专利名称：无刷直流电动机控制装置和方法、控制程序及记录媒体的制作方法
技术领域：
本发明涉及无刷直流电动机控制装置、控制方法、控制程序以及记录媒体的技术，特别涉及降低空调压缩机等中的使用的无刷直流电动机的起动电流和提高起动概率的技术。
背景技术：
以前的无刷直流电动机控制装置，比如，被展示在(日本)特开平9-327194号公报中。
特开平9-327194号公报所述的无刷直流电动机控制装置，使用在无刷直流电动机的非通电相(非通电电枢线圈)产生的感应电压来检测转子的位置，一般不使用有孔元件等磁极位置检测元件来识别转子的位置，以这样检测到的位置检测为基础，切换无刷直流电动机的电枢线圈电流的通电。另外，在这个无刷直流电动机起动开始时，为了使转子保持停止状态，从不产生感应电压来看，必须进行同步运转等。
更具体地说，上述现有的无刷直流电动机控制装置将交流电源通过AC/DC变换单元变换为规定的直流电源，用逆变器单元的转换元件进行转换后，供给无刷直流电动机的电枢线圈。
在控制该无刷直流电动机时，设置位置检测电路，位置检测电路比较无刷直流电动机的端子电压和基准电平，并将这个比较结果作为位置检测信号输出到控制电路(微型计算机)。
由此，控制电路对输入的位置检测信号进行数字处理，将切换无刷直流电动机的电枢线圈电流的通电的驱动信号(PWM信号)输出到无刷直流电动机的驱动电路，驱动逆变器单元的转换元件。
可是，将上述现有的无刷直流电动机应用于旋转压缩机时，在旋转压缩机停止后的瞬间，如果停止对无刷直流电动机的通电，则由于旋转压缩机内的压力的作用而可能使无刷直流电动机逆旋转。
因此，为了在再起动时掌握转子的通电相，在将用于保持转子的停止位置的位置保持电流供给无刷直流电动机时，如果为了降低消费电力而停止供给位置保持电流，则存在使无刷直流电动机逆转，转子位置偏移的问题。
另外，为了防止该转子位置偏移而照样继续供给无刷直流电动机起动时的位置保持电流，在过渡到起动电流供给时，有如下问题产生使构成逆变器的串联连接的CMOS结构的晶体管双方都成为导通状态的定时，流过所谓的贯通电流并损坏晶体管，或者因保护电路工作而使起动失败。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种无刷直流电动机控制装置、控制方法、控制程序以及记录媒体，降低消费电力，同时可靠地进行无刷直流电动机的起动。
为解决上述课题，无刷直流电动机控制装置的特征在于，它包括转子位置保持单元，在无刷直流电动机起动时，供给用于使所述无刷直流电动机的转子按停止状态保持规定时间发位置保持电流；环流流路形成单元，在停止供给所述位置保持电流后，形成使已经供给的所述位置保持电流进行环流的环流流路；以及起动电流供给单元，通过流过所述环流流路的所述位置保持电流，在使所述转子保持在所述停止状态的状态下供给起动电流。
根据上述结构，转子位置保持单元在无刷直流电动机起动时，向无刷直流电动机供给用于使所述无刷直流电动机的转子按停止状态保持规定时间的位置保持电流。
环流流路形成单元在位置保持电流的供给停止后，形成使已经供给的位置保持电流进行环流的环流流路。
而且，起动电流供给单元通过流过环流流路的位置保持电流，在使转子保持停止状态的状态下供给起动电流。
在这种情况下，所述的无刷直流电动机是三相控制，所述转子位置保持单元可以包括第1转子位置保持单元，供给作为所述位置保持电流的第1保持电流，以便在第1相中使所述转子保持停止状态；以及第2转子位置保持单元，供给作为所述位置保持电流的第2保持电流，以便在和第1相不同的第2相中使所述转子保持停止状态。
另外，也可以将位置保持时的有效电压设定得比起动时的有效电压低，以便降低消费电力。
而且，位置保持时的有效电压可以通过占空控制来设定。
此外，无刷直流电动机的控制方法的特征在于，该方法包括转子位置保持过程，在无刷直流电动机起动时，供给用于使所述无刷直流电动机的转子按停止状态保持规定时间的位置保持电流；环流流路形成过程，在停止供给所述位置保持电流后，形成使已经供给的所述位置保持电流进行环流的环流流路；以及起动电流供给过程，通过流过所述环流流路的所述位置保持电流，在使所述转子保持所述停止状态的状态下供给起动电流。
