專利名稱：電動機(jī)驅(qū)動裝置、電動機(jī)裝置和集成電路裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適合驅(qū)動用于空調(diào)設(shè)備、安裝了燃燒用風(fēng)扇電動機(jī)的熱水機(jī)、 空氣清潔機(jī)以及用于驅(qū)動復(fù)印機(jī)、打印機(jī)等信息設(shè)備中所使用的無刷直流電 動機(jī)等的電動機(jī)驅(qū)動裝置。特別地，本發(fā)明涉及抑制在進(jìn)行正弦波驅(qū)動時的
再生現(xiàn)象，并能夠大幅度地降低電動機(jī)驅(qū)動時的轉(zhuǎn)矩脈動(torque ripple )、振 動、噪聲的電動機(jī)驅(qū)動裝置。而且，本發(fā)明涉及包括這樣的電動機(jī)驅(qū)動裝置 的集成電路裝置，以及將這樣的電動機(jī)驅(qū)動裝置或集成電路裝置內(nèi)置或一體 化在電動機(jī)中的電動機(jī)裝置。
背景技術(shù)：
例如，空調(diào)設(shè)備、熱水機(jī)、空氣清潔機(jī)、復(fù)印機(jī)和打印機(jī)等電氣設(shè)備中 所使用的各種驅(qū)動用電動機(jī)，有效地利用長壽命、高可靠性和速度控制的容 易性等長處，因而大多使用無刷直流電動機(jī)。
在可進(jìn)行這樣的速度控制的電動機(jī)中，例如，在從一定速度下的運(yùn)轉(zhuǎn)狀 態(tài)開始進(jìn)行了減速，以使速度下降的情況下，電動機(jī)作為發(fā)電機(jī)而動作。即，
力的所謂的再生現(xiàn)象。
圖10是包含了驅(qū)動上述那樣的無刷直流電動機(jī)的以往的電動機(jī)驅(qū)動裝 置的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。圖ll是這樣的以往的電動機(jī)驅(qū)動裝置的動作說明圖。圖 12是表示了用于說明這樣的以往的電動機(jī)驅(qū)動裝置的再生現(xiàn)象的情況的圖。 此外，圖13是表示了用于說明這樣的以往的電動機(jī)驅(qū)動裝置的再生現(xiàn)象造成 的直流電源的電壓上升的圖。
以下，使用這些附圖，說明利用被正弦波狀脈寬調(diào)制了的驅(qū)動信號來驅(qū) 動無刷直流電動機(jī)的以往的電動機(jī)驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)和動作，同時說明在這樣 的以往技術(shù)中產(chǎn)生的再生現(xiàn)象。
在圖10中，直流電力從直流電源805供給到電動片幾驅(qū)動裝置800。電動 機(jī)驅(qū)動裝置800將供給了的直流電力變換為驅(qū)動電力，并將變換后的驅(qū)動電力供給到無刷直流(DC)電動機(jī)即電動機(jī)810。此外，作為指令信息的速度 指令信號Sref和切換信號HL從主機(jī)裝置(hostdevice) 806通知給電動機(jī)驅(qū) 動裝置800。而且，從電動機(jī)810通知位置檢測信號CS和速度檢測信號N。
電動才幾810具有U相驅(qū)動繞組811 、 V相驅(qū)動繞組813和W相驅(qū)動繞組 815，電動機(jī)驅(qū)動裝置800對這些各個驅(qū)動繞組供給驅(qū)動電力。
電動4幾驅(qū)動裝置800由逆變器820、逆變器(inverter)驅(qū)動單元830和 速度控制單元840構(gòu)成。速度控制單元840基于指令信息和速度檢測信號N, 生成用于進(jìn)行速度控制的驅(qū)動控制信號VSP，并將其通知給逆變器驅(qū)動單元 830。逆變器驅(qū)動單元830基于驅(qū)動控制信號VSP，生成用于驅(qū)動控制逆變器 820的驅(qū)動信號，并驅(qū)動逆變器820。由此，逆變器820將供給了的直流電力 變換為與位置檢測信號CS和驅(qū)動控制信號VSP對應(yīng)的驅(qū)動電壓，并將變換 后的驅(qū)動電壓供給到電動才幾810。
此外，逆變器820包括將電動機(jī)810的驅(qū)動繞組811、 813和815連接 到正極側(cè)電源線路Vp的正極側(cè)的開關(guān)元件821 、 823和825;以及連接到負(fù) 極側(cè)電源線路Vn的負(fù)極側(cè)的開關(guān)元件822 、 824和826。
此外，逆變器驅(qū)動單元830具有波形生成單元831和脈寬調(diào)制單元832。 波形生成單元831根據(jù)電動機(jī)810的位置檢測信號CS而生成正弦波狀的波 形信號WF。脈寬調(diào)制單元832根據(jù)波形信號WF而生成^皮脈寬調(diào)制(Pulse Width Modulation,以下，適當(dāng)稱為'PWM，)過的驅(qū)動信號UH、 VH、 WH、 UL、 VL和WL。
驅(qū)動信號UH、VH和WH是具有電角度相互地為120度的相位差的信號， 而驅(qū)動信號UL、 VL、 WL也是具有電角度相互地為120度的相位差的信號。 如圖10所示，這樣的各個驅(qū)動信號分別對應(yīng)連接到逆變器820的各個開關(guān)元 件(以下，適當(dāng)簡稱為'開關(guān)，)，使開關(guān)元件分別導(dǎo)通或截止動作。
下面，說明驅(qū)動這樣構(gòu)成的以往的無刷直流電動機(jī)的電動機(jī)驅(qū)動裝置的 動作。再有，這里，以對于連接到逆變器820的輸出U上的U相驅(qū)動繞組(以 下，適當(dāng)簡稱為'繞組，)811的動作為中心進(jìn)行說明。
首先，從主機(jī)裝置806對速度控制單元840通知作為指令信息的速度指 令信號Sref和切換信號HL。主機(jī)裝置806由微計算機(jī)或DSP等構(gòu)成。速度 指令信號Sref是對電動機(jī)810的速度進(jìn)行指令的信號。而切換信號 是根 據(jù)速度指令信號Sref產(chǎn)生的電動機(jī)810的設(shè)定速度，用于適當(dāng)?shù)厍袚Q控制增益的控制信號。
為了進(jìn)行控制以使電動機(jī)810的速度變成與速度指令信號Sref對應(yīng)的速 度，速度控制單元840調(diào)整驅(qū)動控制信號VSP,以使速度指令信號Sref與來 自電動機(jī)810的速度檢測信號N為相同的值。而且，波形生成單元831生成 其振幅與驅(qū)動控制信號VSP對應(yīng)的正弦波狀的波形信號WF。
在圖11中，正弦波狀的波形信號WF是波形生成單元831這樣生成了的 信號。而三角波狀的信號CY是在脈寬調(diào)制單元832的內(nèi)部生成了的PWM載 波信號(carrier signal )。波形信號WF通過脈寬調(diào)制單元832而與載波信號 CY進(jìn)行比較。根據(jù)該比較結(jié)果，逆變器820的開關(guān)821和822被互補(bǔ)地導(dǎo)通、 截止。其結(jié)果，從逆變器820輸出圖11所示的驅(qū)動電壓U，并施加到繞組811 上。由此，U相驅(qū)動電流Iu流過繞組811,并且產(chǎn)生感應(yīng)電壓Uemf。再有， 驅(qū)動電壓U是在直流電源805的正極側(cè)電壓和負(fù)極側(cè)電壓之間瞬時交替地變 化的脈沖狀的電壓，但根據(jù)脈寬調(diào)制的原理，變成在平均值上與波形信號WF 對應(yīng)的正弦波狀的電壓。因此，在繞組811上纟皮施加與U相的波形信號WF 相同的正弦波狀的電壓。此外，互補(bǔ)是進(jìn)行動作，以使另一方的開關(guān)在一方 的開關(guān)導(dǎo)通的期間截止，并且另一方的開關(guān)在一方的開關(guān)截止的期間導(dǎo)通。
此外，圖11中表示正4及側(cè)和負(fù)極側(cè)的開關(guān)互補(bǔ)地導(dǎo)通、截止的詳細(xì)的定 時(timing)。在圖11中，表示使開關(guān)821導(dǎo)通、截止的驅(qū)動信號UH，以及 使開關(guān)822導(dǎo)通、截止的驅(qū)動信號UL。在驅(qū)動信號UH和UL中，"H"電平 (level)的期間意味著各個開關(guān)的導(dǎo)通，"L"電平的期間意味著各個開關(guān)的 截止。如圖ll所示，嚴(yán)密來說，在雙方的開關(guān)的導(dǎo)通和截止交替時，被設(shè)置 時間td這樣的一瞬的時間。時間td是被稱為空載時間(dead time )或?qū)ㄑ?時的時間。雙方的開關(guān)僅在時間td的期間都截止。這是為了防止直流電源805 的短路，是公知的技術(shù)。
此外，對于V相驅(qū)動繞組813和W相驅(qū)動繞組815， U、 V和W相也各 自保持電角度相互為120度的相位差，并且與U相驅(qū)動繞組811同樣，從逆 變器820通過驅(qū)動電壓V和驅(qū)動電壓W而被施加正弦波狀的電壓。
如以上那樣，各個相的繞組811、 813和815上被施加其大小(波峰值) 與驅(qū)動控制信號VSP對應(yīng)的正弦波電壓。由此，電動機(jī)810 —邊被調(diào)制對各 個繞組的驅(qū)動電力，以控制速度， 一邊被正弦波驅(qū)動。
下面，說明在這樣的電動4幾驅(qū)動裝置800中產(chǎn)生的再生現(xiàn)象(regenerativephenomenon )。
在圖12中，波形信號WF對應(yīng)于逆變器820輸出的驅(qū)動電壓U。而且， 表示該驅(qū)動電壓U的平均值(對應(yīng)于波形信號WF)比來自繞組811的感應(yīng) 電壓Uemf小的情況下的動作。這樣，在要將電動機(jī)減速等時，使波形信號 WF的波峰值下降的情況下產(chǎn)生驅(qū)動電壓比感應(yīng)電壓小的狀態(tài)。
首先，在圖12表示的期間a中，開關(guān)821導(dǎo)通，開關(guān)822截止。其結(jié)果， 繞組811被連接到直流電源805的正極側(cè)電源線路Vp ，驅(qū)動電壓U的瞬時值 變成正極側(cè)電源線路Vp的電壓。在該期間a，由于驅(qū)動電壓U比感應(yīng)電壓 Uemf高，所以繞組811的電流Iu—邊增加一邊流動。該增加量依賴于/人驅(qū) 動電壓U中扣除了感應(yīng)電壓Uemf所得的電壓(期間^的施加了陰影的部分)。 但是，在驅(qū)動電壓U的平均值比感應(yīng)電壓Uemf低的情況下，它們之差變小， 電流增力口也^艮少。
接著，在期間b中，開關(guān)821截止，開關(guān)822導(dǎo)通。其結(jié)果，繞組8U 被連接到直流電源805的負(fù)極側(cè)電源線路Vn ，驅(qū)動電壓U的瞬時值變成負(fù)極 側(cè)電源線路Vn的電壓。在該期間b，由于驅(qū)動電壓U比感應(yīng)電壓Uemf低， 所以繞組811的電流Iu在減少。該減少量依賴于從感應(yīng)電壓Uemf中扣除了 驅(qū)動電壓U所得的電壓(期間b中施加了陰影線的部分)。而且，在驅(qū)動電 壓U的平均值比感應(yīng)電壓Uemf低時，它們之差變大，電流的減小量也變大。
