專利名稱：電動(dòng)機(jī)控制設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動(dòng)機(jī)控制設(shè)備，該設(shè)備改進(jìn)了用來(lái)驅(qū)動(dòng)空調(diào)等機(jī)器的壓縮機(jī)的同步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)處理。
背景技術(shù)：
揭示于JP-A-200A-54295的是一種無(wú)傳感器電動(dòng)機(jī)控制設(shè)備，它含有用于檢測(cè)檢測(cè)流過(guò)同步電動(dòng)機(jī)的線圈的電流的裝置，用于檢測(cè)提供給線圈的電流與電壓之間的相位差的裝置，用于根據(jù)所述相位差檢測(cè)同步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)完成的裝置。在此控制設(shè)備中，檢測(cè)同步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后電流和電壓的相位差，如果檢測(cè)到的相位差的變化大于預(yù)定值，則重復(fù)該檢測(cè)，同時(shí)改變提供給線圈的電力的電壓和頻率。當(dāng)相位差的變化減小到預(yù)定范圍內(nèi)時(shí)，則確定啟動(dòng)完成。
然而，這種電動(dòng)機(jī)控制設(shè)備的缺點(diǎn)在于，需要很多時(shí)間來(lái)確定啟動(dòng)完成，這是因?yàn)橹灰獧z測(cè)到的相位值大于預(yù)定值，就必須重復(fù)檢測(cè)，此外還有一個(gè)缺陷是，由于不得不執(zhí)行錯(cuò)綜復(fù)雜的確定處理，所以要求需要具有高處理性能的運(yùn)算單元。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種能夠簡(jiǎn)便并可靠地確定同步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)完成的電動(dòng)機(jī)控制設(shè)備，該設(shè)備不需要具有高處理性能的運(yùn)算單元。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種電動(dòng)機(jī)控制設(shè)備，它包括根據(jù)電壓和電壓相位引起PWM信號(hào)的PWM信號(hào)發(fā)生裝置，所述電壓和電壓相位由電壓設(shè)定裝置和電壓相位設(shè)定裝置分別設(shè)定；變換器裝置，用于依據(jù)PWM信號(hào)把直流電功率轉(zhuǎn)換成預(yù)定的偽(pseudo)交流電功率，并把此交流電功率輸出到諸如無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)等同步電動(dòng)機(jī)。該電動(dòng)機(jī)控制設(shè)備還包括啟動(dòng)裝置，在同步電動(dòng)機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，所述啟動(dòng)裝置用于在接收到操作命令(其中已指定預(yù)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速)時(shí)以預(yù)定電壓和電壓相位啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，并在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后逐步提高電動(dòng)機(jī)速度；以及操作轉(zhuǎn)換裝置，用于在電動(dòng)機(jī)速度達(dá)到小于目標(biāo)轉(zhuǎn)速的預(yù)定值時(shí)，把啟動(dòng)操作變?yōu)檎２僮鳌?br> 依據(jù)本發(fā)明，在電動(dòng)機(jī)處于靜止的狀態(tài)下接收到指定預(yù)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速的操作命令時(shí)，以預(yù)定的電壓和電壓相位使電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。在啟動(dòng)后，電動(dòng)機(jī)速度逐漸增大，當(dāng)電動(dòng)機(jī)速度達(dá)到小于目標(biāo)轉(zhuǎn)速的預(yù)定值時(shí)，確定啟動(dòng)完成，啟動(dòng)操作變?yōu)檎２僮?。這樣，只要一次就足以確定啟動(dòng)完成且該確定既容易執(zhí)行又可靠。由于確定啟動(dòng)完成不需要高處理性能的運(yùn)算單元，所以可以減少控制設(shè)備的成本。
