电动机驱动装置、电动机装置和集成电路装置的制作方法

专利名称：电动机驱动装置、电动机装置和集成电路装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及适合驱动用于空调设备、安装了燃烧用风扇电动机的热水机、 空气清洁机以及用于驱动复印机、打印机等信息设备中所使用的无刷直流电 动机等的电动机驱动装置。特别地，本发明涉及抑制在进行正弦波驱动时的
再生现象，并能够大幅度地降低电动机驱动时的转矩脉动(torque ripple )、振 动、噪声的电动机驱动装置。而且，本发明涉及包括这样的电动机驱动装置 的集成电路装置，以及将这样的电动机驱动装置或集成电路装置内置或一体 化在电动机中的电动机装置。
背景技术：
例如，空调设备、热水机、空气清洁机、复印机和打印机等电气设备中 所使用的各种驱动用电动机，有效地利用长寿命、高可靠性和速度控制的容 易性等长处，因而大多使用无刷直流电动机。
在可进行这样的速度控制的电动机中，例如，在从一定速度下的运转状 态开始进行了减速，以使速度下降的情况下，电动机作为发电机而动作。即，
力的所谓的再生现象。
图10是包含了驱动上述那样的无刷直流电动机的以往的电动机驱动装 置的结构的结构图。图ll是这样的以往的电动机驱动装置的动作说明图。图 12是表示了用于说明这样的以往的电动机驱动装置的再生现象的情况的图。 此外，图13是表示了用于说明这样的以往的电动机驱动装置的再生现象造成 的直流电源的电压上升的图。
以下，使用这些附图，说明利用被正弦波状脉宽调制了的驱动信号来驱 动无刷直流电动机的以往的电动机驱动装置的结构和动作，同时说明在这样 的以往技术中产生的再生现象。
在图10中，直流电力从直流电源805供给到电动片几驱动装置800。电动 机驱动装置800将供给了的直流电力变换为驱动电力，并将变换后的驱动电力供给到无刷直流(DC)电动机即电动机810。此外，作为指令信息的速度 指令信号Sref和切换信号HL从主机装置(hostdevice) 806通知给电动机驱 动装置800。而且，从电动机810通知位置检测信号CS和速度检测信号N。
电动才几810具有U相驱动绕组811 、 V相驱动绕组813和W相驱动绕组 815，电动机驱动装置800对这些各个驱动绕组供给驱动电力。
电动4几驱动装置800由逆变器820、逆变器(inverter)驱动单元830和 速度控制单元840构成。速度控制单元840基于指令信息和速度检测信号N, 生成用于进行速度控制的驱动控制信号VSP，并将其通知给逆变器驱动单元 830。逆变器驱动单元830基于驱动控制信号VSP，生成用于驱动控制逆变器 820的驱动信号，并驱动逆变器820。由此，逆变器820将供给了的直流电力 变换为与位置检测信号CS和驱动控制信号VSP对应的驱动电压，并将变换 后的驱动电压供给到电动才几810。
此外，逆变器820包括将电动机810的驱动绕组811、 813和815连接 到正极侧电源线路Vp的正极侧的开关元件821 、 823和825;以及连接到负 极侧电源线路Vn的负极侧的开关元件822 、 824和826。
此外，逆变器驱动单元830具有波形生成单元831和脉宽调制单元832。 波形生成单元831根据电动机810的位置检测信号CS而生成正弦波状的波 形信号WF。脉宽调制单元832根据波形信号WF而生成^皮脉宽调制(Pulse Width Modulation,以下，适当称为'PWM，)过的驱动信号UH、 VH、 WH、 UL、 VL和WL。
驱动信号UH、VH和WH是具有电角度相互地为120度的相位差的信号， 而驱动信号UL、 VL、 WL也是具有电角度相互地为120度的相位差的信号。 如图10所示，这样的各个驱动信号分别对应连接到逆变器820的各个开关元 件(以下，适当简称为'开关，)，使开关元件分别导通或截止动作。
