专利名称:电动机驱动装置的制作方法
技术领域:
本发明涉及一种电动机驱动装置,并且涉及一种使用功率转换电路来驱动无刷电动机的电动机驱动装置。
背景技术:
无刷电动机通常具有作为转子的永磁体,通过逆变器等的功率转换电路使与该永磁体的位置对应的电流在构成无刷电动机的线圈中流动,以进行驱动。因此,驱动这种无刷电动机的电动机驱动装置通常具有逆变器等的功率转换电路和基于转子的位置控制该功率转换电路的控制部。
这里,作为检测上述永久磁铁的转子的方法,可以考虑使用霍尔元件等位置传感器的方法和从在线圈中流动的电流和电压推测方法等。(参考非专利文献1(电动机技术实用手册编集委员会编集委员会长 海老原大树),《电动机技术实用手册》,日刊工业出版社,2001年3月23日,P145~153))。
还有,作为控制无刷电动机的转速的方法,通常使用根据由上述那样的位置检测方法所得到的转子位置信息算出转子的转速,并根据此算出的转速和指令转速调整施加在线圈上的电压或电流的方法。由此,可以以任意的转速驱动无刷电动机。
发明内容
但是,在以一定频率引起逆变器等的功率转换电路的输入电压的波动的情况下,如果以上述这种任意的转速驱动无刷电动机,对于满足某个特定条件的转速,会产生噪音、振动,或者有可能在功率转换电路的输入侧表现出高次谐波电流。
特别是,在电动机驱动装置中,当减小设置在上述功率转换电路的前段的电容和电感容量小的情况下,在电源侧会表现出驱动无刷电动机的电流的频率成分。这是电容器和电感作为滤波器作用,为了阻止影响电源的电动机驱动电流的高谐波成分,由于减少这些构成部件的容量而使其滤波效果减小而引起的。如果增大这种表现在电源侧的电动机驱动电流的高次谐波成分,那么电动机驱动装置将不能满足国际高次谐波规定即IEC(国际电工委员会)规定。
此发明是为了解决上述问题而提出的,其目的在于获得一种即使在功率转换电路的输入侧产生一定频率的电压波动时,也可以避免产生噪音和振动,和在功率转换电路的输入侧表现出的电动机驱动电流的高次谐波成分,满足IEC高次谐波规定的电动机驱动装置。
本发明的第1技术方案是驱动无刷电动机的电动机驱动装置,包括将交流电压源的输出电压变换为驱动电压后输出给上述无刷电动机的功率转换电路;控制上述功率转换电路使该功率转换电路的输出电流的频率不固定在特定的频率上的控制部。
本发明的第2技术方案是本发明技术方案1记载的电动机驱动装置,其中,上述交流电压源由单相交流电源和以该单相交流电源作为输入的整流电路构成,上述功率转换电路具有将该整流电路的输出电压变换为驱动电压,并输出给上述无刷电动机的逆变器电路,上述控制部是控制上述逆变器电路使该逆变器电路的输出电流的频率不固定在特定的频率上的逆变器控制部。
本发明的第3技术方案是本发明技术方案2记载的电动机驱动装置,其中,上述特定的频率是上述交流电压源的频率的整数倍以及其附近的频率。
本发明的第4技术方案是根据本发明技术方案2记载的电动机驱动装置,其中上述无刷电动机是三相无刷电动机,上述特定的频率是对上述交流电压源进行1/6倍增所得到的频率的整数倍的频率。
本发明的第5技术方案是根据本发明技术方案2记载的电动机驱动装置,其中上述逆变器控制部进行上述逆变器电路的控制使该逆变器电路的输出电流的频率经常变化。
本发明的第6技术方案是根据本发明技术方案5记载的电动机驱动装置,其中上述逆变器电路的输出电流频率是随机变化的。
本发明的第7技术方案是根据本发明技术方案2记载的电动机驱动装置,其中上述功率转换电路具有设置在上述逆变器电路前部的、对来自上述无刷电动机的再生电流进行充电的电容器。
本发明的第8技术方案是根据本发明技术方案2记载的电动机驱动装置,其中上述功率转换电路具有连接在上述逆变器电路和上述交流电压源之间的、对由该逆变器电路产生的电路噪音进行遮断的电感器。
本发明的第9技术方案是根据本发明技术方案1记载的电动机驱动装置,其中上述交流电压源由三相交流电源和以该三相交流电源作为输入的三相整流电路构成,上述功率转换电路具有将该整流电路的输出电压变换为驱动电压,并输出给上述无刷电动机的逆变器电路,上述控制部是控制上述逆变器电路使该逆变器电路的输出电流的频率不固定在特定的频率上的逆变器控制部。
本发明的第10技术方案是根据本发明技术方案1记载的电动机驱动装置,其中上述交流电压源是单相交流电源,上述功率转换电路是将该单相交流电源的输出电压变换为驱动电压,并输出给上述无刷电动机的循环换流器电路,上述控制部控制上述循环换流器电路使该上述循环换流器电路的输出电流的频率不固定在特定的频率上的逆变器控制部。
本发明的第11技术方案是一种具有无刷电动机的压缩机,具备驱动上述无刷电动机的电动机驱动装置,上述电动机驱动装置是本发明的第1技术方案记载的电动机驱动装置。
本发明的第12技术方案是一种配备有无刷电动机的压缩机的空调机,具备驱动上述无刷电动机的电动机驱动装置,该电动机驱动装置是本发明的第1技术方案记载的电动机控制装置。
本发明的第13技术方案是一种配备有无刷电动机的压缩机的冰箱,具备驱动上述无刷电动机的电动机驱动装置,该电动机驱动装置是本发明的第1技术方案记载的电动机控制装置。
本发明的第14技术方案是一种具有无刷电动机的电动洗衣机,具备驱动上述无刷电动机的电动机驱动装置,该电动机驱动装置是本发明的第1技术方案记载的电动机控制装置。
本定明的第15技术方案是一种配备有无刷电动机的送风机,具备驱动上述无刷电动机的电动机驱动装置,该电动机驱动装置是本发明的第1技术方案记载的电动机控制装置。
本发明的第16技术方案是一种具有无刷电动机的电动吸尘器,具备驱动上述无刷电动机的电动机驱动装置,该电动机驱动装置是本发明的第1技术方案记载的电动机控制装置。
本发明的第17技术方案是一种配备有无刷电动机的压缩机的电动干燥机,具备驱动上述无刷电动机的电动机驱动装置,该电动机驱动装置是本发明的第1技术方案记载的电动机控制装置。
本发明的第18技术方案是一种配备有无刷电动机的压缩机的热泵热水器,具备驱动上述无刷电动机的电动机驱动装置,上述电动机驱动装置是本发明的第1技术方案记载的电动机控制装置。
根据技术方案1的发明,作为驱动无刷电动机的电动机驱动装置,由于具有将交流电压源的输出电压变换为驱动电压并输出给上述无刷电动机的功率转换电路,和通过将其输出电流的频率不固定在特定的频率而控制上述功率转换电路的控制部,所以可以避免无刷电动机的工作在变得不稳定的转速的驱动,可以实现稳定的无刷电动机的驱动控制。由此,即使在功率转换电路的输入侧产生一定频率的电压波动,也可以避免噪音和振动的产生,在功率转换电路的输入侧表现出电动机驱动电流的高次谐波成分,可以得到满足IEC高次谐波规定的电动机驱动装置。
根据技术方案2的发明,在技术方案1记载的电动机驱动装置中,由于上述交流电压源由单相交流电源和以该单相交流电源作为输入的整流电路构成,上述功率转换电路具有将该整流电路的输出电压变换为驱动电压,并输出给上述无刷电动机的逆变器电路,上述控制部是通过将逆变器电路的输出电流的频率不固定在特定的频率来控制上述逆变器电路的逆变器控制部,所以可以避免无刷电动机的工作在变得不稳定的转速下的驱动,可以实现稳定的无刷电动机的驱动控制。由此,可以实现满足IEC高次谐波规定的、使用逆变器电路的电动机驱动装置。
根据技术方案3的发明,在技术方案2记载的电动机驱动装置中,由于上述特定的频率是上述交流电压源的频率的整数倍以及其附近的频率,所以可以避免由向无刷电动机供给的驱动电流和交流电压源的输出电压的波动频率成分而产生的差频现象以及可产生避免令人不快的噪音和振动,可以实现稳定的无刷电动机的驱动控制。
根据技术方案4的发明,在技术方案2记载的电动机驱动装置中,由于具有如下特征上述无刷电动机是三相无刷电动机,上述特定的频率是对上述交流电压源进行1/6倍增所得到的频率的整数倍的频率,所以可以避免由交流电压源的频率的n次谐波引起的超出IEC标准值的高次谐波电流的产生,可以实现稳定的无刷电动机的驱动控制。
根据技术方案5的发明,在技术方案2记载的电动机驱动装置中,由于上述逆变器控制部通过经常变化该逆变器电路的输出电流的频率来进行上述逆变器电路的控制,所以可以分散在交流电压源的频率的n次谐波下调制无刷电动机的驱动电流而产生的电流频率频谱,其结果,可以避免产生超出IEC标准值的高次谐波电流,实现稳定的无刷电动机的驱动控制。
根据技术方案6的发明,在技术方案5记载的电动机驱动装置中,由于上述逆变器电路的输出电流的频率是随机变化的,所以能够不发生因变化逆变器电路的输出电流的频率而引起的噪音和振动。
根据技术方案7的发明,在技术方案2记载的电动机驱动装置中,由于上述功率转换电路具有设置在上述逆变器电路前部的、用来自上述无刷电动机的再生电流充电的电容器,所以可以抑制在电动机停止和逆变器电路的开关动作停止时产生的逆变器输入电压的上升,由此具有可以防止元件等的破坏的效果。
根据技术方案8的发明,在技术方案2记载的电动机驱动装置中,由于上述功率转换电路具有连接在上述逆变器电路和上述交流电压源之间的、遮断在该逆变器电路产生的噪音的轭流器,所以具有所谓的可以降低在逆变器电路的输入侧产生的开关噪音、并提高逆变器电路的输入电流的功率、改善电流波形的效果。
根据技术方案9的发明,在技术方案1记载的电动机驱动装置中,由于上述交流电压源由三相交流电源和以该三相交流电源作为输入的三相整流电路构成,上述功率转换电路具有将该三相整流电路的输出电压变换为驱动电压,并输出给上述无刷电动机的逆变器电路,上述控制部是通过将逆变器电路的输出电流的频率不固定在特定的频率来控制上述逆变器电路的逆变器控制部,所以可以避免无刷电动机的动作在变得不稳定的转速的驱动,可以实现稳定的无刷电动机的驱动控制。由此,可以实现满足IEC高次谐波规定的、使用逆变器电路的电动机驱动装置。
