[發(fā)明專利]直流無刷電動機驅(qū)動設(shè)備和使用該設(shè)備的空氣調(diào)節(jié)器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 00107077.0
• 申請日: 2000-04-27
• 公開（公告）號: CN1271992A
• 公開（公告）日: 2000-11-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 和久井豊光;加藤浩二;奧山敦;寺內(nèi)英樹;牧田稔;金子喜作;巖崎真之;田村建司
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社日立制作所
• 主分類號: H02P6/16
• 分類號: H02P6/16;H02P6/08
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 王茂華

本發(fā)明涉及一種其中使用逆變器的直流(DC)無刷電動機驅(qū)動設(shè)備，特別是，本發(fā)明涉及一種DC無刷電動機驅(qū)動設(shè)備，和一種使用該設(shè)備的空氣調(diào)節(jié)器，其中利用在定子繞組兩端之間感應(yīng)的速度正比電動勢，探測電樞繞組(轉(zhuǎn)子繞組)與定子繞組之間的相對位置(在下文，稱為“磁極位置”)，以便控制其轉(zhuǎn)數(shù)。

例如，在Japanese?Patent?Publication?No.Sho?59-36519(1984)中，敘述了一種DC無刷電動機驅(qū)動設(shè)備的常規(guī)例子，其中通過探測轉(zhuǎn)子的磁極位置，即由于在DC無刷電動機的定子繞組兩端之間感應(yīng)的速度正比電動勢(感應(yīng)電壓)所引起的磁性轉(zhuǎn)子(在下文，僅稱為“轉(zhuǎn)子”)與定子繞組之間的相對位置，來執(zhí)行對其轉(zhuǎn)數(shù)的控制。

在這個例子中，把定子繞組兩端之間產(chǎn)生的三相感應(yīng)電壓轉(zhuǎn)換成三個三角形信號，各信號相對各感應(yīng)電壓具有約90°的位置關(guān)系，這三個三角形信號被引入星形連接的電阻器，以便由比較器對星形連接的中性點的電壓與這三個三角形信號的電壓之間進行比較。并且，與從這些比較器獲得的脈沖信號相對應(yīng)，控制一組以此減縮逆變器的半導(dǎo)體開關(guān)元件，從而旋轉(zhuǎn)DC無刷電動機。

在根據(jù)這種常規(guī)技術(shù)的DC無刷電動機中，三角形信號是由定子繞組的端電壓通過主濾波器而得到的，各三角形信號相對各定子繞組兩端之間的各端電壓具有約90°的相位差，然而在這種情況下，必須這樣設(shè)置主濾波器的轉(zhuǎn)移函數(shù)，以便在感應(yīng)電壓的基本頻率的預(yù)定范圍之內(nèi)(與電動機的轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān))，能保持約90°的相位差。而且，當(dāng)用主濾波器不能由此充足地消除比感應(yīng)電壓的基本頻率具有較高頻率的噪聲或其他類似信號時，并且于是如果不可能由此獲得具有平滑波形的三角形信號，則另外增加低通濾波器，以便由此消除高頻信號，例如噪聲或其他類似信號。

根據(jù)這樣獲得的上述脈沖信號，假定或獲得轉(zhuǎn)子與定子繞組之間的相對位置，從而有可能根據(jù)這種假定的結(jié)果，執(zhí)行DC無刷電動機的轉(zhuǎn)速的控制。

另外，在根據(jù)上述常規(guī)技術(shù)的DC無刷電動機驅(qū)動設(shè)備中，主濾波器用于獲得三角形信號，各三角形信號相對各感應(yīng)電壓具有約90°的相位關(guān)系。然而，這些濾波器各具有這樣的頻率特性，當(dāng)作為輸入信號的感應(yīng)電壓的基本頻率變低時，由該濾波器獲得的三角形信號的相位差變大。為了在穩(wěn)定條件下以良好效率驅(qū)動DC無刷電動機，必須設(shè)置頻率特性，以便在感應(yīng)電壓的基本頻率的預(yù)定范圍之內(nèi)，保持約90°的相位差，然而，例如，在希望展延或擴展感應(yīng)電壓的基本頻率的范圍的情況下(即希望展延或擴展DC無刷電動機的轉(zhuǎn)數(shù)的可變范圍)，有一個問題，即不可能根據(jù)濾波器的頻率特性，使感應(yīng)電壓與三角形信號之間的相位差保持在約90°。

而且，如圖2所示，對于Japanese?Patent?Publication?No.Sho59-36519(1984)，DC無刷電動機的端電壓變成這樣，即在梯形波形之上疊加一個尖峰波形。并且，用主濾波器不能充足地消除噪聲或其他類似信號，它們比這些尖峰波形和感應(yīng)電壓的基本頻率具有較高的頻率，而且如果三角形信號其波形不平滑，則不可能精確地假定或獲得轉(zhuǎn)子與定子繞組之間的相對位置，于是在上述比較三角形信號和參考信號的比較器的輸出級，另外增加低通濾波器，從而消除高頻信號，例如噪聲或其他類似信號。

然而，為了使三角形信號的波形平滑，足夠可以使濾波器的時間常數(shù)大，但是這樣引起信號的時間延遲，因此濾波器的時間常數(shù)設(shè)置具有上限。另外，在DC無刷電動機中，尖峰電壓的波形根據(jù)電動機的負載改變，但是濾波器的時間常數(shù)設(shè)置具有上限，于是有一個問題，由于三角形信號的波形變化所引起，使三角形信號的相位表現(xiàn)波動，所以不可能使感應(yīng)電壓與三角形信號之間的相位差保持在90°。

這樣，當(dāng)用濾波器來假定或獲得轉(zhuǎn)子與定子繞組之間的相對位置時，由于頻率特性和濾波器時間常數(shù)設(shè)置的限制，特別當(dāng)在寬范圍轉(zhuǎn)數(shù)下驅(qū)動DC無刷電動機時，或當(dāng)在寬范圍負載條件下操作DC無刷電動機時，引起假定轉(zhuǎn)子與定子繞組之間的相對關(guān)系的精度降低，因此難以在穩(wěn)定條件下以良好效率驅(qū)動DC無刷電動機。

為了解決上述這樣的問題，本發(fā)明的一個目的是提供一種DC無刷電動機驅(qū)動設(shè)備和一種使用這種設(shè)備的空氣調(diào)節(jié)器，即使在寬范圍轉(zhuǎn)數(shù)下驅(qū)動DC無刷電動機的情況下，或在寬范圍負載條件下驅(qū)動DC無刷電動機的情況下，也能夠在穩(wěn)定條件下以良好效率驅(qū)動DC無刷電動機。