacion 1 de la presente invencion, la fase del voltaje aplicado al motor se mantiene. Por lo tanto, se aplica la fase apropiada al motor sin escobillas 3 incluso cuando el valor de deteccion de voltaje de entrada Vpn es pequeno. Ademas, dado que la perturbacion de la corriente del motor en el tiempo es pequena, se eleva la eficiencia del motor y se reduce el ruido.

Segun los resultados de los experimentos mencionados anteriormente, dado que la corriente del motor aumenta mas de lo necesario en el aparato de control de motor convencional, esto da como resultado que el circuito inversor se haga de mayor tamano y de coste mas alto. En el caso del aparato de control de motor segun la realizacion 1 de la presente invencion, la perturbacion de la corriente del motor es menor, con lo que el aparato de control de motor se puede configurar usando un circuito inversor que tiene una pequeno capacidad de corriente y similares.

Con el aparato de control de motor segun la realizacion 1 de la presente invencion, el circuito rectificador se puede hacer mas pequeno, y el aparato puede estar configurado con y sin un sensor de posicion. Ademas, aunque el voltaje de entrada del circuito inversor pulse de forma significativa, el aparato de control de motor segun la realizacion 1 puede llevar a cabo el accionamiento sin sensores sin detener la aplicacion de voltaje al motor sin escobillas.

««Realizacion 2»»

A continuacion, se describira un aparato de control de motor segun la realizacion 2 de la presente invencion. La figura 5 es un diagrama de bloques que muestra el funcionamiento de la seccion de generacion PWM 90 del aparato de control de motor segun la realizacion 2. La configuracion del aparato de control de motor segun la realizacion 2 es sustancialmente identica a la configuracion segun la realizacion 1, a excepcion de la seccion de generacion PWM 9 del aparato de control de motor segun la realizacion 1. Por lo tanto, la seccion de generacion PWM 90 se describira a continuacion.

Tal como se muestra en la figura 5, la seccion de generacion PWM 90 segun la realizacion 2 tiene una seccion de correccion de relacion 13, una seccion de conversion dq inversa 10, una seccion de modulacion linea a linea 11 y una seccion de generacion de relacion 14. En la figura 5, los funcionamientos de la seccion de conversion dq inversa 10 y la seccion de modulacion linea a linea 11 son similares a los de la realizacion 1 mencionada anteriormente.

Un metodo de calculo llevado a cabo por la seccion de correccion de relacion 13 se muestra en el diagrama de flujo de la figura 6. V1 se calcula a partir del valor de orden de voltaje de eje d Vd y el valor de orden de voltaje de eje q Vq segun la siguiente ecuacion de calculo (5) (en la etapa 35). V1 se compara en magnitud con el valor de deteccion de voltaje de entrada Vpn (en la etapa 36).

En el caso en el que el valor de deteccion de voltaje de entrada Vpn es menor en la etapa 36, el valor de orden de voltaje de eje d Vd y el valor de orden de voltaje de eje q Vq se cambian a Vd' y Vq', respectivamente, segun la

5 siguiente ecuacion (6) y que comprende se envian (en la etapa 37). En el caso en el que el valor de deteccion de voltaje de entrada Vpn es mayor, el valor de orden de voltaje de eje d Vd y el valor de orden de voltaje de eje q Vq son enviados directamente.

La seccion de generacion de relacion 14 lleva a cabo el calculo segun la ecuacion (3) mencionada anteriormente y genera valores de trabajo de salida PWM Du, Dv y Dw.

Cuando el valor de orden de voltaje de eje d Vd y el valor de orden de voltaje de eje q Vq son cambiados a Vd' y Vq',

15 respectivamente, por la seccion de correccion de relacion 13 segun la ecuacion (6) tal como se ha descrito anteriormente, la fase del voltaje de aplicacion se mantiene, aunque no se aplique un voltaje de aplicacion deseado al motor sin escobillas 3.

La seccion de generacion PWM 9 del aparato de control de motor segun la realizacion 1 mencionada anteriormente y la seccion de generacion PWM 90 del aparato de control de motor segun la realizacion 2 son diferentes entre si solamente en el metodo de calculo llevado a cabo en el medio. Por lo tanto, los valores de trabajo de salida PWM Du, Dv y Dw calculados por la seccion de generacion PWM 9 son los mismos que los calculados por la seccion de generacion PWM 90, siempre de que las condiciones sean las mismas.

25 El aparato de control de motor segun la realizacion 2 de la presente invencion puede llevar a cabo de forma continua la aplicacion de voltaje al motor sin escobillas 3 sin detener la aplicacion de voltaje, incluso cuando el voltaje de lado CC del circuito inversor es bajo. Ademas, en la realizacion 2, incluso en el caso en el que el accionamiento sin sensores se lleva a cabo bajo una circunstancia en la que la informacion de fase del motor del motor sin escobillas 3 no se obtiene de un sensor de posicion, la aplicacion continua de voltaje se puede llevar a cabo sin detener la aplicacion de voltaje al motor sin escobillas 3. Por lo tanto, con la configuracion del aparato de control de motor segun la realizacion 2, la fase del motor sin escobillas 3 puede ser estimada en todo momento, con lo que la presente invencion puede proporcionar un aparato de control de motor capaz de accionar un motor sin usar un sensor de posicion.

35 ««Realizacion 3»»

A continuacion, se describira un aparato de control de motor segun la realizacion 3 de la presente invencion. La figura 7 es un diagrama de bloques que muestra la configuracion del aparato de control de motor segun la realizacion 3. Las funciones y configuraciones del circuito rectificador 1, el circuito inversor 2, el motor sin escobillas 3 y la fuente de alimentacion CA monofasica 5 mostrados en la figura 7 son similares a aquellas segun la realizacion 1 mencionada anteriormente. La seccion de control 4a del aparato de control de motor segun la realizacion 3 tiene una seccion de estimacion de fase 15. La seccion de estimacion de fase 15 envia una fase estimada 8 en base al valor de deteccion de corriente de eje d Id y el valor de deteccion de corriente de eje q Iq calculados por la seccion de conversion dq 6 y el valor de orden de voltaje de eje d Vd' y el valor de orden de voltaje de eje q Vq' enviados

45 desde una seccion de generacion PWM 9a. El metodo de calcular la fase estimada 8 se detalla en tesis mencionada anteriormente quot;Control of a sensorless salient-pole brushless DC motor on the basis of estimation of speed electromotive forcequot; de Takeshita, Ichikawa, Lee y Matsui, Thesis Journal, Vol. 117-D, no 1, paginas 98 a 104, publicada por el Instituto de Ingenieros Electricos de Japon en 1997 (T.IEE Japon, Vol.117- D, no 1, '97). Por lo tanto, la explicacion del metodo se omite en el presente documento. La fase estimada 8 obtenida mediante el calculo es enviada a la seccion de conversion dq 6 y la seccion de generacion PWM 9a y usada a continuacion.

El metodo de calcular la fase estimada 8 descrito en el documento mencionado anteriormente quot;Control of a sensorless salient-pole brushless DC motor on the basis of estimation of speed electromotive forcequot; se explicara brevemente en el presente documento en referencia a la figura 7. La seccion de estimacion de fase 15 establece un valor estimado de la fase de rotor del motor sin escobillas 3 y establece el error entre el valor estimado y la fase de rotor real del motor sin escobillas 3. A partir de una ecuacion de voltaje general de un motor sin escobillas, se establece una ecuacion de voltaje en base al valor estimado de la fase de rotor usando el error establecido, tal como se ha descrito anteriormente. La velocidad estimada de rotacion del motor sin escobillas se calcula segun la ecuacion. El control de retroalimentacion se lleva a cabo de modo que el resultado del calculo sea igual a la velocidad de rotacion real del motor sin escobillas. Llevando a cabo el control de retroalimentacion de forma continua, dicho error puede converger a cero, por lo que la fase estimada 8 se hace coincidente con la fase de rotor real. Se usan constantes del motor, como los valores de resistencia e inductancia de los devanados del motor sin escobillas 3, cuando se establece dicha ecuacion de voltaje. Ademas, el voltaje aplicado al motor sin escobillas 3 y la corriente que fluye en el momento tambien se usan para la ecuacion de voltaje mencionada anteriormente. La fase del motor sin escobillas 3 puede ser estimada usando el voltaje aplicado, la corriente y las constantes del motor sin escobillas 3 tal como se ha descrito anteriormente. Por lo tanto, es posible el accionamiento sin sensores. Una velocidad estimada de rotacion 0 del motor sin escobillas 3 tambien se puede calcular diferenciando la fase estimada 8.

En el aparato de control de motor segun la realizacion 3, el valor de orden de voltaje de eje d Vd' y el valor de orden de voltaje de eje q Vq' a introducir en la seccion de estimacion de fase 15 se hacen iguales al valor de orden de voltaje de eje d Vd y el valor de orden de voltaje de eje q Vq a aplicar realmente al motor sin escobillas 3 por la seccion de generacion PWM 9a, respectivamente. Por lo tanto, incluso en el caso en el que el voltaje de lado CC del circuito inversor 2 pulsa, la estimacion de fase se puede llevar a cabo apropiadamente, con lo que es posible el accionamiento sin sensores. Por ejemplo, en el caso de que la seccion de generacion PWM 9a segun la realizacion 3 este configurada en base a la realizacion 2 mencionada anteriormente, el valor de orden de voltaje de eje d Vd' y el valor de orden de voltaje de eje q Vq' salidos de la seccion de correccion de relacion 13 mostrada en la figura 5 deberan ser enviados solamente a la seccion de estimacion de fase 15. Por otro lado, en el caso en el que la seccion de generacion PWM 9a este configurada en base a la realizacion 1 mencionada anteriormente, los voltajes trifasicos sinusoidales Vu, Vv y Vw solamente deberan ser calculados de nuevo a partir de los valores de trabajo de salida PWM Du, Dv y Dw y el valor de deteccion de voltaje de entrada Vpn suministrado desde la seccion de correccion Vpn 12 mostrada en la figura 2. A continuacion, el valor de orden de voltaje de eje d y el valor de orden de voltaje de eje q obtenidos como resultado de conversion dq solamente deberan ser enviados a la seccion de estimacion de fase 15.

Dado que el voltaje de entrada pulsa, el valor de deteccion de voltaje de entrada Vpn aplicado cuando se determinan los valores de trabajo, es diferente del voltaje de entrada aplicado cuando el circuito inversor 2 lleva a cabo realmente una operacion de PWM. Por lo tanto, sin enviar los valores de orden de voltaje Vd' y Vq' a la seccion de estimacion de fase 15 en el momento de ordenar, los valores de orden de voltaje de eje d y de eje q pueden ser calculados de nuevo usando el valor de deteccion de voltaje de entrada Vpn obtenido cuando el circuito inversor 2 lleva a cabo realmente la operacion de PWM y posteriormente enviados a la seccion de estimacion de fase 15. No es necesario afirmar que la precision de estimacion de fase se mejora mediante este nuevo calculo.

La figura 8A es un grafico que muestra el resultado de un experimento con respecto a la estimacion de fase mediante el aparato de control de motor convencional. La figura 8B es un grafico que muestra el resultado de un experimento con respecto a la estimacion de fase mediante el aparato de control de motor segun la realizacion 3 de la presente invencion. En las figuras 8A y 8B, la forma de onda superior muestra el valor de deteccion de voltaje de entrada Vpn, y la forma de onda inferior muestra la forma de onda de la fase estimada. En el experimento mostrado en la figura 8A, un aparato de control de motor configurado mediante la simple combinacion de dichas segunda y tercera tecnologias convencionales se usa como el aparato de control de motor convencional.

Tal como se muestra en la figura 8A, en el aparato de control de motor convencional, la fase estimada se distorsiona cuando el valor de deteccion de voltaje de entrada Vpn del circuito inversor 2 es pequeno, con lo que el resultado de la estimacion se desvia de la fase real. Esto da como resultado una reduccion de la eficiencia del motor y un aumento del ruido. Ademas, cuando la carga del motor es grande, la desviacion de la fase se vuelve mayor. Esto causa un grave problema de perdida de sincronizacion y detencion del motor. Como aparato para resolver este tipo de problema, la presente invencion puede proporcionar el aparato de control de motor segun la realizacion 3. Tal como se muestra en la figura 8B, la fase estimada en el aparato de control de motor segun la realizacion 3 se vuelve lineal e identica a la fase real. Por lo tanto, el aparato de control de motor segun la realizacion 3 puede llevar a cabo un excelente control del motor sin reducir la eficiencia del motor ni aumentar el ruido, aunque el aparato tenga una configuracion sin sensores.

««Realizacion 4»»

A continuacion, se describira un aparato de control de motor segun la realizacion 4 de la presente invencion. La figura 9 es un diagrama de bloques que muestra la configuracion del aparato de control de motor segun la realizacion 4. Las funciones y configuraciones del circuito rectificador 1, el circuito inversor 2, el motor sin escobillas 3 y la fuente de alimentacion CA monofasica 5 mostrados en la figura 9, son similares a las de la realizacion 1 mencionada anteriormente. La seccion de control 4b segun la realizacion 4 tiene un controlador PI de eje d 7a y un controlador PI de eje q 8a, una seccion de generacion PWM 9b, una seccion de conversion dq 6, medios de sustraccion, etc.

La seccion de generacion PWM 9b segun la realizacion 4 esta configurada para enviar una senal S al controlador PI de eje d 7a y el controlador PI de eje q 8a cuando la etapa 34 (el calculo de la ecuacion (4)) se lleva a cabo dependiendo del resultado del juicio en la etapa 32 (figura 3) en el proceso de calculo de la seccion de correccion Vpn (figura 2) segun la realizacion 1.

Cuando la seccion de generacion PWM 9b lleva a cabo la etapa 34, es decir, cuando el valor de orden de voltaje de eje d Vd es generado a partir del error entre el valor de orden de corriente de eje d Id* y el valor de deteccion de corriente de eje d Id en la etapa 34, el controlador PI de eje d 7a, que ha recibido la senal S procedente de la seccion de generacion PWM 9b, lleva a cabo control P (proporcional), pero no lleva a cabo el control I (integral). El controlador PI de eje q 8a tambien lleva a cabo una operacion similar a la del controlador PI de eje d 7a mencionado anteriormente.