在期間b之中的期間bl，電流Iu流過開關(guān)822或在該開關(guān)上反向并聯(lián) 連接的二極管而一邊達(dá)到繞組811—邊減少。此外，在電流Iu減少到了零為 止以后的期間b2，電流的方向反轉(zhuǎn)。其結(jié)果，電流Iu從繞組811通過開關(guān) 822向負(fù)極側(cè)電源線^各Vn流出。此時的電流Iu變成從感應(yīng)電壓Uemf供給的 方向，與本來的電動^4區(qū)動的電流方向相反。
接著，在期間c中，如期間a那樣，開關(guān)821導(dǎo)通，開關(guān)822截止。因 此，與期間a同樣，電流Iu增加，但該增加量很少，并且再次反轉(zhuǎn)電流方向 達(dá)不到返回到原來的方向的程度。在期間c,電流Iu從繞組811通過開關(guān)821 或該開關(guān)上反向并聯(lián)連接的二極管，向正極側(cè)電源線3各Vp流出。而且，該 電流變成從感應(yīng)電壓Uemf供給的方向，與期間b2同樣，變成與本來的電動 才幾驅(qū)動的電流方向相反。
接著，在期間d中，如期間b那樣，開關(guān)821截止，開關(guān)822導(dǎo)通。因 此，與期間b同樣，電流Iu繼續(xù)極大地減少。在期間d,電流Iu變成從繞組811通過開關(guān)822向負(fù)極側(cè)電源線路Vn流出。因此，變成從感應(yīng)電壓Uemf 供給比期間b2增加的大電流Iu。
本來為了驅(qū)動電動機(jī)，必須向繞組811的感應(yīng)電壓Uemf供給電流Iu。 可是，如上所述，產(chǎn)生反而從感應(yīng)電壓Uemf供給電流Iu的現(xiàn)象。如果這樣 的現(xiàn)象持續(xù)，則每次開關(guān)821導(dǎo)通，開關(guān)822截止時，電流Iu都從繞組811 通過開關(guān)821或該開關(guān)上反向并聯(lián)連接的二極管，向正極側(cè)電源線^各Vp流 出。這種現(xiàn)象在其他繞組813、 815中也同樣地產(chǎn)生，從各個繞組流出了的電 流通過正極側(cè)電源線^各Vp而朝向直流電源805的正極側(cè)電才及。
即，變成電動機(jī)作為發(fā)電機(jī)而起作用，產(chǎn)生對于本來用于將電力供給到 電動機(jī)的直流電源，電動機(jī)反而供給電力的所謂的再生。
圖13表示產(chǎn)生上述再生現(xiàn)象，直流電源805的輸出電壓VDC上升的情況。
在圖13中，通過以虛線表示的速度指令信號Sref的下降、即減速指令， 電動機(jī)的速度被減速，但此時速度控制單元840根據(jù)速度指令信號Sref和速 度檢測信號N之差而使驅(qū)動控制信號VSP減少。通過驅(qū)動控制信號VSP的 減少，逆變器820的輸出電壓即繞組811、 813和815的驅(qū)動電壓也減少。此 時，這些繞組上被施加的驅(qū)動電壓比該繞組上產(chǎn)生的感應(yīng)電壓低。如果繞組 上被施加的驅(qū)動電壓比感應(yīng)電壓低，則產(chǎn)生上述再生現(xiàn)象，其結(jié)果，直流電 源805的輸出電壓VDC上升。再有，繞組上被施加的驅(qū)動電壓和感應(yīng)電壓之 間的大小關(guān)系，與圖13中的驅(qū)動控制信號VSP和速度4企測信號N之間的大 小關(guān)系相對應(yīng)。
如以上說明，在包括無刷直流電動機(jī)的普通電動機(jī)中，產(chǎn)生這樣的再生 現(xiàn)象。因此，以往，提出了通過將再生現(xiàn)象產(chǎn)生的電力返回到電源側(cè)而實現(xiàn) 電力的有效利用，并且從避免再生現(xiàn)象產(chǎn)生的過電壓而保護(hù)驅(qū)動電路或電源 電路的技術(shù)(例如，參照專利文獻(xiàn)1 )。
圖14是以往的再生控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。這種以往的再生控制裝置將再生 現(xiàn)象產(chǎn)生的再生電流電源再生給電源電路，并且在切換為電源再生的期間中， 抑制再生現(xiàn)象造成的直流電路電壓的上升。由此，這種以往的再生控制裝置 從避免再生時的直流電路過電壓而保護(hù)逆變器裝置。
在圖14中，可控硅變換器92在牽引運(yùn)轉(zhuǎn)時作為正變換器進(jìn)行動作，將 交流電源91的交流電壓變換為直流電壓，而在再生運(yùn)轉(zhuǎn)時作為逆變換器進(jìn)行
10動作。此外，在可控硅變換器92的直流側(cè)，并聯(lián)地連接著電容器93。逆變 器電路94將來自可控硅變換器92的直流電力變換為交流電力，從而可變速 控制感應(yīng)電動機(jī)95。速度控制電路914運(yùn)算電流指令I(lǐng)ref，以使速度檢測器 98檢測出的電動機(jī)速度Nfbk和速度指令Nref間的偏差為零?？刂撇考?20 基于電流指令I(lǐng)ref來控制逆變器電路94的輸出電壓和頻率。
而且，再生判定器912在通過感應(yīng)電動機(jī)95的減速而從牽引運(yùn)轉(zhuǎn)^L切換 到了再生運(yùn)轉(zhuǎn)時，基于速度指令Nref和電流指令I(lǐng)ref而判定該再生。此外， 在速度控制電路914和控制部件920之間，設(shè)置電流變化率限制電路921。 電流變化率限制電3各921根據(jù)再生判定器912的判定輸出，僅在可控硅變換 器92進(jìn)行向再生變換的切換的時間，抑制電流指令I(lǐng)ref的時間變化率。
在這樣構(gòu)成的以往的再生控制裝置中，通過降低速度指令Nref而減速 時，感應(yīng)電動機(jī)95從至此為止的電動機(jī)動作轉(zhuǎn)移到發(fā)電才幾動作。即，機(jī)械系 統(tǒng)具有的能量通過逆變器電路94而將電容器93充電，變成電能而被再生。 因此，以往的再生控制裝置首先著眼于速度指令Nref的絕對值的時間變化率， 由再生判定器912判斷該變化率為負(fù)，還是速度控制電路914的輸出即電流 指令I(lǐng)ref從牽引切換為再生并處于增加中。然后，使用延遲電路913，在可控 硅變換器92結(jié)束正反切換而變成再生動作為止的一定時間，降低電流變化率 限制電路921的再生電流變化率，抑制電流指令的上升率。以往的再生控制 裝置通過這樣的動作，抑制電容器93的充電電流，并抑制充電電壓的上升。 此外，可控硅變換器92結(jié)束向再生運(yùn)轉(zhuǎn)的切換時，通過電壓控制電路931， 直流電路電壓下降到規(guī)定的電壓值。
以往的再生控制裝置通過形成這樣的結(jié)構(gòu)，從而不設(shè)置用于消耗再生能 量的再生放電電阻器，不增加用于存儲再生能量的電容器容量，提供從避免 再生運(yùn)轉(zhuǎn)時的直流電路過電壓而保護(hù)逆變器裝置的方式。
但是，如上述以往的再生控制裝置那樣通過將再生現(xiàn)象產(chǎn)生了的電力返 回到電源側(cè)而能夠進(jìn)行高效率的電力的利用，但另一方面，例如需要以往例
產(chǎn)生的電力的電源等，有電動機(jī)的使用便利性惡化，導(dǎo)致外圍電路造成高成 本的課題等。即，從便利性和成本方面的觀點(diǎn)來說，優(yōu)選這樣的電動機(jī)裝置 從配備電動機(jī)的空調(diào)設(shè)備或復(fù)印機(jī)等這樣的主機(jī)裝置側(cè)來看，將能夠供給額 定的電壓和電流的電源裝置，不考慮應(yīng)對再生等而僅簡單地連接到電動機(jī)就
ii可動作。
專利文獻(xiàn)1:特開2007-215282號公報
A FlEl nh久7J 「J伊
本發(fā)明的電動機(jī)驅(qū)動裝置具有以下那樣的結(jié)構(gòu)。
即，本發(fā)明的電動機(jī)驅(qū)動裝置驅(qū)動包括了檢測轉(zhuǎn)子的速度并作為速度檢測信息輸出的速度檢測器的電動機(jī)，該電動機(jī)驅(qū)動裝置采用以下結(jié)構(gòu)，包括逆變器，將被供給的直流電力變換為用于驅(qū)動電動機(jī)的驅(qū)動電力，并將變換后的驅(qū)動電力供給電動機(jī)；速度控制單元，基于從外部通知的指令信息和從速度檢測器通知的速度檢測信息而生成速度控制信號組，基于生成了的速度控制信號組中包含的驅(qū)動控制信號來調(diào)整驅(qū)動電力，并控制電動機(jī)的速度；以及再生防止部件，基于指令信息和速度檢測信息，判定是可能產(chǎn)生再生現(xiàn)象的控制狀態(tài)還是不產(chǎn)生再生現(xiàn)象的控制狀態(tài)，并按照判定出的結(jié)果，通過進(jìn)行抑制再生現(xiàn)象的再生抑制處理，從而具有預(yù)先地防止再生現(xiàn)象的功能。
根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，基于控制狀態(tài)，判定可能產(chǎn)生再生現(xiàn)象的狀態(tài)，并在該期間再生現(xiàn)象總是受到抑制，所以可以預(yù)先地防止產(chǎn)生返回到電動機(jī)驅(qū)動裝置或電源裝置的再生電力。即，由于從電動機(jī)向電動機(jī)驅(qū)動裝置或電源裝置的再生能量的返還受到抑制，所以例如可以防止產(chǎn)生直流電路的電壓異常地上升的過電壓等。因此，不需要在電動機(jī)周圍配備檢測再生現(xiàn)象造成的電壓增加的電路、對電源裝置返回再生電力的電路、或者吸收再生電力的電源裝置等，由此，可確保電動機(jī)驅(qū)動裝置的高可靠性，并且提高便利性。
而且，本發(fā)明的電動機(jī)驅(qū)動裝置采用以下結(jié)構(gòu)，再生防止部件包括再生產(chǎn)生判定單元，基于指令信息和速度檢測信息，判定是可能產(chǎn)生再生現(xiàn)象的控制狀態(tài)還是不產(chǎn)生再生現(xiàn)象的控制狀態(tài)；以及再生抑制部件，根據(jù)再生產(chǎn)生判定單元的判定結(jié)果，進(jìn)行再生抑制處理，再生抑制部件在再生產(chǎn)生判定單元中判定了是可能產(chǎn)生再生現(xiàn)象的控制狀態(tài)時開始再生抑制處理，在再生產(chǎn)生判定單元中判定了是不產(chǎn)生再生現(xiàn)象的控制狀態(tài)時解除再生抑制處理。
根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，基于控制狀態(tài)，判定從變成了可能產(chǎn)生再生現(xiàn)象的狀態(tài)的時刻至變成了不產(chǎn)生再生現(xiàn)象狀態(tài)為止的時刻的期間，所以能夠正確地判定可能產(chǎn)生再生現(xiàn)象的狀態(tài)的期間，由于在該期間再生現(xiàn)象總是受到抑制，所以可以預(yù)先地防止產(chǎn)生返回到電動機(jī)驅(qū)動裝置或電源裝置的再生電力。