根据技术方案10的发明,在技术方案1记载的电动机驱动装置中,由于上述交流电压源是单相交流电源,上述功率转换电路是将该单相交流电路的输出电压变换为驱动电压,并输出给上述无刷电动机的循环换流器电路,上述控制部通过将循环换流器电路的输出电流的频率不固定在特定的频率来控制上述循环换流器电路的循环换流器控制部,所以可以避免无刷电动机的动作在变得不稳定的转速下的驱动,可以实现稳定的无刷电动机的驱动控制。由此,可以实现满足IEC高次谐波规定、使用循环换流器电路的电动机驱动装置。
根据技术方案11的发明,作为一种具有无刷电动机的压缩机,由于其特征在于包括驱动上述无刷电动机的电动机驱动装置,该电动机驱动装置是技术方案1记载的电动机驱动装置,所以可以避免无刷电动机的动作在变得不稳定的转速下的驱动,由此,可以抑制压缩机运行中的噪音和振动的发生,减少由于电动机的驱动电流引起的在输入电压源侧表现出的高次谐波电流成分。
根据技术方案12的发明,作为一种配备有无刷电动机的压缩机的空调机,由于其特征在于具备驱动上述无刷电动机的电动机驱动装置,该电动机驱动装置是技术方案1记载的电动机控制装置,所以可以避免无刷电动机的动作在变得不稳定的转速下的驱动,由此,可以抑制空调机运行中的噪音和振动的发生,减少由于电动机的驱动电流而引起的在输入电压源侧表现出的高次谐波电流成分。
根据技术方案13的发明,作为一种配备有无刷电动机的压缩机的冰箱,由于其特征在于具备驱动上述无刷电动机的电动机驱动装置,该电动机驱动装置是技术方案1记载的电动机控制装置,所以可以避免无刷电动机的动作在变得不稳定的转速下的驱动,由此,可以抑制冰箱运行中的噪音和振动的发生,减少由于电动机的驱动电流而引起的在输入电压源侧表现出的高次谐波电流成分。
根据技术方案14的发明,作一种具有无刷电动机的电动洗衣机,由于其特征在于具备驱动上述无刷电动机的电动机驱动装置,该电动机驱动装置是技术方案1记载的电动机控制装置,所以可以避免无刷电动机的动作在变得不稳定的转速下的驱动,由此,可以抑制电动洗衣机运行中的噪音和振动的发生,降低由于电动机的驱动电流而引起的在输入电压源侧表现出的高次谐波电流成分。
根据技术方案15的发明,作为一种包括无刷电动机的送风机,由于其特征在于具备驱动上述无刷电动机的电动机驱动装置,该电动机驱动装置是技术方案1记载的电动机控制装置,所以可以避免无刷电动机的动作在变得不稳定的转速下的驱动,由此,可以抑制送风机运行中的噪音和振动的发生,减少由于电动机的驱动电流而引起的在输入电压源侧表现出的高次谐波电流成分。
根据技术方案16的发明,作为一种具有无刷电动机的电动吸尘器,由于其特征在于具备驱动上述无刷电动机的电动机驱动装置,上述电动机驱动装置是如技术方案1记载的电动机驱动装置,所以可以避免无刷电动机的动作在变得不稳定的转速下的驱动,由此,可以抑制电动吸尘器运行中的噪音和振动的发生,减少由于电动机的驱动电流而引起的在输入电压源侧表现出的高次谐波电流成分。
根据技术方案17的发明,作为一种包括具有无刷电动机的压缩机的电动干燥机,由于其特征在于具备驱动上述无刷电动机的电动机驱动装置,该电动机驱动装置是技术方案1记载的电动机控制装置,所以可以避免无刷电动机的动作在变得不稳定的转速下的驱动,由此,可以抑制电动干燥机运行中的噪音和振动的发生,减少由于电动机的驱动电流而引起的在输入电压源侧表现出的高次谐波电流成分。
根据技术方案18的发明,作为一种包括具有无刷电动机的压缩机的热泵热水器,由于其特征在于具备驱动上述无刷电动机的电动机驱动装置,该电动机驱动装置是技术方案1记载的电动机控制装置,所以可以避免无刷电动机的动作在变得不稳定的转速下的驱动,由此,可以抑制热泵热水器运行中的噪音和振动的发生,减少由于电动机的驱动电流而引起的在输入电压源侧表现出的高次谐波电流成分。
图1(a)是说明根据本发明的第一实施方式的电动机驱动装置100的方框图。
图1(b)是说明向第一实施方式的电动机驱动装置100供给功率的电压源的另一例子的方框图。
图2是说明根据本发明的第二实施方式的电动机驱动装置100a的方框图。
图3是说明根据本发明的第三实施方式的电动机驱动装置100b的方框图。
图4是表示根据本发明的第三实施方式的电动机驱动装置100b的指令转速变换部8的动作的一个例子的波形图。
图5是说明根据本发明的第四实施方式的电动机驱动装置100c的方框图。
图6是说明根据本发明的第五实施方式的电动机驱动装置100d的方框图。
图7是说明根据本发明的第六实施方式的电动机驱动装置100e的方框图。
图8是说明书根据本发明的第七实施方式的空调250的模式图。
图9是说明根据本发明的第八实施方式的冰箱260的模式图。
图10是说明根据本发明的第九实施方式的电动洗衣机270的模式图。
图11是说明根据本发明的第十实施方式的送风机280的模式图。
图12是说明根据本发明的第十一实施方式的电动吸尘器290的模式图。
图13是说明根据本发明的第十二实施方式的电动干燥机360的模式图。
图14是说明根据本发明的第十三实施方式的热泵热水器380的模式图。
具体实施例方式
以下,针对本发明的实施方式进行说明。
实施方式1图1(a)是用于说明根据本发明的第一实施方式的电动机驱动装置的方框图。
本实施方式1的电动机驱动装置100是以交流电压源1作为电源、利用三相交流输出来驱动三相无刷电动机2的。此交流电压源1由单相交流电源20和以该单相交流电源20作为输入的单相整流电路10构成,以下,也仅称为电压源。另外,无刷电动机通常是以与供给无刷电机的交流电源的频率一致的任意转速来被驱动的。因此,此电动机驱动装置100连接到电压源1的单相整流电路10,且具有将驱动电压输出到无刷电动机2的逆变器电路3和基于来自外部的信号指令信号控制该逆变器电路3的逆变器控制部4。
这里,单相整流电路10具有串联连接的第一和第二二极管11和12,以及串联连接的第三和第四二极管13和14。第一和第三二极管11和13的阴极相互连接,其公共连接点构成了单相整流电路10的一个输出节点1a。第二和第四二极管12和14的阳极相互连接,其公共连接点构成了单相整流电路10的另一个输出节点1b。此外,单相交流电源20的一个输出端子连接到上述第一和第二二极管11和12的连接点1c,单相交流电源20的另一个输出端子连接到上述第三和第四二极管13和14的连接点1d。
逆变器电路3基于由逆变器控制部4输出的驱动信号Sg将电压源1的输出电压变换为三相交流电压,以供给三相无刷电动机2。
上述逆变器电路3具有串联连接的第一和第二开关元件31和32、以及串联连接的第三和第四开关元件33和34,以及串联连接的第五和第六开关元件35和36。第一、第三、第五开关元件31、33、35的一端相互连接,该公共连接点连接到上述电压源1的一个输出节点1a。第二、第四、第六开关元件32、34、36的一端相互连接,该公共连接点连接到上述电压源1的另一个输出节点1b。另外,上述第一~第六开关元件31~36分别具有逆向并联连接的第一~第六二极管41~46。而且,上述第一和第二开关元件31和32的连接点3a是逆变器电路3的第一输出节点,上述第三和及第四开关元件33和34的连接点3b是逆变器电路3的第二输出节点,上述第五和第六开关元件35和及36的连接点3c是逆变器电路3的第三输出节点。上述逆变器电路3的第一~第三输出节点3a~3c分别连接到无刷电动机2的三相输入的各相的输入节点。这里,上述各开关元件是IGBT(绝缘栅型场效应晶体管)元件。但是,上述开关元件并不局限于此,例如,也可以是功率晶体管和MOSFET。
而且,在该实施方式1中,逆变器电路3是作为三相全桥而构成的,但是该逆变器电路3只要能进行三相交流输出的机构即可。例如,上述逆变器电路3也可以将相当于上述三相交流输出中的一相的电路部分用电容器来构成。还有,上述逆变器电路3也可以是对应于各个开关元件而附加缓冲器电路。
此外,如上所述,电压源1并不局限于由整流电路将交流电源的输出电压整流而将所获得的电压直接输出的电压源,也可以是在输出侧附加了用于平滑该整流电路的输出电压的小容量的电容器的电源。另外,这种输出变化电压的电压源并不局限于具有交流电压,也可以考虑连接逆变器电路的其它负载的蓄电池等。还有,电压源1也可以使用输出直流电压的电源。
逆变器控制部4控制逆变器电路3从而使无刷电动机2以使用者希望的转速被驱动,且该逆变器控制部4由转子位置推测部5和驱动信号生成部6构成。
转子位置推测部5由逆变器电路3供给无刷电动机2的电流I推测转子的相位。此外,上述推测转子相位的方法并不局限于从供给电动机的电流I推测转子的相位,也可以是利用无刷电动机2的感应电压的方法和基于安装在无刷电动机上的位置传感器检测出的输出来推测转子相位的方法。
驱动信号生成部6基于由转子位置推测部5所推测的转子相位θ和来自外部的指令信号表示的指令转速ω0,生成供给逆变器电路3的驱动信号Sg使具有对应于上述推测相位θ的相位以及对应于指令转速ω0的振幅的电压由该逆变器电路3施加到无刷电动机2,将该逆变器信号Sg输出到逆变器电路3。这里,指令转速ω0虽然是对应于无刷电动机2要求的能力而变化,但是对于指令转速ω0不采用特定转速,即具有某一幅度的在一定范围内的转速。
对于逆变器电路3,基于上述驱动信号Sg,调整施加到无刷电动机2的电压的振幅值使推测相位θ导出的实际转速ω和指令转速ω0的偏差变小,同时使逆变器电路3的输出电流的频率不固定在特定值。这里,可以认为上述特定值是上述交流电源1的频率、驱动无刷电动机2的固有频率、无刷电动机2所连接的负载的固有频率等。