La figura 10 es un grafico que muestra un resultado de un experimento con respecto a la corriente del motor segun la realizacion 4. En la figura 10, el valor de deteccion de voltaje de entrada Vpn, la corriente del motor, el valor de orden de corriente del motor y la fase de voltaje de aplicacion al motor se muestran en esta secuencia desde arriba.

Cuando se compara el resultado del experimento mostrado en la figura 10 con el resultado del experimento mostrado en la figura 4B segun la realizacion 1 mencionada anteriormente, se descubre que la frecuencia de aparicion en la que la corriente del motor en particular se vuelve mayor que el valor de orden de corriente del motor ha disminuido de forma significativa. Se observa de este modo que el error ha disminuido. Ademas, se ha descubierto que la parte rodeada con un circulo de la forma de onda de la corriente del motor mostrada en la figura 10 esta mas proxima al valor de orden de corriente del motor que la parte rodeada con un circulo de la forma de onda de la corriente del motor mostrada en la figura 4B. Tal como se ha descrito anteriormente, los experimentos han confirmado que el aparato de control de motor segun la realizacion 4 puede mejorar la controlabilidad de la corriente del motor, reducir la aparicion de corrientes parasitas y elevar el valor maximo del par de salida del motor.

««Realizacion 5»»

A continuacion, se describira un aparato de control de motor segun la realizacion 5 de la presente invencion. La figura 11 es un diagrama de bloques que muestra la configuracion del aparato de control de motor segun la realizacion 5. Las funciones y configuraciones del circuito rectificador 1, el circuito inversor 2, el motor sin escobillas 3 y la fuente de alimentacion CA monofasica 5 mostrados en la figura 11 son similares a aquellas segun la realizacion 1 mencionada anteriormente. La seccion de control 4c segun la realizacion 5 tiene una seccion de conversion dq 6, un controlador PI de eje d 7, un controlador PI de eje q 8, una seccion de generacion PWM 9, un multiplicador de eje d 18, un multiplicador de eje q 19 y un sumador de eje q 20. Las funciones de la seccion de conversion dq 6, el controlador PI de eje d 7, el controlador PI de eje q 8 y la seccion de generacion PWM 9 son similares a aquellas segun la realizacion 1. El multiplicador de eje d 18 envia el resultado de la multiplicacion del valor de deteccion de corriente de eje q Iq, la velocidad de rotacion 0 del motor sin escobillas 3 y la inductancia de eje q Iq del motor sin escobillas 3. El resultado es enviado y anadido a continuacion a la salida del controlador PI de eje d 7, y el resultado de la adicion se establece como el valor de orden de voltaje de eje d Vd. El multiplicador de eje q 19 envia el resultado de la multiplicacion del valor de deteccion de corriente de eje d Id, la velocidad de rotacion 0 y la inductancia de eje d Ld del motor sin escobillas 3. El sumador de eje q 20 envia el resultado de la multiplicacion de la velocidad de rotacion 0 y el voltaje inducido Ke del motor sin escobillas de eje q 3. El resultado de la adicion de las respectivas salidas del multiplicador de eje q 19, el sumador de eje q 20 y el controlador PI de eje q 8 se establecen como el valor de orden de voltaje de eje q Vq. Estas operaciones se representan mediante la siguiente ecuacion de calculo (7).

En la realizacion 5, anadiendo un termino sin interaccion, es decir, el primer termino en el lado derecho de la ecuacion (7), se puede mejorar la independencia del eje d y el eje q. La figura 12 es un grafico que muestra un resultado de un experimento con respecto a la corriente del motor segun la realizacion 5.

Tal como se muestra en la figura 12, el rendimiento del seguimiento de la corriente del motor del aparato de control de motor segun la realizacion 5 es mas alto que el del aparato de control de motor segun la realizacion 4 mostrado en la figura 10. Se ha descubierto que la parte rodeada con un circulo de la forma de onda de la corriente del motor mostrada en la figura 12 esta mas proxima al valor de orden de corriente del motor que la parte rodeada con un circulo mostrada en la figura 10. Los experimentos han confirmado que el aparato de control de motor segun la realizacion 5 puede reducir mas la aparicion de corrientes parasitas y elevar el valor maximo del par de salida del motor en comparacion con el aparato de control de motor segun la realizacion 4.

La figura 13 es un grafico que muestra los resultados de un experimento con respecto a la relacion entre la velocidad de rotacion y el par limite de un motor sin escobillas en el caso en el que el aparato de control de motor segun la presente invencion se compara con el aparato de control de motor convencional. El aparato de control de motor segun la presente invencion usado para el experimento mostrado en la figura 13 es un aparato configurado mediante la combinacion de las configuraciones de las realizaciones 1, 3, 4 y 5 mencionadas anteriormente. Ademas, el aparato de control de motor convencional usado como ejemplo de comparacion es un aparato de control de motor configurado mediante la simple combinacion de las tecnologias convencionales segunda y tercera mencionadas anteriormente. En este experimento, incluso cuando se uso la configuracion del aparato de control de motor segun la realizacion 2 en lugar de la configuracion del aparato de control de motor segun la realizacion 1, se obtuvo un resultado similar del experimento.

Tal como se muestra claramente en la figura 13, el par limite en el caso del aparato de control de motor segun la presente invencion es significativamente mayor que en el caso del aparato de control de motor convencional. Por lo tanto, los requisitos de par para los compresores de climatizadores, frigorificos, etc., se pueden cumplir suficientemente usando el aparato de control de motor segun la presente invencion. Ademas, las especificaciones del aparato de control de motor para accionar motores de lavadoras electricas, secadoras electricas, aspiradoras electricas, sopladores, etc., se pueden cumplir usando el aparato de control de motor segun la presente invencion.

««Realizacion 6»»

A continuacion, se describira un aparato de control de motor segun la realizacion 6 de la presente invencion. El aparato de control de motor segun la realizacion 6 esta configurado de modo que el valor de deteccion de voltaje de entrada Vpn introducido en el circuito inversor se estima a partir de datos pasados.

Dado que el valor de deteccion de voltaje de entrada Vpn fluctua de forma significativa, el valor es detectado cada ciclo de control en el aparato de control de motor segun la realizacion 6. Se supuso en el presente documento que el valor de deteccion de voltaje de entrada detectado en el ultimo ciclo de control es Vpn[n-1] y que el valor de deteccion de voltaje de entrada detectado en el penultimo ciclo de control es Vpn[n-2]. Vpn[n-1] no se usa como el valor de deteccion de voltaje de entrada en el presente ciclo de control. En su lugar, se calcula la variacion entre Vpn[n-1] y Vpn[n-2], y se estima el valor de deteccion de voltaje de entrada Vpn[n] en el presente ciclo de control. La ecuacion para el calculo se representa mediante la siguiente ecuacion (8).

La ecuacion (8) se establece cuando se supone que la variacion entre el valor de deteccion de voltaje de entrada Vpn[n-1] en el ultimo ciclo de control y el valor de deteccion de voltaje de entrada Vpn[n-2] en el penultimo ciclo de control es igual a la variacion entre el valor en el ciclo de control presente y el valor en el ultimo ciclo de control. Usando el valor de deteccion de voltaje de entrada Vpn[n] estimado usando la ecuacion (8), el aparato de control de motor segun la presente invencion puede enviar valores de trabajo precisos.

La configuracion segun la realizacion 6 para estimar el valor de deteccion de voltaje de entrada Vpn[n] puede estar incorporada en las configuraciones segun las realizaciones 1 a 5 mencionadas anteriormente. Por lo tanto, se puede enviar valores de trabajo mas precisos, y se puede llevar a cabo un control altamente eficiente del motor.

««Realizacion 7»»

A continuacion, se describira un aparato de control de motor segun la realizacion 7 de la presente invencion. Cuando se detiene un motor o se detienen el funcionamiento de conmutacion de un circuito inversor, la corriente que fluye en el motor se regenera al lado de entrada del circuito inversor. En el caso en el que la corriente regenerativa es grande, el voltaje del lado de entrada del circuito inversor aumenta y es un sobrevoltaje. Esto puede danar el aparato de control de motor que incorpora el circuito inversor. El aparato de control de motor segun la realizacion 7 tiene un mecanismo para evitar el dano debido a la corriente regenerativa.

La figura 14 es un diagrama de circuito que muestra un circuito rectificador 1, un circuito inversor 2, un motor sin escobillas 3, una fuente de alimentacion CA monofasica 5, etc., distintos de una seccion de control, en el aparato de control de motor segun la realizacion 7 de la presente invencion. La seccion de control no se muestra. Tal como se muestra en la figura 14, un condensador 16 que tiene una capacitancia pequena esta dispuesto entre el circuito rectificador 1 y el circuito inversor 2. El dano del aparato de control de motor debido a una corriente regenerativa se puede evitar disponiendo el condensador 16 entre el circuito rectificador 1 y el circuito inversor 2 tal como se ha descrito anteriormente. Como resultado, es posible conseguir un aparato de control de motor que tiene mayor seguridad.

La capacitancia del condensador 16 se pone a un valor en el que el aparato de control de motor no resulta danado por la corriente regenerativa. Por ejemplo, en el caso en el que el aparato de control de motor se usa para el compresor de un climatizador o un calentador de agua de bomba de calor para uso domestico, la capacitancia debera ser aproximadamente de 0,1 a 50 !F. En el caso de un frigorifico, una lavadora electrica, una secadora electrica y un aspiradora electrica, la capacitancia debera ser aproximadamente de 0,1 a 20 !F dado que la corriente regenerativa es menor que la del climatizador.

Aunque la configuracion en la que el condensador 16 esta dispuesto entre el circuito rectificador 1 y el circuito inversor 2 se ha explicado en las descripciones de la realizacion 7, el condensador 16 solamente debe estar conectado al lado de entrada del circuito inversor 2.

La corriente regenerativa es una corriente que fluye desde el motor sin escobillas 3 al condensador 16 cuando la energia almacenada determinada por la inductancia L[H] de los devanados del motor sin escobillas y las corrientes que fluyen a traves de los devanados es regenerada como un voltaje al condensador 16 inmediatamente antes de la parada del motor sin escobillas 3. La salida maxima P[W] del motor sin escobillas 3 depende del valor de corriente permisible y la inductancia L del motor sin escobillas 3. En la realizacion 7, la salida maxima P[W] del motor sin escobillas 3 tiene una relacion representada mediante la siguiente ecuacion (9). Esta relacion se basa en la consideracion exhaustiva de la relacion entre dicha capacitancia C[F] y la salida del motor sin escobillas 3, un valor en el que el aparato de control de motor no resulta danado, y otros factores.

La configuracion segun la realizacion 7 en la que se evita el dano del aparato de control de motor debido a la

corriente regenerativa, se puede incorporar en las configuraciones segun las realizaciones 1 a 6 mencionadas anteriormente. Por lo tanto, es posible proporcionar un aparato de control de motor que tenga mayor fiabilidad.

««Realizacion 8»»

A continuacion, se describira un aparato de control de motor segun la realizacion 8 de la presente invencion. La figura 15 es un diagrama de circuito que muestra un circuito rectificador 1, un circuito inversor 2, un motor sin escobillas 3, una fuente de alimentacion CA monofasica 5, etc., distintos de una seccion de control, en el aparato de control de motor segun la realizacion 8 de la presente invencion. La seccion de control no se muestra en la figura 15.

La corriente de entrada del circuito rectificador 1 esta afectada por el funcionamiento de conmutacion del circuito inversor 2. En particular, en el caso de que la frecuencia portadora del funcionamiento de conmutacion sea baja, existe el problema de distorsionar la forma de onda de la corriente de entrada. En el aparato de control de motor segun la realizacion 8, un inductor 17 que tiene una inductancia L, esta dispuesto entre la fuente de alimentacion CA monofasica 5 y el circuito rectificador 1 tal como se muestra en la figura 15. Proporcionando el inductor 17 entre la fuente de alimentacion CA monofasica 5 y el circuito rectificador 1 del aparato de control de motor segun la realizacion 8, se puede elevar el factor de potencia de la corriente de entrada y se puede mejorar la forma de onda de la corriente. La inductancia L del inductor 17 se pone a un valor en el que la distorsion de la corriente disminuye. Por ejemplo, en el caso en el que el aparato de control de motor se usa para el compresor de un climatizador o un calentador de agua de bomba de calor para uso domestico, la inductancia L debera ser aproximadamente de 0,1 a 2,0 mH. En el caso de un frigorifico, una lavadora electrica, una secadora electrica y un aspiradora electrica, la inductancia L debera ser aproximadamente de 0,1 a 1,0 mH, dado que la corriente es menor que la del climatizador.

Aunque la configuracion en la que el inductor 17 esta provisto entre la fuente de alimentacion CA monofasica 5 y el circuito rectificador 1 se ha explicado en las descripciones de la realizacion 8, el inductor 17 solamente debe estar conectado al lado de entrada del circuito inversor 2.

La inductancia L del inductor 17 se refiere a la magnitud de la corriente de entrada y la frecuencia de conmutacion del circuito inversor 2. En el caso del climatizador, frigorifico, lavadora electrica, etc., mencionados anteriormente, no hay gran diferencia en la frecuencia de conmutacion. La frecuencia de conmutacion es sustancialmente de varios kHz a varias decenas de kHz. Por lo tanto, se considera que la inductancia apropiada L en la realizacion 8 casi viene determinada por la magnitud de la corriente de entrada. Dado que el voltaje de la fuente de alimentacion CA monofasica 5 es de 200 a 230 V segun la norma mundial universal, hay una correlacion entre la salida maxima P[W] del motor sin escobillas 3 y la inductancia apropiada L. Esta correlacion se representa sustancialmente mediante la siguiente ecuacion (10).