從以下描述和附圖中可清楚地了解本發(fā)明的上述目的、其他目的、結(jié)構(gòu)特征、功能和優(yōu)點(diǎn)。


通過(guò)下文的詳細(xì)描述和附圖可充分理解本發(fā)明，該附圖只是為了說(shuō)明，而不是對(duì)本發(fā)明的限制，在這里圖1是依據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)控制設(shè)備的框圖。
圖2是參考電樞磁通的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)矢量圖。
圖3是圖1所示電動(dòng)機(jī)控制設(shè)備所實(shí)現(xiàn)的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)方法的流程圖。
本發(fā)明的較佳實(shí)施方式參考圖1，說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)控制設(shè)備。
圖1中，電動(dòng)機(jī)1是包括電樞的直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，它包括三相繞組或線圈Uc、Vc、Wc和包括永磁體的轉(zhuǎn)子。電動(dòng)機(jī)1由變換器部分2提供給三相線圈Uc、Vc、Wc的偽交流電而旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。
變換器部分2包括由IGBT等構(gòu)成的三對(duì)開(kāi)關(guān)元件2a，2d；2b，2e；2c，2f，這些開(kāi)關(guān)元件與包括電池或類似裝置的直流電源3并聯(lián)連接。通過(guò)PWM信號(hào)發(fā)生部分11所提供的PWM信號(hào)接通或斷開(kāi)變換器部分2的六個(gè)開(kāi)關(guān)元件2a-2f，從而把直流電轉(zhuǎn)換成偽交流電功率，并把此交流電功率輸出到電動(dòng)機(jī)1的三相線圈Uc、Vc、Wc。
電流傳感器4a、4b檢測(cè)流過(guò)電動(dòng)機(jī)的三相線圈Uc、Vc、Wc的兩個(gè)電流。本實(shí)施例中，檢測(cè)流過(guò)U-和W-相線圈Uc、Wc的U-和W-相電流Iu、Iw。就電流傳感器4a、4b而言，眾所周知，它可以由每個(gè)包括線圈、霍爾元件和其他類似裝置的電流傳感器構(gòu)成。
電流/電流相位檢測(cè)裝置5根據(jù)電流傳感器4a、4b檢測(cè)到的U-和W-相的電流Iu、Iw進(jìn)行計(jì)算以檢測(cè)電流(電流峰值)I和電流相位δ。下文將說(shuō)明計(jì)算電流I和電流相位δ的方法。
如果如上所述以I和δ來(lái)分別表示電流值和電流相位，那么U-、V-、和W-相的電流Iu、Iv和Iw可如下所示Iu＝I×cos(δ)，Iv＝I×cos{δ-(2/3)π}，Iw＝I×cos{δ+(2/3)π}。因此，如果知道了流過(guò)三相線圈Uc、Vc、Wc中的兩個(gè)電流，就可以確定電流I和電流相位δ。
當(dāng)檢測(cè)了U-和W-相的電流Iu、Iw時(shí)，可以根據(jù)Iv＝-Iu-Iw的關(guān)系和下列公式(上述公式導(dǎo)出的)來(lái)確定電流I和電流相位δI＝√{(2/3)×(Iu2+Iv2+Iw2)，Cos(δ)＝Iu/I，和Sin(δ)＝(Iv-Iw)/(√3×I)。
同時(shí)，由這種方法確定的電流相位δ會(huì)受諧波分量的影響，引起波形紊亂。因此期望通過(guò)使用已知的LPF(低通濾波器)或類似裝置的濾波來(lái)進(jìn)行波形整形，以除去諧波分量。當(dāng)然，這種濾波可以通過(guò)利用FIR濾波器、IIR濾波器或類似裝置的數(shù)字計(jì)算來(lái)進(jìn)行。