还有,作为逆变器电路3的输出电流的频率不固定在特定值的调整方法,可以考虑作为指令转速ω0不采用如上所述的应回避的频率所具有的一定幅度的一定范围内的频率的方法。
下面说明动作。
在该电动机驱动装置100中,逆变器电路3的驱动信号Sg由逆变器控制部4生成,该驱动信号Sg一输入到逆变器电路3,来自以电压源1作为输入的逆变器3的驱动电压就供给到无刷电动机。即,在逆变器电路3中,向各个开关元件31~36施加作为栅极信号的驱动信号Sg,使开关元件31~36进行导通截止动作。由此,在逆变器电路3中,电压源1的输出电压变换为三相交流电压,该三相交流电压输出给无刷电动机2。因此,无刷电动机2由该三相交流电压驱动。
以下,对逆变器控制部4的各个部分5和6的动作进行说明。
在转子位置推测部5中,根据逆变器电路3向无刷电动机2供给的电流I来推测转子的相位。
在驱动信号生成部6中,基于来自外部的指令信号表示的信号指令ω0和由转子位置推测部5得到的转子的推测相位θ,生成输出到逆变器电路3的驱动信号Sg。此时,在驱动信号生成部6中,通过使由推测相位θ导出的实际转速ω和信号指令ω0的偏差变小来决定驱动信号Sg的占空比,具有对应于该决定的占空比的振幅值的电压从逆变器电路3施加到无刷电动机2。
即,在驱动信号生成部6中,通过由转子位置推测部5得到的转子推测相位θ的微分求出实际转速ω,进行该实际转速ω与指令转速ω0的比较。并且,在实际转速ω比指令转速ω0小的情况下,通过调整驱动信号Sg的占空比使供给无刷电动机的电压的振幅值增大。另一方面,在实际转速ω比指令转速ω0大的情况下,通过调整驱动信号Sg的占空比使供给无刷电动机的电压的振幅值减小。这里,指令转速ω0没有采用特定转速具有的某一幅值的一定范围内的转速。此外,在实际转速ω与指令转速ω0相等的情况下,不改变驱动信号Sg的占空比。此占空比的调整以一定周期重复进行。由此,逆变器电路3的输出电流的频率也就不会固定在特定值。
在这样的本实施方式1中,具有将电压源1的输出电压变换为驱动电压,并输出给无刷电动机2的逆变器电路3,控制从该逆变器电路3向无刷电动机2施加的电压的振幅值使来自外部的指令信号表示的指令转速ω0和转子的推测相位θ导出的实际转速ω的偏差的变小的逆变器控制部4,由于不使指令转速ω0成为一定范围内的转速,因此可以避免使无刷电极2的动作不稳定的转速下的驱动,可以实现稳定的无刷电极2的驱动控制。由此,即使在逆变器电路3的输入侧产生一定频率的电压波动,不仅可以避免噪音和振动的发生还可以避免在逆变器电路的输入侧出现的电动机驱动电流的高次谐波成分,可以得到满足IEC高次谐波规定的电动机驱动装置。
此外,在本实施方式1中,交流电压源1虽然由单相交流电源20和对其输出进行整流的单相整流电路10构成,但是交流电压源1并不局限于这种结构,也可以是由三相交流电源和对其输出进行整流的三相整流电路构成。
图1(b)是说明由这种三相交流电源和三相整流电路构成的、电动机驱动装置的交流电压源的图。
在图1(b)中所表示的电动机驱动装置100,与实施方式1相同,构成该电动机驱动装置的交流电压源(以下称为电压源)30的三相交流电源20a具有3个输出端子,是从该各个输出端子输出的电压的相位各滞后120度的电源。
还有,构成上述电压源30的三相整流电路10a具有串联连接的第一和第二二极管21和22,串联连接的第三和第四二极管23和24和串联连接的第五和第六二极管25和26。第一、第三、第五二极管21、23、25的阴极相互连接,其公共连接点构成了三相整流电路10a的一个输出节点2a。第二、第四、第六二极管22、24、26的阳极相互连接,其公共连接点构成了三相整流电路10a的另一个输出节点2b。还有,在上述第一和第二二极管21和22的连接点2c连接着三相交流电源20a的第一个输出端子,在上述第三和第四二极管23和24的连接点2d连接着三相交流电源20a的第二个输出端子,在上述第五和第六二极管25和26的连接点2e连接着三相交流电源20a的第三个输出端子。
并且,构成上述电动机驱动装置100的逆变器电路3的第一,第三,第五开关元件31,33,35的公共连接点连接上述三相整流电路10a的一个输出节点2a,构成该逆变器电路3的第二,第四,第六的开关元件32,34,36的公共连接点连接在上述三相整流电路10a的另一个输出节点2b。
由此,向实施方式1的电动机驱动装置100供给功率的电压源,代替由单相交流电源20和单相交流整流电路10构成的电压源1,即使在由三相交流电源20a和三相整流电路10a构的电压源30的情况下,也可以得到与上述实施方式1同样的效果。
还有,实施方式1表示的交流电压源,并不局限于使用上述这种交流电源,也可以使用如电池这样的直流电源,即使在这种情况下,也可以期待与使用交流电源相同的效果。
例如,如电动汽车用一个直流电源驱动多个电动机的情况下,因需要大电流的主电动机的转速而使电池输出的直流电压发生变化,由小电流驱动的辅助电动机受到其直流电压变化的影响很多。即使在这种情况下,通过避免以主电动机的转速附近或者其整数倍的转速下的辅助电动机的驱动,可以消除辅助电动机驱动中的不稳定性。
(实施方式2)图2是用于说明根据本发明的实施方式2的电动机驱动装置的方框图。
此实施方式2的电动机驱动装置100a,驱动无刷电动机2使其转速不固定在电压源1的输出电压的变动频率f上。还有,在此实施方式2中,指令转速ω0对应于无刷电动机2要求的能力而变化,没有象实施方式1那样,作为指令转速ω0不采用一定范围内的转速的限制。其它的结构与实施方式1的电动机驱动装置100相同,即使在此实施方式2中,与实施方式1相同,无刷电动机通常以与供给无刷电动机的交流电流的频率一致的任意的转速被驱动。
即,此实施方式2的电动机驱动装置100a由以电压源1作为输入的、将驱动电压供给无刷电动机的逆变器电路3和控制该逆变器电路3的逆变器控制部4a构成。这里,电压源1及逆变器电路3与上述实施方式1的电动机驱动装置100相同。
逆变器控制部4a通过以使用者期望的转速驱动无刷电动机2,将驱动信号Sg供给逆变器电路3,且由转子位置推测部5、驱动信号形成部6、变动频率检测部7构成。
与实施方式1相同,转子位置推测部5根据向无刷电动机供给的电流I推测转子的位置。
变化频率检测部7基于电压源1的输出电压检测该输出电压的变化频率f,并输出表示该变化频率f的频率信号。具体地说,电压源输出电压的变化频率f检测电压源1的输出电压,可以根据该检测电压的不一样的极性转换点之间的时间隔或根据对于检测电压的某一定值的交叉计时,来出上述变化的频率f。
此外,在此实施方式2中,如图2所示,虽然示出的是变化频率检测部7从压源1的输出电压中检测其变化频率的例子,但是在将交流商用电源的输出进行整流,并作为电压源1的输出电压来使用的情况下,以及电压源1连接的其它的负载消耗的功率的频率已知的情况下,由于可以预先设想电压源输出电压的变化频率,因此可以不检测电压源1的输出电压而决定其输出电压的变化频率f。
驱动信号生成部6a以由转子位置推测部5推测的转子相位θ、来自外部的指令信号表示的指令转速ω0和由变化频率检测部7检测的电压源输出电压的变化频率f作为输入,用驱动信号Sg来控制逆变器电路3使具有对应于来自逆变器电路3的转子的推测相位θ的相位以及对应于指令转速ω0的振幅的电压供给无刷电动机2。
此时,调整施加在无刷电动机2上的电压的振幅值使通过由转子的推测相位θ导出的实际转速ω,即通过使逆变器电路3的输出电流的频率和来自外部的指令信号表示的指令转速ω0的偏差变小,并且使逆变器电路3的输出电流的频率不固定在电压源的输出电压的变化频率f的整数倍。
以下说明动作。
在该电动机驱动装置100a中,与实施方式1的电动机驱动装置100相同,通过逆变器电路3将电压源1的输出电压变换为三相交流电压,利用该三相交流电压驱动无刷电动机2。
此时,在上述逆变器控制部4a中,基于来自外部的指令信号表示的指令转速ω0、电压源1的输出电压和供给无刷电动机2的电流I,产生作为上述驱动信号Sg的脉冲信号。
下面针对逆变器控制部4a的各个部分5,6a、7的动作进行说明。
对于转子位置推测部5,与实施方式1相同,从逆变器电路3向无刷电动机2供给的电流I推测出转子位置θ。
在变化频率检测部7中基于电压源1的输出电压来检测该输出电压的变化频率f。
在驱动信号生成部6a中,基于来自外部的指令信号表示的、对应于无刷电动机2要求的能力而变化的信号指令ω0、由转子位置推测部5推测出的转子相位θ、以及由变化频率检测部7检测出的变化频率f,产生向逆变器电路3输出的驱动信号Sg。
此时,调整驱动信号Sg的占空比通过由逆变器电路3施加给无刷电动机2的电压的振幅值,使从上述转子推测相位θ导出的实际转速ω和来自外部的指令信号表示的信号指令ω0的偏差变小,并且使实际转速ω不固定为上述所检测的变化频率。即,在此实施方式2中,驱动信号Sg的占空比进行与实施方式1相同的基于实际转速ω与指令转速ω0的大小关系调整的动作,且,在指令转速ω0与变化频率f一致的状态下,调整驱动信号Sg的占空比使实际转速ω不固定在指令转速ω0。
并且,在逆变器电路3中通过上述驱动信号Sg进行各个开关元件的导通闭合的控制,电压源1的输出电压3被变换为三相交流电压,将该三相交流电压供给无刷电动机2。
于是,无刷电动机2不仅使实际转速ω与指令转速ω0的偏差变小,并且驱动无刷电动机2使其转速不固定在上述检测出的变化频率。