Ademas, en el caso de un aparato de control de motor provisto tanto del inductor 17 como del condensador 16, tiene lugar un fenomeno de resonancia. Para evitar que el fenomeno de resonancia afecte de forma adversa al sistema de la fuente de alimentacion CA, se establece la relacion representada mediante la siguiente ecuacion (11) entre la inductancia L del inductor 17 y la capacitancia C del condensador 16.

Tambien se puede prever un condensador que tiene una capacitancia C para un aparato de control de motor provisto de un inductor con el fin de evitar el dano del aparato de control de motor debido a una corriente regenerativa tal como se ha explicado en las descripciones de la realizacion 7 mencionada anteriormente. En este caso, sin embargo, el inductor esta conectado en serie con el condensador, con lo que se puede producir un fenomeno de resonancia. Tal como es conocido en general, la frecuencia de la resonancia es 1/2pv(LC), un valor determinado por los valores del inductor y condensador. Por lo tanto, estableciendo los valores del inductor y condensador de modo que la frecuencia de resonancia sea mas alta que las frecuencias especuladas en las normas de armonicos de la fuente de alimentacion, por ejemplo, es posible proporcionar un aparato de control de motor que genere menos ruido.

««Realizacion 9»»

A continuacion, se describira un aparato de control de motor segun la realizacion 9 de la presente invencion. La figura 16A es un diagrama de bloques que muestra la configuracion del aparato de control de motor segun la realizacion 9 de la presente invencion. Las funciones y configuraciones del circuito inversor 2, el motor sin escobillas 3, la seccion de control 4 y la fuente de alimentacion CA monofasica 5 mostrados en la figura 16A son similares a las de la realizacion 1 mencionada anteriormente. En el aparato de control de motor segun la realizacion 9, un circuito elevador 21 esta provisto en el lado de entrada del circuito inversor 2. El voltaje CA (100 V CA, por ejemplo) suministrado desde la fuente de alimentacion CA monofasica 5 es elevado (a 200 V AC, por ejemplo) por el circuito elevador 21 e introducido en el circuito inversor 2.

El circuito elevador 21 incluye un inductor 200 al que se aplica el voltaje de entrada V de la fuente de alimentacion CA monofasica 5, dos dispositivos de conmutacion 201 y 202 conectados en serie, dos diodos 203 y 204 conectados en serie y un condensador 205. Un terminal de la fuente de alimentacion CA monofasica 5 esta conectado al punto de conexion de los dos dispositivos de conmutacion 201 y 202 mediante el inductor 200. El otro terminal de la fuente de alimentacion CA monofasica 5 esta conectado al punto de conexion de los dos diodos 203 y 204. Ademas, la conexion en serie de los dos dispositivos de conmutacion 201 y 202, la conexion en serie de los dos diodos 203 y 204 y el condensador 205 estan conectados en paralelo uno con otro. La salida a traves del condensador 205 es introducida en el circuito inversor 2.

Ademas, el aparato de control de motor segun la realizacion 9 esta provisto de una seccion de control del circuito elevador 22 para controlar la operacion de encendido/apagado de los dispositivos de conmutacion 201 y 202 del circuito elevador 21. En las siguientes descripciones, el dispositivo de conmutacion 201 dispuesto en el lado superior del aparato de control de motor mostrado en la figura 16A se denomina un dispositivo de conmutacion de brazo superior 201, y el dispositivo de conmutacion 202 dispuesto en el lado inferior se denomina un dispositivo de conmutacion de brazo inferior 202.

A continuacion, se describira un ejemplo del funcionamiento de la seccion de control del circuito elevador 22 del aparato de control de motor segun la realizacion 9.

La seccion de control del circuito elevador 22 envia ordenes PWM para controlar el dispositivo de conmutacion de brazo superior 201 y el dispositivo de conmutacion de brazo inferior 202 provistos en el circuito elevador 21. En la orden PWM para uno de los dispositivos de conmutacion, un periodo de encendido/apagado en el que el dispositivo de conmutacion repite la operacion de encendido/apagado a intervalos de un tiempo predeterminado y un periodo de apagado en el que el dispositivo de conmutacion mantiene su estado apagado estan presentes alternativamente. Ademas, en el periodo de encendido/apagado en el que uno de los dispositivos de conmutacion repite la operacion de encendido/apagado a intervalos del tiempo predeterminado, el otro dispositivo de conmutacion esta en el periodo de apagado en el que se mantiene el estado apagado del dispositivo de conmutacion.

En la figura 17, la senal (a) es una senal de control V1 enviada desde la seccion de control del circuito elevador 22 al dispositivo de conmutacion de brazo superior 201. La senal (b) es una senal de control V2 enviada desde la seccion de control del circuito elevador 22 al dispositivo de conmutacion de brazo inferior 202. La senal (c) es el voltaje de salida V de la fuente de alimentacion CA monofasica 5. Las senales mostradas en la figura 17 son ejemplos de estas senales. Tal como se muestra en la figura 17, por ejemplo, se supone que, en el periodo A, el dispositivo de conmutacion de brazo superior 201 lleva a cabo la operacion de encendido/apagado, y el dispositivo de conmutacion de brazo inferior 202 mantiene el estado apagado. Tambien se supone que, en el periodo B, el dispositivo de conmutacion de brazo inferior 202 lleva a cabo la operacion de encendido/apagado, y el dispositivo de conmutacion de brazo superior 201 mantiene el estado apagado.

El estado en el periodo A es un estado en el que el voltaje de salida V en el terminal de la fuente de alimentacion CA monofasica 5, no conectado al inductor 200, es mas alto. Ademas, el estado en el periodo B es un estado en el que el voltaje de salida V en el terminal de la fuente de alimentacion CA monofasica 5, conectado al inductor 200, es mas alto. En otras palabras, el periodo A y el periodo B son generados en sincronizacion con la frecuencia de la fuente de alimentacion CA monofasica 5. La seccion de control del circuito elevador 22 envia las ordenes PWM al circuito elevador 21 de modo que el dispositivo de conmutacion de brazo superior 201 y el dispositivo de conmutacion de brazo inferior 202 provistos en el circuito elevador 21 lleven a cabo la operacion de encendido/apagado tal como se ha descrito anteriormente.

A continuacion, se describira un metodo de determinacion de los valores de trabajo de salida PWM de la orden PWM segun la realizacion 9.

La seccion de control 4 determina si la etapa 34 mostrada en la figura 3 y explicada en las descripciones de la realizacion 3 mencionada anteriormente se ha llevado a cabo o no en cada punto de temporizacion en el que el voltaje de entrada del circuito inversor 2 se vuelve maximo. En otras palabras, la seccion de control 4 determina si los valores de trabajo de salida PWM de las fases U, V y W han sido determinados segun la ecuacion (4) o no en el caso en el que el valor de deteccion de voltaje de entrada Vpn es menor que el valor maximo de voltaje de aplicacion Vmax.

En el caso en el que se determina que la etapa 34 se ha llevado a cabo, la seccion de control 4 envia a la seccion de control del circuito elevador 22 una senal de control indicando que la etapa 34 se ha llevado a cabo. Cuando la senal de control es introducida desde la seccion de control 4, la seccion de control del circuito elevador 22 incrementa los valores de trabajo de salida PWM de la orden PWM que es enviada al circuito elevador 21. Por otro lado, cuando no se introduce la senal de control, la seccion de control del circuito elevador 22 disminuye los valores de trabajo de salida PWM de la orden PWM. Como resultado, los valores de trabajo de salida PWM de la orden PWM de la seccion de control del circuito elevador 22 se cambian en cada punto de temporizacion en el que el voltaje de entrada del circuito inversor 2 se vuelve el valor maximo. Este punto de temporizacion es un punto de temporizacion en el que el voltaje de salida de la fuente de alimentacion CA monofasica 5 se vuelve el valor maximo.

A continuacion, se describira un metodo de determinacion de si el estado de funcionamiento es el estado en el periodo A o el estado en el periodo B.

Cuando se pone en marcha el motor sin escobillas 3, el voltaje de entrada del circuito inversor 2 es similar al obtenido cuando no se dispone el condensador 205 dado que la capacitancia del condensador 205 provisto en el circuito elevador 21 es pequena (justo como la senal de deteccion de voltaje de entrada designada por Vpn en las figuras 4A y 4B, por ejemplo). En este momento, el dispositivo de conmutacion de brazo inferior 202 se somete a la operacion de encendido/apagado segun el valor de trabajo de salida PWM de la orden PWM predeterminada, independientemente de la senal de control de la seccion de control 4. En este caso, cuando el voltaje de salida en el terminal de la fuente de alimentacion CA monofasica 5, conectado al inductor 200, es mas alto, el voltaje del condensador 205 es mas alto que el voltaje obtenido cuando no se lleva a cabo la operacion de encendido/apagado. Por lo tanto, se puede considerar que el estado en este momento es un estado en el que la fase de voltaje de la fuente de alimentacion CA monofasica 5 es la fase en el periodo B. Por otro lado, cuando el voltaje de salida en el terminal de la fuente de alimentacion CA monofasica 5, no conectado al inductor 200, es mas alto, el voltaje del condensador 205 no se eleva. Por lo tanto, se puede juzgar que el estado en este tiempo es un estado donde la fase de voltaje de la fuente de alimentacion CA monofasica 5 es la fase en el periodo A.

La fase de voltaje de la fuente de alimentacion CA monofasica 5 se puede detectar detectando si el voltaje del condensador 205 se eleva o no, tal como se ha descrito anteriormente. Por lo tanto, en el aparato de control de motor segun la realizacion 9, se puede llevar a cabo un juicio sobre si la fase de voltaje es la fase en el periodo A o la fase en el periodo B sin usar un circuito de deteccion de fase de voltaje.

La figura 18 muestra la forma de onda del voltaje de salida V de la fuente de alimentacion CA monofasica 5 y la forma de onda de una senal de pulso cambiada en base a un valor de trabajo de salida PWM calculado en el aparato de control de motor segun la realizacion 9.

En la realizacion 9 mencionada anteriormente, el dispositivo de conmutacion de brazo inferior 202 se somete a una operacion de encendido/apagado segun el valor de trabajo de salida PWM de la orden PWM predeterminada. Sin embargo, el dispositivo de conmutacion de brazo superior 201 puede ser sometido a operacion de encendido/apagado en este tiempo. En este caso, es innecesario afirmar que el voltaje del condensador 205 se eleva en el periodo A y que el voltaje no se eleva en el periodo B.

La figura 16B es un diagrama de circuito que muestra la configuracion de otro circuito elevador 21a del aparato de control de motor segun la realizacion 9. Tal como se muestra en la figura 16B, el circuito elevador 21a segun la realizacion 9 puede comprender un dispositivo de conmutacion, una pluralidad de diodos y un condensador. En el caso de esta configuracion, no es necesario distinguir entre el dispositivo de conmutacion de brazo superior y el dispositivo de conmutacion de brazo inferior. Solamente un dispositivo de conmutacion debe someterse a una operacion de conmutacion en base a una orden PWM.

En el aparato de control de motor explicado en las descripciones de la realizacion 9, en el caso en el que el voltaje de salida de la fuente de alimentacion CA monofasica 5 sea tan bajo que el voltaje aplicado al motor sin escobillas 3 sea insuficiente, se puede elevar el voltaje de entrada del circuito inversor 2. Por lo tanto, el aparato de control de motor segun la realizacion 9 puede elevar la velocidad maxima de rotacion del motor sin escobillas 3, por lo que el intervalo de funcionamiento del motor se puede ampliar de forma significativa. En particular, en el caso de un climatizador, dado que se puede elevar la velocidad maxima de rotacion de su motor, el intervalo de variacion de rendimiento para enfriar y calentar se puede ampliar, con lo que la comodidad mejora aun mas. Ademas, en un aparato que incorpora el aparato de control de motor segun la realizacion 9, el rendimiento maximo durante la operacion de calentamiento se mejora especialmente. Asi, es posible proporcionar un climatizador que tiene el efecto de calentamiento mas alto.

««Realizacion 10»»

A continuacion, se describira un aparato de control de motor segun la realizacion 10 de la presente invencion. La figura 19 es un diagrama de bloques que muestra la configuracion del aparato de control de motor segun la realizacion 10 de la presente invencion. Las funciones y configuraciones del circuito inversor 2, el motor sin escobillas 3, la seccion de control 4 y la fuente de alimentacion CA monofasica 5 del aparato de control de motor segun la realizacion 10 mostrados en la figura 19 son similares a aquellas segun la realizacion 9 mencionada anteriormente.

En el aparato de control de motor segun la realizacion 10, una seccion de control del circuito elevador 22a comprende una seccion de generacion de orden de corriente CA 23 y una seccion de generacion de orden PWM 24.

La seccion de generacion de orden de corriente CA 23 de la seccion de control del circuito elevador 22a detecta la fase de voltaje de la fuente de alimentacion CA monofasica 5 y genera un valor de orden de corriente CA que tiene la misma fase que la fase de voltaje detectada. Entonces, la seccion de generacion 23 envia el valor de orden a la seccion de generacion de orden PWM 24. El valor de amplitud del valor de orden de corriente CA es generado en base a la senal de control de la seccion procedente de control 4.

La senal de entrada de control desde la seccion de control 4 a la seccion de generacion de orden de corriente CA 23 es la misma senal de control que la explicada en las descripciones de la realizacion 9 mencionada anteriormente. Cuando la senal de control es introducida desde la seccion de control 4, la seccion de generacion de orden de corriente CA 23 incrementa el valor de amplitud del valor de orden de corriente CA. Por otro lado, en el caso en el que la senal de control no es introducida desde la seccion de control 4, la seccion de generacion de orden de corriente CA 23 disminuye el valor de amplitud del valor de orden de corriente CA.

El valor de orden de corriente CA procedente de la seccion de generacion de orden de corriente CA 23 y el valor detectado de la corriente CA de la fuente de alimentacion CA monofasica 5 son introducidos en la seccion de generacion de orden PWM 24. La seccion de generacion de orden PWM 24 lleva a cabo amplificacion de error de manera que la corriente salida del circuito elevador 21 sea el valor de orden de corriente CA. La seccion de generacion de orden PWM 24 genera entonces senales PWM para accionar los dispositivos de conmutacion del circuito elevador 21 y envia las senales PWM al circuito elevador 21. La seccion de generacion de orden PWM 24 segun la realizacion 10 usa control PI como control de retroalimentacion para amplificacion de error. La figura 20 es un diagrama de circuito que muestra una configuracion especifica de la seccion de control del circuito elevador 22a. Sin embargo, la presente invencion no esta limitada a este tipo de configuracion para control PI. Es posible usar otro control de retroalimentacion que ha sido usado generalmente.