此外，本發(fā)明的電動機(jī)裝置采用以下結(jié)構(gòu)，包括電動機(jī)；檢測該電動 機(jī)的轉(zhuǎn)子速度的速度檢測器；本發(fā)明的電動機(jī)驅(qū)動裝置；被供給直流電力的 電源輸入端子；以及被通知指令信息的指令信息輸入端子。
此外，本發(fā)明的集成電路裝置采用以下結(jié)構(gòu)，包含本發(fā)明的電動機(jī)驅(qū)動裝置。
圖1是包括了配備了本發(fā)明的實施方式1的電動機(jī)驅(qū)動裝置的電動機(jī)裝 置的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示該電動機(jī)裝置的再生防止部件的細(xì)節(jié)的結(jié)構(gòu)圖。 圖3是該電動機(jī)裝置的動作說明圖。
圖4是在該電動機(jī)裝置中，通過相位超前角信號對驅(qū)動繞組所施加的正
弦波狀的電壓的相位受到控制的情況下的動作il明圖。
圖5是表示在該電動機(jī)裝置中，再生現(xiàn)象的抑制動作的一例的圖。 圖6是表示在該電動機(jī)裝置中，再生現(xiàn)象的抑制動作的另一例的圖。 圖7是包括了配備了本發(fā)明的實施方式2的電動機(jī)驅(qū)動裝置的電動機(jī)裝
置的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
圖8是該電動機(jī)裝置的動作說明圖。
圖9是表示在該電動機(jī)裝置中，再生現(xiàn)象的抑制動作的一例的圖。 圖10是包括以往的電動機(jī)驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。 圖11是該電動機(jī)驅(qū)動裝置的動作說明圖。
圖12是表示了用于說明該電動機(jī)驅(qū)動裝置的再生現(xiàn)象的情況的圖。 圖13是表示了用于說明該電動機(jī)驅(qū)動裝置的再生現(xiàn)象造成的直流電源 的電壓上升的圖。
圖14是以往的再生控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。
標(biāo)號說明
10, 810 電動才幾
11， 811 U相驅(qū)動繞組
13， 813 V相驅(qū)動繞組
15， 815 W相驅(qū)動繞組16， 806 主-機(jī)裝置 17, 18 輸入端子 20， 820 逆變器
21， 22， 23, 24, 25， 26， 821， 822, 823, 824， 825， 826 開關(guān)元件
30， 830 逆變器驅(qū)動單元
31、 831波形生成單元
32， 232， 832 脈寬調(diào)制單元
40, 840 速度控制單元
50， 250 再生防止部件
51 再生產(chǎn)生判定單元
52 再生抑制部件 60 超前角控制單元 91 交流電源
92可控硅變換器
93 電容器
94 逆變器電5各
95 感應(yīng)電動才幾 98速度檢測器
100, 800 電動才幾驅(qū)動裝置 105， 805直流電源 110 電動機(jī)裝置
115 電源輸入端子
116 指令信息輸入端子 120速度檢測器
121 位置檢測器
511 減速檢測單元
512 過沖(overshoot)斥企測單元
513 增益切換^r測單元
514 速度達(dá)到4企測單元 519 判定單元
912再生判定器913 延遲電路
914 速度控制電路
920 控制部件
921 電流變化率限制電路 931 電壓控制電路
具體實施例方式
以下，參照
本發(fā)明的實施方式。 (實施方式1 )
圖1是包括配備了本發(fā)明的實施方式1的電動機(jī)驅(qū)動裝置100的電動機(jī) 裝置IIO的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
如圖1所示，電動機(jī)裝置110包括電動機(jī)10;;險測電動機(jī)10的轉(zhuǎn)子 的速度的速度檢測器120;檢測電動機(jī)10的轉(zhuǎn)子的位置的位置檢測器121; 驅(qū)動電動才幾10的電動;f幾驅(qū)動裝置100; AUf部的直流電源105供癥合直流電力 的電源輸入端子115;以及從外部的主機(jī)裝置(hostdevice) 16通知指令信息 的指令信息輸入端子116。
主機(jī)裝置16例如由裝載了電動機(jī)裝置110的設(shè)備上配備的、微計算機(jī)或 DSP等構(gòu)成。從這樣的主機(jī)裝置16將對電動機(jī)裝置110的速度等進(jìn)行指令控 制的指令信息通知給電動機(jī)裝置110。在本實施方式中，作為指令信息，輸 入端子17被輸入速度指令信號Sref，輸入端子18被輸入切換信號HL。速度 指令信號Sref是表示對電動機(jī)10的速度進(jìn)行指令的速度指令信息的信號。切 換信號HL是表示根據(jù)速度指令信號Sref的電動機(jī)10的設(shè)定速度，用于適當(dāng) 地切換控制增益的增益切換指令信息的信號。
速度檢測器120是檢測電動機(jī)10的轉(zhuǎn)子的速度的部件。例如，速度檢測 器120通過采用利用了被稱為頻率發(fā)電才幾(Frequency Generator)的簡易的發(fā) 電功能的電路的方法等來實現(xiàn)。此外，位置檢測器121是片企測電動機(jī)10的轉(zhuǎn) 子的位置的部件。例如，位置;^僉測器121通過采用利用了霍爾效應(yīng)的霍爾傳 感器的方法、或利用驅(qū)動繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓或驅(qū)動繞組電流的方法等來 實現(xiàn)。位置檢測器121將表示與檢測出的轉(zhuǎn)子的位置有關(guān)的信息即位置檢測 信息的位置檢測信號CS輸出到電動機(jī)驅(qū)動裝置100。速度檢測器120將表示 與檢測出的轉(zhuǎn)子的速度有關(guān)的信息即速度檢測信息的速度檢測信號N輸出到電動才幾驅(qū)動裝置100。
此外，電動機(jī)10具有轉(zhuǎn)子(未圖示)和U相驅(qū)動繞組ll、 V相驅(qū)動繞
組13及W相驅(qū)動繞組15。各個驅(qū)動繞組的一端，由電動機(jī)驅(qū)動裝置100分 別供給驅(qū)動電壓U、 V和W,各個驅(qū)動繞組的另一端相互在中性點(diǎn)被、連接。
在本實施方式中，舉例說明在這樣構(gòu)成了的電動機(jī)裝置110中，電動機(jī) 10為通過電動才幾驅(qū)動裝置100進(jìn)行正弦波驅(qū)動的無刷直流電動4幾的一例。而 且，本電動機(jī)裝置110中，由一個或多個集成電路來實現(xiàn)電動機(jī)驅(qū)動裝置100 的一部分功能或全部功能，實現(xiàn)電動機(jī)驅(qū)動裝置100的功能的電路元件安裝 在印刷電路板上。而且，本電動機(jī)裝置110中，這樣的印刷電路板內(nèi)置在電
動才幾io中或#:一體化。
此外，有關(guān)細(xì)節(jié)在后面說明，但本實施方式的電動機(jī)驅(qū)動裝置100以具 有預(yù)先防止再生現(xiàn)象的功能作為特征，由此，被返還給直流電源105的再生 能量也受到抑制。因此，如圖1所示，在電動機(jī)裝置110的電源側(cè)不需要應(yīng) 對再生電力的電路元件，此外，直流電源105也不需要考慮被返回的再生電 力，可以僅簡單地連接直流電源105而使電動機(jī)裝置110動作。 下面，說明有關(guān)本實施方式中的電動機(jī)驅(qū)動裝置IOO的結(jié)構(gòu)。 如圖1所示，電動機(jī)驅(qū)動裝置100包括將直流電力變換為交流電力的 逆變器20;用于控制電動機(jī)10的速度的速度控制單元40;用于預(yù)先防止再 生現(xiàn)象的再生防止部件50;用于驅(qū)動逆變器20的逆變器驅(qū)動單元30;以及 用于控制由逆變器驅(qū)動單元30生成的波形信號WF的相位的超前角控制單元 60。
逆變器20將從直流電源105供給的直流電力變換為用于驅(qū)動電動機(jī)10 的驅(qū)動電力，并將變換后的驅(qū)動電力供給到電動機(jī)10。
速度控制單元40基于來自主機(jī)裝置16的指令信息和來自速度檢測器 120的速度檢測信號N,生成包含了第1驅(qū)動控制信號VSP1的、用于控制速 度的各種信號即速度控制信號組。再有，第1驅(qū)動控制信號VSP1 (以下，簡 單地稱為'驅(qū)動控制信號VSP1，)是用于調(diào)整對電動機(jī)10的驅(qū)動電力的信號。 而且，速度控制單元40將包含指令信息和速度^:測信號N的控制信息組INF 及驅(qū)動控制信號VSP1通知給再生防止部件50。這樣，速度控制單元40基于 速度控制信號組所包含的驅(qū)動控制信號VSP1來調(diào)整驅(qū)動電力，并控制電動 才幾的速度。
16再生防止部件50基于包含指令信息和速度檢測信號N的控制信息組
INF，判定是可能產(chǎn)生再生現(xiàn)象的控制狀態(tài)還是不產(chǎn)生再生現(xiàn)象的控制狀態(tài)。 然后，再生防止部件50根據(jù)判定出的結(jié)果進(jìn)行抑制再生現(xiàn)象的再生抑制處理。
在本實施方式中，再生防止部件50包括基于指令信息和速度檢測信號 N，判定是可能產(chǎn)生再生現(xiàn)象的控制狀態(tài)還是不產(chǎn)生再生現(xiàn)象的控制狀態(tài)的 再生產(chǎn)生判定單元51;以及根據(jù)再生產(chǎn)生判定單元51的判定結(jié)果，進(jìn)行再 生抑制處理的再生抑制部件52。再生抑制部件52在再生產(chǎn)生判定單元51中 判定了是可能產(chǎn)生再生現(xiàn)象的控制狀態(tài)時，開始再生抑制處理。此外，再生 抑制部件52在再生產(chǎn)生判定單元51中判定了是不產(chǎn)生再生現(xiàn)象的控制狀態(tài) 時，解除再生抑制處理。
而且，在本實施方式中，列舉了再生抑制部件52進(jìn)行抑制驅(qū)動控制信號 VSP1的時間變化率的再生抑制處理的一例。即，來自速度控制單元40的驅(qū) 動控制信號VSP1，由再生抑制部件52根據(jù)再生產(chǎn)生判定單元51的判定結(jié)果 而進(jìn)行再生抑制處理。然后，這樣再生抑制處理后的驅(qū)動控制信號即第2驅(qū) 動控制信號VSP2 (以下，簡單地稱為'驅(qū)動控制信號VSP2，)被通知給逆變 器驅(qū)動單元30。
超前角控制單元60生成用于控制由逆變器驅(qū)動單元30生成了的波形信 號WF的相位的相位超前角信號PS，并將該信號通知給逆變器驅(qū)動單元30。