下面，说明驱动这样构成的以往的无刷直流电动机的电动机驱动装置的 动作。再有，这里，以对于连接到逆变器820的输出U上的U相驱动绕组(以 下，适当简称为'绕组，)811的动作为中心进行说明。
首先，从主机装置806对速度控制单元840通知作为指令信息的速度指 令信号Sref和切换信号HL。主机装置806由微计算机或DSP等构成。速度 指令信号Sref是对电动机810的速度进行指令的信号。而切换信号 是根 据速度指令信号Sref产生的电动机810的设定速度，用于适当地切换控制增益的控制信号。
为了进行控制以使电动机810的速度变成与速度指令信号Sref对应的速 度，速度控制单元840调整驱动控制信号VSP,以使速度指令信号Sref与来 自电动机810的速度检测信号N为相同的值。而且，波形生成单元831生成 其振幅与驱动控制信号VSP对应的正弦波状的波形信号WF。
在图11中，正弦波状的波形信号WF是波形生成单元831这样生成了的 信号。而三角波状的信号CY是在脉宽调制单元832的内部生成了的PWM载 波信号(carrier signal )。波形信号WF通过脉宽调制单元832而与载波信号 CY进行比较。根据该比较结果，逆变器820的开关821和822被互补地导通、 截止。其结果，从逆变器820输出图11所示的驱动电压U，并施加到绕组811 上。由此，U相驱动电流Iu流过绕组811,并且产生感应电压Uemf。再有， 驱动电压U是在直流电源805的正极侧电压和负极侧电压之间瞬时交替地变 化的脉沖状的电压，但根据脉宽调制的原理，变成在平均值上与波形信号WF 对应的正弦波状的电压。因此，在绕组811上纟皮施加与U相的波形信号WF 相同的正弦波状的电压。此外，互补是进行动作，以使另一方的开关在一方 的开关导通的期间截止，并且另一方的开关在一方的开关截止的期间导通。
此外，图11中表示正4及侧和负极侧的开关互补地导通、截止的详细的定 时(timing)。在图11中，表示使开关821导通、截止的驱动信号UH，以及 使开关822导通、截止的驱动信号UL。在驱动信号UH和UL中，"H"电平 (level)的期间意味着各个开关的导通，"L"电平的期间意味着各个开关的 截止。如图ll所示，严密来说，在双方的开关的导通和截止交替时，被设置 时间td这样的一瞬的时间。时间td是被称为空载时间(dead time )或导通延 时的时间。双方的开关仅在时间td的期间都截止。这是为了防止直流电源805 的短路，是公知的技术。
此外，对于V相驱动绕组813和W相驱动绕组815， U、 V和W相也各 自保持电角度相互为120度的相位差，并且与U相驱动绕组811同样，从逆 变器820通过驱动电压V和驱动电压W而被施加正弦波状的电压。
如以上那样，各个相的绕组811、 813和815上被施加其大小(波峰值) 与驱动控制信号VSP对应的正弦波电压。由此，电动机810 —边被调制对各 个绕组的驱动电力，以控制速度， 一边被正弦波驱动。
下面，说明在这样的电动4几驱动装置800中产生的再生现象(regenerativephenomenon )。
在图12中，波形信号WF对应于逆变器820输出的驱动电压U。而且， 表示该驱动电压U的平均值(对应于波形信号WF)比来自绕组811的感应 电压Uemf小的情况下的动作。这样，在要将电动机减速等时，使波形信号 WF的波峰值下降的情况下产生驱动电压比感应电压小的状态。
首先，在图12表示的期间a中，开关821导通，开关822截止。其结果， 绕组811被连接到直流电源805的正极侧电源线路Vp ，驱动电压U的瞬时值 变成正极侧电源线路Vp的电压。在该期间a，由于驱动电压U比感应电压 Uemf高，所以绕组811的电流Iu—边增加一边流动。该增加量依赖于/人驱 动电压U中扣除了感应电压Uemf所得的电压(期间^的施加了阴影的部分)。 但是，在驱动电压U的平均值比感应电压Uemf低的情况下，它们之差变小， 电流增力口也^艮少。