La figura 21 muestra la forma de onda del voltaje de salida V de la fuente de alimentacion CA monofasica 5, un valor de trabajo de salida PWM calculado y la forma de onda de una senal de pulso cambiada en base al valor de trabajo de salida PWM en el aparato de control de motor segun la realizacion 10.

Un juicio sobre si el dispositivo de conmutacion de brazo superior o el dispositivo de conmutacion de brazo inferior del circuito elevador 21 es accionado y controlado se realiza dependiendo de si el valor de orden de corriente CA es positivo o negativo. Por ejemplo, cuando el valor de orden de corriente CA es positivo, se envian ordenes PWM de modo que el dispositivo de conmutacion de brazo inferior se someta a una operacion PWM y de modo que el dispositivo de conmutacion de brazo superior se mantenga en el estado apagado. Ademas, cuando el valor de orden de corriente CA es negativo, se envian ordenes PWM de modo que el dispositivo de conmutacion de brazo superior se someta a una operacion PWM y de modo que el dispositivo de conmutacion de brazo inferior se mantenga en el estado apagado. O, dado que la fase de voltaje es detectada por la seccion de control del circuito elevador 22a, la fase de voltaje detectada puede ser introducida en la seccion de generacion de orden PWM 24 y entonces se puede emitir un juicio sobre si el dispositivo de conmutacion de brazo superior o el dispositivo de conmutacion de brazo inferior se somete a una operacion PWM, en base a la fase de voltaje detectada. La figura 22 es un diagrama de circuito que muestra una configuracion especifica de una seccion de control del circuito elevador 22b configurada tal como se ha descrito anteriormente.

El circuito elevador 21a que comprende un dispositivo de conmutacion y mostrado en la figura 16B segun la realizacion 9 mencionada anteriormente puede ser usado como circuito elevador 21.

La forma de onda de la corriente que fluye a la fuente de alimentacion CA monofasica 5 se vuelve casi sinusoidal en virtud de a las operaciones del circuito elevador 21 y las secciones de control de circuito elevador 22a y 22b mencionadas anteriormente. Por lo tanto, el factor de potencia de la fuente de alimentacion es casi uno, con lo que es posible proporcionar un aparato de control de motor que no afecte de forma adversa al sistema de la fuente de alimentacion.

««Realizacion 11»»

A continuacion, se describira un aparato de control de motor segun la realizacion 11 de la presente invencion. La figura 23A es un diagrama de bloques que muestra la configuracion del aparato de control de motor segun la realizacion 11 de la presente invencion. Las funciones y configuraciones del circuito inversor 2, el motor sin escobillas 3, la seccion de control 4 y la fuente de alimentacion CA monofasica 5 del aparato de control de motor segun la realizacion 11 mostrados en la figura 23A son similares a las de las realizaciones 9 y 10 mencionadas anteriormente.

El aparato de control de motor segun la realizacion 11 difiere del aparato de control de motor segun la realizacion 10 en que se un circuito elevador rectificador de voltaje doble 25 esta provisto en lugar del circuito elevador 21. Este circuito elevador rectificador de voltaje doble 25 incluye un inductor 300, un dispositivo de conmutacion 301, diodos 302, 303, 304 y 305, un condensador 306 que tiene una capacitancia grande y un condensador 307 que tiene una capacitancia pequena. Una seccion de control de circuito elevador 22c incluye una seccion de generacion de orden de corriente CA 23 y una seccion de generacion de orden PWM 24b. El funcionamiento de la seccion de generacion de orden de corriente CA 23 es sustancialmente el mismo que el explicado en las descripciones de las realizaciones 9 y 10 mencionadas anteriormente.

El funcionamiento de la seccion de generacion de orden PWM 24b y el funcionamiento del circuito elevador rectificador de voltaje doble 25 se describiran en referencia a la figura 24.

En un periodo (denominado en lo sucesivo en el presente documento periodo C) en el que el voltaje de salida en el terminal de la fuente de alimentacion CA monofasica 5, conectado al inductor 300, es mas alto que el voltaje de salida en su terminal no conectado al inductor 300, fluye una corriente al condensador 306. Por otro lado, en un periodo (denominado en lo sucesivo en el presente documento periodo D) en el que el voltaje de salida en el terminal de la fuente de alimentacion CA monofasica 5, no conectado al inductor 300, es mas alto, fluye una corriente al condensador 307.

Por lo tanto, en el periodo C, una corriente similar a la corriente introducida en un circuito rectificador de voltaje doble convencional fluye desde la fuente de alimentacion CA monofasica 5. Si el inductor 300 se hace mas pequeno en este estado, el factor de potencia disminuye. En la realizacion 11, la seccion de generacion de orden PWM 24b envia una senal PWM para accionar PWM el dispositivo de conmutacion del circuito elevador rectificador de voltaje doble 25 en el periodo C, de modo que el factor de potencia no baje.

En el periodo D, la configuracion segun la realizacion 11 es similar a la configuracion del circuito explicada en las descripciones de la realizacion 7 mencionada anteriormente, por lo que el factor de potencia no baja.

La seccion de generacion de orden PWM 24b segun la realizacion 11 difiere de la seccion de generacion de orden PWM 24 segun la realizacion 10 mencionada anteriormente en que la senal PWM no es enviada al circuito elevador rectificador de voltaje doble 25 en el periodo D.

Los dos condensadores del circuito rectificador de voltaje doble convencional tienen casi la misma capacitancia y son condensadores electroliticos de aluminio de gran capacitancia. Sin embargo, la capacitancia de uno de los dos condensadores segun la realizacion 11 de la presente invencion se ajusta a un valor pequeno. Dado que la capacitancia de uno de los condensadores se puede hacer pequena, el circuito elevador rectificador de voltaje doble 25 del aparato de control de motor segun la realizacion 11 se puede hacer mas pequeno que el circuito rectificador de voltaje doble convencional.

La figura 23B es un diagrama de circuito que muestra la configuracion de un circuito elevador rectificador de voltaje doble 25a mostrado como otra configuracion del circuito elevador rectificador de voltaje doble del aparato de control de motor segun la presente invencion. Tambien se obtiene un efecto similar al de la realizacion 11 mencionada anteriormente aunque se use el circuito elevador rectificador de voltaje doble 25a mostrado en la figura 23B en lugar del circuito elevador rectificador de voltaje doble 25 mostrado en la figura 23A.

««Realizacion 12»»

A continuacion, se describira un compresor que incorpora uno de los aparatos de control de motor segun las realizaciones 1 a 11 en referencia a la figura 25. La figura 25 es un diagrama de bloques que muestra la configuracion del compresor segun la realizacion 12 de la presente invencion.

En la figura 25, un compresor 41 conectado a una fuente de alimentacion CA monofasica 5 tiene un aparato de control de motor 40 y un mecanismo de compresion 42 accionado por un motor sin escobillas 3. Las funciones y configuraciones del motor sin escobillas 3 y la fuente de alimentacion CA monofasica 5 segun la realizacion 12 son similares a aquellas segun la realizacion 1 mencionada anteriormente. Ademas, uno de los aparatos de control de motor segun las realizaciones 1 a 11 mencionadas anteriormente se aplica al aparato de control de motor 40. La salida del aparato de control de motor 40 esta conectada al motor sin escobillas 3 dispuesto dentro del mecanismo de compresion 42, con lo que el motor sin escobillas 3 es girado y accionado por el aparato de control de motor 40. Mediante la rotacion del motor sin escobillas 3, el mecanismo de compresion 42 aspira y comprime gas refrigerante y descarga gas a alta presion.

Tal como se ha descrito anteriormente, el aparato de control de motor 40, uno de los aparatos de control de motor segun las realizaciones 1 a 11 mencionadas anteriormente de la presente invencion, se hace mas pequeno y mas ligero que los aparatos de control de motor convencionales. Por lo tanto, la presente invencion puede proporcionar el compresor 41 que se hace compacto por la integracion del mecanismo de compresion 42 con el aparato de control de motor 40 como se ha explicado en las descripciones de la realizacion 12.

««Realizacion 13»»

La figura 26 es un diagrama de bloques que muestra la configuracion de un climatizador segun la realizacion 13 de la presente invencion.

El climatizador 43 segun la realizacion 13 tiene una unidad interior 44 y una unidad exterior 45 y se usa para enfriar

o calentar una habitacion. El mecanismo de compresion 42 del climatizador 43 hace circular un refrigerante entre la unidad interior 44 y la unidad exterior 45. El aparato de control de motor 40 conectado a la fuente de alimentacion CA monofasica 5 acciona y controla un motor sin escobillas dispuesto dentro del mecanismo de compresion 42. Las funciones y configuraciones del motor sin escobillas y la fuente de alimentacion CA monofasica 5 segun la realizacion 13 son similares a aquellas segun la realizacion 1 mencionada anteriormente. Ademas, uno de los aparatos de control de motor segun las realizaciones 1 a 11 mencionadas anteriormente se aplica al aparato de control de motor 40.

En el climatizador 43 segun la realizacion 13, la unidad interior 44 tiene un intercambiador de calor del lado interior 48, y la unidad exterior 45 tiene una valvula de cuatro vias 46, un dispositivo estrangulador 47 y un intercambiador de calor del lado exterior 49, formando de este modo un pasaje de circulacion de refrigerante.

El intercambiador de calor del lado interior 48 tiene un soplador 48a para elevar el rendimiento de intercambio termico y un sensor de temperatura 48b para medir la temperatura del intercambiador de calor del lado interior 48 o la temperatura a su alrededor. El intercambiador de calor del lado exterior 49 tiene un soplador 49a para elevar el rendimiento de intercambio termico y un sensor de temperatura 49b para medir la temperatura del intercambiador de calor del lado exterior 49 o la temperatura a su alrededor.

En el climatizador 43 segun la realizacion 13, el mecanismo de compresion 42 y la valvula de cuatro vias 46 estan dispuestos en el pasaje de circulacion de refrigerante entre el intercambiador de calor del lado interior 48 y el intercambiador de calor del lado exterior 49. En el climatizador 43 segun la realizacion 13, la direccion del refrigerante que fluye a traves del pasaje de circulacion de refrigerante se cambia por la operacion de seleccion de la valvula de cuatro vias 46. Por ejemplo, en el pasaje de circulacion de refrigerante del climatizador 43, el refrigerante fluye en la direccion indicada por la flecha A. El refrigerante que ha pasado a traves del intercambiador de calor del lado exterior 49 es aspirado al mecanismo de compresion 42 mediante la valvula de cuatro vias 46. El refrigerante descargado del mecanismo de compresion 42 es suministrado al intercambiador de calor del lado interior 48. Por otro lado, cuando se realiza la operacion de seleccion de la valvula de cuatro vias 46, el refrigerante fluye en la direccion indicada por la flecha B. El refrigerante que ha pasado a traves del intercambiador de calor del lado interior 48 es aspirado al mecanismo de compresion 42 mediante la valvula de cuatro vias 46. El refrigerante descargado del mecanismo de compresion 42 es suministrado al intercambiador de calor del lado exterior 49. Tal como se ha descrito anteriormente, la direccion de flujo del refrigerante se cambia mediante la operacion de seleccion de la valvula de cuatro vias 46.

El dispositivo estrangulador 47 dispuesto en el pasaje de circulacion de refrigerante entre el intercambiador de calor del lado interior 48 y el intercambiador de calor del lado exterior 49 tiene una funcion de estrangular el caudal del refrigerante circulante y tambien tiene una funcion de ajustar automaticamente el caudal del refrigerante. Mientras el refrigerante circula a traves del pasaje de circulacion de refrigerante, el dispositivo estrangulador 47 estrangula el caudal del liquido refrigerante enviado desde un condensador a un evaporador para que el liquido refrigerante se pueda expandir inmediatamente despues del estrangulamiento y suministrar la cantidad exacta del refrigerante que requiere el evaporador.

En el climatizador 43, el intercambiador de calor del lado interior 48 funciona como un condensador durante el calentamiento y funciona como un evaporador durante el enfriamiento. Ademas, el intercambiador de calor del lado exterior 49 funciona como un evaporador durante el calentamiento y funciona como un condensador durante el enfriamiento. En el condensador, el calor del gas refrigerante que fluye a su traves y que tiene temperatura y presion altas, es retirado por el aire suministrado, con lo que el gas refrigerante se licua gradualmente. Cerca de la salida del condensador, el refrigerante esta en un estado liquido o un estado de mezcla de liquido y gas a alta presion. Esto es equivalente a un fenomeno donde el refrigerante irradia calor a la atmosfera y se licua. Ademas, el refrigerante convertido en un estado liquido o un estado de mezcla de liquido y gas a baja temperatura y presion por el dispositivo estrangulador 47 fluye al evaporador. Cuando se suministra aire de la habitacion al evaporador en este estado, el refrigerante retira una gran cantidad de calor del aire y se evapora, siendo por ello un refrigerante que tiene una mayor cantidad de gas. El aire del que se ha retirado una gran cantidad de calor por el evaporador, es descargado como un chorro frio desde la salida de aire del climatizador 43.

En el climatizador 43, la velocidad de rotacion ordenada del motor sin escobillas se ajusta en base al estado de funcionamiento, es decir, una temperatura diana establecida para el climatizador 43, la temperatura ambiente real y la temperatura del aire exterior. De forma analoga al aparato de control de motor segun la realizacion 1 mencionada anteriormente, el aparato de control de motor 40 controla la velocidad de rotacion del motor sin escobillas del mecanismo de compresion 42 en base a la velocidad de rotacion ordenada preestablecida.

A continuacion se describira un metodo de control de la velocidad de rotacion del motor sin escobillas a la velocidad de rotacion ordenada preestablecida.