在这种情况下，转子位置保持过程可以包括第1转子位置保持过程，供给作为所述位置保持电流的第1保持电流，以便在第1相中使所述转子保持停止状态；以及第2转子位置保持过程，供给作为所述位置保持电流的第2保持电流，以便在与第1相不同的第2相中使所述转子保持停止状态。
另外，也可以将位置保持时的有效电压设定得比起动时的有效电压低，以便降低消费电力。
而且，位置保持时的有效电压可以根据由占空控制设定的占空率来设定。
另外，用于通过计算机来控制无刷直流电动机的控制程序的特征在于，该程序包括在无刷直流电动机起动时，供给用于使所述无刷直流电动机的转子按停止状态保持规定时间的位置保持电流；在停止供给所述位置保持电流后，形成使已经供给的所述位置保持电流进行环流的环流流路；通过流过所述环流流路的所述位置保持电流，在使所述转子保持在所述停止状态的状态下供给起动电流。
在这种情况下，也可以在供给位置保持电流时，供给作为所述位置保持电流的第1保持电流，以便在第1相中使所述转子保持停止状态；供给作为所述位置保持电流的第2保持电流，以便在与所述第1相不同的第2相中使所述转子保持停止状态。
此外，也可以将位置保持时的有效电压设定得比起动时的有效电压低，以便降低消费电力。
另外，也可以将上述各控制程序存储在计算机可读取的记录媒体上。
图1是实施例的无刷直流电动机控制装置的概要结构框图。
图2是通常驱动时的定时图。
图3是第1实施例的起动控制时的定时图。
图4第1实施例的起动控制时的处理流程图。
图5是环流电流的说明图。
图6是第1实施例的起动控制时的定时图。
图7第2实施例的起动控制时的处理流程图。
具体实施例方式
以下参照
本发明的优选实施例。
第1实施例图1是实施例的无刷直流电动机控制装置的概要结构框图。
无刷直流电动机控制系统100大别包括交流电源1、AC/DC变换单元2、逆变器单元3、无刷直流电动机4、位置检测电路5、控制电路6以及驱动电路7。
交流电源单元1向无刷直流电动机系统100供给交流电源。
AC/DC变换单元2对供给的交流电源进行交流/直流变换，供给逆变器单元3。
逆变器单元3配有晶体管TU、TV、TW、TX、TY、TZ作为转换元件，在控制电路6和驱动电路7的控制下，将从AC/DC变换单元2供给的直流电源变换为三相驱动电源，并供给无刷直流电动机4。
无刷直流电动机4接受来自逆变器单元3的三相驱动电源而被驱动。
位置检测电路5检测三相驱动电源的供给状态，检测无刷直流电动机4的未图示的转子的位置，通知控制电路6。
控制电路6由所谓的微型计算机构成，未图示的微处理器单元根据存储在未图示的ROM中的控制程序，将各种数据临时寄存在没有图示的RAM中，根据从位置检测电路5通知的转子位置，通过驱动电路7进行无刷直流电动机4的驱动控制。
驱动电路7在控制电路6的控制下，进行构成逆变器单元3的晶体管TU、TV、TW、TX、TY、TZ的导通/截止控制。
首先，在说明具体的起动控制之前，说明无刷直流电动机控制系统100的无刷直流电动机4的通常起动时的概要操作。
无刷直流电动机控制系统100通过AC/DC变换单元2将从交流电源单元1供给的交流电源变换成所规定的直流电源，适当切换逆变器单元3的晶体管TU、TV、TW、TX、TY、TZ，将该直流电源供给无刷直流电动机4的电枢线圈。
与此同时，位置检测部5比较无刷电动机4的端子电压(被限幅的感应电压)和基准电平，将该比较结果作为位置检测信号输出到控制电路6。
控制电路6对输入的位置检测信号进行数字处理，将切换无刷电动机4的电枢线圈电流的通电的驱动信号(PWM信号)输出到驱动电路7，驱动逆变器单元3的晶体管TU、TV、TW、TX、TY、TZ。由此，按照所期望的旋转数旋转驱动无刷直流电动机4。
图2是通常驱动时的定时图。
