無刷直流電動機的驅動方法及其裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術的無刷直流電動機的驅動方法包含：通過在輸出端子間連接電容器并將交流電源的交流電壓作為輸入的整流電路，對交流電壓進行整流的動作；通過被連接到整流電路的逆變器，驅動無刷直流電動機的動作；通過位置檢測器，根據無刷直流電動機的反電動勢或者電動機電流的任意一個檢測無刷直流電動機的轉子的旋轉位置的動作；在不能通過位置檢測器檢測轉子位置時，通過位置估計器估計轉子位置的動作；以及通過控制器根據位置檢測器檢測到的轉子位置或者通過位置估計器估計的轉子位置的任意一個來控制逆變器的動作。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】?無刷直流電動機的驅動方法及其裝置
本專利技術涉及被安裝在包含于冰箱或空調等冷凍空調系統中的壓縮機等中的無刷直流電動機(以下，僅稱為電動機)的驅動方法及其裝置。特別涉及在將整流電路中的平滑用電容器大幅度地小容量化，并實現了裝置整體的小型化的電動機驅動裝置中，不使用例如霍爾元件或編碼器那樣特別的位置檢測傳感器來進行電動機的轉子的位置檢測的方法及其裝置。
技術介紹
用于驅動被組裝到冷凍空調系統中的壓縮機中的電動機的以往的電動機驅動裝置一般為如下那樣的結構。即，具有在輸出端子間連接足夠大電容的平滑用電容器，并用于對輸入的交流電源的交流電壓進行整流的整流電路，以及與該整流電路連接，用于驅動電動機的逆變器。而且，該裝置為了檢測電動機的轉子的旋轉位置，不使用例如霍爾元件或編碼器那樣特別的位置檢測傳感器，而根據電動機的定子繞組隨著電動機旋轉而感應的反電動勢、或電動機電流來檢測轉子位置。然后，該裝置通過該檢測信號依次切換逆變器中包含的多個開關元件的通電狀態，通過轉換控制流過定子繞組的電流來驅動電動機。不使用這樣的特別的位置檢測傳感器的驅動方式，一般被稱為無傳感器驅動。在被組裝到冷凍空調系統的壓縮機中的電動機驅動中，采用這種無傳感器驅動的理由是，在壓縮機的高溫、高壓環境中，制冷劑環境中，油環境中，安裝位置檢測傳感器非常困難。而且，近年來，為了使電動機的驅動裝置小型化，也進行將整流電路的平滑用電容器大幅度小容量化的努力。其關聯技術例如在日本專利申請特開2002-51589號公報中被公開。一邊參照附圖，一邊說明這種以往的電動機的驅動裝置。圖6是以往的電動機驅動裝置的方框圖。在圖6中，單相交流電源1的輸出被連接到二極管全波整流電路2。該二極管全波整流電路2的輸出上連接有平滑電容器3。-->該平滑電容器3為電容足夠小的電容器，是以往的電容量1/100左右的電容器。被連接在該平滑電容器3的兩端的PWM(脈沖寬度調制)逆變器4通過6個開關元件(包含逆向的二極管)進行3相橋接而構成。在電動機5的定子中設置3相繞組。這些3相繞組的各自的一端被連接到PWM逆變器4的輸出。這樣，電動機5通過PWM逆變器4而被驅動。如圖6所述，控制電路6將單相交流電源1的電壓、直流部分電流、PWM逆變器4的輸出電流、位置檢測傳感器7的位置信息等信息作為輸入，控制構成PWM逆變器4的6個開關元件的選通，以便可以進行最佳的電動機驅動。但是，在上述以往的結構中，具有作為位置檢測傳感器的編碼器或霍爾元件等的結構，即使對逆變器施加的直流電壓降低也可以進行轉子的位置檢測。但是，在壓縮機那樣難以安裝位置檢測傳感器的情況下，不能應用如上所述的以往的結構。