Se supone que la velocidad de rotacion ordenada es 0* y que la velocidad de rotacion real del motor sin escobillas es 0. En el caso de un motor sin escobillas que tiene un sensor de posicion, 0 se puede obtener diferenciando la senal del sensor de posicion. En el caso de un motor sin escobillas que no tiene sensor de posicion, 0 debe ser la velocidad estimada de rotacion 0 obtenida diferenciando la fase estimada 8, tal como se ha explicado en las descripciones de la realizacion 3. Se calcula el error entre la velocidad de rotacion ordenada 0* y la velocidad de rotacion real 0. Un valor obtenido sometiendo el error a control PI es enviado como un valor de orden de corriente general I*. Usando el valor de orden de fase de corriente B* almacenado dentro de la seccion de control 4, el valor de orden de corriente de eje d Id* y el valor de orden de corriente de eje q Iq* se calculan segun las siguientes ecuaciones (12) y (13).

1* es un valor para determinar el estado de funcionamiento del motor sin escobillas 3. Este valor puede ser un valor predeterminado o se puede cambiar dependiendo del estado de funcionamiento del motor sin escobillas. Mediante la adicion de dicha funcion a la seccion de control 4, en el caso en el que la velocidad de rotacion real es inferior a la velocidad de rotacion ordenada, el valor de orden de corriente de eje d y el valor de orden de corriente de eje q se incrementan mediante el control PI. Por lo tanto, el par de salida del motor sin escobillas 3 incrementa y el motor sin escobillas se acelera. Mediante este funcionamiento de la seccion de control 4, el aparato de control de motor funciona de modo que se obtenga la velocidad de rotacion ordenada preestablecida, con lo que el motor sin escobillas gira a la velocidad de rotacion ordenada.

A continuacion, se describira el funcionamiento del climatizador 43 segun la realizacion 13.

En el climatizador 43 segun la realizacion 13, cuando se aplica un voltaje de excitacion desde el aparato de control de motor 40 al mecanismo de compresion 42, el refrigerante circula a traves del pasaje de circulacion de refrigerante. Durante esta circulacion, se lleva a cabo intercambio de calor en el intercambiador de calor 48 de la unidad interior 44 y el intercambiador de calor 49 de la unidad exterior 45. En otras palabras, en el climatizador 43, el refrigerante sellado en el pasaje cerrado de circulacion de refrigerante se hace circular por el mecanismo de compresion 42, por lo que se forma un ciclo conocido de bomba de calor en el pasaje cerrado de circulacion de refrigerante. Esto calienta o enfria la habitacion.

Por ejemplo, en el caso en el que el climatizador 43 lleva a cabo un funcionamiento de calentamiento, el usuario pone la valvula de cuatro vias 46 de modo que el refrigerante fluya en la direccion indicada por la flecha A. En este caso, el intercambiador de calor 48 funciona como un condensador y descarga calor en virtud de la circulacion del refrigerante a traves del pasaje de circulacion de refrigerante. Esto calienta la habitacion.

Por otro lado, en el caso en el que el climatizador 43 lleva a cabo un funcionamiento de enfriamiento, el usuario pone la valvula de cuatro vias 46 de modo que el refrigerante fluya en la direccion indicada por la flecha B. En este caso, el intercambiador de calor 48 funciona como un evaporador y absorbe calor del aire ambiente en virtud de la circulacion del refrigerante a traves del pasaje de circulacion de refrigerante. Esto enfria la habitacion.

En el climatizador 43 segun la realizacion 13, la velocidad de rotacion ordenada se determina en base a una temperatura diana establecida para el climatizador 43, la temperatura ambiente real y la temperatura del aire exterior. De forma analoga al aparato de control de motor segun la realizacion 1 mencionada anteriormente, el aparato de control de motor 40 controla la velocidad de rotacion del motor sin escobillas del mecanismo de compresion 42 en base a la velocidad de rotacion ordenada determinada. Como resultado, el climatizador 43 segun la realizacion 13 puede llevar a cabo un enfriamiento y calentamiento comodos.

Dado que el aparato de control de motor 40 del climatizador 43 segun la realizacion 13 es mas pequeno y mas ligero que el aparato de control de motor convencional, el aparato de control de motor 40 tiene un mayor grado de libertad de disposicion dentro de la unidad exterior 45. De este modo, se facilita mas el diseno de la produccion. Ademas, haciendo mas pequeno el aparato de control de motor, es posible proporcionar una unidad exterior 45 que sea mas pequena y mas ligera, con lo que la unidad exterior puede ser instalada mas facilmente por los consumidores. Se pueden conseguir estos efectos excelentes.

En el caso en el que se usan motores sin escobillas para accionar el soplador 48a del intercambiador de calor del lado interior 48 y el soplador 49a del intercambiador de calor del lado exterior 49 del climatizador 43 segun la realizacion 13, el aparato de control de motor para accionar y controlar cada uno de estos motores sin escobillas puede ser cualquiera de los aparatos de control de motor explicados en las descripciones de las realizaciones 1 a

11.

En las descripciones de la realizacion 13 se explica el climatizador capaz de realizar enfriamiento y calentamiento. En el caso de un climatizador solamente para enfriamiento, la valvula de cuatro vias 46 debe ser eliminada de modo que el refrigerante fluya en la direccion indicada por la flecha B.

««Realizacion 14»»

La figura 27 es un diagrama de bloques que muestra la configuracion de un frigorifico segun la realizacion 14 de la presente invencion.

El frigorifico 51 segun la realizacion 14 tiene un aparato de control de motor 40, un mecanismo de compresion 42, un condensador 52, un evaporador de la camara de refrigeracion 53 y un dispositivo estrangulador 54.

En el frigorifico 51 segun la realizacion 14, el mecanismo de compresion 42, el condensador 52, el dispositivo estrangulador 54 y el evaporador de la camara de refrigeracion 53 estan dispuestos dentro del pasaje de circulacion de refrigerante. El aparato de control de motor 40 esta conectado a una fuente de alimentacion CA monofasica 5 que sirve como una fuente de alimentacion de entrada y acciona y controla un motor sin escobillas que sirve como fuente de accionamiento del mecanismo de compresion 42.

Las funciones y configuraciones del motor sin escobillas dispuesto dentro del mecanismo de compresion 42 y la fuente de alimentacion CA monofasica 5 que sirve como fuente de alimentacion de entrada del aparato de control de motor 40 segun la realizacion 14 son similares a aquellas segun la realizacion 1 mencionada anteriormente. Ademas, uno de los aparatos de control de motor segun las realizaciones 1 a 11 mencionadas anteriormente se aplica al aparato de control de motor 40.

De forma analoga al dispositivo estrangulador 47 del climatizador 43 segun la realizacion 13 mencionada anteriormente, el dispositivo estrangulador 54 del frigorifico 51 segun la realizacion 14 estrangula el caudal del refrigerante enviado desde el condensador 52 para que el refrigerante se pueda expandir y suministrar la cantidad exacta del refrigerante requerido para el evaporador 53 mientras el refrigerante circula a traves del pasaje de circulacion de refrigerante.

El condensador 52 condensa el gas refrigerante que fluye a su traves y que tiene una temperatura y presion altas y descarga el calor del refrigerante al exterior. El calor del gas refrigerante enviado al condensador 52 es retirado por el aire exterior, y el gas refrigerante se licua gradualmente. En las proximidades de la salida del condensador 52, el refrigerante se convierte en un estado liquido o un estado de mezcla de liquido y gas a presion alta.

El evaporador de la camara de refrigeracion 53 evapora el refrigerante que tiene baja temperatura, enfriando de este modo el interior del frigorifico. El evaporador de la camara de refrigeracion 53 tiene un soplador 53a para elevar la eficiencia de intercambio de calor y un sensor de temperatura 53b para detectar la temperatura dentro del frigorifico.

A continuacion, se describira el funcionamiento del frigorifico 51 segun la realizacion 14.

En el frigorifico 51 segun la realizacion 14, cuando se aplica un voltaje de excitacion desde el aparato de control de motor 40 al motor sin escobillas del mecanismo de compresion 42, el mecanismo de compresion 42 es accionado y el refrigerante circula a traves del pasaje de circulacion de refrigerante en la direccion indicada por las flechas C. Durante esta circulacion, se lleva a cabo intercambio de calor en el condensador 52 y el evaporador de la camara de refrigeracion 53, enfriando de este modo el interior del frigorifico.

En otras palabras, el caudal del refrigerante condensado en el condensador 52 es estrangulado por el dispositivo estrangulador 54, con lo que el refrigerante se expande y se vuelve un refrigerante que tiene baja temperatura. Cuando el refrigerante a baja temperatura es enviado al evaporador de la camara de refrigeracion 53, el refrigerante que tiene baja temperatura en el evaporador de la camara de refrigeracion 53 se evapora, enfriando de este modo el interior del frigorifico. Durante este enfriamiento, el aire dentro del frigorifico es enviado a la fuerza al evaporador de la camara de refrigeracion 53 por el soplador 53a, con lo que el evaporador de la camara de refrigeracion 53 lleva a cabo de forma eficiente intercambio de calor.

Ademas, en el frigorifico 51 segun la realizacion 14, la velocidad de rotacion ordenada se ajusta dependiendo de una temperatura diana establecida para el frigorifico 51 y la temperatura dentro del frigorifico. De forma analoga al aparato de control de motor segun la realizacion 13, el aparato de control de motor 40 controla la velocidad de rotacion del motor sin escobillas del mecanismo de compresion 42 en base al valor de la velocidad de rotacion ordenada preestablecida. Como resultado, la temperatura dentro del frigorifico 51 se mantiene a la temperatura diana.

Dado que el aparato de control de motor 40 del frigorifico 51 segun la realizacion 14 es mas pequeno y mas ligero que el aparato de control de motor convencional tal como se ha descrito anteriormente, el aparato de control de motor 40 tiene un mayor grado de libertad de disposicion dentro del frigorifico que el aparato de control de motor convencional. Ademas, el mayor grado de libertad de disposicion del aparato de control de motor tiene el efecto de incrementar la capacidad dentro del frigorifico 51. Ademas, dado que se puede proporcionar un aparato de control de motor que sea de peso ligero, el peso del frigorifico 51 se puede reducir.

En el caso en el que el motor sin escobillas 3 se usa para accionar el soplador 53a del frigorifico 51 segun la realizacion 14, el aparato de control de motor 40 para accionar y controlar el motor sin escobillas puede ser cualquiera de los aparatos de control de motor explicados en las descripciones de las realizaciones 1 a 11 mencionadas anteriormente.

««Realizacion 15»»

La figura 28 es un diagrama de bloques que muestra la configuracion de una lavadora electrica segun la realizacion 15 de la presente invencion.

La lavadora electrica 55 segun la realizacion 15 tiene un bastidor exterior 56. Una cuba 57 esta suspendida dentro del bastidor exterior 56 por vastagos de suspension 58. Dentro de la cuba 57 se encuentra un tambor de lavado y escurrido 59 de manera que pueda girar. En la parte inferior del tambor de lavado y escurrido 59 se ha dispuesto un agitador 60 de manera que pueda girar.

Un motor sin escobillas 3 para hacer girar el tambor de lavado y escurrido 59 y el agitador 60 esta dispuesto en el espacio debajo de la cuba 57 dentro del bastidor exterior 56. Ademas, un aparato de control de motor 40, conectado a la fuente de alimentacion CA monofasica 5 para accionar y controlar el motor sin escobillas 3 esta instalado en el bastidor exterior 56.

Las funciones y configuraciones del motor sin escobillas dispuesto dentro del bastidor exterior 56 y la fuente de alimentacion CA monofasica 5 que sirve como fuente de alimentacion de entrada del aparato de control de motor 40 segun la realizacion 15 son similares a aquellas segun la realizacion 1 mencionada anteriormente. Ademas, uno de los aparatos de control de motor segun las realizaciones 1 a 11 mencionadas anteriormente se aplica al aparato de control de motor 40.

En la lavadora electrica 55 segun la realizacion 15, una senal de orden que indica la velocidad de rotacion ordenada dependiendo de la operacion del usuario es introducida desde un microordenador (no mostrado) para controlar el funcionamiento de la lavadora electrica 55 al aparato de control de motor 40.

A continuacion, se describira el funcionamiento de la lavadora electrica 55 segun la realizacion 15.

En la lavadora electrica 55 segun la realizacion 15, cuando un usuario lleva a cabo una operacion predeterminada, la senal de orden es introducida desde el microordenador en el aparato de control de motor 40, con lo que se aplica un voltaje de excitacion al motor sin escobillas 3. Por lo tanto, el motor sin escobillas 3 es accionado, y el agitador 60 o el tambor de lavado y escurrido 59 gira, con lo que la ropa y similares dentro del tambor de lavado y escurrido 59 se lavan o escurren. Durante esta operacion, en la lavadora electrica 55 segun la realizacion 15, la velocidad de rotacion del motor sin escobillas 3 es controlada por el aparato de control de motor 40 en base a la velocidad de rotacion ordenada indicada por la senal de orden enviada desde el microordenador, justo como en el caso de la realizacion 13 mencionada anteriormente. Como resultado, en la lavadora electrica 55, la operacion apropiada se lleva a cabo dependiendo de la cantidad y suciedad de la ropa y similares a lavar.

Dado que el aparato de control de motor 40 que es de tamano compacto se usa para la lavadora electrica 55 segun la realizacion 15 tal como se ha descrito anteriormente, la presente invencion tiene el efecto de incrementar la capacidad del tambor de lavado y escurrido incluso cuando las dimensiones exteriores de la lavadora electrica son las mismas que las de una lavadora electrica convencional. Ademas, dado que el aparato de control de motor 40 de peso ligero se usa para la lavadora electrica 55 segun la presente invencion, la presente invencion tiene un efecto excelente de reduccion del peso de toda la lavadora.

En la lavadora electrica 55 segun la realizacion 15 de la presente invencion, el aparato de control de motor 40 para accionar y controlar el motor sin escobillas 3 puede ser cualquiera de los aparatos de control de motor explicados en las descripciones de las realizaciones 1 a 11 mencionadas anteriormente.