在这样的本实施方式2中,由于具有将电压源1的输出电压变换为三相交流电压并输出给无刷电动机2的逆变器电路3、检测电压源1的输出电压的变化频率f的检测部7、基于来自外部的指令信号所表示的指令转速ω0和推测出的转子相位θ以及检测出的变化频率f控制由该逆变器电路3施加给无刷电动机2的电压幅值使指令转速ω0与实际转速ω的偏差变小,且将逆变器电路3的输出电流的频率不固定在变化频率上的逆变器控制部4a,所以可以避免由供给无刷电动机2的电流和电压源输出电压的变化频率成分而产生的脉动现象以及产生的令人不快的噪音和振动,可以实现稳定的无刷电动机2的驱动控制。
此外,在上述实施方式2中,上述驱动信号生成部6a调整逆变器电路3的驱动信号Sg的占空比使指令转速ω0与实际转速ω的偏差变小,且将逆变器电路3的输出电流的频率不固定在电压源输出电压的变化频率f上,在上述驱动信号生成部6a中的驱动信号Sg的占空比调整也可以将逆变器电路3的输出电流的频率不固定在电压源输出电压的变化频率f的六分之一的整数倍上来进行。
此情况下,不用将逆变器电路3的输出电流的频率保持在电压源输出电压的变化频率的六分之一的整数倍,就可以获得能够避免产生由电压源输出电压的变化频率的n次谐波引起的超过IEC规定值的高次谐波电流的效果。
以下针对此效果进行简单的说明。
在三相无刷电动机的驱动中,如果电压源的输出电压的频率发生变化,供给无刷电动机2的电流的频率的6倍的频率成分,被电压源输出电压的变化频率的n次谐波调制从而将高次谐波成分引入驱动电流。引入此驱动电流的高次谐波成分由于与电压源输出电压的m次谐波成分相等,会与原来存在的电压源输出电压的变化频率的m次谐波相重叠,产生超过IEC规定值的高次谐波电流。
如上所述,通过进行上述驱动信号生成部6a的驱动信号Sg的占空比调整使实际转速ω即逆变器电路3的输出电流的频率不固定在电压源输出电压的变化频率f的6分之一的整数倍,可以将与电压源输出电压的m次谐波成分相等的成分不引入驱动电流,由此,可以避免产生超过IEC规定值的高次谐波电流。
(实施方式3)图3是用于说明根据本发明实施方式3的电动机驱动装置的方框图。
此实施方式3的电动机驱动装置100b是驱动无刷电动机2使其转速经常地变化的装置。其它结构与实施方式1相同,即使在此实施方式3中,无刷电动机也与实施方式1相同,通常,以与供给无刷电动机的交流电流的频率一致的任意的转速来驱动。
即,此电动机驱动装置100b由将驱动电压供给无刷电动机的逆变器电路3和控制该逆变器电路3的逆变器控制部4b构成。这里,电压源1以及逆变器电路3与上述实施方式1的电动机驱动装置100相同。
逆变器控制部4b以使用者希望的转速驱动无刷电动机2,且将驱动信号Sg供给逆变器电路3,该逆变器控制部4b由转子位置推测部5、驱动信号生成部6b和指令转速变换部8构成。
转子位置推测部5与实施方式1相同,根据供给无刷电动机2的电流I来推测转子位置。
指令转速变换部8将来自外部的指令信号所表示的指令转速ω0变换为以该指令转速ω0作为基准值并经常变化的指令转速ω2。具体的变换方法是考虑在一定周期内反复进行指令转速ω0的一定量的增加和一定量的减少的方法。
驱动信号生成部6b输入由转子位置推测部5推测出的转子相位θ和指令转速变换部8输出的被变换的指令转速ω2,产生作为逆变器电路3的驱动信号的脉冲信号,使具有对应于上述推测相位θ的相位及对应于变换后的指令转速ω2的振幅的电压从逆变器电路3施加给无刷电动机2,并输出到逆变器电路3。此时,调整作为输出给逆变器电路3的脉冲信号的驱动信号Sg的占空比以使由上述转子的推测相位θ导出的实际转速ω与变换后的指令转速ω2的偏差变小。
以下说明动作。
对于此电动机驱动装置100b,与实施方式1的电动机驱动装置100相同,通过逆变器电路3将电压源1的输出电压变换为三相交流电压,通过该三相交流电压驱动无刷电动机2。
此时,在指令转速变换部8中将由来自外部的指令信号所表示的指令转速ω0变换为以该指令转速ω0为基准并经常变化的指令转速ω2。在转子位置推测部5中根据从逆变器电路3供给无刷电动机2的电流I来推测转子位置θ,在驱动信号生成部6b中基于变换后的指令转速ω2和推测出的转子位置θ生成逆变器电路3的驱动信号Sg。即,在此实施方式3中,基于实际转速ω和变换后的指令转速ω2的大小关系,与实施方式1同样地调整驱动信号Sg的占空比,由此,控制从逆变器电路3施加给无刷电动机2的电压的振幅使该变换后的指令转速ω2和由推测相位得到的实际转速ω的偏差变小。但是在此实施方式3中,此驱动信号Sg的占空比调整按比变换后的指令转速ω2的变化周期短的周期反复加以进行。
在这样的本实施方式3中,由于具有将电压源1的输出电压变换为三相交流电压并输出给无刷电动机2的逆变器电路3、将来自外部的指令信号所表示的指令转速ω0变换为以该指令转速ω0作为基准值并经常变化的指令转速ω2的指令转速变换部8、以及控制从逆变器电路3施加给无刷电动机2的电压的振幅值使该变换后的指令转速ω2和由推测相位得到的实际转速ω的偏差变小的逆变器控制部4b,所以无刷电动机2的驱动电流的频率通常以一定的幅值变化,可以分散在无刷电动机的驱动电流中电压源输出电压的变化频率的n次谐波成分所重叠而得到的电流频率频谱。由此,可以避免在无刷电动机的运行中产生超过IEC规定值的高次谐波电流,可以实现稳定的无刷电动机2的驱动控制。
此外,在上述实施方式3中,虽然指令转速变换部8在一定的周期内反复进行指令转速ω0的一定量的增加和减少,该指令转速变换部8也可以使指令转速ω0变化的变化量、使指令转速ω0变化的周期、或是使指令转速ω0变化的变化量及周期的两方面进行随机变化。
在这种情况下,可以避免由指令转速变换部8使指令转速变化而引起的噪音和振动产生。
此外,在上述实施方式3中,虽然使无刷电动机的驱动频率变化的变化量和使该驱动频率变化的周期是一定的,但是也可以根据状况使驱动频率变化的变化量或者使该驱动频率变化的周期变化。
图4是具体表示经常变化的指令转速ω2的变化图形。
指令转速ω2的变化图形W1以来自外部的指令信号所表示的指令转速ω0为基准,变换后的指令转速ω2按振幅值及周期为一定的三角波形状变化。
指令转速ω2的变化图形W2以来自外部的指令信号所表示的指令转速ω0为基准,变换后的指令转速ω2按振幅值不一定,而周期一定的三角波形状变化。
指令转速ω2的变化图形W3以来自外部的指令信号所表示的指令转速ω0为基准,变换后的指令转速ω2按振幅值及周期都不一定的矩形波形状变化。
指令转速ω2的变化图形W4以来自外部的指令信号所表示的指令转速ω0为基准,变换后的指令转速ω2按正弦波形状变化。
指令转速ω2的变化图形W5以来自外部的指令信号所表示的指令转速ω0为基准,变换后的指令转速ω2按不定周期的正弦波形状变化。
指令转速ω2的变化图形W6以来自外部的指令信号所表示的指令转速ω0为基准,变换后的指令转速ω2按越接近基准值变化越小的单调增加和单调减少的往复波形状变化。
通过将所变化的指令转速ω2按照上述的变化图形进行变化,可以抑制使无刷电动机的驱动频率变化而产生的噪音和振动的同时,实现所谓的使无刷电动机2的动作成为稳定的最初效果。再有,驱动频率变化的方式并不局限于按图4所示的6种图形。
而且,为了防止产生可听到的噪音的振动,通过将经常变化指令转速ω2的变化范围设定在可听到的范围即小于等于20Hz可以得到进一步的静音化效果。还有,同样也可以通过将驱动频率的变化量设定在可听到的范围即小于等于20Hz的值以得到进一步的静音化效果。
(实施方式4)图5是用于说明根据本实施方式4的电动机驱动装置的方框图。
本实施方式4的电动机驱动装置100c以单相交流电源9作为输入,通过三相交流输出以任意的转速驱动无刷电动机2,在此实施方式4中,无刷电动机通常也是由与供给无刷电动机的电流频率一致的任意转速所驱动。
此电动机驱动装置100c具有将从单相交流电源9输出的交流电压变换为三相交流电压并输出给无刷电动机2的循环换流器电路50和基于来自外部的转速指令信号控制该循环换流器电路50的循环换流器电路控制部60。
上述循环换流器电路50具有串联连接的第一和第二开关元件51和52,串联连接的第三和第四开关元件53和54,和串联连接的第五和第六开关元件55和56。第一,第三,第五开关元件51,53,55的一端相互连接,该公共连接点连接到上述交流电源9的一个输出节点9a。第二,第四,第六开关元件52,54,56的一端相互连接,该公共连接点连接到上述交流电源9的另一个输出节点9b。并且,上述第一和第二开关元件51和52的连接点50a是循环换流器电路50的第一输出节点,上述第三和第四开关元件53和54的连接点50b是循环换流器电路50的第二输出节点,上述第五和第六开关元件55和56的连接点50c是循环换流器电路50的第三输出节点。上述循环换流器电路50的第一~第三输出节点50a~50c分别连接到无刷电动机2的三相输入的各相输入节点。再有,在此实施方式4中,作为电压源和功率转换电路,表示了单相交流电压源和与其对应的循环换流器电路,电压源也可以是三相交流电压源,功率转换电路也可以是与三相交流电压源相对应的循环换流器电路。
循环换流器电路控制部60控制循环换流器电路50以使使用者期望的转速驱动无刷电动机2,且其由转子位置推测部5和驱动信号生成部6构成。
转子位置推测部5与上述实施方式1相同,由供给无刷电动机的电流I推测出转子位置。
驱动信号生成部6c基于由转子位置推测部5推测出的转子相位θ和来自外部的指令信号所表示的信号指令ω0,生成供给循环换流器电路5的驱动信号Sg使具有对应于上述推测相位θ的相位及对应于指令转速ω0的振幅的电压从该循环换流器电路50施加到无刷电动机2,将该驱动信号Sg输出到循环换流器电路50。