一般來說，作為不使用特別的位置檢測傳感器來驅動無刷直流電動機的方法(無傳感器驅動方法)，已知有根據電動機的定子繞組所感應的反電動勢來檢測轉子位置的方法，以及根據電動機電流檢測轉子位置的方法等。但是，在采用了上述以往的無傳感器驅動方法的電動機的驅動裝置中，可檢測轉子位置是在平滑電容器的容量足夠大，在該平滑電容器的兩端電壓(整流電路的輸出電壓)中包含的脈動電壓小的時候。這時因為在平滑電容器的電容足夠大，整流電路的輸出電壓中包含的脈動電壓小時，反電動勢和電動機電流穩定，所以可以進行穩定的轉子位置的檢測。但是，在采用了以往的無傳感器驅動方法的電動機的驅動裝置中，如圖6所示的具有特別的位置檢測傳感器的驅動裝置那樣，為了將裝置整體小型化而將平滑電容器大幅度地小容量化時，脈動電壓大幅度增加。因此，特別是在對PWM逆變器施加的電壓低時，不能對在轉子檢測中需要的反電動勢進行檢測，不能流過轉子位置的檢測所需要的電動機電流。其結果，難以進行轉子位置的正確的檢測，PWM逆變器造成的轉換定時大幅度偏移，不僅引起電動機效率的降低，而且，流過大的電動機電流。最差的情況，有導致電動機停止的不良情況的危險。-->
技術實現思路
本專利技術用于解決上述以往的課題，目的是提供一種電動機的驅動方法及其裝置，在不需要特別的位置傳感器的無傳感器驅動中，可以使連接到整流電路的平滑電容器大幅度地小容量化，同時即使在平滑電容器的兩端電壓(整流電路的輸出電壓)中包含大的脈動電壓的情況下，也可以進行穩定的電動機驅動。本電動機的驅動方法具有以下動作，包括：通過在輸出端子間連接電容器，并將交流電源的交流電壓作為輸入的整流電路，對交流電壓進行整流的動作；通過被連接到整流電路的逆變器，驅動無刷直流電動機的動作；通過位置檢測器，根據無刷直流電動機的反電動勢或者電動機電流的任意一個檢測無刷直流電動機的轉子的旋轉位置的動作；在不能通過位置檢測器檢測轉子位置時，通過位置估計器估計轉子位置的動作；以及根據位置檢測器檢測到的轉子位置或者通過位置估計器估計的轉子位置的任意一個，由控制器控制逆變器的動作。而且，本電動機的驅動裝置具有以下結構。包括：整流電路，由二極管橋接電路構成，用于對輸入的交流電源的交流電壓進行整流；電容器，被連接在整流電路的輸出端子間；逆變器，被連接到整流電路；位置檢測器，用于根據由逆變器驅動的無刷直流電動機的反電動勢或者電動機電流的其中一個，檢測無刷直流電動機的轉子的旋轉位置；位置估計器，用于在位置檢測器不能檢測轉子位置時，估計其位置；控制器，用于切換來自位置檢測器的輸出信號和來自位置估計器的輸出信號，從而使逆變器動作。本專利技術的電動機的驅動方法及其裝置具有在位置檢測器不能檢測轉子位置時估計其位置而使逆變器動作的特征。因此，即使在不能檢測轉子位置時，也可以估計其位置從而進行基于該位置檢測的轉換，所以可以進行穩定的電動機運轉。附圖說明圖1是本專利技術的實施方式中的電動機的驅動裝置的方框圖。圖2是表示圖1所示的電動機的驅動裝置中的電容器的電壓波形的定時圖。圖3是表示對于圖1所示的電動機的驅動裝置中的負載電流的瞬時最低-->電壓以及脈動含有率的特性圖。圖4是表示圖1所示的電動機的驅動裝置中的動作的流程圖。圖5是表示圖1所示的電動機的驅動裝置中的各部的波形的定時圖。圖6是以往的電動機的驅動裝置的方框圖。標號說明10交流電源11整流電路12電容器13逆變器14無刷直流電動機16壓縮機20位置檢測器21位置估計器22電壓檢測器23切換器24轉換器30控制器具體實施方式以下，參照附圖對本專利技術的實施方式進行說明。