««Realizacion 16»»

La figura 29 es un diagrama de bloques que muestra la configuracion de una secadora electrica segun la realizacion 16 de la presente invencion.

La secadora electrica 61 segun la realizacion 16 tiene un bastidor exterior 62. Dentro del bastidor exterior 62, un tambor 63 esta dispuesto de manera que pueda girar. Un motor sin escobillas 3 esta conectado al tambor 63 de modo que el motor sin escobillas 3 haga girar al tambor 63.

Las funciones y configuraciones del motor sin escobillas 3 y el aparato de control de motor 40 dispuesto dentro del bastidor exterior 62 y la fuente de alimentacion CA monofasica 5 segun la realizacion 16 son similares a aquellas segun la realizacion 1 mencionada anteriormente. Ademas, uno de los aparatos de control de motor segun las realizaciones 1 a 11 mencionadas anteriormente se aplica al aparato de control de motor 40.

En la secadora electrica 61 segun la realizacion 16, una senal de orden que indica la velocidad de rotacion ordenada dependiendo de la operacion del usuario es introducida desde un microordenador (no mostrado) para controlar el funcionamiento de la secadora electrica 61 al aparato de control de motor 40.

A continuacion, se describira el funcionamiento de la secadora electrica 61 segun la realizacion 16.

En la secadora electrica 61 segun la realizacion 16, cuando un usuario lleva a cabo una operacion predeterminada, la senal de orden es introducida desde el microordenador en el aparato de control de motor 40. Por lo tanto, se aplica un voltaje de excitacion al motor sin escobillas 3. Como resultado, el motor sin escobillas 3 es accionado, y el tambor 63 gira, con lo que la ropa y similares dentro del tambor 63 se secan.

Durante esta operacion, en la secadora electrica 61 segun la realizacion 16, la velocidad de rotacion del motor sin escobillas 3 es controlada por el aparato de control de motor 40 en base a la velocidad de rotacion ordenada indicada por la senal de orden enviada desde el microordenador, justo como en el caso de la realizacion 13 mencionada anteriormente. Como resultado, en la secadora electrica 61 segun la realizacion 16, se lleva a cabo una operacion apropiada dependiendo de la cantidad y suciedad de la ropa y similares a secar.

Dado que el aparato de control de motor 40 que es de tamano compacto se usa para la secadora electrica 61 segun la realizacion 16 tal como se ha descrito anteriormente, la presente invencion tiene el efecto de incrementar la capacidad del tambor incluso cuando las dimensiones exteriores de la secadora electrica son las mismas que las de una secadora electrica convencional. Ademas, dado que el aparato de control de motor 40 que es de peso ligero se usa para la secadora electrica segun la presente invencion, la presente invencion tiene el efecto de reducir el peso de toda la secadora.

En la secadora electrica 61 segun la realizacion 16 de la presente invencion, el aparato de control de motor 40 para mover y controlar el motor sin escobillas 3 puede ser cualquiera de los aparatos de control de motor explicados en las descripciones de las realizaciones 1 a 11 mencionadas anteriormente.

««Realizacion 17»»

La figura 30 es un diagrama de bloques que muestra la configuracion de un soplador segun la realizacion 17 de la presente invencion.

El soplador 64 segun la realizacion 17 tiene un ventilador 65, un motor sin escobillas 3 para hacer girar y accionar el ventilador 65 y un aparato de control de motor 40 para accionar y controlar el motor sin escobillas 3. El aparato de control de motor 40 esta conectado a una fuente de alimentacion CA monofasica 5 de modo que se aplica un voltaje CA monofasico.

Las funciones y configuraciones del motor sin escobillas 3 y el aparato de control de motor 40 dispuesto dentro del soplador 64 y la fuente de alimentacion CA monofasica 5 segun la realizacion 17 son similares a aquellas segun la realizacion 1 mencionada anteriormente. Ademas, uno de los aparatos de control de motor segun las realizaciones 1 a 11 mencionadas anteriormente se aplica al aparato de control de motor 40.

En el soplador 64 segun la realizacion 17, una senal de orden que indica la velocidad de rotacion ordenada dependiendo de la operacion del usuario es introducida desde un microordenador (no mostrado) para controlar el funcionamiento del soplador 64 en el aparato de control de motor 40.

A continuacion, se describira el funcionamiento del soplador 64 segun la realizacion 17.

En el soplador 64 segun la realizacion 17, cuando un usuario lleva a cabo una operacion predeterminada, la senal de orden es introducida desde el microordenador en el aparato de control de motor 40. Cuando la senal de orden es introducida en el aparato de control de motor 40, se aplica un voltaje de excitacion desde el aparato de control de motor 40 al motor sin escobillas 3. Como resultado, el motor sin escobillas 3 es accionado, y el ventilador 65 gira, con lo que se lleva a cabo soplado de aire. Durante esta operacion, en el soplador 64 segun la realizacion 17, la salida del motor sin escobillas 3 es controlada por el aparato de control de motor 40 en base a la senal de orden del microordenador, justo como en el caso de la realizacion 13 mencionada anteriormente. Como resultado, en el soplador 64, se ajustan el caudal y la intensidad del soplado.

Dado que el aparato de control de motor 40 que es de tamano compacto y peso ligero se usa para el soplador 64 segun la realizacion 17 tal como se ha descrito anteriormente, el soplador propiamente dicho se puede hacer mas pequeno y mas ligero que un soplador convencional. Por lo tanto, la presente invencion puede proporcionar un soplador que tiene excelente portabilidad.

En el soplador 64 segun la realizacion 17 de la presente invencion, el aparato de control de motor 40 para mover y controlar el motor sin escobillas 3 puede ser cualquiera de los aparatos de control de motor explicados en las descripciones de las realizaciones 1 a 11 mencionadas anteriormente.

««Realizacion 18»»

La figura 31 es un diagrama de bloques que muestra la configuracion de una aspiradora electrica segun la realizacion 18 de la presente invencion.

La aspiradora electrica 66 segun la realizacion 18 comprende un cuerpo limpiador 69, una herramienta de aspiracion de suelos 67 que tiene un orificio de aspiracion formado en la cara inferior, y una manguera de aspiracion de polvo 68, de la que un extremo esta conectado a la herramienta de aspiracion de suelos 67 y cuyo otro extremo esta conectado al cuerpo limpiador 69.

El cuerpo limpiador 69 segun la realizacion 18 incluye una camara de polvo 71 a la que esta conectado el extremo de la manguera de aspiracion de polvo 68 en el lado del cuerpo limpiador, y un soplador electrico 70 dispuesto en el lado de salida de la camara de polvo 71. El soplador electrico 70 comprende un ventilador 72 dispuesto de manera que este opuesto al lado de salida de la camara de polvo 71, un motor sin escobillas 3 para hacer girar al ventilador 72, y un aparato de control de motor 40 para accionar y controlar el motor sin escobillas 3. El aparato de control de motor 40 esta conectado a una fuente de alimentacion CA monofasica 5 de modo que se aplique un voltaje CA monofasico. Mediante la rotacion del ventilador 72 se aspira aire por el orificio de aspiracion formado en la cara inferior de la herramienta de aspiracion de suelos 67 mediante la manguera de aspiracion de polvo 68 y la camara de polvo 71.

Las funciones y configuraciones del motor sin escobillas 3, el aparato de control de motor 40 y la fuente de alimentacion CA monofasica 5 segun la realizacion 18 son similares a aquellas segun la realizacion 1 mencionada anteriormente. Ademas, uno de los aparatos de control de motor segun las realizaciones 1 a 11 mencionadas anteriormente se aplica al aparato de control de motor 40.

En la aspiradora electrica 66 segun la realizacion 18, una senal de orden que indica la velocidad de rotacion ordenada dependiendo de la operacion del usuario es introducida desde un microordenador (no mostrado) para controlar el funcionamiento del ventilador 72 en el aparato de control de motor 40.

A continuacion, se describira el funcionamiento de la aspiradora electrica 66 segun la realizacion 18.

En la aspiradora electrica 66 segun la realizacion 18, cuando un usuario lleva a cabo una operacion predeterminada, la senal de orden es introducida desde el microordenador en el aparato de control de motor 40. Cuando la senal de orden es introducida en el aparato de control de motor 40, se aplica un voltaje de excitacion desde el aparato de control de motor 40 al motor sin escobillas 3, y el motor sin escobillas 3 es accionado. Como resultado, el ventilador 72 gira, con lo que se genera una fuerza de aspiracion dentro del cuerpo limpiador 69. Por la fuerza de aspiracion generada dentro del cuerpo limpiador 69 se aspira aire por el orificio de aspiracion formado en la cara inferior de la herramienta de aspiracion de suelos 67 que esta conectada al cuerpo limpiador 69 mediante la manguera de aspiracion de polvo 68. Por lo tanto, se aspira polvo del suelo a limpiar conjuntamente con aire a traves del orificio de aspiracion de la herramienta de aspiracion de suelos 67 y se recoge en la camara de polvo 71 del cuerpo limpiador 69. Durante esta operacion, en la aspiradora electrica 66 segun la realizacion 18, la velocidad de rotacion del motor sin escobillas 3 es controlada por el aparato de control de motor 40 en base a la senal de orden del microordenador, justo como en el caso de la realizacion 13 mencionada anteriormente. Como resultado, en la aspiradora electrica 66 segun la realizacion 18, la velocidad de rotacion del motor sin escobillas 3 esta controlada, con lo que se regula la intensidad de la fuerza de aspiracion.

Dado que el aparato de control de motor 40 que es de tamano compacto y peso ligero se usa para la aspiradora electrica 66 segun la realizacion 18 tal como se ha descrito anteriormente, el cuerpo limpiador 69 se puede hacer mas pequeno y mas ligero que el de un aspiradora electrica convencional. Por lo tanto, la presente invencion puede proporcionar una aspiradora electrica que tiene excelente portabilidad y facilidad de manejo por el usuario.

En la aspiradora electrica 66 segun la realizacion 18 de la presente invencion, el aparato de control de motor 40 para accionar y controlar el motor sin escobillas 3 puede ser cualquiera de los aparatos de control de motor explicados en las descripciones de las realizaciones 1 a 11 mencionadas anteriormente.

««Realizacion 19»»

La figura 32 es un diagrama de bloques que muestra la configuracion de un calentador de agua de bomba de calor segun la realizacion 19 de la presente invencion.

El calentador de agua de bomba de calor 72 segun la realizacion 19 incluye una unidad de ciclo de refrigeracion 73 para calentar agua suministrada y descargar agua caliente, una unidad de almacenamiento de agua caliente 74 para almacenar el agua caliente descargada de la unidad de ciclo de refrigeracion 73, y tuberias de agua 74a, 74b, 75a y 75b para conectar estos componentes.

La unidad de ciclo de refrigeracion 73 incluye un mecanismo de compresion 42, un intercambiador de calor de aire 76, un dispositivo estrangulador 77 y un intercambiador de calor del agua 78, formando de este modo un pasaje de circulacion de refrigerante. Ademas, la unidad de ciclo de refrigeracion 73 esta provista de un aparato de control de motor 40 conectado a una fuente de alimentacion CA monofasica 5 de modo que se suministre un voltaje CA monofasico.

Las funciones y configuraciones del motor sin escobillas 3, el aparato de control de motor 40 y la fuente de alimentacion CA monofasica 5 segun la realizacion 19 son similares a aquellas segun la realizacion 1 mencionada anteriormente. Ademas, uno de los aparatos de control de motor segun las realizaciones 1 a 11 mencionadas anteriormente se aplica al aparato de control de motor 40.

De forma analoga al dispositivo estrangulador 47 del climatizador 43 segun la realizacion 13 mencionada anteriormente mostrada en la figura 26, el dispositivo estrangulador 77 estrangula el caudal del liquido refrigerante enviado desde el intercambiador de calor del agua 78 al intercambiador de calor de aire 76 para que el liquido refrigerante se pueda expandir inmediatamente despues del estrangulamiento.

El intercambiador de calor del agua 78 es un condensador para calentar el agua suministrada a la unidad de ciclo de refrigeracion 73 y tiene un sensor de temperatura 78a para detectar la temperatura del agua calentada. El intercambiador de calor de aire 76 es un evaporador para absorber calor de la atmosfera ambiente y tiene un soplador 76a para elevar el rendimiento de intercambio termico y un sensor de temperatura 76b para detectar la atmosfera ambiente.

Se usa una tuberia de refrigerante 79 para conectar el mecanismo de compresion 42, el intercambiador de calor del agua 78, el dispositivo estrangulador 77 y el intercambiador de calor de aire 76, formando de este modo un pasaje de circulacion de refrigerante. Un refrigerante circula a lo largo del pasaje de circulacion de refrigerante formado por el mecanismo de compresion 42, el intercambiador de calor del agua 78, el dispositivo estrangulador 77 e intercambiador de calor de aire 76. La tuberia de refrigerante 79 esta conectada ademas a una tuberia de derivacion de descongelacion 80 de modo que el refrigerante descargado del mecanismo de compresion 42 sea suministrado al intercambiador de calor de aire 76 sin pasar a traves del intercambiador de calor del agua 78 y el dispositivo estrangulador 77. Una valvula de derivacion de descongelacion 81 esta dispuesta en una parte de la tuberia de derivacion de descongelacion 80.

La unidad de almacenamiento de agua caliente 74 tiene un deposito de almacenamiento de agua caliente 82 para almacenar agua o agua caliente. Una tuberia de suministro de agua 83 para suministrar agua desde el exterior al interior del deposito de almacenamiento de agua caliente 82 esta conectada al orificio de recepcion de agua 82c del deposito de almacenamiento de agua caliente 82. Ademas, una tuberia de suministro de agua caliente para uso en banera 84 para suministrar agua caliente desde el deposito de almacenamiento de agua caliente 82 a una banera esta conectada al orificio de salida de agua caliente 82d del deposito de almacenamiento de agua caliente 82. Ademas, una tuberia de suministro de agua caliente 85 para suministrar el agua caliente almacenada en el deposito 82 al exterior esta conectada al orificio de entrada-salida de agua 82a del deposito de almacenamiento de agua caliente 82.