逆變器驅(qū)動單元30基于來自再生抑制部件52的驅(qū)動控制信號VSP2、 來自超前角控制單元60的相位超前角信號PS和來自位置檢測器121的位置 檢測信號CS，生成用于驅(qū)動控制逆變器20的驅(qū)動信號，并將生成了的驅(qū)動 信號輸出到逆變器20。
由此，逆變器20將被供給的直流電力變換為與驅(qū)動控制信號VSP2、位 置檢測信號CS和相位超前角信號PS對應(yīng)的驅(qū)動電壓，并將變換后的驅(qū)動電 壓供給電動機(jī)IO。此外，特別地，逆變器20根據(jù)按照對于電動機(jī)10的控制 狀態(tài)進(jìn)行了再生抑制處理的信號即驅(qū)動控制信號VSP2，變換為驅(qū)動電壓。因 此，通過這樣處理，被返還給直流電源105的再生能量也受到抑制。
下面，說明有關(guān)電動機(jī)驅(qū)動裝置100中的各個部分的更詳細(xì)的結(jié)構(gòu)。
首先，速度控制單元40將來自主機(jī)裝置16的速度指令信號Sref和來自 速度檢測器120的速度檢測信號N進(jìn)行比較，并進(jìn)行將它們的差乘以規(guī)定的
17控制增益的處理。速度控制單元40將通過這樣的處理而生成的信號作為驅(qū)動
控制信號VSP1輸出。這里，控制增益構(gòu)成為，才艮據(jù)通過輸入端子18,從主 機(jī)裝置16通知的切換信號HL而被切換，在速度控制單元40的內(nèi)部被設(shè)定。 再有，通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定這樣的控制增益，可以對電動機(jī)10穩(wěn)定地進(jìn)行速度控 制。這樣，通過可切換控制增益，例如，可以設(shè)定分別適合于高速和低速運(yùn) 轉(zhuǎn)的控制增益。即，切換信號HL是這樣的信號，例如通過將其設(shè)為"H"電 平而應(yīng)對在比較高的速度區(qū)域中控制電動機(jī)10的情況，通過將其設(shè)為"L，， 電平而應(yīng)對在比較低的速度區(qū)域中進(jìn)行控制的情況。主機(jī)裝置16按照速度指 令信號Sref相當(dāng)于哪個速度區(qū)域的速度指令，設(shè)定切換信號HL的電平，由 此，可以對電動^L 10更穩(wěn)定地進(jìn)4亍速度控制。
其次，逆變器驅(qū)動單元30具有波形生成單元31和脈寬調(diào)制單元(PWM) 32。波形生成單元31按照位置檢測信號CS、相位超前角信號PS和驅(qū)動控制 信號VSP2而生成正弦波狀的波形信號WF。此外，脈寬調(diào)制單元(PWM) 32生成按照波形信號WF進(jìn)行了脈寬調(diào)制的驅(qū)動信號UH、 VH、 WH、 UL、 VL和WL。
驅(qū)動信號UH、VH和WH是具有電角度相互地為120度的相位差的信號， 而驅(qū)動信號UL、VL和WL也是具有電角度相互地為120度的相位差的信號。 此外，UH和UL是圖11中所示的相互大致為互補(bǔ)的關(guān)系的信號，而VH和 VL、以及WH和WL也是同樣。這樣的各個驅(qū)動信號分別#1對應(yīng)連接到逆變 器20的各個開關(guān)元件，使各個開關(guān)元件分別被導(dǎo)通或截止。
在由波形生成單元31生成的正弦波狀的波形信號WF中，其相位以根據(jù) 位置檢測信號CS所通知的位置檢測的定時作為基準(zhǔn)，作為超前了相當(dāng)于由 相位超前角信號PS通知的相位的相位被設(shè)定。此外，其振幅^皮設(shè)定為與驅(qū)動 控制信號VSP2對應(yīng)的波峰值。即，波形生成單元31生成振幅基于速度指令 信號Sref和速度4企測信號N之差的波形信號WF。
此外，脈寬調(diào)制單元32在內(nèi)部生成三角波狀的PWM載波信號，并通過 將波形信號WF與該P(yáng)WM載波信號進(jìn)行比較而進(jìn)行脈寬調(diào)制。脈寬調(diào)制單 元32將這樣生成了的驅(qū)動信號UH、 VH、 WH、 UL、 VL和WL供給到逆變 器20。
其次，逆變器20包括其一個端子電連接到直流電源105的正極側(cè)電源 線^各Vp的正極側(cè)的開關(guān)元件21、 23和25;以及其 一個端子電連接到負(fù)極側(cè)電源線路Vn的負(fù)極側(cè)的開關(guān)元件22、 24和26。此外，開關(guān)元件21和開關(guān) 元件22的另一個端子之間被連接，從該連接部分輸出驅(qū)動U相驅(qū)動繞組11 的驅(qū)動電壓U。此外，開關(guān)元件23和開關(guān)元件24、以及開關(guān)元件25和開關(guān) 元件26也是同樣，輸出驅(qū)動V相驅(qū)動繞組13的驅(qū)動電壓V、以及驅(qū)動W相 驅(qū)動繞組15的驅(qū)動電壓W。而且，正極側(cè)的開關(guān)元件21、 23和25分別通過 驅(qū)動信號UH、 VH和WH而受到控制，以切換為導(dǎo)通或截止。負(fù)極側(cè)的開關(guān) 元件22、 24和26分別通過驅(qū)動信號UL、 VL和WL而受到控制，以切換為 導(dǎo)通或截止。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，逆變器20按照驅(qū)動信號，將在正極側(cè)電壓和 負(fù)極側(cè)電壓之間交替變化的脈沖狀的驅(qū)動電壓U、 V和W，分別供給到驅(qū)動 繞組11、 13和15。
此外，各個驅(qū)動信號是通過波形信號WF進(jìn)行了脈寬調(diào)制所得的信號。 因此，根據(jù)脈寬調(diào)制的原理，成為在平均值上與波形信號WF對應(yīng)的正弦波 狀的電壓的驅(qū)動電壓U、 V和W分別被供給到驅(qū)動繞組11、 13和15。
其次，如上所述，再生防止部件50包括再生產(chǎn)生判定單元51和再生抑 制部件52。圖2是表示本實施方式中的電動機(jī)裝置110的再生防止部件50 的細(xì)節(jié)的結(jié)構(gòu)圖。以下，參照圖2，說明有關(guān)再生防止部件50的詳細(xì)的結(jié)構(gòu)。 如圖2所示，由速度控制單元40對再生防止部件50通知控制信息組INF。 在控制信息組INF中，包含速度指令信號Sref、切換信號HL和速度^f企測信 號N。這樣的控制信息組INF被通知給再生產(chǎn)生判定單元51。
再生產(chǎn)生判定單元51包括用于判定是可能產(chǎn)生再生現(xiàn)象的控制狀態(tài)的 減速檢測單元511、過沖4企測單元512、增益切換4企測單元513和判定單元 519。而且，再生產(chǎn)生判定單元51包括用于判定是不產(chǎn)生再生現(xiàn)象的控制 狀態(tài)的速度達(dá)到一全測單元514。
減速檢測單元511檢測在速度指令信號Sref中形成減速的指令、即從高 速度指令向低速度指令的變更的事實，并將表示檢測到的事實的第l信息輸 出。
過沖檢測單元512 4企測在速度指令信號Sref和速度檢測信號N中，速度 檢測信號N表示的速度與速度指令信號Sref表示的速度相比為高速這樣的過 沖。過沖檢測單元512檢測到了這樣的過沖時,，將表示檢測到了的事實的第 2信息輸出。
增益切換單元513 ;險測在切換信號HL中形成了控制增益的切換的指令
19的事實，并將表示檢測到了的事實的第3信息輸出。
判定單元519生成并輸出表示是否是可能產(chǎn)生再生現(xiàn)象的控制狀態(tài)的產(chǎn) 生判定信號KY。判定單元519在表示了在第l信息、第2信息和第3信息的 至少任何一個的信息中檢測到了的事實時，將設(shè)為是可能產(chǎn)生再生現(xiàn)象的控 制狀態(tài)的產(chǎn)生判定信號KY輸出到再生抑制部件52。
此外，速度達(dá)到檢測單元514檢測在速度指令信號Sref和速度檢測信號 N中，速度檢測信號N表示的速度達(dá)到了速度指令信號Sref表示的速度的事 實。速度達(dá)到檢測單元514在檢測達(dá)到了這樣的速度時，生成表示檢測到了 的事實的第4信息。而且，速度達(dá)到檢測單元514基于第4信息，判定是否 變成了不產(chǎn)生再生現(xiàn)象的控制狀態(tài)。速度達(dá)到檢測單元514在判定為變成了 不產(chǎn)生再生現(xiàn)象的控制狀態(tài)時，將判定解除信號KYe輸出到判定單元519。 判定解除信號KYe是將設(shè)為可能產(chǎn)生再生現(xiàn)象的控制狀態(tài)的產(chǎn)生判定信號 KY解除的信號。
由此，從判定單元519對再生抑制部件52輸出表示可能產(chǎn)生再生現(xiàn)象的 控制狀態(tài)的期間的產(chǎn)生判定信號KY。
再有，為了判定是可能產(chǎn)生再生現(xiàn)象的控制狀態(tài)，如圖2所示，再生產(chǎn) 生判定單元51最好是包括減速一全測單元511、過沖^r測單元512和增益切換 檢測單元513。以下，在本實施方式中，列舉說明這樣的結(jié)構(gòu)的一例，但也 可以是包括了減速檢測單元511、過沖檢測單元512和增益切換檢測單元513 中的至少一個的結(jié)構(gòu)。即，例如，^1用減速4全測單元511的結(jié)構(gòu)來判定，或 用減速一企測單元511和過沖4全測單元512的結(jié)構(gòu)來判定，或用減速4企測單元 511和增益切換;險測單元513的結(jié)構(gòu)來判定等，也可以進(jìn)行適當(dāng)變更。
此外，例如，從判定解除信號KYe被輸出起，進(jìn)而至經(jīng)過了規(guī)定時間為 止的期間等，作為表示可能產(chǎn)生再生現(xiàn)象的控制狀態(tài)的期間的產(chǎn)生判定信號 KY，也可以適當(dāng)變更而作為^皮顧慮產(chǎn)生再生現(xiàn)象的期間。