如图2所示的那样，控制电路6在时刻t1通过驱动电路7设晶体管TY为导通状态，对晶体管TW进行PWM驱动。由此，从AC/DC变换单元2供给到逆变器单元3的直流电源，一边通过晶体管TW被脉冲宽度调制(PWM；比如，占空率为50％)，一边流过相当于VW相的无刷直流电动机4的线圈，驱动转子并且通过晶体管TY返回到AC/DC变换单元2。
同样，在时刻t2，控制电路6通过驱动电路7使晶体管TU为导通状态，对晶体管TY进行PWM驱动。由此，从AC/DC变换单元2供给到逆变器单元3的直流电源，通过晶体管TU流过相当于UV相的无刷直流电动机4的线圈，驱动转子同时通过晶体管TY被脉冲宽度调制(PWM)，并且返回到AC/DC变换单元2。
而且，在时刻t3，控制电路6通过驱动电路7把晶体管TZ设为导通状态，对晶体管TU进行PWM驱动。由此，从AC/DC变换单元2供给到逆变器单元3的直流电源，一边通过晶体管TU被脉冲宽度调制(PWM)，一边流过相当于UW相的无刷直流电动机4的线圈，驱动转子并且通过晶体管TZ返回到AC/DC变换单元2。
在时刻t4，控制电路6通过驱动电路7设置晶体管TV为导通状态，对晶体管TZ进行PWM驱动。由此，从AC/DC变换单元2供给到逆变器单元3的直流电源，通过晶体管TV流过相当于VW相的无刷直流电动机4的线圈，一边驱动转子一边通过晶体管TZ被脉冲宽度调制(PWM)，并且返回到AC/DC变换单元2。
在时刻t5，控制电路6通过驱动电路7设置晶体管TX为导通状态，对晶体管TV进行PWM驱动。由此，从AC/DC变换单元2供给到逆变器单元3的直流电源通过晶体管TV被脉冲宽度调制(PWM)，同时流过相当于UV相的无刷直流电动机4的线圈，驱动转子，并且通过晶体管TX返回到AC/DC变换单元2。
在时刻t6，控制电路6通过驱动电路7设置晶体管TW为导通状态，对晶体管TX进行PWM驱动。由此，从AC/DC变换单元2供给到逆变器单元3的直流电源，通过晶体管TW流过相当于UW相的无刷直流电动机4的线圈，驱动转子，并且通过晶体管TX被脉冲宽度调制(PWM)，返回到AC/DC变换单元2，结束无刷直流电动机4的一个驱动周期。
而且，在时刻t7，通过驱动电路7再次使晶体管TY为导通状态，对晶体管TW进行PWM驱动，以下，重复进行同样的处理，进行无刷直流电动机4的驱动控制。
以下说明无刷直流电动机4的起动控制。
图3是第1实施例的起动控制时的定时图。而图4是第1实施例的起动控制时的处理流程图。
如图3所示，在时刻t11，控制电路6通过驱动电路7使晶体管TY为导通状态，对晶体管TW进行PWM驱动。由此，从AC/DC变换单元2供给到逆变器单元3的直流电源，通过晶体管TW进行转子位置固定时的脉冲宽度调制(PWM；例如占空率为25[％])，同时流过相当于VW相的无刷直流电动机4的线圈，驱动转子，并且通过晶体管TY返回到AC/DC变换单元2。因此，无刷直流电动机4的转子被固定在所规定的位置(步骤S1)。
然后，在时刻t12，控制电路6通过驱动电路7使晶体管TY照样为导通状态，使晶体管TW为截止状态。由此，二极管Dz成为导通状态，环流电流通过晶体管TY流过相当于VW相的无刷直流电动机4的线圈，使转子保持在固定位置(步骤S2)。
之后，如图5所示的那样，流过无刷直流电动机4的线圈的环流电流因为电动机线圈的电阻分量而开始减小。
因此，在流过无刷直流电动机4的线圈的环流电流达到使转子保持在固定位置的最低电流Imin的时刻TLIM之前的时刻t13，控制电路6通过无刷驱动电路7使晶体管TZ为导通状态，对晶体管TU进行PWM驱动。由此，从AC/DC变换单元2供给到逆变器单元3的直流电源，通过晶体管TU被脉冲宽度调制(PWM)，同时流过相当于UW相的无刷直流电动机4的线圈，驱动转子，并且通过晶体管TZ返回到AC/DC变换单元2(步骤S3)。
之后，进行转子位置检测，无刷直流电动机4过渡到通常驱动，时刻t13以后，过渡到与图2的时刻t3以后同样的通常驱动运转状态(步骤S4)。