此时,在循环换流器电路50中,调整施加到无刷电动机2的电压的振幅值使推测相位θ导出的实际转速ω和指令信号表示的信号指令ω0的偏差变小,并且使循环换流器电路50的输出电流的频率不固定在特定值。这里,上述特定值可以认为是交流电压源的频率、驱动无刷电动机2的固有频率或无刷电动机2所连接的负载的固有频率。
此外,作为使循环换流器电路50的输出电流的频率不固定在特定值的调整方法,可以考虑作为指令转速ω0不采用使上述应该避免的频率具有幅度的一定范围内的频率的方法。
以下说明动作。
在此电动机驱动装置100c中由循环换流器电路控制部60生成循环换流器电路50的驱动信号Sg,并将该驱动信号Sg输入到循环换流器电路50。于是,在该循环换流器电路50中,由驱动信号Sg使各个开关51~56开闭。由此,在循环换流器电路50中,将单相交流电压源9的输出电压被变换为三相交流电压,并将该三相交流电压输出给无刷电动机2。并且,无刷电动机2由该三相交流电压来驱动。
以下,针对循环换流器电路控制部60的各个部分5及6c的动作进行说明。
在转子位置推测部5中,根据循环换流器电路50供给无刷电动机2的电流I来推测出转子的相位。
在驱动信号生成部6c中,基于来自外部的指令信号所表示的信号指令ω0和由转子位置推测部推测出的转子相位θ生成供给循环换流器电路50的驱动信号Sg。这里,上述指令转速ω0作为使特定转速具有幅度的一定范围以外的转速。还有,决定作为脉冲信号的驱动信号Sg的占空比以使从转子的推测相位θ导出的实际转速ω和信号指令ω0的偏差变小,对应于该决定的占空比的具有振幅值的电压从该循环换流器电路50施加到无刷电动机2。由此,使循环换流器电路50的输出电流的频率不是固定在特定值。
再有,在上述驱动信号生成部6c产生驱动信号的动作与利用实施方式1的驱动信号生成部6产生驱动信号的动作相同。
在这样的本实施方式4中,具有将单相交流电压源9的输出电压变换为三相交流电压并向无刷电动机2输出的循环换流器电路50、控制从该循环换流器电路50施加给无刷电动机2的电压的振幅值使通过来自外部的指令信号所设定的转速指令ω0和由推测相位θ导出的实际转速ω的偏差变小的循环换流器电路控制部60,由于上述指令转速ω0不能成为一定范围内的转速,可以避免使无刷电动机2的动作变得不稳定的转速的驱动,可以实现稳定的无刷电动机2的驱动控制。由此,即使在循环换流器电路50的输入侧产生一定周期频率的电压变化,也可以避免噪音和振动的发生,避免电动机驱动电流的高次谐波成分在循环换流器电路的输入侧出现,可以得到满足IEC高次谐波规定的电动机驱动装置。
再有,在本实施方式4中,虽然循环换流器电路控制部60与实施方式1的逆变器控制部4一样,基于不采用一定范围内的值的指令转速ω0和根据无刷电动机的驱动电流I推测出的转子推测相位θ,控制将驱动电压供给无刷电动机的循环换流器器电路50,但是循环换流器电路控制部60并不局限于此。
例如,上述循环换流器电路控制部60如实施方式2,具有检测交流电压源1的输出电压的频率的频率检测部,通过使无刷电动机的驱动电压的频率不固定在上述检测出的交流电压源的输出电压的频率的整数倍或者不固定在该检测出的交流电压源的输出电压的频率的1/6的整数倍来控制循环换流器电路也是可以的。此情况与实施方式2相同,可以得到能避免由无刷电动机2的驱动电流和电压源输出电压的变化频率成分而引起的脉动现象从而产生令人不快的噪音和振动和产生超过IEC规定值的高次谐波电流的效果。
还有,上述循环换流器电路控制部60如实施方式3,具有将来自外部的指令信号所表示的指令转速ω0变换为以该指令转速ω0为基准值并经常变化的指令频率ω2的指令转速变换部8,基于变换后的指令转速ω2和电动机推测相位θ,控制循环换流器电路50的输出电压的振幅值使该变换后的指令频率ω2和实际转速ω的偏差变小也是可以的。
此种情况与实施方式三相同,可以得到分散在无刷电动机2的驱动电流中重叠电压源输出电压的变化频率的n次谐波成分而产生的电流频率频谱,避免因超过IEC规定值而产生的高次谐波电流的效果。
(实施方式5)图6是用于说明根据本发明的实施方式5的电动机驱动装置的方框图。
此实施方式5的电动机驱动装置100d是在实施方式1的电动机驱动装置100的逆变器电路3的输入侧附加了对来自无刷电动机2的再生电流进行充电的小容量电容器15,该电容器15连接在上述电压源1的一个输出端子1a和另一个输出端子1b之间。
此实施方式5的电动机驱动装置100d的其它结构与实施方式1的电动机驱动装置100相同。
这里,上述电容器15的容量只要能避免由于电动机再生电流引起的装置损伤的程度的容量就可以。例如,电动机驱动装置是用于控制使用在家用空调上的压缩机的电动机的情况下,上述电容器15的容量可以是1μF-50μF左右。该值是从对应于无刷电动机的电感的容量、逆变器电路的输入电压容许的最大变化量以及无刷电动机中流动的电流的最大值求得的最小界限值。
即,在无刷电动机中流动最大电流时,从电感器的容量求得该电动机保持的能量。并且,基于该能量作为电动机再生电流供给电容器时产生的电容器端电压的上升容许至怎样的程度,来决定上述电容器的容量。
以下说明动作。
在此实施方式5的电动机驱动装置100d中,由于逆变器电路3、逆变器控制部4与实施方式1同样动作,因此下面将针对与实施方式1不同的动作进行说明。
当无刷电动机2停止时或者当逆变器电路3的开关动作停止时,无刷电动机2中流动的电流就在逆变器电路3的输入侧再生。如果此再生电流大,则逆变器电路3的输入侧电压就会变为过电压,从而产生电动机驱动装置损伤的情况。
在该实施方式5的电动机驱动装置100d中,如图6所示,由于在逆变器电路3的输入侧附加了电容器15,在无刷电动机2的停止时刻等,来自该电动机2的再生电流就给上述电容器15充电,就能够抑制因上述再生电流引起的逆变器电路3的输入侧电压的上升。
由此,就能够防止在电动机停止时等产生的电动机再生电流引起的电动机驱动装置受到的损伤,可以实现更安全的电动机控制装置。
对于这个实施方式5,由于具有实施方式1的电动机驱动装置100的逆变器电路3和对来自无刷电动机2的再生电流进行充电的电容器15,因此不仅可以实现与实施方式1同样的无刷电动机的稳定的驱动控制,而且可以抑制在无刷电动机2停止时和逆变器电路3的开关动作停止时产生的逆变器电路输入电压的上升,就能够防止逆变器电路的构成元件等的破坏。
此外,在上述实施方式5中,虽然示出了在实施方式1的电动机驱动装置100的逆变器电路3的输入侧附加了用来自无刷电动机的再生电流进行充电的电容器,但是附加了这种电容器的电动机驱动装置并不局限于实施方式1的电动机驱动装置,也可以是在实施方式2至实施方式4中的任意一个电动机驱动装置。
(实施方式6)图7是用于说明根据本发明的实施方式6的电动机驱动装置的方框图。
此实施方式6的电动机驱动装置100e是插入在实施方式1的电动机驱动装置100的逆变器电路3和电压源1之间插入了电感16,该电感16串联连接在电压源1和逆变器电路3之间。
并且,此实施方式6的电动机驱动装置100e的其它结构与实施方式1的电动机驱动装置100相同。
这里,由于上述电感16的电感值可以取除去伴随逆变器电路3的开关动作而产生的开关电流噪音,并且只要电压源1的输出电流的波形没有畸变的值即可。例如,电动机驱动装置在驱动使用在家用空调的压缩机的电动机的情况下,电感16的电感值可以是0.1mH到1.0mH。此值与逆变器电路3的载波频率相关,由载波成分的高次谐波能被抑制来决定。
以下说明动作。
在此实施方式6的电动机驱动装置100e中,由于逆变器电路3及逆变器控制部4与实施方式1同样动作,下面,仅针对与实施方式1不同的动作进行说明。
电压源1的输出电流受到逆变器电路3的开关动作的影响,与作为噪音的开关电流重叠。
在此实施方式6的电动机驱动装置100e中,如图7所示,通过在电压源1和逆变器电路3之间插入电感16遮断了在逆变器电路3产生的噪音,减小了重叠在电压源1的输出电流的开关噪音。由此抑制了电压源1的输出电流波形的畸变,可改善了输入电流的功率因数。
在这样的本实施方式6中,由于在实施方式1的电动机驱动装置100的逆变器电路3的输入和电压源1之间插入了遮断在上述逆变器电路3产生的噪音的电感16,因此不仅可以实现与实施方式1相同的无刷电动机的稳定的驱动控制,而且可以降低重叠在电压源1的输出的开关噪音,由此具有可以进一步提高输入电流的功率因数、能改善电流波形的效果。
此外,在上述实施方式6中,虽然示出的是在实施方式1的电动机驱动装置100的逆变器电路3和电压源1之间插入了遮断在上述逆变器电路3产生的噪音的电感16,但是具有这种电感的电动机驱动装置并不局限于实施方式1,也可以是实施方式2至4中的任一个电动机驱动装置。
还有,虽然在上述实施方式5中,电动机驱动装置是作为在逆变器电路3的输入侧附加了电容器15的装置,在上述实施方式6中,电动机驱动装置是作为在逆变器电路3和电压源1之间插入了电感16的装置,但是电动机驱动装置也可以是包括上述电容器和电感双方的装置。
此种情况下,由于形成了由电感和电容器构成的串联连接电路,所以会产生共振现象。该共振频率是通常公知的1/2π(LC),由电感的电感值和电容器的容量决定。因此,如果决定电感的电感值和电容器的容量使共振频率比对应于电源的成为高次谐波规定的对象的频率还高,就可以提供更少生的噪音的电动机控制装置。
(实施方式7)图8是用于说明根据本发明的实施方式7的空调的方框图。