再生抑制部件52在被通知產(chǎn)生判定信號KY中是可能產(chǎn)生再生現(xiàn)象的控 制狀態(tài)時，開始抑制來自速度控制單元40的驅(qū)動控制信號VSP1的時間變化 率的再生抑制處理。相反地，再生抑制部件52在被通知產(chǎn)生判定信號KY中 變成了不產(chǎn)生再生現(xiàn)象的控制狀態(tài)時，結(jié)束抑制時間變化率的再生抑制處理。 這樣，再生抑制部件52將根據(jù)再生產(chǎn)生判定單元51的判定結(jié)果進(jìn) 了再生 抑制處理的信號即驅(qū)動控制信號VSP2輸出。本實施方式中的電動機(jī)驅(qū)動裝置100和配備了該裝置的電動機(jī)裝置110如以上那才羊構(gòu)成。在這樣構(gòu)成的本實施方式中，例如，為了提高速度，從主機(jī)裝置16發(fā)出 增加速度指令信號Sref這樣的加速指令。于是，在速度控制單元40中，與速 度指4M言號Sref和速乂復(fù)才企測信號N之差對應(yīng)的驅(qū)動控制信號VSP1也增力口。 此外，這種情況下，由于是速度指令信號Sref增加的方向，所以再生產(chǎn)生判 定單元51不判定是可能產(chǎn)生再生現(xiàn)象的控制狀態(tài)。因此，在再生抑制部件 52中，不執(zhí)行再生抑制處理，對逆變器驅(qū)動單元30通知與驅(qū)動控制信號VSP1 相等的驅(qū)動控制信號VSP2。而且，隨著驅(qū)動控制信號VSP2的增加，由波形 生成單元31生成的正弦波狀的波形信號WF的振幅也增加。其結(jié)果，與驅(qū)動 各個驅(qū)動繞組的波形信號WF對應(yīng)的驅(qū)動電壓也增大，使電動機(jī)IO動作以進(jìn) 行加速。此外，這樣被加速了的速度的信息作為速度檢測信號N被通知給速 度控制單元40。本電動機(jī)驅(qū)動裝置IOO執(zhí)行這樣的反饋環(huán)(feedback loop) 控制，以使速度指令信號Sref和速度檢測信號N相等。此外，為了降低速度，從主機(jī)裝置16發(fā)出減少速度指令信號Sref這樣 的減速指令時，再生產(chǎn)生判定單元51判定是在減速檢測單元511中可能產(chǎn)生 再生現(xiàn)象的控制狀態(tài)。因此，在再生抑制部件52中，執(zhí)行再生抑制處理。然 后，將對驅(qū)動控制信號VSP1抑制了其時間變化率所得的信號即驅(qū)動控制信 號VSP2通知給逆變器驅(qū)動單元30。由此，例如，在通過速度指令信號Sref 進(jìn)行了減速指令的情況下，與上述那樣的加速指令的情況相比， 一邊進(jìn)行控 制，以使與驅(qū)動各個驅(qū)動繞組的波形信號WF對應(yīng)的驅(qū)動電壓緩慢地改變， 一邊執(zhí)行反饋環(huán)控制，以使速度指令信號Sref和速度檢測信號N相等。此外， 本電動機(jī)驅(qū)動裝置100通過進(jìn)行控制，以將這樣的驅(qū)動電壓緩慢地改變，從 而預(yù)先防止再生現(xiàn)象。對于以上那樣構(gòu)成的本實施方式的電動機(jī)驅(qū)動裝置100和配備了該裝置 的電動機(jī)裝置110,以下說明其動作。圖3是本實施方式中的電動機(jī)裝置110的動作說明圖。圖4是在本實施 方式中的電動4幾裝置110中，驅(qū)動繞組上所施加的正弦波狀的電壓的相位通 過相位超前角信號而受到控制的情況下的動作說明圖。圖5是表示在本實施 方式的電動機(jī)裝置110中，再生現(xiàn)象的抑制動作的一例的圖。圖6是表示在 本實施方式的電動機(jī)裝置110中，再生現(xiàn)象的抑制動作的另一例的圖。首先，參照圖3說明有關(guān)本電動機(jī)驅(qū)動裝置100和電動機(jī)裝置110的動 作。再有，以下，以對于連接到逆變器20的驅(qū)動電壓U的U相驅(qū)動繞組11 的動作為中心進(jìn)行i兌明。在圖3中，正弦波狀的波形信號WF是波形生成單元31生成了的信號， 三角波狀的信號CY是在脈寬調(diào)制單元32的內(nèi)部生成了的PWM載波信號。 通常，載波信號CY被設(shè)定為比電動機(jī)10的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的電角度周期高得多的 頻率，但在圖3中為了便于說明，以比較低的頻率記述。波形信號WF通過 脈寬調(diào)制單元32與載波信號CY進(jìn)行比較。按照該比較結(jié)果，逆變器20的 開關(guān)21和22互補(bǔ)地導(dǎo)通、截止。其結(jié)果，從逆變器20輸出圖3所示的驅(qū)動 電壓U，施加到繞組ll上。由此，在繞組11中流過U相驅(qū)動電流Iu,并且 產(chǎn)生圖3所示的感應(yīng)電壓Uemf。再有，如上所述，驅(qū)動電壓U根據(jù)脈寬調(diào) 制原理在平均值上成為與波形信號WF對應(yīng)的正弦波狀的電壓。因此，在繞 組11上纟皮施加與U相的波形信號WF同樣的正弦波狀的電壓。此外，對于V相驅(qū)動繞組13和W相驅(qū)動繞組15,也與U相驅(qū)動繞組 11同樣，分別通過來自逆變器20的驅(qū)動電壓V和驅(qū)動電壓W而被施加正弦 波狀的電壓。這里，各個繞組ll、 13和15所施加的各個驅(qū)動電壓U、 V和W具有電 角度相互為120度的相位差。該相位差被設(shè)定，以使V相的波形信號WF與 U相的波形信號WF具有相互電角度為120度的相位差，W相的波形信號 WF與U相和V相的波形信號WF具有相互電角度隔開120度的相位差。而 且，對于V相的繞組13,按照這樣的V相的波形信號WF和載波信號CY之 間的比較結(jié)果，通過使開關(guān)23和24進(jìn)行導(dǎo)通、截止動作來實現(xiàn)。此外，對 于W相的繞組15,按照這樣的W相的波形信號WF和載波信號CY之間的 比較結(jié)果，通過使開關(guān)25和26進(jìn)行導(dǎo)通、截止動作來實現(xiàn)。如以上那樣，各個繞組ll、 13和15上被施加正弦波狀的電壓，各個繞 組11 、 13和15纟皮正弦波爿犬的交變電流驅(qū)動。接著，參照圖4說明有關(guān)超前角控制單元60的相位控制的動作。如上所述，通過超前角控制單元60輸出的相位超前角信號PS，各個繞 組11、 13和15上所施加的正弦波狀的電壓的相位受到控制。從超前角控制單元60輸出的相位超前角信號PS被輸入到逆變器驅(qū)動單 元30，作用于波形生成單元31。首先，波形生成單元31以基于位置檢測信號CS的相位作為基準(zhǔn)相位定時，生成與電動機(jī)10的轉(zhuǎn)子的位置對應(yīng)的波形信號WF。再有，由于位置檢測信號CS是檢測轉(zhuǎn)子上裝入了的磁鐵的磁極 位置的結(jié)構(gòu)，所以與驅(qū)動繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電壓之間的相位關(guān)系唯一地確定。 即，如圖4所示，可以將基準(zhǔn)相位定時i殳為在繞組11上產(chǎn)生的感應(yīng)電壓Uemf 的零交叉定時(zero cross timing )。波形生成單元31將4安照該基準(zhǔn)相位定時 生成的波形信號WF，的相位根據(jù)相位超前角信號PS向前移動。而且，波形 生成單元31對脈寬調(diào)制單元32輸出這樣向前移動了相位的波形信號即波形 信號WF。由此，在U相的繞組11上，能夠施加其相位通過相位超前角信號 PS可進(jìn)行控制的正弦波狀的驅(qū)動電壓U。通過這樣的超前角控制單元60的相位控制，T以提高對于電動機(jī)10的 驅(qū)動效率。即，首先，對于由驅(qū)動繞組具有的電感分量產(chǎn)生的驅(qū)動電壓U的 平均值(相當(dāng)于波形信號WF)，通過超前角控制單元60的相位超前角信號 PS來調(diào)整驅(qū)動電流Iu的相位延遲。接著，從波形信號WF，到波形信號WF, 向前移動相位，以使驅(qū)動繞組的感應(yīng)電壓Uemf和驅(qū)動電流Iu之間的相位差 為零。通過這樣的相位控制，可以實現(xiàn)提高驅(qū)動效率。這種情況不僅是U相 的繞組11,對于V相的繞組13和W相的繞組15來說也是同樣。另一方面，如上所述，基于速度控制單元40的驅(qū)動控制信號VSP1，各 個繞組ll、 13和15上所施加的正弦波狀的電壓的波峰值受到控制。接著， 說明有關(guān)在這樣的各個繞組上施加的波峰值的控制中的動作。再有，這里也 參照圖4說明U相的情況，但對于V相和W相也是同樣。從速度控制單元40輸出的驅(qū)動控制信號VSP1通過再生抑制部件52， 作為驅(qū)動控制信號VSP2被輸入到逆變器驅(qū)動單元30。在逆變器驅(qū)動單元30 中，波形生成單元31生成的正弦波狀的波形信號WF的波峰值基于驅(qū)動控制 信號VSP1,根據(jù)驅(qū)動控制信號VSP2而被加減。脈寬調(diào)制單元32通過波峰 值根據(jù)驅(qū)動控制信號VSP2而被加減的波形信號WF進(jìn)行脈寬調(diào)制。由此， 在U相的繞組11上，被施加波峰值根據(jù)驅(qū)動控制信號VSP2而受到了控制的 正弦波狀的驅(qū)動電壓。此外，速度控制單元40的驅(qū)動控制信號VSP1,通過對經(jīng)由輸入端子17 從主機(jī)裝置16通知的速度指令信號Sref和電動機(jī)10的速度檢測信號N之差 乘以規(guī)定的控制增益這樣的處理而生成。更詳細(xì)地說，在速度檢測信號N相對于速度指令信號Sref為高的情況下，使驅(qū)動控制信號VSP1減少，使驅(qū)動繞組的驅(qū)動電壓減少。由此，電動機(jī)10被減速，接近速度指令信號Sref表示的速度。相反地，在速度檢測信號N相 對于速度指令信號Sref為低的情況下，使驅(qū)動控制信號VSP1增加，使驅(qū)動 繞組的驅(qū)動電壓增加。由此，電動機(jī)10被加速，接近速度指令信號表示的速 度。通過進(jìn)行這樣的動作而受到控制，以使速度指令信號Sref和速度檢測信 號N最終大致相同。由此，主4幾裝置16可以通過對電動^L驅(qū)動裝置100通 知速度指令信號Sref作為速度指令，從而自由地操控電動機(jī)10的速度。此外，在速度控制單元40輸出驅(qū)動控制信號VSP1時，與速度指令信號 Sref和速度檢測信號N之差相乘的控制增益在速度控制單元40的內(nèi)部被設(shè) 定，以使電動機(jī)10的速度控制穩(wěn)定進(jìn)行。此外，控制增益^^艮據(jù)切換信號HL 而被切換其設(shè)定。即，用于穩(wěn)定進(jìn)行速度控制的合適的控制增益根據(jù)電動機(jī) IO的控制速度而改變。因此，通過可切換這樣的控制增益，可實現(xiàn)電動機(jī)IO 的穩(wěn)定。具體地說，根據(jù)來自主機(jī)裝置16的速度指令信號Sref產(chǎn)生的速度指 令是高速度區(qū)域還是低速度區(qū)域，主機(jī)裝置16將切換信號HL通知給電動機(jī) 驅(qū)動裝置100，以在各個速度區(qū)域中控制增益被適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。電動機(jī)驅(qū)動裝 置100由速度控制單元40接受該信號，速度控制單元40根據(jù)切換信號HL 來切換控制增益，并進(jìn)行設(shè)定。下面，參照圖5和圖6說明有關(guān)本實施方式的再生防止部件50的抑制再 生現(xiàn)象的動作。在再生防止部件50中，再生產(chǎn)生判定單元51接受來自速度控制單元40 的控制信息組INF,判定是可能產(chǎn)生再生現(xiàn)象的電動機(jī)的控制狀態(tài)還是不產(chǎn) 生再生現(xiàn)象的控制狀態(tài)。然后，再生產(chǎn)生判定單元51根據(jù)產(chǎn)生判定信號KY， 對再生抑制部件52通知是否是可能產(chǎn)生再生現(xiàn)象的控制狀態(tài)。此外，再生抑 制部件52在從根據(jù)產(chǎn)生判定信號KY而被通知了是可能產(chǎn)生再生現(xiàn)象的控制 狀態(tài)時起，至被通知變成了不產(chǎn)生再生現(xiàn)象的控制狀態(tài)為止的期間中，進(jìn)行 抑制驅(qū)動控制信號VSP1的時間變化率的再生抑制處理。圖5表示用于抑制這樣的再生現(xiàn)象的動作的一例。特別地，在圖5中， 表示在速度指令信號Sref中形成了減速的指令的事實被;險測，第l信息被發(fā) 送了時，可能產(chǎn)生再生現(xiàn)象的產(chǎn)生判定信號KY凈皮輸出("H"電平)的情況。 而且，如圖5所示，判定解除信號KYe根據(jù)第4信息而被輸出，從而將再生 抑制處理解除("L，，電平)。在圖5中，在時刻a的定時，基于速度指令信號Sref的速度指令從高速 度指令改變?yōu)榈退俣戎噶?。減速檢測單元511檢測產(chǎn)生了從該高速度指令向 低速度指令的變更的事實，并輸出第1信息。由此，設(shè)為可能產(chǎn)生再生現(xiàn)象 的產(chǎn)生判定信號KY從再生產(chǎn)生判定單元51被輸出到再生抑制部件52。接受 該信號，再生抑制部件52進(jìn)入再生抑制處理，即進(jìn)入抑制再生現(xiàn)象的動作。