El intercambiador de calor del agua 78 de la unidad de ciclo de refrigeracion 73 esta conectado al deposito de almacenamiento de agua caliente 82 mediante las tuberias de agua 74a, 74b, 75a y 75b. Por lo tanto, se forma un pasaje de circulacion de agua entre el deposito de almacenamiento de agua caliente 82 y el intercambiador de calor del agua 78.

La tuberia de agua 74b es una tuberia dispuesta en el lado del deposito de almacenamiento de agua caliente y se usa para suministrar agua desde el deposito de almacenamiento de agua caliente 82 al intercambiador de calor del agua 78. Un extremo de la tuberia de agua 74b esta conectado al orificio de salida de agua 82b del deposito de almacenamiento de agua caliente 82, y el otro extremo esta conectado a la tuberia de agua 75b en el lado de suministro de agua del intercambiador de calor del agua 78 mediante una junta 87b. Ademas, una valvula de descarga de agua 86 para descargar agua o agua caliente del deposito de almacenamiento de agua caliente 82 esta instalada en un extremo de la tuberia de agua 74b.

La tuberia de agua 74a es una tuberia dispuesta en el lado del deposito de almacenamiento de agua caliente y se usa para el retorno de agua del intercambiador de calor del agua 78 al deposito de almacenamiento de agua caliente

82. Un extremo de la tuberia de agua 74a esta conectado al orificio de entrada-salida de agua 82a del deposito de almacenamiento de agua caliente 82, y el otro extremo esta conectado a al tuberia de agua 75a en el lado de descarga de agua del intercambiador de calor del agua 78 mediante una junta 87a.

Una bomba 88 para hacer circular agua a traves del pasaje de circulacion de agua esta dispuesta en el medio de la tuberia de agua 75b en el lado de suministro de agua. La tuberia de agua 75b se usa para conectar el intercambiador de calor del agua 78 a la junta 87b.

En el calentador de agua de bomba de calor 72 segun la realizacion 19, la velocidad de rotacion ordenada del motor sin escobillas 3 se determina en base al estado de funcionamiento del calentador de agua de bomba de calor 72, es decir, una temperatura diana del agua caliente fijada en el calentador de agua de bomba de calor 72, la temperatura del agua suministrada de la unidad de almacenamiento de agua caliente 74 al intercambiador de calor del agua 78 de la unidad de ciclo de refrigeracion 73 y la temperatura del aire exterior. Entonces, el aparato de control de motor 40 determina la salida del motor necesaria para el motor sin escobillas 3 del mecanismo de compresion 42 en base a la velocidad de rotacion ordenada.

A continuacion, se describira el funcionamiento del calentador de agua de bomba de calor 72 segun la realizacion

19.

En el calentador de agua de bomba de calor 72 segun la realizacion 19, cuando se aplica un voltaje de excitacion Cd desde el aparato de control de motor 40 al motor sin escobillas del mecanismo de compresion 42, el mecanismo de compresion 42 es accionado. Un refrigerante a alta temperatura obtenido por compresion en el mecanismo de compresion 42 circula en la direccion indicada por las flechas D. Por lo tanto, el refrigerante a alta temperatura es suministrado desde el mecanismo de comparacion 42 al intercambiador de calor del agua 78 mediante la tuberia de refrigerante 79. Ademas, cuando la bomba 88 es accionada en el pasaje de circulacion de agua, se suministra agua desde el deposito de almacenamiento de agua caliente 82 al intercambiador de calor del agua 78.

En este momento, se lleva a cabo intercambio de calor entre el refrigerante a alta temperatura y el agua suministrada del deposito de almacenamiento de agua caliente 82, con lo que se transfiere calor desde el refrigerante al agua. Por lo tanto, el agua suministrada al intercambiador de calor del agua 78 se calienta, y el agua calentada es suministrada al deposito de almacenamiento de agua caliente 82. En este momento, la temperatura del agua calentada es monitorizada por el sensor de temperatura de condensacion 78a.

Ademas, el refrigerante en el intercambiador de calor del agua 78 se condensa por intercambio de calor y se licua. El caudal del liquido refrigerante obtenido por la condensacion es estrangulado por el dispositivo estrangulador 77, por lo que el refrigerante se expande y es suministrado al intercambiador de calor de aire 76.

En el calentador de agua de bomba de calor 72 segun la realizacion 19, el intercambiador de calor de aire 76 funciona como un evaporador. El intercambiador de calor de aire 76 absorbe calor del aire exterior enviado por el soplador 76a y evapora el refrigerante a baja temperatura. En este momento, la temperatura de la atmosfera ambiente del intercambiador de calor de aire 76 es monitorizada por el sensor de temperatura 76b.

Ademas, en la unidad de ciclo de refrigeracion 73, cuando el intercambiador de calor de aire 76 se congela, la valvula de derivacion de descongelacion 81 se abre, el refrigerante a alta temperatura es suministrado al intercambiador de calor de aire 76 mediante la tuberia de derivacion de descongelacion 80. Por lo tanto, el intercambiador de calor de aire 76 se descongela.

Por otro lado, se suministra agua caliente desde el intercambiador de calor del agua 78 de la unidad de ciclo de refrigeracion 73 a la unidad de almacenamiento de agua caliente 74 mediante las tuberias de agua 74a y 75a. El agua caliente suministrada a la unidad de almacenamiento de agua caliente 74 es almacenada en el deposito de almacenamiento de agua caliente 82. El agua caliente almacenada en el deposito de almacenamiento de agua caliente 82 es suministrada al exterior a traves de la tuberia de suministro de agua caliente 85 segun sea necesario. En particular, en el caso en el que el agua caliente es suministrada a la banera, el agua caliente almacenada en el deposito de almacenamiento de agua caliente 82 es suministrada a la banera a traves de la tuberia de suministro de agua caliente para uso en banera 84.

Ademas, en el caso en el que la cantidad del agua o agua caliente almacenada en el deposito de almacenamiento de agua caliente 82 es un valor constante o inferior, se rellena agua desde fuera a traves de la tuberia de suministro de agua 83.

En el calentador de agua de bomba de calor 72 segun la realizacion 19, la velocidad de rotacion ordenada del motor sin escobillas 3 se determina mediante el aparato de control de motor 40 en base a una temperatura diana del agua caliente fijada en el calentador de agua de bomba de calor 72, la temperatura del agua suministrada al intercambiador de calor del agua 78 y la temperatura del aire exterior. En el calentador de agua de bomba de calor 72 segun la realizacion 19, la velocidad de rotacion del motor sin escobillas 3 del mecanismo de compresion 42 es controlada mediante el aparato de control de motor 40 en base a la velocidad de rotacion ordenada, justo como en el caso de la realizacion 13 mencionada anteriormente. Como resultado, en el calentador de agua de bomba de calor 72 segun la realizacion 19, se puede suministrar con seguridad agua caliente que tiene la temperatura diana.

Dado que el aparato de control de motor 40 que es de tamano compacto y peso ligero se usa para el calentador de agua de bomba de calor 72 segun la realizacion 19 tal como se ha descrito anteriormente, el calentador de agua de bomba de calor 72 se puede hacer mas pequeno y mas ligero que un calentador de agua de bomba de calor convencional. Por lo tanto, en el calentador de agua de bomba de calor segun la presente invencion, se mejora la facilidad de instalacion debido a la reduccion del tamano y tambien se mejora debido a la reduccion de peso. Ademas, el coste del calentador de agua de bomba de calor segun la presente invencion se puede reducir de forma significativa en relacion con el del calentador de agua de bomba de calor convencional, con lo que el calentador de agua de bomba de calor presenta mas beneficios para el usuario.

En el calentador de agua de bomba de calor 72 segun la realizacion 19 de la presente invencion, el aparato de control de motor 40 para accionar y controlar el motor sin escobillas 3 puede ser cualquiera de los aparatos de control de motor explicados en las descripciones de las realizaciones 1 a 11 mencionadas anteriormente.

La presente invencion explicada en las descripciones de las realizaciones 1 a 19 es aplicable no solamente al aparato de control de motor a instalar en los aparatos mencionados en las descripciones de las realizaciones mencionadas anteriormente, sino tambien en otros aparatos de control de motor para accionar motores sin escobillas usando circuitos inversores. Haciendo el aparato de control de motor mas pequeno y mas ligero, los grados de libertad de diseno de cualesquiera aparatos correspondientes se pueden mejorar, y los aparatos se pueden suministrar a un coste mas bajo, con lo que el efecto de la presente invencion es muy significativo.

La importancia del efecto se describira con respecto a un climatizador y un compresor incorporado en el climatizador.

La mayor parte de los climatizadores para uso domestico vendidos en Japon estan controlados por inversor y ahorran mucha energia en comparacion con los climatizadores que no estan controlados por inversor. Por lo tanto, el consumo de energia de un climatizador vendido en Japon es aproximadamente la mitad del consumo de energia de un climatizador producido diez anos antes. Los climatizadores controlados por inversor se han difundido ampliamente en Japon. Sin embargo, desde el punto de vista mundial, una gran mayoria de climatizadores no estan controlados por inversor. Por lo tanto, se desea que los climatizadores disponibles en el mundo esten controlados por inversor, desde el punto de vista de promover el ahorro de energia y la conservacion del medioambiente global.

En Japon predominan los productos comerciales en forma de climatizadores que incorporan compresores. Sin embargo, en paises distintos de Japon, los productos comerciales se suministran frecuentemente como compresores discretos. En los mercados de tales compresores discretos se demandan compresores de tamano igual

o mas pequeno que el de los compresores convencionales. Por lo tanto, si un compresor es de mayor tamano que el compresor convencional por la adicion de un circuito inversor, el compresor no puede obtener la aceptacion del mercado. De este modo, es dificil hacer compresores en el mundo controlados por inversor y promover el ahorro de energia. Por lo tanto, es necesario proporcionar un compresor que incorpore un inversor, que sea igual a un compresor convencional en rendimiento y que sea de tamano igual o menor que el compresor convencional.

Tal como se ha descrito anteriormente, la presente invencion puede proporcionar un aparato de control de motor configurado sin usar un inductor para mejorar el factor de potencia y un condensador de filtro que tiene una capacitancia grande, es decir, componentes grandes incorporados en un aparato de control de motor convencional. Por lo tanto, la presente invencion puede proporcionar un compresor que incorpora un aparato compacto de control de motor, que es de tamano igual o menor que el compresor convencional. La presente invencion puede promover de este modo en todo el mundo el ahorro de energia y puede ser significativamente beneficiosa para la conservacion del medioambiente global.

En las descripciones de cada una de las realizaciones mencionadas anteriormente se ha tomado como un ejemplo una configuracion en la que un voltaje CA suministrado es rectificado e introducido en un circuito inversor. Sin embargo, la presente invencion no se limita a este tipo de configuracion. En la presente invencion, aunque se introduzca un voltaje fluctuante en el circuito inversor, el voltaje es convertido en un voltaje deseado por el circuito inversor y enviado a un motor sin escobillas. Por ejemplo, en el caso en el que una pluralidad de cargas estan conectadas a una fuente de alimentacion CC, justo como en el caso de motores sin escobillas montados en vehiculos, el voltaje de salida de la fuente de alimentacion CC fluctua dependiendo de las condiciones de funcionamiento de las cargas. Aunque esta fuente de alimentacion CC fluctuante este conectada al aparato de control de motor segun la presente invencion, el voltaje es convertido en un voltaje deseado por el circuito inversor. Por lo tanto, el aparato de control de motor puede accionar de forma precisa el motor sin escobillas correspondiente.

El aparato de control de motor segun la presente invencion tambien se puede aplicar a un climatizador montado en vehiculo accionado por un motor sin escobillas. El aparato de control de motor segun la presente invencion es beneficioso para un vehiculo cuyo motor se pare durante la parada del vehiculo y arranque al arrancar el vehiculo, por ejemplo, un vehiculo parado en marcha en vacio o similares en el que la marcha en vacio del motor se para durante la parada del vehiculo. Cuando se arranca el motor, el voltaje de la fuente de alimentacion cae de forma instantanea. Sin embargo, en el caso en el que el aparato de control de motor segun la presente invencion esta montado en el compresor de un climatizador montado en un vehiculo, el voltaje aplicado a su motor sin escobillas puede ser ajustado incluso cuando el voltaje de la fuente de alimentacion cae de forma instantanea al arrancar el motor. Por lo tanto, el motor sin escobillas no se para temporalmente, con lo que el climatizador montado en un vehiculo puede funcionar de forma continua. Tal como se ha descrito anteriormente, el aparato de control de motor segun la presente invencion es especialmente beneficioso para un vehiculo o analogos cuyo motor se para durante la parada del vehiculo y arranca al arrancar el vehiculo, por ejemplo, un vehiculo de parada de marcha en vacio o similares en particular.

Ademas, el metodo de deteccion de la fase usando la corriente suministrada a un motor sin escobillas sin usar un sensor de posicion en cada una de las realizaciones mencionadas anteriormente se ha explicado usando dicho metodo descrito en la tesis quot;Control of a sensorless salient-pole brushless DC motor on the basis of estimation of speed electromotive forcequot; de Takeshita, Ichikawa, Lee y Matsui, Thesis Journal, Vol. 117-D, no 1, paginas 98 a 104, publicada por el Instituto de Ingenieros Electricos de Japon en 1997. Sin embargo, la presente invencion no se limita a este metodo. Cualquier metodo en el que la fase sea detectada usando la corriente suministrada a un motor sin escobillas puede ser aplicado a la presente invencion.

Tal como han esclarecido las descripciones detalladas de las realizaciones mencionadas anteriormente, la presente invencion tiene los siguientes efectos.

La presente invencion puede proporcionar un aparato compacto de control de motor cuyo circuito rectificador se puede hacer mas pequeno y que puede tener una configuracion con un sensor de posicion y una configuracion sin sensor de posicion.

