[發明專利]同步馬達的啟動控制方法和控制裝置及其應用

無效

• 申請號: 02105184.4
• 申請日: 2002-02-25
• 公開（公告）號: CN1374751A
• 公開（公告）日: 2002-10-16
• 發明（設計）人: 川端幸雄;遠藤常博;石井誠;高倉雄八;井上徹
• 申請（專利權）人: 株式會社日立制作所
• 主分類號: H02P6/18
• 分類號: H02P6/18
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 王以平

技術領域

本發明涉及將同步馬達的轉速控制到所需的速度的一種控制器、通過應用上述的控制器控制它的內部壓縮機/鼓風機驅動同步馬達來進行室內空氣調節的空調器、通過應用該控制器控制它的內部壓縮機/鼓風機驅動同步馬達來進行制冷的冰箱、通過應用該控制器控制它的攪拌器/脫水甩干桶驅動同步馬達進行洗衣的洗衣機以及通過應用該控制器控制它的鼓風機驅動同步馬達清潔房間的真空吸塵器。

背景技術

由于它們易于保養，在空調器、冰箱、洗衣機等中都使用這種具有永磁體轉子和定子線圈組件的無刷直流(DC)馬達。無刷DC馬達驅動控制要求在轉子的磁極位置和需要通電的定子線圈的位置之間緊密的鏈接。驅動空調器的壓縮機或其它電器的馬達應用無傳感器位置檢測方案，在這種方案中應用定子線圈與轉子的磁極的相互作用在定子線圈中所感應的反電動勢檢測轉子的磁極位置，而不應用轉子位置檢測傳感器比如霍爾元件。

然而，由于通過轉子的旋轉將上述的反電動勢感應在定子線圈中，當馬達處于停止狀態時，應用相關的方法并不能檢測轉子的磁極的位置。由于這種原因，中已有技術中使用所謂的低頻啟動方法，在這種方法中在馬達啟動的過程中首先通過對兩個所需相位的定子線圈通電使轉子的位置固定，然后在已經啟動電流轉換并通過同步操作已經逐步地降低電流轉換的時間間隔以便能夠應用反電動勢進行無傳感器位置檢測之后，將驅動模式切換到基于無傳感器位置檢測的驅動。通過從控制單元預先設定的時序和值確定相應的電流轉換時間間隔和在這個時間所施加的電壓。

在日本專利申請特開平07-107777中描述了這樣的已有技術：通過在馬達啟動的過程中改變要施加的電壓獨立于轉子位置進行電流轉換，然后應用電壓在將強制地給出電流轉換時間間隔的時序中將電流轉換信號發送到定子線圈的所有的相中，在該時序下未通電的相的電量變化。

如果啟動負載轉矩總是保持恒定，雖然在預先設定的電壓和時序中啟動馬達，但是在壓縮機中和在洗衣機中使用馬達的情況下啟動負載轉矩總是未知的。因此，當啟動電流轉換時間間隔太短并且要施加的電壓太低時，雖然如果負載轉矩足夠小仍然可以啟動馬達，但是如果負載轉矩太大則不可能啟動馬達，因為馬達的輸出轉矩可能不足夠。

相反地，當啟動電流轉換時間間隔足夠長并且要施加的啟動電壓足夠高時，即使負載轉矩太大仍然能夠啟動馬達，但是萬一在負載轉矩太小的情況下，這將極大地增加馬達電流，因此容易產生渦流電流，在最糟糕的情況下，損壞變換器模塊和馬達。總而言之，在基于已有技術的低頻啟動方法中，由于在同步操作的過程中產生獨立于馬達位置的電流轉換，如果負載轉矩未知，則很難正確地啟動馬達。

此外，在已有技術的情況下，由于在同步操作的過程中產生獨立于轉子位置的電流轉換，如果啟動負載變化極大，在轉子的位置和負載變化的周期時間之間的關系不可能使馬達啟動。此外，在同步操作的過程中，由于產生了獨立于轉子位置的電流轉換，在馬達的輸出轉矩中的可能的極大變化可能使在其中包圍著馬達的框架產生極大的振動。在已有技術中，由于在同步操作過程中電流轉換獨立于轉子位置，并不能有效地利用馬達的特性，因此馬達很難用于在其中需要快速地增加馬達轉速的產品中。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種能夠使同步馬達可靠地快速地啟動的同步馬達啟動方法和控制裝置，即使它的啟動負載轉矩未知。

本發明的另一個目的是提供一種能夠根據轉子的特定位置快速地轉換電流的同步馬達的啟動方法和控制裝置。

本發明另一個目的是提供一種能夠正確地啟動同步馬達的同步馬達的啟動方法和控制裝置，即使它的啟動負載轉矩變化。

本發明另一發明目的是提供一種能夠使在同步馬達的啟動輸出轉矩的任何變化最小化由此抑制在其中包圍著馬達的框架的振動的同步馬達的啟動方法和控制裝置。

本發明另一發明目的是提供一種能夠在它的啟動的過程中使同步馬達的轉速快速地增加的同步馬達的啟動方法和控制裝置。

本發明另一發明目的是提供一種能夠使由于在馬達的旋轉過程中所產生的反電動勢引起的馬達電流的任何降低最小化并由此防止它的啟動輸出轉矩不足的同步馬達的啟動方法和控制裝置。

本發明另一發明目的是提供一種能夠通過根據啟動負載轉矩抑制馬達電流并降低在輸出電路上的負載使同步馬達以較高的效率啟動的同步馬達的啟動方法和控制裝置。

本發明另一目的是提供一種由上述的受控制的同步馬達輸送電能的電氣，特別是空調器、冰箱、洗衣機以及真空吸塵器。