圖1是本專利技術的實施方式中的電動機的驅動裝置的方框圖。圖1所示的電動機的驅動裝置具有以下結構。它包括：整流電路11，由二極管橋接電路構成，用于對輸入的交流電源10的交流電壓進行整流；電容器12，被連接在該整流電路11的輸出端子間；逆變器13，被連接到該整流電路11；位置檢測器20，用于根據由該逆變器13驅動的電動機14的反電動勢或者電動機電流的其中一個，檢測電動機14的轉子的旋轉位置；位置估計器21，用于在位置檢測器20不能檢測轉子位置時，估計其位置；以及控制器30，用于切換來自位置檢測器20的輸出信號和來自位置估計器21的輸出信號，從而使逆變器13動作。進一步詳細地說明圖1所示的電動機的驅動裝置。在圖1中，交流電源10在日本時是100V50Hz或者60Hz的普通的商用電源。構成整流電路11的-->二極管橋接電路橋接著4個二極管。整流電路11輸入交流電源10的交流電壓，有二極管橋接電路對該本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種無刷直流電動機的驅動方法，包含：通過在輸出端子間連接電容器并將交流電源的交流電壓作為輸入的整流電路，對所述交流電壓進行整流的動作；通過被連接到所述整流電路的逆變器，驅動無刷直流電動機的動作；通過位置檢測器，根據所 述無刷直流電動機的反電動勢或者電動機電流的任意一個檢測所述無刷直流電動機的轉子的旋轉位置的動作；在不能通過所述位置檢測器檢測轉子位置時，通過位置估計器估計所述轉子位置的動作；以及根據所述位置檢測器檢測到的轉子位置或者通過所述 位置估計器估計出的轉子位置的任意一個，由控制器控制所述逆變器的動作。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】JP 2004-1-5 000084/20041、一種無刷直流電動機的驅動方法，包含：通過在輸出端子間連接電容器并將交流電源的交流電壓作為輸入的整流電路，對所述交流電壓進行整流的動作；通過被連接到所述整流電路的逆變器，驅動無刷直流電動機的動作；通過位置檢測器，根據所述無刷直流電動機的反電動勢或者電動機電流的任意一個檢測所述無刷直流電動機的轉子的旋轉位置的動作；在不能通過所述位置檢測器檢測轉子位置時，通過位置估計器估計所述轉子位置的動作；以及根據所述位置檢測器檢測到的轉子位置或者通過所述位置估計器估計出的轉子位置的任意一個，由控制器控制所述逆變器的動作。2、如權利要求1所述的無刷直流電動機的驅動方法，其特征在于，所述電容器有在無刷直流電動機的驅動中實際使用的輸出范圍中，所述整流電路的輸出電壓的脈動含有率大于等于90％的電容量。3、如權利要求1所述的無刷直流電動機的驅動方法，其特征在于，根據可通過所述位置檢測器檢測轉子位置時的檢測時間而決定規定時間，在不能通過所述位置檢測器檢測轉子位置時，每隔所述規定時間進行估計作為位置切換的轉子位置。4、如權利要求1所述的無刷直流電動機的驅動方法，其特征在于，在所述整流電路的輸出電壓小于等于預定的規定電壓時，判斷為不能通過所述位置檢測器檢測轉子位置。5、一種無刷直流電動機的驅動裝置，包括：整流電路，由二極管橋接電路構成，用于對輸入的交流電源的交流電壓進行整...

【專利技術屬性】
技術研發人員：浜岡孝二，竹岡義典，
申請(專利權)人：松下電器產業株式會社，
類型：發明
國別省市：JP[日本]