角速度檢測(cè)裝置6根據(jù)電流/電流相位檢測(cè)部分5所確定的電流相位δ計(jì)算感應(yīng)電壓ωψ的角速度ω(參照?qǐng)D2)。更具體地說(shuō)，角速度ω(弧度/秒)由以下公式計(jì)算得出ω＝{δ(t)-δ(t-1)}/Δt這里Δt(秒)表示得到電流相位δ的周期；δ(t-1)是在時(shí)間t-1時(shí)所得到的電流相位，以及δ(t)是在時(shí)間t時(shí)所得到的電流相位。
其間，如果Δt很短，那么用這種方法得到的角速度ω在每個(gè)周期上的變化很大，因此，在確定角速度ω時(shí)，期望通過(guò)采用LPF(低通濾波器)或類似裝置的公知濾波來(lái)進(jìn)行處理，以減少變化。當(dāng)然，這種濾波可以通過(guò)利用FIR濾波器、IIR濾波器或類似裝置的數(shù)字計(jì)算來(lái)實(shí)現(xiàn)。
相位差設(shè)定部分7根據(jù)電流/電流相位檢測(cè)部分5檢測(cè)到的電流I、角速度檢測(cè)裝置6檢測(cè)到的角速度ω和目標(biāo)電流相位超前角β來(lái)計(jì)算電壓和電流間的相位差α。下面，通過(guò)圖2說(shuō)明電壓和電流的相位差α的計(jì)算方法。
圖2是參照電樞磁通的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸系統(tǒng)(虛數(shù)d和q軸)里的電動(dòng)機(jī)矢量圖。圖2中，Ia代表在以轉(zhuǎn)子的極點(diǎn)(pole)N作為參考位置時(shí)確定的電流峰值?？梢杂靡韵鹿酱_定電流Ia的d-和q-軸分量Id、IqIdIq=√(2/3)cosφcos{φ-(2π/3)}cos{φ+(2π/3)}-sinφ-sin{φ-(2π/3)}-sin{φ+(2π/3)}IuIvIw]]>這里的φ代表電樞芯的坐標(biāo)位置與坐標(biāo)上的U-相線圈的位置間的角度或角度差。
電流Ia可以表達(dá)為Ia＝√(Id2+Iq2)＝I，該電流和前文所提到的電流I相等，與坐標(biāo)上的較φ無(wú)關(guān)。
這里，因?yàn)椴捎秒姌写磐ㄗ鳛閰⒖?，所以角度φ是不知道的。另一方面，滿足了Ia＝I的關(guān)系，目標(biāo)電流相位超前角以β表示，從而可以從由下面的公式，根據(jù)電流I和電流相位超前角β確定d-軸分量Id和q軸分量Iq。
Id＝-I×sin(β)，Iq＝I×cos(β)如果d軸感應(yīng)系數(shù)是Ld，q軸感應(yīng)系數(shù)是Lq，電動(dòng)機(jī)1的線圈電阻是Ra，旋轉(zhuǎn)磁體的磁磁通是Ψa，感應(yīng)電壓是ωΨ，這些都是電動(dòng)機(jī)常數(shù)，則根據(jù)以下公式，根據(jù)矢量計(jì)算確定總的電樞鏈接磁通Ψ和電壓Va(相應(yīng)于后面所述的電壓V)Ψ＝Ψa+(Ld×Id)+(Lq×Iq)Va＝ωΨ+(Ra×Ia)這樣，相對(duì)虛數(shù)q軸的電壓相位超前角γ可以由計(jì)算得出，因此想要得到的電壓與電流間的相位差α就可以從公式α＝γ-β得出。更好的辦法是執(zhí)行PI控制、P控制或類似控制，用以消除在相位差α上的突變，因?yàn)樵撏蛔儠?huì)影響下文所述的電壓相位θ并引起失調(diào)(step-out)。
其間，代替剛才所述的計(jì)算，相位差α同樣可以由電流I和角速度(電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速)ω決定。如果采用這種方法來(lái)檢測(cè)相位差，考慮到電流和角速度結(jié)合的各種各樣的情況，預(yù)先制定了上述的算式或者實(shí)驗(yàn)替代這種算式，其計(jì)算和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果以相位差數(shù)據(jù)表的格式被預(yù)先存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器里。在確定相位差時(shí)，想要得到的相位差α，根據(jù)其對(duì)應(yīng)的電流I和角速度ω作為參量，從相位差數(shù)據(jù)表中選出。