接着，在期间b中，开关821截止，开关822导通。其结果，绕组8U 被连接到直流电源805的负极侧电源线路Vn ，驱动电压U的瞬时值变成负极 侧电源线路Vn的电压。在该期间b，由于驱动电压U比感应电压Uemf低， 所以绕组811的电流Iu在减少。该减少量依赖于从感应电压Uemf中扣除了 驱动电压U所得的电压(期间b中施加了阴影线的部分)。而且，在驱动电 压U的平均值比感应电压Uemf低时，它们之差变大，电流的减小量也变大。
在期间b之中的期间bl，电流Iu流过开关822或在该开关上反向并联 连接的二极管而一边达到绕组811—边减少。此外，在电流Iu减少到了零为 止以后的期间b2，电流的方向反转。其结果，电流Iu从绕组811通过开关 822向负极侧电源线^各Vn流出。此时的电流Iu变成从感应电压Uemf供给的 方向，与本来的电动^4区动的电流方向相反。
接着，在期间c中，如期间a那样，开关821导通，开关822截止。因 此，与期间a同样，电流Iu增加，但该增加量很少，并且再次反转电流方向 达不到返回到原来的方向的程度。在期间c,电流Iu从绕组811通过开关821 或该开关上反向并联连接的二极管，向正极侧电源线3各Vp流出。而且，该 电流变成从感应电压Uemf供给的方向，与期间b2同样，变成与本来的电动 才几驱动的电流方向相反。
接着，在期间d中，如期间b那样，开关821截止，开关822导通。因 此，与期间b同样，电流Iu继续极大地减少。在期间d,电流Iu变成从绕组811通过开关822向负极侧电源线路Vn流出。因此，变成从感应电压Uemf 供给比期间b2增加的大电流Iu。
本来为了驱动电动机，必须向绕组811的感应电压Uemf供给电流Iu。 可是，如上所述，产生反而从感应电压Uemf供给电流Iu的现象。如果这样 的现象持续，则每次开关821导通，开关822截止时，电流Iu都从绕组811 通过开关821或该开关上反向并联连接的二极管，向正极侧电源线^各Vp流 出。这种现象在其他绕组813、 815中也同样地产生，从各个绕组流出了的电 流通过正极侧电源线^各Vp而朝向直流电源805的正极侧电才及。
即，变成电动机作为发电机而起作用，产生对于本来用于将电力供给到 电动机的直流电源，电动机反而供给电力的所谓的再生。
图13表示产生上述再生现象，直流电源805的输出电压VDC上升的情况。
在图13中，通过以虚线表示的速度指令信号Sref的下降、即减速指令， 电动机的速度被减速，但此时速度控制单元840根据速度指令信号Sref和速 度检测信号N之差而使驱动控制信号VSP减少。通过驱动控制信号VSP的 减少，逆变器820的输出电压即绕组811、 813和815的驱动电压也减少。此 时，这些绕组上被施加的驱动电压比该绕组上产生的感应电压低。如果绕组 上被施加的驱动电压比感应电压低，则产生上述再生现象，其结果，直流电 源805的输出电压VDC上升。再有，绕组上被施加的驱动电压和感应电压之 间的大小关系，与图13中的驱动控制信号VSP和速度4企测信号N之间的大 小关系相对应。
如以上说明，在包括无刷直流电动机的普通电动机中，产生这样的再生 现象。因此，以往，提出了通过将再生现象产生的电力返回到电源侧而实现 电力的有效利用，并且从避免再生现象产生的过电压而保护驱动电路或电源 电路的技术(例如，参照专利文献1 )。
图14是以往的再生控制装置的结构图。这种以往的再生控制装置将再生 现象产生的再生电流电源再生给电源电路，并且在切换为电源再生的期间中， 抑制再生现象造成的直流电路电压的上升。由此，这种以往的再生控制装置 从避免再生时的直流电路过电压而保护逆变器装置。