此实施方式7的空调机250具有室内机255和室外机256,是一种进行冷暖房间调节的空调机。
此空调机250具有使冷却剂在室内机255和室外机256之间循环的压缩机250a,以电压源1为输入、驱动该压缩机250a的电动机的电动机驱动装置250b。在此,电压源1、压缩机250a的电动机和电动机驱动装置250b分别与上述实施形态1的单相交流电源1、无刷电动机2和电动机驱动装置100相同。
此外,上述空调机250具有形成冷却剂循环路径的四通阀254、节流装置253、室内侧热交换器251和室外侧热交换器252。在此,室内侧热交换器251构成上述室内机255,节流装置253、室外侧热交换器252、压缩机250a,四通阀254和电动机驱动装置250b构成上述室外机256。
上述室内侧热交换器251,具有用于提高热交换能力的送风机251a、测量该热交换器251的温度或其周围温度的温度传感器251b。上述室外侧热交换器252具有用于提高热交换能力的送风机252a、测量该热交换器252的温度或其周围温度的温度传感器252b。
并且,在此实施形态7中,在上述室内侧热交换器251和室外侧热交换器252之间的冷却剂路径中配置有压缩机250a和四通阀254。即,此空调机250利用四通阀切换使冷却剂沿箭头A方向流动,将通过室外侧热交换器252的冷却剂吸入压缩机250a,从该压缩机250a吐出的冷却剂向室内侧热交换器251供给的状态;和使冷却剂沿箭头B方向流动,将通过室内侧热交换器251的冷却剂吸入压缩机250a,从该压缩机250a吐出的冷却剂向室外侧热交换器252供给的状态。
此外,上述节流装置253同时具有节流循环的冷却剂的流量的节流作用和自动调节冷却剂流量的阀门的作用。即,节流装置253,冷却剂处于在冷却剂循环路径中循环的状态中,进行从冷凝器向蒸发器输送的液态冷却剂的流量的节流,使该液态冷却剂膨胀的同时,向蒸发器适量地供给所需要量的冷却剂。
再有,上述室内侧热交换器251在暖气运转中作为冷凝器、在冷气运转中作为蒸发器进行工作,上述室外侧热交换器252在暖气运转中作为蒸发器、在冷气运转中作为冷凝器进行工作。在冷凝器中,流过内部的高温高压的冷却剂气体利用送入的空气吸取热量,慢慢液化,在冷凝器出口附近成为高压液态冷却剂。这与冷却剂在大气中散发热量液化一样。此外,在蒸发器中通过节流装置253流入成为低温低压的液态冷却剂。在此状态下,向蒸发器一送入房间内的空气,液态冷却剂从空气中吸取大量的热量,蒸发并变为低温低压的气体冷却剂。通过蒸发器吸取大量的热量的空气从空调机的吹风口变为冷风并散发出去。
并且,在此空调机250中,基于空调机的运行状态即基于相对于空调机设定的目标温度、实际温度和外界气温来决定无刷电机的指令转速。与实施方式1相同,电动机驱动装置250b基于该设定的指令转速来控制压缩机250a的无刷电动机的转速。
下面,说明其操作。
在此实施形态7的空调机250中,从电动机驱动装置250b向压缩机250a一施加驱动电压,冷却剂就在冷却剂循环路径内循环,在室内机255的热交换器251和室外机256的热交换器252进行热交换。即,在上述空调机250中,通过利用压缩机250a使封闭在冷却剂循环闭路中的冷却剂进行循环,在冷却剂的循环闭路内形成众所周知的热泵循环。由此,进行室内暖气或冷气的操作。
例如,在进行空调机250的暖气运转时,通过使用者的操作,设定上述四通阀254使冷却剂沿箭头A表示的方向流动。此时,室内侧热交换器251作为冷凝器工作,利用按上述冷却剂循环路径的冷却剂的循环释放热量。由此,使室内变暖。
相反,在进行空调机250的冷气运转时,通过使用者的操作,设定上述四通阀254使冷却剂沿箭头B表示的方向流动。此时,室内侧热交换器251作为蒸发器工作,利用按上述冷却剂循环路径的冷却剂的循环吸收周围空气的热量。由此,使室内变冷。
在此,在空调机250中基于相对于针对空调机设定的目标温度、实际的室温和外界温度来决定指令转速,与实施形态1中相同,基于该指令转速,利用电动机驱动装置250b来控制压缩机250a的无刷电动机转速。由此,在空调机250中进行适合的冷暖气操作。
在这样的本实施方式7的空调机250中,使用作为压缩机250a的动力源的无刷电动机,与实施方式1相同,调整供给该无刷电动机的驱动电压的振幅值使无刷电动机的指令转速和其实际转速的偏差变小,且不使供给无刷电动机的驱动电流的频率固定在一定范围内的值,所以对应于输入侧的交流电源的变化频率调整无刷电动机的驱动频率,在避免使无刷电动机以不稳定的转速工作的同时,可以降低因无刷电动机的驱动电流引起的在输入电源侧出现的高次谐波成分。由此,可以实现稳定的无刷电动机的驱动,进一步实现满足IEC高次谐波规定的空调机250的稳定的运行。
(实施方式8)图9是说明相据本发明的实施方式8的电冰箱的方框图。
此实施方式8的电冰箱260由压缩机260a、电动机驱动装置260b、冷凝器261、冷藏室蒸发器262和节流装置263构成。
在此,压缩机260a、冷凝器261、节流装置263和冷藏室蒸发器262形成冷却剂循环路径,电动机驱动装置260b以电源1为输入是驱动作为上述压缩机260a的驱动源的无刷电动机的装置。再有,上述电源1、压缩机260a的无刷电动机和电动机驱动装置260b,分别与上述实施形态1的电压源1、无刷电动机2和电动机驱动装置100a相同。
节流装置263与上述实施方式7的空调机250的节流装置253相同,使冷却剂在冷却剂循环路径中处于循环状态,进行从冷凝器261送出的液态冷却剂的流量的节流,使该液态冷却剂膨胀的同时,向冷藏室蒸发器262适量地供给所必需量的冷却剂。
冷凝器261使流过其内部的高温高压的冷却剂气体冷凝,向外界空气释放出冷却剂的热量。送入该冷凝器261的冷却剂气体通过外界空气吸取热量慢慢液化,在冷凝器的出口附近变成高压的液态冷却剂。
冷藏室蒸发器262使低温的冷却剂液体蒸发,进行电冰箱内部的冷却。此冷藏室蒸发器262具有用于提高热交换效率的送风机262a、检测箱内温度的温度传感器262b。
并且,在此电冰箱260中,基于电冰箱的运转状态,即基于对于电冰箱设定的目标温度和电冰箱内的温度,设定指令转速,与实施形态1相同,电动机驱动装置260b基于该设定的指冷转速来控制压缩机260a的无刷电动机的转速。
下面,说明其动作。
在此实施方式8的电冰箱260中,从电动机驱动装置260b向压缩机260a的无刷电动机一施加驱动电压,就驱动压缩机260a使冷却剂就在冷却剂循环路径内按箭头C的方向循环并在冷凝器261和冷藏室蒸发器262间进行热交换。由此,使电冰箱内冷却。
即,冷凝器261中成为液态的冷却剂,通过在节流装置263节流其流量而发生膨胀,形成低温冷却剂液体。并且,一向冷藏室蒸发器262送入低温液态冷却剂,就在冷藏室蒸发器262中,蒸发低温冷却剂液体,进行电冰箱内的冷却。此时,在冷藏室蒸发器262中,通过送风机262a强制送入冷藏室内的空气,在冷藏室262进行有效的热交换。
此外,在此实施形态8的电冰箱260中,对应于相对于该电冰箱260设定的目标温度和电冰箱内的室温来设定指令转速,与实施形态1相同,该电动机驱动装置260b基于该设定的指令转速来控制压缩机260a的无刷电动机的转速。由此,在电冰箱260中,将电冰箱内的温度保持在目标温度。
在这样的本实施方式8的电冰箱260中,使用作为压缩机260a的动力源的无刷电动机,与实施方式1相同,调整供给该无刷电动机的驱动电压的振幅值使无刷电动机的指令转速和其实际转速的偏差变小,且不使供给无刷电动机的驱动电流的频率固定在一定范围内的值,所以对应于输入侧的交流电源的变化频率调整无刷电动机的驱动频率,在避免使无刷电动机以不稳定的转速工作的同时,可以降低因无刷电动机的驱动电流而引起的在输入电源侧出现的高次谐波成分。由此,可以实现稳定的无刷电动机的驱动,进一步实现满足IEC高次谐波规定的电冰箱260的稳定的运行。
实施方式9图10是说明根据本发明的实施方式9的电动洗衣机的方框图。
此实施方式9的电动洗衣机270具有洗衣机外框271,在该洗衣机外框271内通过悬挂棒272悬挂有外槽273。在该外槽273内,设置自由旋转的洗涤兼脱水槽274,在该洗涤兼脱水槽274的底部,安装有自由旋转的搅拌翼275。
在上述洗衣机外框271内的外槽273的下侧空间,配置有使洗涤兼脱水槽274和搅拌翼旋转的无刷电动机276,此外,在洗衣机外框271内安装有以外部的电压源1为输入、驱动上述无刷电动机276的电动机驱动装置277。
在此,上述电源1、无刷电动机276和电动机驱动装置277分别与上述实施形态1的电压源1、无刷电动机2和电动机驱动装置100a具有相同的结构,在上述电动机驱动装置277中,对应于使用者的操作,从控制电动洗衣机270工作的微机(未图示,以下称为微机)中输入表示指令转速的信号指令。
下面,说明其操作。
在此实施方式9的电动洗衣机270中,使用者一进行规定的操作,从微机向电动机驱动装置277输入信号指令,从电动机驱动装置277向无刷电动机276施加驱动电压。于是,通过无刷电动机276的驱动,使搅拌翼275或洗涤兼脱水槽274旋转,进行洗涤兼脱水槽274内的衣服等的洗涤和脱水。
此时,在此实施形态9的电动洗衣机270中,与实施形态1相同,基于来自微机的信号指令所表示的指令转速,由电动机驱动装置277控制无刷电动机转速。由此,在电动洗衣机270中,对应于洗衣量和脏污程度进行工作。