電壓相位設(shè)定裝置8通過(guò)根據(jù)電流/電流相位檢測(cè)裝置5檢測(cè)到的電流相位δ和由相位差設(shè)定裝置7設(shè)定的相位差α進(jìn)行計(jì)算來(lái)設(shè)定電壓相位θ。此外電壓相位θ被用作為當(dāng)PWM信號(hào)發(fā)生裝置11發(fā)生用于正常操作的PWM信號(hào)時(shí)的電壓相位。電壓相位設(shè)定裝置8還具有通過(guò)PI控制、P控制或類似控制發(fā)生下文所述的相位差αs的功能，所述αs作為逐步逼近相位差α的當(dāng)前相位差。當(dāng)轉(zhuǎn)換到正常操作時(shí)，相位差αs通過(guò)第一個(gè)開(kāi)關(guān)18由啟動(dòng)相位設(shè)定裝置13輸入。
當(dāng)通過(guò)加法器9提供包含在操作命令中的轉(zhuǎn)速信號(hào)(感應(yīng)電壓的角速度ω)時(shí)，電壓設(shè)定裝置10根據(jù)此轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行PI控制、P控制或類似控制，從而設(shè)定電壓(電壓峰值)V，所述電壓V依據(jù)目標(biāo)轉(zhuǎn)速進(jìn)行變化。同時(shí)，安排在電壓設(shè)定裝置10上游的加法器9將角速度檢測(cè)裝置6所檢測(cè)的角速度ω反饋到包含在操作命令中的轉(zhuǎn)速信號(hào)，從而使轉(zhuǎn)速信號(hào)正確，然后該信號(hào)被輸入到電壓設(shè)定裝置10。
在正常操作中，PWM信號(hào)發(fā)生裝置11通過(guò)第三和第二開(kāi)關(guān)20、19接收的電壓V和電壓相位θ，它們分別由電壓設(shè)定裝置10和電壓相位設(shè)定裝置8所設(shè)定，根據(jù)電壓V和電壓相位θ，發(fā)生了PWM信號(hào)，并且該信號(hào)被輸入到變換器裝置2的開(kāi)關(guān)元件2a-2f中。在啟動(dòng)操作中，PWM信號(hào)發(fā)生裝置11通過(guò)第三和第二開(kāi)關(guān)20、19接收啟動(dòng)電壓Vs和啟動(dòng)相位(啟動(dòng)操作的電壓相位)θs，它們分別由啟動(dòng)電壓設(shè)定裝置15和啟動(dòng)相位設(shè)定裝置13所設(shè)定，根據(jù)此啟動(dòng)電壓Vs和啟動(dòng)相位θs，發(fā)生了PWM信號(hào)，并且該信號(hào)被輸入到變換器裝置2的開(kāi)關(guān)元件2a-2f中。
當(dāng)電動(dòng)機(jī)1處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)速設(shè)定裝置12設(shè)定啟動(dòng)轉(zhuǎn)速(指在啟動(dòng)時(shí)或啟動(dòng)后的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速)ωs為零。當(dāng)提供包含預(yù)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速的操作命令時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)速設(shè)定裝置12按照公式ωs＝at來(lái)設(shè)定隨時(shí)間推移以恒定角加速度a被加速的啟動(dòng)轉(zhuǎn)速ωs。角加速度a保持恒定的原因是，當(dāng)加速度被作用在恒定的角加速度α上時(shí)，由電動(dòng)機(jī)1的旋轉(zhuǎn)軸的慣性(慣性力矩)發(fā)生的加載力矩可以是恒定的。當(dāng)啟動(dòng)轉(zhuǎn)速ωs達(dá)到小于加速后的目標(biāo)轉(zhuǎn)速的預(yù)定值時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)速設(shè)定裝置12輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換信號(hào)CS，使啟動(dòng)操作轉(zhuǎn)換到正常操作并送至第一、第二、第三開(kāi)關(guān)18-20。