在图14中，可控硅变换器92在牵引运转时作为正变换器进行动作，将 交流电源91的交流电压变换为直流电压，而在再生运转时作为逆变换器进行
10动作。此外，在可控硅变换器92的直流侧，并联地连接着电容器93。逆变 器电路94将来自可控硅变换器92的直流电力变换为交流电力，从而可变速 控制感应电动机95。速度控制电路914运算电流指令Iref，以使速度检测器 98检测出的电动机速度Nfbk和速度指令Nref间的偏差为零。控制部件920 基于电流指令Iref来控制逆变器电路94的输出电压和频率。
而且，再生判定器912在通过感应电动机95的减速而从牵引运转^L切换 到了再生运转时，基于速度指令Nref和电流指令Iref而判定该再生。此外， 在速度控制电路914和控制部件920之间，设置电流变化率限制电路921。 电流变化率限制电3各921根据再生判定器912的判定输出，仅在可控硅变换 器92进行向再生变换的切换的时间，抑制电流指令Iref的时间变化率。
在这样构成的以往的再生控制装置中，通过降低速度指令Nref而减速 时，感应电动机95从至此为止的电动机动作转移到发电才几动作。即，机械系 统具有的能量通过逆变器电路94而将电容器93充电，变成电能而被再生。 因此，以往的再生控制装置首先着眼于速度指令Nref的绝对值的时间变化率， 由再生判定器912判断该变化率为负，还是速度控制电路914的输出即电流 指令Iref从牵引切换为再生并处于增加中。然后，使用延迟电路913，在可控 硅变换器92结束正反切换而变成再生动作为止的一定时间，降低电流变化率 限制电路921的再生电流变化率，抑制电流指令的上升率。以往的再生控制 装置通过这样的动作，抑制电容器93的充电电流，并抑制充电电压的上升。 此外，可控硅变换器92结束向再生运转的切换时，通过电压控制电路931， 直流电路电压下降到规定的电压值。
以往的再生控制装置通过形成这样的结构，从而不设置用于消耗再生能 量的再生放电电阻器，不增加用于存储再生能量的电容器容量，提供从避免 再生运转时的直流电路过电压而保护逆变器装置的方式。
但是，如上述以往的再生控制装置那样通过将再生现象产生了的电力返 回到电源侧而能够进行高效率的电力的利用，但另一方面，例如需要以往例
产生的电力的电源等，有电动机的使用便利性恶化，导致外围电路造成高成 本的课题等。即，从便利性和成本方面的观点来说，优选这样的电动机装置 从配备电动机的空调设备或复印机等这样的主机装置侧来看，将能够供给额 定的电压和电流的电源装置，不考虑应对再生等而仅简单地连接到电动机就
ii可动作。
专利文献1:特开2007-215282号公报
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本发明的电动机驱动装置具有以下那样的结构。
即，本发明的电动机驱动装置驱动包括了检测转子的速度并作为速度检测信息输出的速度检测器的电动机，该电动机驱动装置采用以下结构，包括逆变器，将被供给的直流电力变换为用于驱动电动机的驱动电力，并将变换后的驱动电力供给电动机；速度控制单元，基于从外部通知的指令信息和从速度检测器通知的速度检测信息而生成速度控制信号组，基于生成了的速度控制信号组中包含的驱动控制信号来调整驱动电力，并控制电动机的速度；以及再生防止部件，基于指令信息和速度检测信息，判定是可能产生再生现象的控制状态还是不产生再生现象的控制状态，并按照判定出的结果，通过进行抑制再生现象的再生抑制处理，从而具有预先地防止再生现象的功能。