如圖5所示，速度控制單元40因速度指令信號Sref從高速度指令改變 為低速度指令而開始動作，以使驅(qū)動控制信號VSP1極大地減少，并使電動 機(jī)減速。此時的驅(qū)動控制信號VSP1的減少，使逆變器20的輸出、即驅(qū)動繞 組的驅(qū)動電壓極大地減少，該驅(qū)動電壓變得比驅(qū)動繞組上產(chǎn)生的感應(yīng)電壓低。 因此，若根據(jù)此時的驅(qū)動控制信號VSP1而對驅(qū)動繞組施加驅(qū)動電壓，則如 圖12所示，也產(chǎn)生再生現(xiàn)象。
在本實施方式中，在設(shè)為可能產(chǎn)生再生現(xiàn)象的產(chǎn)生判定信號KY被輸出 的期間，進(jìn)行再生抑制處理，以不產(chǎn)生這樣的再生現(xiàn)象。
再生抑制部件52進(jìn)行的再生抑制處理，如上所述，是抑制時間變化率的 處理。即，通過該再生抑制處理，驅(qū)動控制信號VSP1極大減少的變化受到 抑制。具體地說，如圖5所示，再生抑制部件52生成與驅(qū)動控制信號VSP1 的實際減少相比緩慢地減少的驅(qū)動控制信號VSP2。而且，驅(qū)動繞組由受到這 樣的驅(qū)動控制信號VSP2控制的波形信號WF來驅(qū)動。此時，驅(qū)動控制信號 VSP2產(chǎn)生的對驅(qū)動繞組的驅(qū)動電壓被設(shè)定，以使驅(qū)動電壓不比該驅(qū)動繞組上 產(chǎn)生的感應(yīng)電壓低。因此，驅(qū)動控制信號VSP2根據(jù)隨著電動機(jī)的減速而減 少的感應(yīng)電壓而緩慢地減少。這樣，驅(qū)動繞組由比驅(qū)動控制信號VSP1減少 得緩慢的驅(qū)動控制信號VSP2來驅(qū)動。通過執(zhí)行這樣的動作，驅(qū)動繞組的驅(qū) 動電壓不比感應(yīng)電壓低，防止了再生現(xiàn)象的產(chǎn)生。
若在時刻b的定時電動才幾10的減速動作完成，則速度檢測信號N和速 度指令信號Sref表示的速度相等。因此，速度達(dá)到檢測單元514輸出第4信 息，設(shè)為可能產(chǎn)生再生現(xiàn)象的產(chǎn)生判定信號KY由此而被解除。通過設(shè)為可 能產(chǎn)生再生現(xiàn)象的產(chǎn)生判定信號KY被解除，利用對驅(qū)動控制信號VSP1進(jìn) 行了再生抑制處理的驅(qū)動控制信號VSP2的驅(qū)動電壓的控制被解除，返回到 通過與驅(qū)動控制信號VSP1相等的驅(qū)動控制信號VSP2來控制驅(qū)動電壓的通常 狀態(tài)。
圖6表示用于抑制這樣的再生現(xiàn)象的動作的另一例子。在圖6中，特別
25地，表示設(shè)為可能產(chǎn)生再生現(xiàn)象的產(chǎn)生判定信號KY通過產(chǎn)生了第3信息、 即在切換信號HL中產(chǎn)生了切換控制增益的指令而被輸出("H"電平)，設(shè)為 可能產(chǎn)生再生現(xiàn)象的產(chǎn)生判定信號KY通過第4信息而被解除("L"電平)
的情況。
在圖6中，在時刻a的定時，切換信號HL改變而控制增益被切換。增 益切換檢測單元513檢測產(chǎn)生了該增益切換的事實，并輸出第3信息。由此， 設(shè)為可能產(chǎn)生再生現(xiàn)象的產(chǎn)生判定信號KY從再生產(chǎn)生判定單元51被輸出到 再生抑制部件52。接受該信號，再生抑制部件52進(jìn)入再生抑制處理，即進(jìn) 入抑制再生現(xiàn)象的動作。
如圖6所示，速度控制單元40的內(nèi)部所設(shè)定的控制增益因切換信號HL 改變而被切換。此時，由于控制增益的切換之前和之后的驅(qū)動控制信號VSP1 的輸出值不同等理由，如圖6所示，在時刻a，有時驅(qū)動控制信號VSP1在極 大地減少方向上變化。這樣，若驅(qū)動控制信號VSP1極大地減少，則與圖5 中說明過的情況同樣，產(chǎn)生再生現(xiàn)象。
與圖5中說明過的同樣，通過抑制驅(qū)動控制信號VSP1的極大地減少的 變化來進(jìn)行該再生現(xiàn)象的抑制。即，如圖6所示，生成與驅(qū)動控制信號VSP1 的實際減少相比緩慢地減少的驅(qū)動控制信號VSP2，驅(qū)動繞組由受到這樣的驅(qū) 動控制信號VSP2控制的波形信號WF來驅(qū)動。
此外，在速度^r測信號N的速度相對于速度指令信號Sref產(chǎn)生了過沖的 情況下，需要進(jìn)行減速，以便達(dá)到該速度指令。因此，在再生產(chǎn)生判定單元 51中，過沖4企測單元512檢測這樣的過沖，并通過再生抑制部件52進(jìn)行上 述那樣的再生抑制處理。
如以上說明，本實施方式的電動機(jī)驅(qū)動裝置100包括逆變器；速度控 制單元40;以及再生防止部件50。這里，速度控制單元40基于指令信息和 速度檢測信息而生成速度控制信號組，基于速度控制信號組中包含的驅(qū)動控 制信號VSP1而調(diào)整驅(qū)動電力，并控制電動機(jī)的速度。此外，再生防止部件 50基于指令信息和速度檢測信息，判定是否是可能產(chǎn)生再生現(xiàn)象的控制狀態(tài)， 并根據(jù)判定出的結(jié)果進(jìn)行抑制再生現(xiàn)象的再生抑制處理，從而預(yù)先地防止再 生現(xiàn)象。
而且，本電動機(jī)驅(qū)動裝置100包括基于指令信息和速度檢測信息，判 定是否是可能產(chǎn)生再生現(xiàn)象的控制狀態(tài)的再生產(chǎn)生判定單元51;以及根據(jù)再
26生判定單元51的判定結(jié)果，進(jìn)行再生抑制處理的再生抑制部件52。這里，
再生抑制部件52在再生產(chǎn)生判定單元51中判定了是可能產(chǎn)生再生現(xiàn)象的控 制狀態(tài)時開始再生抑制處理，并在再生產(chǎn)生判定單元51中判定出變成了不產(chǎn) 生再生現(xiàn)象的控制狀態(tài)時解除再生抑制處理。
因此，根據(jù)本實施方式的電動機(jī)驅(qū)動裝置100，在從可能產(chǎn)生再生現(xiàn)象 的狀態(tài)的時刻至不產(chǎn)生再生現(xiàn)象的狀態(tài)的時刻為止的期間，再生現(xiàn)象總是受 到抑制。因此，可以預(yù)先地防止返回到電動^4區(qū)動裝置100或直流電源105 的再生電力的產(chǎn)生，從電動才幾10向電動才幾驅(qū)動裝置100或直流電源105的再 生能量的返還也受到抑制。由此，例如可以防止直流電路的電壓異常上升這 樣的過電壓的產(chǎn)生等。因此，根據(jù)本電動機(jī)驅(qū)動裝置100，不需要在電動機(jī) 周圍配備檢測再生現(xiàn)象造成的電壓增加的電路、對電源裝置返回再生電力的 電路、或吸收再生電力的電源裝置等。而且，由此，本電動機(jī)驅(qū)動裝置100 可確保電動機(jī)驅(qū)動裝置的較高的可靠性，并且提高便利性。
而且，本電動機(jī)驅(qū)動裝置100中，再生產(chǎn)生判定單元51具有檢測速度 檢測信號N表示的速度達(dá)到了速度指令信號Sref表示的速度的事實，并將表 示檢測到了的事實的第4信息輸出的速度達(dá)到檢測單元514。而且，在表示 了第4信息中檢測到了的事實時，再生產(chǎn)生判定單元51是判定變成了不產(chǎn)生 再生現(xiàn)象的控制狀態(tài)的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，例如以第l信息、第2信息和第3信息的至少任何一個的 控制信息來判定變成了可能產(chǎn)生再生現(xiàn)象的狀態(tài)的時刻，以第4信息即控制 信息來判定變成了不產(chǎn)生再生現(xiàn)象的狀態(tài)的時刻。因此，可以高精度地判定 從變成了可能產(chǎn)生再生現(xiàn)象的狀態(tài)的時刻起至變成了不產(chǎn)生再生現(xiàn)象的時刻 為止的期間。特別地，再生現(xiàn)象不僅在使電動機(jī)減速的情況下產(chǎn)生，相反地， 在使電動機(jī)加速，電動機(jī)上所施加的負(fù)荷驟變的情況下，用于抑制速度的過 沖量即過沖的控制動作(減速指令)中產(chǎn)生同樣的現(xiàn)象。本電動機(jī)驅(qū)動裝置 100假設(shè)可能產(chǎn)生這樣的再生現(xiàn)象的各種狀態(tài)來^^測變成了可能產(chǎn)生再生現(xiàn) 象的時刻，并且基于實際地測量出的速度檢測信號N來檢測變成了不產(chǎn)生再 生現(xiàn)象的控制狀態(tài)的事實，所以可以高精度地判定有無再生現(xiàn)象的產(chǎn)生。 (實施方式2)
圖7是包括配備了本發(fā)明的實施方式2的電動機(jī)驅(qū)動裝置100的電動機(jī) 裝置110的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。在與圖1中表示的實施方式l的比較中，實施方式2的電動機(jī)驅(qū)動裝置
元232。如在現(xiàn)有技術(shù)中說明的，產(chǎn)生再生現(xiàn)象是因為構(gòu)成逆變器20的各個 開關(guān)元件21和22等互補(bǔ)地導(dǎo)通、截止。因此，通過不使這些開關(guān)元件互補(bǔ) 地導(dǎo)通、截止，而是在使任何一方的開關(guān)元件截止的期間，進(jìn)行-使另一方的 開關(guān)元件導(dǎo)通、截止的動作，也可以防止再生現(xiàn)象的產(chǎn)生。