根據(jù)啟動(dòng)轉(zhuǎn)速設(shè)定裝置12提供的啟動(dòng)轉(zhuǎn)速ωs，啟動(dòng)相位設(shè)定裝置13根據(jù)公式θs＝θ(t-1)+(ωs×Δt)進(jìn)行了計(jì)算，以設(shè)定啟動(dòng)相位(在啟動(dòng)操作時(shí)的電壓相位)θs。在啟動(dòng)的時(shí)候，啟動(dòng)相位θs用于作為PWM信號(hào)發(fā)生裝置11發(fā)生PWM信號(hào)時(shí)的電壓相位。而且，啟動(dòng)相位設(shè)定裝置13具有以下功能，即檢測(cè)在啟動(dòng)轉(zhuǎn)速ωs達(dá)到并小于目標(biāo)轉(zhuǎn)速的預(yù)定值時(shí)觀察到的電流和電壓間的相位差αs并把該相位差通過(guò)第一開(kāi)關(guān)18輸出到電壓相位設(shè)定裝置8作為當(dāng)前相位差。
在電動(dòng)機(jī)1靜止時(shí)，啟動(dòng)電流設(shè)定裝置14設(shè)定啟動(dòng)電流Is為零，并且在裝置14接收到含有預(yù)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速的操作命令時(shí)把相應(yīng)于最大轉(zhuǎn)矩的電流值設(shè)定為啟動(dòng)電流Is。由于啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)1所需要的轉(zhuǎn)矩是未知的，所以引起流過(guò)變換器2的開(kāi)關(guān)元件2a-2f的電流最大值被設(shè)定成啟動(dòng)電流Is。
在通過(guò)加法器15提供啟動(dòng)電流設(shè)定裝置14所設(shè)定的電流Is時(shí)，根據(jù)啟動(dòng)電流Is，啟動(dòng)電壓設(shè)定裝置16執(zhí)行PI控制、P控制或類似控制，從而設(shè)定啟動(dòng)電壓Vs(啟動(dòng)時(shí)的電壓峰值)。被安排在啟動(dòng)電壓設(shè)定裝置16上游的加法器15將由電流/電流相位檢測(cè)裝置5所檢測(cè)的電流I反饋到啟動(dòng)電流Is，并使啟動(dòng)電流Is準(zhǔn)確，該啟動(dòng)電流被輸入到啟動(dòng)電壓設(shè)定裝置16。
例如，根據(jù)電流/電流相位檢測(cè)裝置5所檢測(cè)的電流I、角速度檢測(cè)裝置所檢測(cè)的角速度ω和電壓設(shè)定裝置10所設(shè)定的電壓V，如果電壓V相對(duì)于角速度ω(對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)速)過(guò)高或過(guò)低時(shí)，失調(diào)檢測(cè)裝置17就會(huì)檢測(cè)失調(diào)。失調(diào)檢測(cè)信號(hào)作為傳遞操作命令被送至一個(gè)控制電路(說(shuō)明略)。當(dāng)發(fā)生失調(diào)時(shí)，控制電路就會(huì)發(fā)出一個(gè)命令停止電動(dòng)機(jī)。
在啟動(dòng)和正常運(yùn)作進(jìn)行之間，第一、第二、第三開(kāi)關(guān)18-20用于改變信號(hào)的路徑。在啟動(dòng)操作時(shí)，即電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)前或啟動(dòng)時(shí)，采用實(shí)線來(lái)表示開(kāi)關(guān)的連接點(diǎn)的位置，反之則用虛線表示。如上所述，當(dāng)由啟動(dòng)切換到正常運(yùn)作時(shí)，對(duì)應(yīng)于由啟動(dòng)轉(zhuǎn)速設(shè)定部分定部分12所提供的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換信號(hào)CS，第一至第三開(kāi)關(guān)18-20由實(shí)線位置轉(zhuǎn)變到了虛線位置。當(dāng)由正常運(yùn)作切換到停止模式時(shí)，對(duì)應(yīng)于啟動(dòng)轉(zhuǎn)速設(shè)定部分定部分12所提供的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換信號(hào)CS，這些開(kāi)關(guān)由虛線位置轉(zhuǎn)變到了實(shí)線位置。
下文中，通過(guò)圖1所示的電動(dòng)機(jī)控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的方法將參照?qǐng)D3進(jìn)行說(shuō)明。