Ademas, la presente invencion puede proporcionar un aparato de control de motor capaz de llevar a cabo el accionamiento sin sensores de un motor sin escobillas sin detener la aplicacion de voltaje al motor sin escobillas aunque el voltaje de entrada al circuito inversor pulse de forma significativa.

Ademas, la presente invencion puede proporcionar un aparato de control de motor capaz de llevar a cabo de forma continua la aplicacion de voltaje sin detener la aplicacion de voltaje al motor incluso cuando el voltaje del lado CC del circuito inversor es bajo.

Ademas, segun la presente invencion, incluso en el caso en el que se lleva a cabo accionamiento sin sensores donde la informacion de fase del motor de un motor sin escobillas no se obtiene de un sensor de posicion, la aplicacion de voltaje se puede llevar a cabo de forma continua sin detener la aplicacion de voltaje al motor. Por lo tanto, se puede estimar la fase del motor, con lo que la presente invencion puede proporcionar un aparato de control de motor capaz de accionar un motor sin escobillas sin usar un sensor de posicion.

Ademas, segun la presente invencion, los errores innecesarios para un aparato de control de corriente no se superponen, con lo que no fluye corriente innecesaria del motor y se puede mejorar la precision de la estimacion sin sensor. De este modo, es posible proporcionar un aparato de control de motor que tiene alta precision y estabilidad.

Ademas, la presente invencion puede proporcionar un aparato de control de motor capaz de mejorar de forma significativa el par de salida de un motor sin usar un condensador de filtro que tiene una capacitancia grande en el circuito rectificador del aparato de control de motor. En el aparato de control de motor segun la presente invencion, incluso cuando el voltaje de entrada del circuito inversor pulsa y no se puede aplicar un voltaje deseado al motor, se puede mantener la fase del voltaje aplicado al motor. Por lo tanto, es posible reducir el desperdicio de corriente del motor y disminuir la parada del motor debida a sobrecorriente.

Ademas, el aparato de control de motor segun la presente invencion puede llevar a cabo una estimacion de fase precisa. Por lo tanto, el aparato de control de motor puede llevar a cabo el accionamiento del motor sin sensores y se puede aplicar a compresores para climatizadores, frigorificos, etc.

Ademas, segun la presente invencion, se puede mejorar la operacion de seguimiento de la corriente del motor. Por lo tanto, la presente invencion puede proporcionar un aparato de control de motor que tiene alta eficiencia, genera reducido ruido y mejora el par de salida de un motor.

Ademas, la presente invencion puede proporcionar un aparato de control de motor capaz de ser configurado sin usar un inductor para mejorar el factor de potencia y un condensador de filtro que tiene una capacitancia grande, es decir, componentes grandes incorporados en un aparato de control de motor convencional. Por lo tanto, la presente invencion puede proporcionar un compresor que incorpora un aparato de control de motor, de tamano igual o mas pequeno que un compresor convencional. La presente invencion puede promover, de este modo, en todo el mundo el ahorro de energia y puede ser significativamente beneficiosa para la conservacion del medioambiente global.

Ademas, en el aparato de control de motor segun la presente invencion, en el caso en el que el voltaje de salida de la fuente de alimentacion CA monofasica sea bajo hasta el punto de que el voltaje aplicado a un motor sin escobillas sea insuficiente, se puede elevar el voltaje de entrada del circuito inversor. Por lo tanto, la presente invencion puede proporcionar un aparato de control de motor capaz de elevar la velocidad maxima de rotacion del motor sin escobillas y de ampliar de forma significativa el intervalo de funcionamiento del motor.

Ademas, segun la presente invencion, la forma de onda de la corriente que fluye a la fuente de alimentacion CA monofasica es casi sinusoidal accionando el circuito elevador y la seccion de control del circuito elevador. Por lo tanto, el factor de potencia de la fuente de alimentacion se vuelve de casi uno. La presente invencion puede proporcionar de modo que un aparato de control de motor que no afecta de forma adversa al sistema de la fuente de alimentacion.

Ademas, en el aparato de control de motor segun la presente invencion, la capacitancia de uno de los dos

5 condensadores del circuito elevador rectificador de voltaje doble del mismo se puede hacer menor, con lo que el circuito elevador rectificador de voltaje doble se puede hacer mas pequeno que un circuito rectificador de voltaje doble convencional.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un aparato de control de motor que comprende:

un circuito inversor (2) que recibe un voltaje fluctuante, convierte dicho voltaje en un voltaje deseado y envia dicho voltaje deseado a un motor sin escobillas (3), estando dicho aparato de control de motor configurado para aplicar el voltaje a dicho motor sin escobillas en un estado de fase mantenida, y

una seccion de control (4) que recibe un voltaje de entrada (Vpn) a dicho circuito inversor, una corriente del motor (lu, lv, lw) que fluye a dicho motor sin escobillas y un valor de orden de corriente del motor (ld*, lq*) que indica el valor de una corriente requerido para fluir a dicho circuito inversor, y genera un valor de orden de voltaje de aplicacion al motor (Vd, Vq) para dicho circuito inversor, en el que,

dicha seccion de control (4) incluye:

-

una seccion de conversion dq (6) que genera un valor de deteccion de corriente del motor de eje d y de eje q (ld, lq) a partir de dicha corriente del motor (lu, lv, lw),

-

un controlador de integracion de proporcion (PI) (7, 8) de eje d y eje q que recibe un error entre dicho valor de deteccion de corriente del motor (ld, lq) y dicho valor de orden de corriente del motor (ld*, lq*), y genera un valor de orden de voltaje de aplicacion al motor de eje d y eje q (Vd, Vq) en base a dicho error, y

-

una seccion de generacion PWM (9) que recibe dicho valor de orden de voltaje de aplicacion al motor (Vd, Vq) y dicho voltaje de entrada (Vpn), y envia una senal PWM correspondiente a dicho valor de orden de voltaje de aplicacion al motor (Vd, Vq) a dicho circuito inversor (2), y en el que

dicho aparato de control de motor esta configurado para aplicar el voltaje a dicho motor sin escobillas en un estado de fase mantenida, y caracterizado porque dicha seccion de generacion PWM (9) comprende:

-

una seccion de conversion dq inversa (10) que genera valores de orden de voltaje sinusoidal trifasico (Vu, Vv, Vw) en base a dicho valor de orden de voltaje de aplicacion al motor (Vd, Vq),

-

una seccion de modulacion linea a linea (11) que detecta un valor minimo a partir de dichos valores de orden de voltaje sinusoidal trifasico (Vu, Vv y Vw) y envia los resultados obtenidos restando dicho valor minimo de dichos valores de orden de voltaje sinusoidal trifasico, y

-

una seccion de correccion Vpn (12) que genera una senal PWM a partir de las salidas (Vu',Vv',Vw') de dicha seccion de modulacion linea a linea (11) y dicho voltaje de entrada (Vpn), y que detecta el valor maximo de dichas salidas (Vu',Vv',Vw') de dicha seccion de modulacion linea a linea (11), compara entre dicho valor maximo (Vmax) y dicho voltaje de entrada (Vpn) a dicho circuito inversor, y como resultado de la comparacion, cuando dicho voltaje de entrada es mayor que dicho valor maximo, genera una senal PWM usando una tasa de cada salida de dicha seccion de modulacion linea a linea (11) y dicho voltaje de entrada (Vpn), o cuando dicho voltaje de entrada es menor que o igual a dicho valor maximo, genera una senal PWM usando una tasa de cada salida de dicha seccion de modulacion linea a linea(11) y dicho valor maximo (Vmax).
2.

El aparato de control de motor segun la reivindicacion 1, en el que dicha seccion de control estima la fase de rotacion de dicho motor sin escobillas en base a dicho valor de deteccion de corriente del motor (ld, lq) y dicho valor de orden de voltaje de aplicacion al motor (Vd, Vq).
3.

El aparato de control de motor segun la reivindicacion 1, en el que dicho controlador de integracion de proporcion (7, 8) genera dicho valor de orden de voltaje de aplicacion al motor (Vd, Vq) realizando una operacion de integracion de proporcion usando el error entre dicho valor de orden de corriente del motor (ld*, lq*) y dicho valor de deteccion de corriente del motor (ld, lq), y envia dicho valor de orden de voltaje de aplicacion al motor (Vd, Vq) a dicha seccion de generacion PWM (9b), y dicha seccion de generacion PWM (9b) esta configurada de modo que dicho controlador de integracion de proporcion detiene el funcionamiento integral cuando el voltaje de entrada a aplicar a dicho circuito inversor es menor que o igual a dicho valor maximo.
4.

El aparato de control de motor segun la reivindicacion 1, en el que -

la seccion de conversion dq (6) calcula un valor de deteccion de corriente de eje d y un valor de deteccion de corriente de eje q usando la corriente del motor (lu, lv, lw) que fluye hasta dicho motor sin escobillas y la fase de rotacion () de un rotor de dicho motor sin escobillas, y en el que

el controlador de integracion de proporcion de eje d (7) recibe el error entre un valor de orden de corriente de eje d (ld*) y dicho valor de deteccion de corriente de eje d (ld) y envia el valor estandar de una orden de tension de aplicacion a un motor de eje d, y en el que

el controlador de integracion de proporcion de eje q (8) que recibe el error entre un valor de orden de corriente de eje q (lq*) y dicho valor de deteccion de corriente de eje q (lq) y envia el valor estandar de una orden de tension de aplicacion a un motor de eje q, y en el que la seccion de control (4) comprende ademas:

-

un multiplicador de eje d (18) que envia el resultado de la multiplicacion de dicho valor de deteccion de corriente de eje q (lq), dichos componentes de eje q (Lq) de una inductancia de dicho motor sin escobillas, y la velocidad de rotacion (0) de dicho motor sin escobillas,

-

un primer multiplicador de eje q (19) que envia el resultado de la multiplicacion de dicho valor de deteccion de corriente de eje d (ld), componentes de eje d (Ld) de una inductancia de dicho motor sin escobillas, y la velocidad de rotacion (0) de dicho motor sin escobillas,

-

un segundo multiplicador de eje q (20) que envia el resultado de la multiplicacion de la constante de voltaje inducido (Ke) de dicho motor sin escobillas y dicha velocidad de rotacion (0),

-

un sumador de eje d que anade la salida de dicho multiplicador de eje d (18) a dicho valor estandar de dicha orden de tension de aplicacion a un motor de eje d y envia un valor de orden de voltaje de aplicacion al motor de eje d (Vd),

-

un sumador de eje q que anade las salidas de dicho primer multiplicador de eje q (19) y dicho segundo multiplicador de eje q (20) a dicho valor estandar de la orden de tension de aplicacion a un motor de eje q y envia un valor de orden de voltaje de aplicacion al motor de eje q (Vq),

-

una seccion de generacion PWM (9) que recibe dicho valor de orden de voltaje de aplicacion al motor de eje d (Vd) y dicho valor de orden de voltaje de aplicacion al motor de eje q (Vq) y envia una senal de accionamiento de dicho circuito inversor.
5.

El aparato de control de motor segun la reivindicacion 1, en el que dicha seccion de control detecta el voltaje de entrada a aplicar a dicho circuito inversor, estima un voltaje a introducir en dicho circuito inversor en el siguiente ciclo de control en base al valor de deteccion y controla dicho circuito inversor.
6.

El aparato de control de motor segun la reivindicacion 1, que incorpora un condensador en el lado de entrada de dicho circuito inversor, en el que se establece que

C � 2 x 10-7 x P suponiendo que la capacitancia de dicho condensador es C [F] y que la salida maxima de dicho motor es P [W].
7.

El aparato de control de motor segun la reivindicacion 1, que incorpora un inductor en el lado de entrada de dicho circuito inversor, en el que se establece que

L � 9 x 10-9 / C suponiendo que la inductancia de dicho inductor es L [H] y que la capacitancia de dicho condensador es C [F].
8.

El aparato de control de motor segun la reivindicacion 1, que comprende ademas: un circuito elevador que tiene un inductor, diodos, dispositivos de conmutacion y un condensador, y una seccion de control del circuito elevador para controlar dicho circuito elevador, en el que

dicha seccion de control del circuito elevador determina el valor de orden para dicho dispositivo de conmutacion en base a una senal procedente de dicha seccion de control.
9.

El aparato de control de motor segun la reivindicacion 8, en el que dicha seccion de control del circuito elevador, que esta configurada para recibir la fase de voltaje detectada y corriente CA de una fuente de alimentacion CA, comprende:

-

una seccion de orden de corriente CA que envia un valor de orden de corriente CA en base a dicha fase detectada y una senal de control procedente de dicha seccion de control, y

-

una seccion de generacion de orden PWM que genera valores de orden PWM para accionar dichos dispositivos de conmutacion en base a dicho valor de orden de corriente CA y dicha corriente CA detectada de dicha fuente de alimentacion CA y envia dichos valores de orden PWM.
10. El aparato de control de motor segun la reivindicacion 1, que comprende ademas:

-

un circuito elevador que tiene un inductor en el que se introduce un voltaje fluctuante, -a partir de diodos que forman un circuito rectificador, dispositivos de conmutacion conectados a dicho circuito rectificador y que realizan una operacion de encendido/apagado, y un condensador que envia un voltaje elevado, y

-

una seccion de control del circuito elevador para controlar dicho circuito elevador.
11.

El aparato de control de motor segun la reivindicacion 7, en el que un inductor esta conectado al lado de entrada del circuito inversor, y se establece

L � P x 10-6 suponiendo que la inductancia de dicho inductor es L [H] y que la potencia de salida maxima de dicho es P [W].
12.

Un compresor que incorpora dicho aparato de control de motor segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.
13.

Un climatizador que incorpora dicho aparato de control de motor segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.
14.

Un frigorifico que incorpora dicho aparato de control de motor segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.
15.

Una lavadora electrica que incorpora dicho aparato de control de motor segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.
16.

Una secadora electrica que incorpora dicho aparato de control de motor segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.
17.

Un soplador que incorpora dicho aparato de control de motor segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.
18.

Una aspiradora electrica que incorpora dicho aparato de control de motor segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.
19.

Un calentador de agua de bomba de calor que incorpora dicho aparato de control de motor segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.