如以上说明那样，根据本第1实施例，在保持转子的位置所需的电流作为环流电流流动时，转移到起动控制状态，所以不会发生转子位置偏移，可进行可靠的起动。另外，因为在转子位置固定时，贯通电流不流过构成逆变器单元的CMOS结构的晶体管，所以能够防止晶体管的损坏或者因晶体管的保护电路工作而导致不能起动。
在这种情况下，在进行转子位置固定时的 PWM控制中，因为是用比起动时的PWM控制中占空率小的占空率进行控制，所以还可以降低消费电力。
第2实施例在以上的第1实施例中，转子的位置固定处理只进行了1次。在转子偶尔停止在与定子的位置关系为力学上的稳定位置上时，会发生即使进行起动控制也不能起动的情况(不能起动的通电相)。
因此，第2实施例为了使无刷直流电动机的起动更可靠，将转子固定在通电相不同的多个位置上。
图6是第2实施例的起动控制时的定时图。而图7是第2实施例的起动控制时的处理流程图。
如图6所示的那样，在时刻t21，控制电路6通过驱动电路7使晶体管TY为导通状态，对晶体管TW进行PWM驱动。由此，从AC/DC变换单元2供给到逆变器单元3的直流电源，通过晶体管TW进行转子位置固定时的脉冲宽度调制(PWM例如占空率为5％)，同时流过相当于VW相的无刷直流电动机4的线圈，驱动转子，并且通过晶体管TY返回到AC/DC变换单元2。因此，无刷直流电动机4的转子被固定在第1规定位置，或照样保持转子停止在与定子的位置关系为处于力学上稳定的、不能起动(不能旋转)的位置上(步骤S11)。
然后，在时刻t22，控制电路6通过驱动电路7使晶体管TU为导通状态，对晶体管TY进行PWM驱动。由此，从AC/DC变换单元2供给到逆变器单元3的直流电源，通过晶体管TU流过相当于UV相的无刷直流电动机4的线圈，驱动转子，通过晶体管TY被脉冲宽度调制(PWM；例如占空率为5％)，并且返回到AC/DC变换单元2。
由此，无刷直流电动机4的转子被固定在第2规定的位置(步骤S12)。就是说，即使在步骤S11转子停留在与定子的位置关系为处于力学上稳定的、不能起动的位置(不能旋转)，在那里，也完成了对可起动位置的固定。
然后，在时刻t23，控制电路6通过驱动电路7使晶体管TU的状态为导通状态，同时使晶体管TY为截止状态。由此，二极管DV成为导通状态，环流电流通过晶体管TU流过相当于UW相的无刷直流电动机4的线圈，使转子保持在固定位置(步骤S13)。
之后，如图5所示的那样，流过无刷直流电动机4的线圈的环流电流因为电动机线圈的电阻分量而开始减小。
因此，在流过无刷直流电动机4的线圈的环流电流的电压达到能使转子保持在固定位置所需的最低电流Imin的时刻TLIM之前的时刻t24，控制电路6通过驱动电路7使晶体管TV为导通状态，对晶体管TZ进行PWM驱动。由此，从AC/DC变换单元2供给到逆变器单元3的直流电源，通过晶体管TV流过相当于VW相的无刷直流电动机4的线圈，驱动转子，同时通过晶体管TZ被脉冲宽度调制(PWM)，并且返回到AC/DC变换单元2(步骤S14)。
之后，进行位置检测，无刷直流电动机4转为通常的驱动，在时刻t24以后，转为与图2的时刻t4以后相同的通常起动运转状态(步骤15)。
如以上说明的那样，根据本第2实施例，使转子可靠地保持在规定的位置，进而在保持转子的位置所需的电流作为环流电流流动时，转换为起动控制状态，所以不会发生转子位置偏移，可靠地进行起动。还有，与第1实施例同样，在转子的位置固定时，贯通电流不流过构成逆变器单元的CMOS结构的晶体管，所以能够防止晶体管的损坏或者因晶体管的保护电路工作而不能起动。
即使在这种情况下，在进行转子位置固定时的PWM控制中，因为用比通常起动控制时的PW控制中的占空率还要小的占空率进行控制，所以还可以降低消费电力。
实施例的变形例在以上的说明中，以无刷直流电动机用在空调设备的压缩机上的情况为例进行了说明，但不限于此，可适用于需要利用无刷直流电动机的起动控制的各种机器，比如风扇电动机等。