當(dāng)包含預(yù)定的目標(biāo)轉(zhuǎn)速的操作命令在電動(dòng)機(jī)1為靜止的狀態(tài)中輸入時(shí)，啟動(dòng)電流Is通過(guò)上文所提及過(guò)的步驟在啟動(dòng)電流設(shè)定部分14里被設(shè)定。以啟動(dòng)電流Is為基礎(chǔ)，啟動(dòng)電壓設(shè)定部分16和啟動(dòng)轉(zhuǎn)速設(shè)定部分12分別設(shè)定了啟動(dòng)電壓Vs和啟動(dòng)轉(zhuǎn)速ωs。然后，基于啟動(dòng)轉(zhuǎn)速ωs(圖3中的步驟S1和S2)，啟動(dòng)相位θs由啟動(dòng)相位設(shè)定部分13設(shè)定。
接著，通過(guò)第三和第二開(kāi)關(guān)20、19分別輸入啟動(dòng)電壓Vs和啟動(dòng)相位θs到PWM信號(hào)發(fā)生裝置11。以啟動(dòng)電壓Vs和啟動(dòng)相位θs為基礎(chǔ)，PWM信號(hào)發(fā)生裝置11產(chǎn)生了用以啟動(dòng)的PWM信號(hào)，然后，該信號(hào)被提供到逆變器部分2的開(kāi)關(guān)元件2a-2f中，從而完成電動(dòng)機(jī)1的啟動(dòng)操作。
如上所述，電動(dòng)機(jī)1啟動(dòng)后，通過(guò)啟動(dòng)轉(zhuǎn)速設(shè)定部分12來(lái)完成對(duì)啟動(dòng)轉(zhuǎn)速ωs的提速。而且，在電動(dòng)機(jī)1啟動(dòng)時(shí)，設(shè)定流過(guò)逆變器部分2的開(kāi)關(guān)元件2a-2f的電流最大值為啟動(dòng)電流Is。這樣，即使電動(dòng)機(jī)1用于驅(qū)動(dòng)空調(diào)的壓縮機(jī)，以致于啟動(dòng)時(shí)達(dá)到最大負(fù)荷；或者即使啟動(dòng)后負(fù)荷馬上變化，電動(dòng)機(jī)1的啟動(dòng)也可以毫無(wú)困難地被實(shí)現(xiàn)。
當(dāng)啟動(dòng)轉(zhuǎn)速ωs達(dá)到小于目標(biāo)轉(zhuǎn)速的預(yù)定值，引起啟動(dòng)操作轉(zhuǎn)換到正常操作的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換信號(hào)CS被傳送至第一到第三開(kāi)關(guān)18-20，從而使這些開(kāi)關(guān)18-20的接點(diǎn)由實(shí)線位置變化至虛線位置。由啟動(dòng)相位設(shè)定部分13檢測(cè)轉(zhuǎn)換時(shí)的電流和電壓的相位差αs，通過(guò)第一開(kāi)關(guān)18(圖3中的步驟S3-S5)，并作為當(dāng)前相位差被傳送到電壓相位設(shè)定部分8。
完成了至正常操作的轉(zhuǎn)換，在電流/電流相位檢測(cè)部分5所檢測(cè)的電流相位δ的基礎(chǔ)上，角速度ω由角速度檢測(cè)部分6檢測(cè)。然后，以角速度ω、電流I等為基礎(chǔ)，由相位差設(shè)定部分7設(shè)置電壓和電流間的相位差α。接著，電壓相位θ基于相位差α和電流相位δ被設(shè)定，而電壓V由電壓設(shè)定部分10設(shè)定(如圖3中的步驟S6、S7)。
然后，電壓V通過(guò)第三開(kāi)關(guān)20被送至PWM信號(hào)發(fā)生部分11，電壓相位θ通過(guò)第二開(kāi)關(guān)19也被送達(dá)那里。以電壓V和電壓相位θ為基礎(chǔ)，用于正常運(yùn)作的PWM信號(hào)由PWM信號(hào)發(fā)生部分11產(chǎn)生，并且被送達(dá)逆變器部分2的開(kāi)關(guān)元件2a-2f中，從而完成電動(dòng)機(jī)1的正常操作。
如上所述，當(dāng)電動(dòng)機(jī)1的啟動(dòng)操作轉(zhuǎn)換到正常操作，此時(shí)電流和電壓間的的相位差αs被作為當(dāng)前相位差通過(guò)第一開(kāi)關(guān)18傳送到電壓相位設(shè)定部分8。如果此時(shí)的相位差αs與相位差設(shè)定部分7所設(shè)置的相位差α之間有間隙，那么此間隙將引起失步。為消除這個(gè)影響，電壓相位設(shè)定部分8不采用相位差設(shè)定部分7所設(shè)定的相位差α作為電壓相位θ來(lái)計(jì)算，而是通過(guò)執(zhí)行把當(dāng)前的相位差αs逐步逼近由相位差設(shè)定部分7所設(shè)定的相位差α作為所要求的電壓相位θ來(lái)計(jì)算。