在这样的本实施方式9的电动洗衣机270中,使用作为动力源的无刷电动机276,与实施方式1相同,调整供给该无刷电动机276的驱动电压的振幅值使无刷电动机的指令转速和其实际转速的偏差变小而且不使供给无刷电动机的驱动电流的频率固定在一定范围内的值,所以对应于输入侧的交流电源的变化频率调整无刷电动机的驱动频率,在避免使无刷电动机276以不稳定的转速工作的同时,可以降低因无刷电动机的驱动电流引起的在输入电源侧出现的高次谐波成分。由此,可以实现稳定的无刷电动机276的驱动,进一步实现满足IEC高次谐波规定的电动洗衣机270的稳定的运行。
(实施方式10)
图11是说明根据本发明的实施方式10的送风机的方框图。
此实施形态10的送风机280具有风扇281、旋转驱动该风扇281的无刷电动机282、以电压源1为输入驱动上述无刷电动机282的电动机驱动装置283。
在此,上述电源1、上述无刷电动机282和电动机驱动装置283分别与上述实施形态1电压源1、无刷电动机2和电动机驱动装置100具有相同的结构;在上述电动机驱动装置283中,对应于使用者的操作,从控制送风机280工作的微机中输入表示指令转速的信号指令。
下面,说明其操作。
在此实施形态10的送风机280中,使用者一进行规定的操作,从微机向电动机驱动装置283输入信号指令,从电动机驱动装置283向无刷电动机282施加驱动电压。并且,通过无刷电动机282的驱动,使风扇旋转,进行送风。
此时,在此实施方式10的送风机280中,与实施形态1中相同,基于来自微机的信号指令,通过电动机驱动装置283控制无刷电动机282的输出。由此,在送风机280中,进行送风量和风的强度的调整。
对于这样的本实施方式10的送风机280,使用作为动力源的无刷电动机282,与实施方式1相同,调整供给该无刷电动机282的驱动电压的振幅值使无刷电动机的指令转速和其实际转速的偏差变小,且不使供给无刷电动机的驱动电流的频率固定在一定范围内的值,所以对应于输入侧的交流电源的变化频率调整无刷电动机的驱动频率,在避免无刷电动机282以不稳定的转速工作的同时,可以降低因无刷电动机的驱动电流引起的在输出电源侧出现的高次谐波成分。由此,可以实现稳定的无刷电动机282的驱动,进一步实现满足IEC高次谐波规定的送风机280的稳定的运行。
(实施方式11)图12是说明根据本发明的实施方式11的电动吸尘器的方框图。
此实施方式11的电动吸尘器290具有在底面形成吸引口的地面用吸入工具297、吸引空气的吸尘器本体290a、一端与地面用吸入工具297连接且另一端与吸尘器本体290a连接的吸尘软管296。
上述吸尘器本体290a由在前部吸尘软管296一端开口的集尘室295、配置在该集尘室295背面一侧的电动送风机291构成。
电动送风机291由与该集尘室295的背面相对地设置的风扇292、使该风扇旋转的无刷电动机293、以电压源1为输入,驱动该无刷电动机293的电动机驱动装置294构成,通过风扇292的旋转进行上述空气的吸引,进行送风。
在此,上述电源1、无刷电动机293和电动机驱动装置294分别与上述实施形态1的电压源1、无刷电动机2和电动机驱动装置100相同;在上述电动机驱动装置294中,对应于使用者的操作,从控制电动吸尘器290工作的微机中输入表示指令转速的信号指令。
下面,说明其操作。
在本实施方式11的电动吸尘器290中,使用者一进行规定的操作,从微机向电动机驱动装置294输入信号指令,从电动机驱动装置294向无刷电动机293施加驱动电压。于是,通过电动机293的驱动,使风扇292旋转,在吸尘器本体290a内部产生吸引力。此吸尘器本体290a内产生的吸引力经由软管296作用于设置在地面用吸入工具297底部的吸引口(未图示),从地面用吸入工具297的吸引口吸引被清扫面的灰尘,在吸尘器本体290a的集尘室295内进行集尘。
此时,在此实施方式11的电动吸尘器290中,基于来自微机的信号指令,与实施形态1相同,由电动机驱动装置294控制无刷电动机293的转速。由此,在电动吸尘器290中,进行吸引力的强度的调整。
在这样的本实施方式11的电动吸尘器290,使用作为动力源的无刷电动机293,与实施方式1相同,调整供给该无刷电动机的驱动电压的振幅值使无刷电动机的指令转速和其实际转速的偏差变小,且不使供给无刷电动机的驱动电流的频率固定在一定范围内的值,所以对应于输入侧的交流电源的变化频率调整无刷电动机的驱动频率,在避免使无刷电动机以不稳定的转速工作的同时,可以降低因无刷电动机的驱动电流而引起的在输入电源侧出现的高次谐波成分。由此,可以实现稳定的无刷电动机的驱动,进一步实现满足IEC高次谐波规定的电动吸尘器290的稳定的运行。
(实施方式12)图13是说明根据本发明的实施方式12的电动干燥机的方框图。
此实施方式12的电动干燥机360由压缩机360a、电动机驱动装置360b、冷凝器361、蒸发器362和节流装置363构成。
在此,压缩机360a、冷凝器361、节流装置363和蒸发器362形成冷却剂循环路径,电动机驱动装置360b以电压源1为输入驱动作为上述压缩机360a的驱动源的无刷电动机。再有,上述电压源1、压缩机360a的无刷电动机和电动机驱动装置360b分别与上述实施形态1的电压源1、无刷电动机2和电动机驱动装置100相同。
节流装置363与上述实施方式7的空调机的250的节流装置253相同,冷却剂在冷却剂循环路径循环的状态中,进行从冷凝器361送出的液态冷却剂的流量的节流,并使该液态冷却剂膨胀的同时,向蒸发器362适量地供给所需要量的冷却剂。
冷凝器361,使流过内部的高温高压的冷却剂气体冷凝,向外界空气放出冷却剂的热量。送入该冷凝器361的冷却剂气体由外界空气吸取热量,慢慢液化,在冷凝器出口附近成为高压液态冷却剂。
蒸发器362使低温的冷却剂液体蒸发,并进行干燥机内的除湿。此蒸发器362具有用于提高除湿效率的送风机362a,和检测室内温度的温度传感器362b。
并且,在此电动干燥机360中,基于干燥机的运转状态、即基于相对于干燥机设定的除湿度和干燥机内部的湿度设定指令转速,与实施方式1相同,根据该设定的指令转速控制压缩机360a的无刷电动机的转速。
下面,说明其操作。
在此实施方式12的电动干燥机360中,从电动机驱动装置360b一向压缩机360a的无刷电动机施加驱动电压,就驱动压缩机360a,并使冷却剂在冷却剂循环路径内按箭头E的方向循环,进行冷凝器361和蒸发器362热交换。由此,进行干燥机内的除湿。
即,在冷凝器361中成为液态冷却剂,由节流装置363节流其流量而发生膨胀,成为低温冷却剂液体。并且,向蒸发器362一送入低温液态冷却剂,在蒸发器362中,蒸发低温冷却剂液体,并进行干燥机内的除湿。具体地,干燥机内的湿空气被冷却到结露点温度以下时,再次加热(再加热)已除去作为冷凝水的水分的空气。此时,在蒸发器362中,通过送风机362a强制送入干燥机内的空气,在蒸发器362中进行有效地热交换,加以除湿。
还有,在此实施方式12的电动干燥机360中,与相对于该电动干燥机360所设定的除湿湿度和干燥机内的湿度对应设定指令转速,与实施方式1相同,该电动机驱动装置360b基于该设定的指令转速ω0来控制压缩机360a的无刷电动机的转速。由此,在电动干燥机360中,将干燥机内的湿度维持在目标湿度。
在这样的本实施方式12的电动干燥机360中,使用作为压缩机360a的动力源的无刷电动机,与实施方式1相同,调整供给该无刷电动机的驱动电压的振幅值使无刷电动机的指令转速和其实际转速的偏差变小,且不使供给无刷电动机的驱动电流的频率固定在一定范围内的值,所以对应于输入侧的交流电源的变化频率调整无刷电动机的驱动频率,在避免无刷电动机以不稳定的转速工作的同时,可以降低因无刷电动机的驱动电流而引起的在输入电源侧出现的高次谐波成分。由此,可以实现稳定的无刷电动机的驱动,进一步实现满足IEC高次谐波规定的电动干燥机360的稳定的运行。
(实施方式13)图14是说明根据本发明的实施形态13的热泵热水器的方框图。
此实施形态13的热泵热水器380具有加热供给水、并排出温水的冷却循环装置381a,贮存从冷却循环装置381a排出的温水的贮热水槽381b,连接这些的供水管386a、386b、387a和387b。
上述冷却循环装置381a在具有形成冷却剂循环路径的压缩机380a、空气热交换器382、节流装置383和水热交换器385的同时,还具有以电压源1为输入,驱动该压缩机380a的电动机的电动机驱动装置380b。
在此,上述电压源1、压缩机380a的无刷电动机和电动机驱动装置380b分别与上述实施形态1的电压源1、无刷电动机2和电动机驱动装置100相同。
节流装置383与上述实施形态7的空调机的250的节流装置253相同,通过进行从水热交换器385向空气热交换器382送出的液态冷却剂的流量的节流,而使该液态冷却剂膨胀。
水热交换器385是加热向冷却循环装置381a供给水的冷凝器,具有检测加热过的水的温度的温度传感器385a。空气热交换器382是吸收来自周围空气热量的蒸发器,具有用于提高热交换能力的送风机382a和检测周围温度的温度传感器382b。
再有,附图中的384是沿由压缩机380a、热水交换器385、节流装置383和空气热交换器382所形成的冷却剂循环路径,使上述冷却剂循环的冷却剂配管。在该冷却剂配管384中,连接有将从压缩机380a吐出的冷却剂,旁路水热交换器385和节流装置383,向空气热交换器382供给的除霜旁路管384a,在该旁路(BYPASS)管384a的一部分设置除霜旁路阀门384b。
上述贮热水槽381b具有贮存水或温水的贮热水容器388。在该贮热水容器388的进水口388c1连接从外部向该贮热水容器388内供给水的送水管388c,在上述贮热水容器388的热水出口388d1连接从贮热水容器388向浴槽供给热水的浴槽送水管388d。此外,在上述贮热水容器388的水出入口388a连接向外部供水该容器388所贮存的热水的送热水管388a。