即，實施方式2的電動^/L驅(qū)動裝置100將再生防止部件250中的再生抑 制部件設(shè)為脈寬調(diào)制單元232。而且，本電動機(jī)驅(qū)動裝置IOO將來自脈寬調(diào) 制單元232的驅(qū)動信號UH、 VH、 WH、 UL、 VL和WL i殳為與實施方式1 不同的波形。在本實施方式中，通過設(shè)為這樣的結(jié)構(gòu)，防止再生現(xiàn)象的產(chǎn)生。
以下，說明這樣構(gòu)成的實施方式2的電動機(jī)驅(qū)動裝置100。再有，在圖7 中，對與實施方式1相同的構(gòu)成要素附加相同的標(biāo)號，省略詳細(xì)的說明。
圖8是本實施方式的電動機(jī)裝置IIO的動作說明圖，是表示了在本實施 方式的電動機(jī)驅(qū)動裝置100中，用于說明抑制再生現(xiàn)象的處理的圖。參照圖 8,說明通過來自脈寬調(diào)制單元232的驅(qū)動信號UH、 VH、 WH、 UL、 VL和 WL,各個開關(guān)元件受到控制，由此防止再生現(xiàn)象的產(chǎn)生的動作。再有，以下， 說明U相的情況，但V相和W相也是同樣。
在圖8中，正弦波狀的波形信號WF是波形生成單元31生成了的信號。 三角波狀的信號CY是在脈寬調(diào)制單元232的內(nèi)部生成了的PWM載波信號。 而且，繞組ll由與波形信號WF對應(yīng)的驅(qū)動電壓U來驅(qū)動。
此外，在圖8中，表示從脈寬調(diào)制單元232輸出的驅(qū)動信號UH和UL 的波形。即，對開關(guān)21和22供給這樣的不是互補(bǔ)性的波形的驅(qū)動信號。而 且，在開關(guān)21對應(yīng)于波形信號WF進(jìn)行導(dǎo)通、截止動作的期間，開關(guān)22維 持截止?fàn)顟B(tài)。相反地，在開關(guān)22對應(yīng)于波形信號WF進(jìn)行導(dǎo)通、截止動作的 期間，開關(guān)21維持截止?fàn)顟B(tài)。
圖9是表示在本實施方式的電動機(jī)裝置110中，再生現(xiàn)象的抑制動作的 一例的圖，是表示了用于說明通過對于逆變器20的各個開關(guān)元件的控制，再 生現(xiàn)象受到抑制的動作的圖。
首先，在圖9所示的期間a中，開關(guān)21導(dǎo)通。再有，開關(guān)22維持截止。 其結(jié)果，繞組11被連接到直流電源105的正極側(cè)電源線路Vp，驅(qū)動電壓U 的瞬時值成為正極側(cè)電源線路Vp的電壓。在該期間a,驅(qū)動電壓U相對于繞組11的感應(yīng)電壓Uemf為高電壓，所以繞組11的電流Iu—邊增加一邊流動。該增加量依賴于從電壓U中扣除了電壓Uemf所得的電壓(在圖9的期間a中施加了陰影線的部分)，但在驅(qū)動電壓U的平均值比感應(yīng)電壓Uemf低時，它們之差變小，電流增加也4艮少。
接著，在期間b中，開關(guān)21截止。再有，開關(guān)22維持截止。通過開關(guān)21截止，開關(guān)22上反向并聯(lián)連接的二極管導(dǎo)通，繞組ll被連接到直流電源105的負(fù)才及側(cè)電源線路Vn。然后驅(qū)動電壓U的瞬時值變成負(fù)極側(cè)電源線^各Vn的電壓。
在該期間b，驅(qū)動電壓U相對于繞組11的感應(yīng)電壓Uemf為^f氐電壓，所以繞組11的電流Iu在減少。該減少量依賴于>^人感應(yīng)電壓Uemf中扣除了驅(qū)動電壓U所得的電壓(在圖9的期間b中施加了陰影線的部分)，在驅(qū)動電壓U的平均值比感應(yīng)電壓Uemf低時，它們之差變大，電流的減小量也變大。
在期間b之中的期間bl，電流Iu流過開關(guān)22上反向并聯(lián)連接的二極管而一邊達(dá)到繞組11 一邊減少。此外，在電流Iu減少到了零為止以后的期間b2,由于開關(guān)22維持截止?fàn)顟B(tài)，所以電流Iu變成零。
因此，電流Iu不在因圖12所示的感應(yīng)電壓Uemf而供給電流的方向上流過。再有，在該期間b2的期間，由于電流Iu為零，所以在逆變器20的輸出中繞組11的感應(yīng)電壓Uemf本身被觀測。
在期間c中，如期間a那樣，開關(guān)21導(dǎo)通。再有，開關(guān)22維持截止?fàn)顟B(tài)。因此，與期間a同樣，電流Iu增加，但該增加量很少。在期間c，電流Iu從正極側(cè)電源線路Vp通過正極側(cè)的開關(guān)21向繞組11流動。
在期間d中，如期間b那樣，開關(guān)21截止。再有，開關(guān)22維持截止?fàn)顟B(tài)。因此，與期間b同樣，到期間dl為止的期間，電流Iu流過開關(guān)22上反向并聯(lián)連接的二極管而一邊達(dá)到繞組11 一邊減少。在電流Iu減少到零為止后的期間d2，由于開關(guān)22維持截止?fàn)顟B(tài)，所以電流Iu變成零。即，在該期間，電流Iu不在因圖12所示的感應(yīng)電壓Uemf而供給電流的方向上流過。
因此，不產(chǎn)生電流因驅(qū)動繞組的感應(yīng)電壓而向與原來相反方向的直流電源105流動的所謂的再生現(xiàn)象。此外，以上的動作對于其他繞組13和15也是同樣。
這樣，通過在使任何一方的開關(guān)元件截止的期間，進(jìn)行使另一方的開關(guān)元件導(dǎo)通、截止的動作，也可以防止再生現(xiàn)象的產(chǎn)生。利用這樣的原理，脈
29寬調(diào)制單元232在通過來自再生產(chǎn)生判定單元51的產(chǎn)生判定信號KY來表示是可能產(chǎn)生再生現(xiàn)象的控制狀態(tài)的期間，使任何一方的開關(guān)元件成為截止?fàn)顟B(tài)，并進(jìn)行使另一方的開關(guān)元件導(dǎo)通、截止的動作。而且，脈寬調(diào)制單元232在不產(chǎn)生再生現(xiàn)象的期間，進(jìn)行使一方的開關(guān)元件和另一方的開關(guān)元件互補(bǔ)地驅(qū)動的動作。
即，本實施方式的電動機(jī)驅(qū)動裝置IOO通過作為再生抑制部件的脈寬調(diào)
再生抑制處理的控制，從而抑制再生現(xiàn)象。本實施方式的電動機(jī)驅(qū)動裝置100預(yù)先配備其上配備了抑制這樣的再生現(xiàn)象的再生抑制部件的再生防止部件250，由此也預(yù)先地防止再生現(xiàn)象。
如以上說明，在配備了實施方式1和2的電動機(jī)驅(qū)動裝置100的電動機(jī)裝置110中，驅(qū)動繞組11、 13和15由正弦波狀的交變電流驅(qū)動。此外，才艮據(jù)超前角控制單元60的相位超前角信號PS來進(jìn)行調(diào)整，以使驅(qū)動繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓和該驅(qū)動繞組中流過的電流之間的相位差大致為零。由此，電動機(jī)10為低轉(zhuǎn)矩脈動(torque ripple )、低噪聲、低振動的正弦波驅(qū)動，并且被高效率驅(qū)動。
除此以外，由電動機(jī)驅(qū)動裝置100的內(nèi)部構(gòu)成要素來實現(xiàn)速度控制單元40的驅(qū)動控制信號VSP1的加減動作。通過該動作，主機(jī)裝置16可以只將速度指令信號Sref的速度指令輸出到電動機(jī)驅(qū)動裝置100，從而自由地操控被保證了正弦波驅(qū)動和高效率驅(qū)動的動作的電動機(jī)的速度。
而且配備再生防止部件50或再生防止部件250。再生產(chǎn)生判定單元51利用速度控制單元40可檢測的電動機(jī)10的控制信息組INF，判別是可能產(chǎn)生再生現(xiàn)象的電動機(jī)10的控制狀態(tài)還是不產(chǎn)生再生現(xiàn)象的電動機(jī)10的控制狀態(tài)。再生產(chǎn)生判定單元51在是可能產(chǎn)生再生現(xiàn)象的情況下，將產(chǎn)生判定信號KY輸出到再生抑制部件52或脈寬調(diào)制單元232，在是再生現(xiàn)象不產(chǎn)生的控制狀態(tài)的情況下解除該輸出。本電動機(jī)裝置110通過這樣地動作而抑制再生現(xiàn)象的產(chǎn)生。由此，本電動機(jī)裝置110能夠預(yù)先地防止直流電源的輸出電壓的上升，保護(hù)電動機(jī)驅(qū)動裝置、電源裝置和裝載它們的設(shè)備不受到破損。因此，本電動機(jī)裝置110可以提高安全性和可靠性，并且可以不考慮應(yīng)對再生等地使電動機(jī)裝置動作，所以可提高便利性。
此外，通過將包括速度控制單元和再生防止部件的電動機(jī)驅(qū)動裝置內(nèi)置
30或一體化在電動機(jī)裝置中，裝載它的主機(jī)設(shè)備可以容易并且不顧慮再生現(xiàn)象 而安全地構(gòu)筑實現(xiàn)低轉(zhuǎn)矩脈動、低噪聲、低振動的正弦波驅(qū)動的電動機(jī)。此 外，通過將電動機(jī)驅(qū)動裝置的一部分或全部作為集成電路裝置進(jìn)行集成化， 可以將電動機(jī)驅(qū)動裝置小型化，由此，可以更容易地進(jìn)行內(nèi)置或一體化。其 結(jié)果，能夠減輕主機(jī)設(shè)備的設(shè)計和控制負(fù)擔(dān)，還具有促進(jìn)對具有優(yōu)良的性能 的正弦波驅(qū)動的電動機(jī)的使用推廣、普及的效果。 工業(yè)實用性
再生現(xiàn)象起因于使構(gòu)成逆變器的開關(guān)元件互補(bǔ)地導(dǎo)通、截止動作，而這 樣的互補(bǔ)的導(dǎo)通、截止動作在進(jìn)行用于以低噪聲、低振動方式驅(qū)動電動機(jī)的 正弦波驅(qū)動時常被采用。
本發(fā)明的電動機(jī)驅(qū)動裝置包括逆變器；以期望的速度控制電動機(jī)的速 度控制單元；以及基于由速度控制單元可檢測的電動機(jī)的控制信息進(jìn)行再生 抑制的再生防止部件；將它們內(nèi)置或一體化在電動機(jī)中，并抑制再生現(xiàn)象的 產(chǎn)生。由此，再生抑制功能在電動機(jī)內(nèi)部自我完結(jié)。而且，裝載電動機(jī)和電 動機(jī)驅(qū)動裝置的主機(jī)設(shè)備可以僅將作為電動機(jī)的速度指令的基準(zhǔn)信號輸出到 電動機(jī)驅(qū)動裝置，從而容易并且不顧慮再生現(xiàn)象而安全地構(gòu)筑能夠自由地進(jìn) 行速度控制的正弦波驅(qū)動的電動機(jī)。