在以上说明中，将控制用程序存储在构成控制电路的ROM中来进行处理，但也可以将控制程序存储在硬盘、可移动记录媒体、IC卡等记录媒体中，读取并实行，或者通过互联网等网络下载控制程序，并实行控制程序。
根据本发明，可降低消费电力，同时能够使无刷直流电动机可靠地起动。
权利要求
1.一种无刷直流电动机控制装置，其特征在于，该装置包括转子位置保持单元，在无刷直流电动机起动时，供给用于使所述无刷直流电动机的转子按停止状态保持规定时间发位置保持电流；环流流路形成单元，在停止供给所述位置保持电流后，形成使已经供给的所述位置保持电流进行环流的环流流路；以及起动电流供给单元，通过流过所述环流流路的所述位置保持电流，在使所述转子保持在所述停止状态的状态下供给起动电流。
2.如权利要求1所述的无刷直流电动机控制装置，其特征在于，所述转子位置保持单元包括第1转子位置保持单元，供给作为所述位置保持电流的第1保持电流，以便在第1相中使所述转子保持停止状态；以及第2转子位置保持单元，供给作为所述位置保持电流的第2保持电流，以便在和第1相不同的第2相中使所述转子保持停止状态。
3.如权利要求1或2所述的无刷直流电动机控制装置，其特征在于所述位置保持时的有效电压设定得比所述起动时的有效电压低。
4.如权利要求3所述的无刷直流电动机控制装置，其特征在于所述位置保持时的有效电压通过占空控制来设定。
5.一种无刷直流电动机的控制方法，其特征在于，该方法包括转子位置保持过程，在无刷直流电动机起动时，供给用于使所述无刷直流电动机的转子按停止状态保持规定时间的位置保持电流；环流流路形成过程，在停止供给所述位置保持电流后，形成使已经供给的所述位置保持电流进行环流的环流流路；以及起动电流供给过程，通过流过所述环流流路的所述位置保持电流，在使所述转子保持所述停止状态的状态下供给起动电流。
6.如权利要求5所述的无刷直流电动机的控制方法，其特征在于，所述转子位置保持过程包括第1转子位置保持过程，供给作为所述位置保持电流的第1保持电流，以便在第1相中使所述转子保持停止状态；以及第2转子位置保持过程，供给作为所述位置保持电流的第2保持电流，以便在与第1相不同的第2相中使所述转子保持停止状态。
7.如权利要求5或6所述的无刷直流电动机的控制方法，其特征在于所述位置保持时的有效电压设定得比所述起动时的有效电压低。
8.如权利要求7所述的无刷直流电动机的控制方法，其特征在于所述位置保持时的有效电压根据由占空控制设定的占空率而设定。
9.一种控制程序，用于通过计算机来控制无刷直流电动机，其特征在于，该程序包括在无刷直流电动机起动时，供给用于使所述无刷直流电动机的转子按停止状态保持规定时间的位置保持电流；在停止供给所述位置保持电流后，形成使已经供给的所述位置保持电流进行环流的环流流路；通过流过所述环流流路的所述位置保持电流，在使所述转子保持在所述停止状态的状态下供给起动电流。
10.如权利要求9所述的控制程序，其特征在于，在供给位置保持电流时，供给作为所述位置保持电流的第1保持电流，以便在第1相中使所述转子保持停止状态；供给作为所述位置保持电流的第2保持电流，以便在与所述第1相不同的第2相中使所述转子保持停止状态。
11.如权利要求9或10所述的控制程序，其特征在于使所述位置保持时的有效电压设定得比所述起动时的有效电压低。
12.一种计算机可读取的记录媒体，其特征在于，在其上记录了权利要求书9至权利要求书11的任何一项所述的控制程序。
全文摘要
一种无刷直流电机，可降低消耗电力，同时可靠进行无刷直流电动机的起动。在无刷直流电动机起动时，供给用于使无刷直流电动机的转子按停止状态保持规定时间的位置保持电流，在停止供给位置保持电流后，使已经供给的位置保持电流进行环流，通过流过环流流路的位置保持电流，在使转子保持所述停止状态的状态下供给起动电流。
文档编号H02P6/18GK1479446SQ03123938
公开日2004年3月3日 申请日期2003年5月22日 优先权日2002年8月27日
发明者中山义纪, 武田勇一, 礒部智典, 一, 典 申请人:三洋电机株式会社, 三洋电机空调株式会社