完成了從啟動(dòng)操作到正常操作的轉(zhuǎn)換后，以電流/電流相位檢測(cè)部分5所檢測(cè)的電流I為基礎(chǔ)，通過(guò)失步檢測(cè)部分7檢測(cè)失步的存在/不存在，角速度檢測(cè)部分6檢測(cè)角速度ω，電壓設(shè)定部分10設(shè)置電壓峰值V。如果那里出現(xiàn)失步，例如，如果電壓峰值V相對(duì)于角速度ω(對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)速)太小或太大，失步檢測(cè)信號(hào)被送達(dá)至控制電路(未圖示)用以傳遞操作命令。這樣，當(dāng)失步發(fā)生時(shí)(圖3的步驟S8、S9)，控制電路就會(huì)發(fā)出一個(gè)命令停止電動(dòng)機(jī)1。
這種方式中，根據(jù)以上所述的電動(dòng)機(jī)控制設(shè)備，在電動(dòng)機(jī)1為靜止的條件下，包含預(yù)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速的操作命令被接收時(shí)，基于啟動(dòng)電壓設(shè)定部分16所設(shè)定的啟動(dòng)電壓Vs和啟動(dòng)相位設(shè)定部分13所設(shè)置的啟動(dòng)相位θs，產(chǎn)生PWM信號(hào)，從而啟動(dòng)了電動(dòng)機(jī)1。啟動(dòng)以后，由啟動(dòng)轉(zhuǎn)速設(shè)定部分12執(zhí)行提高啟動(dòng)轉(zhuǎn)速ωs的處理。當(dāng)啟動(dòng)轉(zhuǎn)速ωs達(dá)到小于目標(biāo)轉(zhuǎn)速的預(yù)定值時(shí)，可以確定啟動(dòng)已經(jīng)完成，啟動(dòng)操作轉(zhuǎn)換到了正常操作。因此，只需一次就可以確認(rèn)啟動(dòng)的完成，所以此種確認(rèn)是容易實(shí)施而且是可靠的。此外，由于對(duì)此啟動(dòng)完成的確認(rèn)不需要高處理能力的運(yùn)算單元，所以可以減少控制設(shè)備的成本。
即使電動(dòng)機(jī)1用于驅(qū)動(dòng)空調(diào)的壓縮機(jī)從而在啟動(dòng)時(shí)承受了最大的負(fù)載，以及即使在啟動(dòng)以后負(fù)載立刻變化，電動(dòng)機(jī)1也可以不出故障地完成啟動(dòng)，因?yàn)樵陔妱?dòng)機(jī)1啟動(dòng)時(shí)，可能引起的流過(guò)逆變器部分2的開(kāi)關(guān)元件2a-2f的電流的最大值被設(shè)置為啟動(dòng)電流Is。
而且，當(dāng)啟動(dòng)操作轉(zhuǎn)換到正常操作時(shí)，那時(shí)的電流和電壓間的相位差αs被作為當(dāng)前相位差從啟動(dòng)相位設(shè)定部分13傳送到電壓相位設(shè)定部分8，并在執(zhí)行使當(dāng)前相位差αs逐步逼近相位差設(shè)定部分7所設(shè)置的相位差α處理的同時(shí)，計(jì)算得出設(shè)置所需要的電壓相位θ。這樣有可能可以防止由當(dāng)前相位差αs和相位差設(shè)定部分7所設(shè)置的相位差α之間的間隙所引起的失步。
上述實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)1采用了直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，然而，其他類型的同步電動(dòng)機(jī)例如磁阻電動(dòng)機(jī)也能夠通過(guò)類似于實(shí)施例中所描述的控制方式被驅(qū)動(dòng)，從而得到類似的功能和優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)機(jī)控制設(shè)備，包括，根據(jù)電壓和電壓相位引起PWM信號(hào)的PWM信號(hào)產(chǎn)生裝置，所述電壓和電壓相位由電壓設(shè)定裝置和電壓相位設(shè)定裝置分別設(