因此，適合于不顧慮再生現(xiàn)象而正弦波驅(qū)動的、被要求低振動、低噪聲 的用于空調(diào)設(shè)備的風(fēng)扇電動機(jī)，或裝載了用于燃燒的風(fēng)扇電動機(jī)的熱水機(jī)、 空氣清潔機(jī)、水箱、洗衣機(jī)等家用電器，或者打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、掃描器、傳 真機(jī)或它們的復(fù)合機(jī)，以及在硬盤、光媒體設(shè)備等的信息設(shè)備等中所使用的 電動4幾的驅(qū)動。
權(quán)利要求
1.電動機(jī)驅(qū)動裝置，驅(qū)動包括了檢測轉(zhuǎn)子的速度并作為速度檢測信息輸出的速度檢測器的電動機(jī)，其特征在于，包括逆變器，將被供給的直流電力變換為用于驅(qū)動所述電動機(jī)的驅(qū)動電力，并將變換后的所述驅(qū)動電力供給所述電動機(jī)；速度控制單元，基于從外部通知的指令信息和從所述速度檢測器通知的所述速度檢測信息而生成速度控制信號組，基于生成了的所述速度控制信號組所包含的驅(qū)動控制信號而調(diào)整所述驅(qū)動電力，并控制所述電動機(jī)的速度；以及再生防止部件，基于所述指令信息和所述速度檢測信息，判定是可能產(chǎn)生再生現(xiàn)象的控制狀態(tài)還是不產(chǎn)生再生現(xiàn)象的控制狀態(tài)，并按照判定出的結(jié)果，通過進(jìn)行抑制所述再生現(xiàn)象的再生抑制處理，從而具有預(yù)先地防止所述再生現(xiàn)象的功能。
2. 如權(quán)利要求1所述的電動機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于， 所述再生防止部件包括再生產(chǎn)生判定單元，基于所述指令信息和所述速度檢測信息，判定是可 能產(chǎn)生所述再生現(xiàn)象的控制狀態(tài)還是不產(chǎn)生所述再生現(xiàn)象的控制狀態(tài)；以及再生抑制部件，根據(jù)所述再生產(chǎn)生判定單元的判定結(jié)果，進(jìn)行所述再生 抑制處理，象的控制狀態(tài)時，開始所述再生抑制處理，在所述再生產(chǎn)生判定單元中判定 了是不產(chǎn)生再生現(xiàn)象的控制狀態(tài)時，解除所述再生抑制處理。
3. 如權(quán)利要求2所述的電動機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于， 所述指令信息包含指令所述電動機(jī)的速度的速度指令信息， 所述再生產(chǎn)生判定單元具有減速檢測單元，檢測在所述速度指令信息中形成了減速的指令的事實， 并將表示檢測到了的事實的第1信息輸出，在表示了檢測出在所述第l信息中形成了減速的指令的事實時，判定是 可能產(chǎn)生再生現(xiàn)象的控制狀態(tài)。 '
4. 如權(quán)利要求2所述的電動機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于，所述指令信息包含指令所述電動機(jī)的速度的速度指令信息，所述再生產(chǎn)生判定單元具有減速檢測單元，檢測在所述速度指令信息中形成了減速的指令的事實， 并將表示檢測到了的事實的第1信息輸出；以及過沖檢測單元，檢測在所述速度指令信息和所述速度檢測信息中，所述 速度檢測信息表示的速度相對于所述速度指令信息表示的速度為高速的過 沖，并將表示^f企測到了的事實的第2信息輸出，在表示了在所述第1信息和所述第2信息的至少任何一個信息中檢測到 了的事實時，判定是可能產(chǎn)生再生現(xiàn)象的控制狀態(tài)。
5. 如權(quán)利要求2所述的電動機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于， 所述指令信息包含指令所述電動機(jī)的速度的速度指令信息；以及切換所述速度控制單元中的控制增益的增益切換指令信息， 所述再生產(chǎn)生判定單元具有減速檢測單元，檢測在所述速度指令信息中形成了減速的指令的事實， 并將表示檢測到了的事實的第1信息輸出；以及增益切換檢測單元，檢測在所述增益切換指令信息中，形成了控制增益 的切換的指令的事實，并將表示檢測到了的事實的第3信息輸出，在表示了在所述第1信息和所述第3信息的至少任何一個信息中檢測到 了的事實時，判定是可能產(chǎn)生再生現(xiàn)象的控制狀態(tài)。
6. 如權(quán)利要求2所述的電動機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于， 所述指令信息包含指令所述電動機(jī)的速度的速度指令信息；以及切換所述速度控制單元中的控制增益的增益切換指令信息， 所述再生產(chǎn)生判定單元具有減速檢測單元，檢測在所述速度指令信息中形成了減速的指令的事實， 并將表示檢測到了的事實的第1信息輸出；過沖檢測單元，檢測在所述速度指令信息和所述速度檢測信息中，所述 速度檢測信息表示的速度相對于所述速度指令信息表示的速度為高速的過 沖，并將表示檢測到了的事實的第2信息輸出；以及增益切換檢測單元，檢測在所述增益切換指令信息中，形成了控制增益 的切換的指令的事實，并將表示4企測到了的事實的第3信息輸出，在表示了在所述第l信息、所述第2信息和所述第3信息中的至少一個信息中檢測到了的事實時，判定是可能產(chǎn)生再生現(xiàn)象的控制狀態(tài)。
7. 如權(quán)利要求3所述的電動機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于， 所述再生產(chǎn)生判定單元具有速度達(dá)到檢測單元，檢測在所述速度指令信息和所述速度檢測信息中， 所述速度檢測信息表示的速度達(dá)到了所述速度指令信息表示的速度的事實， 并將表示檢測到了的事實的第4信息輸出，在表示了在所述第4信息中檢測到了的事實時，判定是不產(chǎn)生再生現(xiàn)象 的控制狀態(tài)。
8. 如權(quán)利要求4所述的電動機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于， 所述再生產(chǎn)生判定單元具有速度達(dá)到檢測單元，檢測在所述速度指令信息和所述速度檢測信息中， 所述速度檢測信息表示的速度達(dá)到了所述速度指令信息表示的速度的事實， 并將表示檢測到了的事實的第4信息輸出，在表示了在所述第4信息中檢測到了的事實時，判定是不產(chǎn)生再生現(xiàn)象的控制狀態(tài)。
9. 如權(quán)利要求5所述的電動機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于， 所述再生產(chǎn)生判定單元具有速度達(dá)到檢測單元，檢測在所述速度指令信息和所述速度檢測信息中， 所述速度檢測信息表示的速度達(dá)到了所述速度指令信息表示的速度的事實， 并將表示4企測到了的事實的第4信息輸出， '在表示了在所述第4信息中檢測到了的事實時，判定是不產(chǎn)生再生現(xiàn)象 的控制狀態(tài)。
10. 如權(quán)利要求6所述的電動機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于， 所述再生產(chǎn)生判定單元具有速度達(dá)到檢測單元，檢測在所述速度指令信息和所述速度檢測信息中， 所述速度檢測信息表示的速度達(dá)到了所述速度指令信息表示的速度的事實， 并將表示檢測到了的事實的第4信息輸出，在表示了在所述第4信息中檢測到了的事實時，判定是不產(chǎn)生再生現(xiàn)象 的控制狀態(tài)。
11. 如權(quán)利要求2所述的電動機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于， 所述再生抑制部件進(jìn)行用于調(diào)整所述驅(qū)動電力的、抑制所述驅(qū)動控制信號的時間變化率的再生抑制處理。
12. 如權(quán)利要求2所述的電動機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于， 所述逆變器具有連接到直流電力的正極側(cè)的多個開關(guān)元件；以及連接到負(fù)極側(cè)的多個開關(guān)元件，所述再生抑制部件進(jìn)行驅(qū)動各個開關(guān)元件中僅一個極側(cè)的開關(guān)元件的再 生抑制處理的控制。
13. 集成電路裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求1至12的任何一項所述 的電動機(jī)驅(qū)動裝置。
14. 電動才幾裝置，其特征在于，包括 電動機(jī)；檢測所述電動機(jī)的轉(zhuǎn)子速度的速度檢測器； 權(quán)利要求1至12的任何一項所述的電動機(jī)驅(qū)動裝置； 被供給直流電力的電源輸入端子；以及 被通知指令信息的指令信息輸入端子。
15. 電動機(jī)裝置，其特征在于，包括 電動才幾；檢測所述電動機(jī)的轉(zhuǎn)子速度的速度檢測器； 權(quán)利要求13所述的集成電路裝置； 被供給直流電力的電源輸入端子；以及 被通知指令信息的指令信息輸入端子。
16. 如權(quán)利要求14所述的電動機(jī)裝置，其特征在于， 所述電動機(jī)是具有轉(zhuǎn)子和三相的驅(qū)動繞組，并通過所述電動機(jī)驅(qū)動裝置正弦波驅(qū)動的無刷直流電動才幾。
17. 如權(quán)利要求15所述的電動機(jī)裝置，其特征在于，所述電動機(jī)是具有 轉(zhuǎn)子和三相的驅(qū)動繞組，并通過所述集成電路裝置正弦波驅(qū)動的無刷直流電 動機(jī)。
全文摘要
電動機(jī)驅(qū)動裝置(100)包括將被供給的直流電力變換為用于驅(qū)動電動機(jī)(10)的驅(qū)動電力，并供給到電動機(jī)(10)的逆變器(20)；基于速度指令信號(Sref)和速度檢測信號(N)而生成速度控制信號組，并基于速度控制信號組所包含的驅(qū)動控制信號(VSP1)而調(diào)整驅(qū)動電力，控制電動機(jī)(10)的速度的速度控制單元(40)；以及基于速度指令信號(Sref)所包含的速度指令信息和速度檢測信號(N)所包含的速度檢測信息，通過判定是可產(chǎn)生再生現(xiàn)象的控制狀態(tài)還是不產(chǎn)生再生現(xiàn)象的控制狀態(tài)，并根據(jù)判定出的結(jié)果進(jìn)行抑制再生現(xiàn)象的再生抑制處理，從而具有預(yù)先地防止再生現(xiàn)象的功能的再生防止部件(50)。
文檔編號H02P27/06GK101682280SQ20088002006
公開日2010年3月24日 申請日期2008年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月14日
發(fā)明者八十原正浩, 杉浦賢治 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社