上述贮热水容器388和冷却循环装置381a的水热交换器385通过配管386a、386b、387a、387b相连接,在贮热水容器388和水热交换器385之间形成水循环通路。
在此,水配管386b是将水从贮热水容器388向水热交换器385供给的配管,其一端连接贮热水容器388的出水口388b,另一端经由接口(JOINT)部分387b1连接水热交换器385的进水侧配管387b。此外,在此水配管386b的一端安装有用于排出贮热水容器388内的水或温水的排水阀门388b1。上述水配管386a是将水从水热交换器385向贮热水容器388返回的配管,其一端连接贮热水容器388的水出入口388a,其另一端经由接口部分387a1连接水热交换器385的排出侧配管387a。
并且,在水热交换器385的进水侧配管387b的一部分设置有使水在上述水循环通路内循环的泵387。
并且,在此送热水供应器380中,根据热水供应器的运转状态,即基于相对于热水供应器所设定的目标温度、从贮热水槽381b向冷却循环装置381a的水热交换器385a供给的水的温度和外界温度,来决定无刷电动机的指令转速,电动机驱动装置380b基于指令转速来决定压缩机380a的无刷电动机所要求的电动机输出。
下面,说明其操作。
将来自电动机驱动装置380b的驱动电压一施加到压缩机380a的无刷电动机,驱动压缩机380a后,通过压缩机380a压缩的高温冷却剂就按箭头E的方向进行循环,即通过冷却剂配管384供给水热交换器385。此外,一驱动水循环通路的泵387就从贮热水容器388将水供给热水交换器385。
于是,在热水交换器385中,在冷却剂和从贮热水容器388供给的水之间进行热交换,热从冷却剂向水移动。即加热供给的水,将加热后的水供给贮热水容器388。此时,用冷凝温度传感器监测加热后的水的温度。
此外,在水热交换器385中,通过热交换冷凝冷却剂,利用节流装置383节流冷凝了的液态冷却剂,使其膨胀,并送入空气热交换器382。在此热水供应器380中,该空气热交换器382作为蒸发器工作。即,该空气热交换器382,通过送风机382a吸收来自送入的外界空气的热量,使低温冷却剂液体蒸发。此时,利用温度传感器382b监测上述空气热交换器382的周围的气体温度。
此外,在冷却循环装置381a中,在空气热交换器382结霜的情况下,开启除霜旁路阀门384b,高温的冷却剂经由除霜旁路管384a供给空气热交换器382。由此,对空气热交换器382进行除霜。
另一方面,经由配管387a和386a将来自冷却循环装置381a的水热交换器385的温水供给贮热水槽381b,将所供给的温水贮存在贮热水容器388内。贮热水容器388内的温水,按照需要,通过送热水管389向外部供水。特别地,在向浴槽送热水的情况下,通过浴槽用送热水管388d将贮热水容器内的温水供给浴槽。
此外,在贮热水容器388内的水或温水的蓄水量小于等于一定量时,就经由送水管388c从外部补充水。
并且,在此实施形态13的热水供应器380中,利用电动机驱动装置380b,针对该热水供应器380基于设定的温水的目标温度、向水热交换器385供给水的温度和外界温度来决定电动机的指令转速,与实施形态1相同,基于该指令转速,利用电动机驱动装置380b来控制压缩机380a的无刷电动机转速。由此,在热水供应器380中,进行目标温度的温水供给。
对于这样的本实施方式13的热水供应器380,使用作为压缩机380a的动力源的无刷电动机,与实施方式1相同,调整供给该无刷电动机的驱动电压的振幅值使无刷电动机的指令转速和其实际转速的偏差变小,且不使供给无刷电动机的驱动电流的频率固定在一定范围内的值,所以对应于输入侧的交流电源的变化频率,能调整无刷电动机的驱动频率,在避免无刷电动机以不稳定的转速工作的同时,可以降低因无刷电动机的驱动电流而引起的在输入电源侧出现的高次谐波成分。由此,可以实现稳定的无刷电动机的驱动,能进一步实现满足IEC高次谐波规定的热泵热水器380的稳定的运行。
此外,在上述的实施方式7~13中,虽然驱动作为动力源的无刷电动机的电动机驱动装置与实施方式1的电动机驱动装置相同,但是实施方式7到13的设备的电动机驱动装置也可以与实施方式2到6的任意一个电动机驱动装置相同。
还有,在上述实施方式7~13中,作为使用本发明的电动机驱动装置的电气设备,虽然能列举了空调机、电冰箱、蒸发器、电动洗衣机、送风机、电动吸尘器、电动干燥机以及热泵热水器,但是本发明的电动机驱动装置并不局限在上述实施方式7~13,只要是以无刷电动机为动力源的作为IEC规定的对象的电气设备都可以适用。
本发明的电动机驱动装置是,通过不使从该功率转换电路供给无刷电动机的驱动电流的频率固定在一定的值来控制以电压源为输入的功率转换电路,由此可以避免工作状态变的不稳定的转速,并且能稳定地驱动无刷电动机的极有用的装置。
权利要求
1.一种驱动无刷电动机的电动机驱动装置,其特征在于包括将交流电压源的输出电压变换为驱动电压后输出给上述无刷电动机的功率转换电路;控制上述功率转换电路使该功率转换电路的输出电流的频率不固定在特定的频率上的控制部。
2.根据权利要求1记载的电动机驱动装置,其特征在于上述交流电压源由单相交流电源和以该单相交流电源作为输入的整流电路构成,上述功率转换电路具有将该整流电路的输出电压变换为驱动电压,并输出给上述无刷电动机的逆变器电路,上述控制部是控制上述逆变器电路使该逆变器电路的输出电流的频率不固定在特定的频率上的逆变器控制部。
3.根据权利要求2记载的电动机驱动装置,其特征在于上述特定的频率是上述交流电压源的频率的整数倍以及其附近的频率。
4.根据权利要求2记载的电动机驱动装置,其特征在于上述无刷电动机是三相无刷电动机,上述特定的频率是对上述交流电压源取1/6倍所得到的频率的整数倍的频率。
5.根据权利要求2记载的电动机驱动装置,其特征在于上述逆变器控制部进行上述逆变器电路的控制使该逆变器电路的输出电流的频率经常变动。
6.根据权利要求5记载的电动机驱动装置,其特征在于上述逆变器电路的输出电流的频率随机地进行变动。
7.根据权利要求2记载的电动机驱动装置,其特征在于上述功率转换电路具有设置在上述逆变器电路的前级、对来自上述无刷电动机的再生电流进行充电的电容器。
8.根据权利要求2记载的电动机驱动装置,其特征在于上述功率转换电路具有连接在上述逆变器电路和上述交流电压源之间的、对由该逆变器电路中产生的噪声进行遮断的电感器。
9.根据权利要求1记载的电动机驱动装置,其特征在于上述交流电压源由三相交流电源和以该三相交流电源作为输入的三相整流电路构成,上述功率转换电路具有将该整流电路的输出电压变换为驱动电压,并输出给上述无刷电动机的逆变器电路,上述控制部是控制上述逆变器电路使该逆变器电路的输出电流的频率不固定在特定的频率上的逆变器控制部。
10.根据权利要求1记载的电动机驱动装置,其特征在于上述交流电压源是单相交流电源,上述功率转换电路是将该单相交流电源的输出电压变换为驱动电压,并输出给上述无刷电动机的循环换流器电路,上述控制部控制上述循环换流器电路使该上述循环换流器电路的输出电流的频率不固定在特定的频率上的循环换流器控制部。
11.一种具有无刷电动机的压缩机,其特征在于包括驱动上述无刷电动机的电动机驱动装置;上述电动机驱动装置是权利要求1记载的电动机驱动装置。
12.一种包括具有无刷电动机的压缩机的空调机,其特征在于包括驱动上述无刷电动机的电动机驱动装置;该电动机驱动装置是权利要求1记载的电动机控制装置。
13.一种包括具有无刷电动机的压缩机的冰箱,其特征在于包括驱动上述无刷电动机的电动机驱动装置;该电动机驱动装置是权利要求1记载的电动机控制装置。
14.一种具有无刷电动机的电动洗衣机,其特征在于包括驱动上述无刷电动机的电动机驱动装置;该电动机驱动装置是权利要求1记载的电动机控制装置。
15.一种包括无刷电动机的送风机,其特征在于包括驱动上述无刷电动机的电动机驱动装置;该电动机驱动装置是权利要求1记载的电动机控制装置。
16.一种具有无刷电动机的电动吸尘器,其特征在于包括驱动上述无刷电动机的电动机驱动装置;该电动机驱动装置是权利要求1记载的电动机控制装置。
17.一种包括具有无刷电动机的压缩机的电动干燥机,其特征在于包括驱动上述无刷电动机的电动机驱动装置;该电动机驱动装置是权利要求1记载的电动机控制装置。
18.一种包括具有无刷电动机的压缩机的热泵热水器,其特征在于包括驱动上述无刷电动机的电动机驱动装置;该电动机驱动装置是权利要求1记载的电动机控制装置。
全文摘要
本发明提供了一种电动机驱动装置。该装置具有将以单相交流电源(20)作为输入的整流电路(10)的输出变换为驱动电压,并进行输出的逆变器电路(3),在由该逆变器电路(3)的输出来驱动无刷电动机驱动装置中,避免了有可能产生噪音和振动或将高次谐波成分引入驱动电流的某频率驱动无刷电动机,实现了稳定的无刷电动机(2)的驱动控制。该电动机驱动装置包括逆变器控制部(4),控制由上述逆变器电路(3)输出给无刷电动机(2)的电压的振幅值使表示来自外部的指令信号的指令转速ω0和由转子推测相位θ导出的实际转速ω的偏差变小,上述指令转速ω0是一定范围以外的频率。
文档编号H02P27/04GK1604455SQ20041009210
公开日2005年4月6日 申请日期2004年7月16日 优先权日2003年7月18日
发明者植田光男, 中田秀树 申请人:松下电器产业株式会社