shè)定；變換器裝置，用于依據(jù)PWM信號(hào)把直流電功率轉(zhuǎn)換成預(yù)定的偽交流電功率，并把此交流電功率輸出到同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于，該電動(dòng)機(jī)控制設(shè)備還包括啟動(dòng)裝置，在同步電動(dòng)機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，所述啟動(dòng)裝置用于在接收到操作命令時(shí)以預(yù)定電壓和電壓相位啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，其中，預(yù)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速是指定的，并在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后逐步提高電動(dòng)機(jī)速度；以及操作轉(zhuǎn)換裝置，用于在電動(dòng)機(jī)速度達(dá)到小于目標(biāo)轉(zhuǎn)速的預(yù)定值時(shí)，把啟動(dòng)操作變?yōu)檎２僮鳌?br> 2.依據(jù)權(quán)利要求1的電動(dòng)機(jī)控制設(shè)備，其特征在于，所述啟動(dòng)裝置包括啟動(dòng)電壓設(shè)定裝置，它以流過(guò)所述變換器裝置的所引起的最大電流值為基礎(chǔ)來(lái)設(shè)定啟動(dòng)電壓；和啟動(dòng)相位設(shè)定裝置，它以電動(dòng)機(jī)速度為基礎(chǔ)來(lái)設(shè)置啟動(dòng)相位。
3.依據(jù)權(quán)利要求2的電動(dòng)機(jī)控制設(shè)備，其特征在于還包括相位差設(shè)定裝置，它以流過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為基礎(chǔ)來(lái)設(shè)置電流和電壓間的相位差，其中，所述的啟動(dòng)相位設(shè)定裝置具有在啟動(dòng)操作轉(zhuǎn)換到正常操作時(shí)檢測(cè)電流和電壓間相位差的功能，并將該相位差作為當(dāng)前相位差傳送到所述電壓相位設(shè)定裝置，以及所述電壓相位設(shè)定裝置具有由所述啟動(dòng)相位設(shè)定裝置所接收的當(dāng)前相位差逐步逼近由所述相位差設(shè)定裝置所設(shè)置的相位差的功能。
全文摘要
一種電動(dòng)機(jī)控制設(shè)備能夠簡(jiǎn)易且可靠地確定同步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)的完成，而且該確定不需要具有高處理能力的運(yùn)算單元。在電動(dòng)機(jī)(1)處于靜止?fàn)顟B(tài)下，當(dāng)接收到含有預(yù)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速的操作命令時(shí)，根據(jù)啟動(dòng)電壓設(shè)定裝置(16)所設(shè)置的啟動(dòng)電壓(V)和啟動(dòng)相位設(shè)定裝置(13)所設(shè)定的啟動(dòng)相位(θ)產(chǎn)生PWM信號(hào)，從而啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)(1)。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，啟動(dòng)轉(zhuǎn)速設(shè)置裝置(12)執(zhí)行提高啟動(dòng)轉(zhuǎn)速(ωs)的處理。當(dāng)啟動(dòng)轉(zhuǎn)速(ωs)達(dá)到預(yù)定值并小于目標(biāo)轉(zhuǎn)速時(shí)，可確認(rèn)啟動(dòng)已完成，啟動(dòng)操作轉(zhuǎn)換到正常操作。
文檔編號(hào)H02P6/00GK1750383SQ20041007979
公開(kāi)日2006年3月22日 申請(qǐng)日期2004年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月12日
發(fā)明者廣野大輔 申請(qǐng)人:三電有限公司