根据这样的结构，基于控制状态，判定可能产生再生现象的状态，并在该期间再生现象总是受到抑制，所以可以预先地防止产生返回到电动机驱动装置或电源装置的再生电力。即，由于从电动机向电动机驱动装置或电源装置的再生能量的返还受到抑制，所以例如可以防止产生直流电路的电压异常地上升的过电压等。因此，不需要在电动机周围配备检测再生现象造成的电压增加的电路、对电源装置返回再生电力的电路、或者吸收再生电力的电源装置等，由此，可确保电动机驱动装置的高可靠性，并且提高便利性。
而且，本发明的电动机驱动装置采用以下结构，再生防止部件包括再生产生判定单元，基于指令信息和速度检测信息，判定是可能产生再生现象的控制状态还是不产生再生现象的控制状态；以及再生抑制部件，根据再生产生判定单元的判定结果，进行再生抑制处理，再生抑制部件在再生产生判定单元中判定了是可能产生再生现象的控制状态时开始再生抑制处理，在再生产生判定单元中判定了是不产生再生现象的控制状态时解除再生抑制处理。
根据这样的结构，基于控制状态，判定从变成了可能产生再生现象的状态的时刻至变成了不产生再生现象状态为止的时刻的期间，所以能够正确地判定可能产生再生现象的状态的期间，由于在该期间再生现象总是受到抑制，所以可以预先地防止产生返回到电动机驱动装置或电源装置的再生电力。
此外，本发明的电动机装置采用以下结构，包括电动机；检测该电动 机的转子速度的速度检测器；本发明的电动机驱动装置；被供给直流电力的 电源输入端子；以及被通知指令信息的指令信息输入端子。
此外，本发明的集成电路装置采用以下结构，包含本发明的电动机驱动装置。


图1是包括了配备了本发明的实施方式1的电动机驱动装置的电动机装 置的结构的结构图。
图2是表示该电动机装置的再生防止部件的细节的结构图。 图3是该电动机装置的动作说明图。
图4是在该电动机装置中，通过相位超前角信号对驱动绕组所施加的正
弦波状的电压的相位受到控制的情况下的动作il明图。
图5是表示在该电动机装置中，再生现象的抑制动作的一例的图。 图6是表示在该电动机装置中，再生现象的抑制动作的另一例的图。 图7是包括了配备了本发明的实施方式2的电动机驱动装置的电动机装
置的结构的结构图。
图8是该电动机装置的动作说明图。
图9是表示在该电动机装置中，再生现象的抑制动作的一例的图。 图10是包括以往的电动机驱动装置的结构的结构图。 图11是该电动机驱动装置的动作说明图。
图12是表示了用于说明该电动机驱动装置的再生现象的情况的图。 图13是表示了用于说明该电动机驱动装置的再生现象造成的直流电源 的电压上升的图。
图14是以往的再生控制装置的结构图。
标号说明
10, 810 电动才几
11， 811 U相驱动绕组
13， 813 V相驱动绕组
15， 815 W相驱动绕组16， 806 主-机装置 17, 18 输入端子 20， 820 逆变器
21， 22， 23, 24, 25， 26， 821， 822, 823, 824， 825， 826 开关元件
30， 830 逆变器驱动单元
31、 831波形生成单元
32， 232， 832 脉宽调制单元
40, 840 速度控制单元
50， 250 再生防止部件
51 再生产生判定单元
52 再生抑制部件 60 超前角控制单元 91 交流电源
92可控硅变换器
93 电容器
94 逆变器电5各
95 感应电动才几 98速度检测器
100, 800 电动才几驱动装置 105， 805直流电源 110 电动机装置
115 电源输入端子
116 指令信息输入端子 120速度检测器
121 位置检测器
511 减速检测单元
512 过沖(overshoot)斥企测单元
513 增益切换^r测单元
514 速度达到4企测单元 519 判定单元
912再生判定器913 延迟电路
914 速度控制电路
920 控制部件
921 电流变化率限制电路 931 电压控制电路
具体实施例方式
以下，参照

本发明的实施方式。 (实施方式1 )
图1是包括配备了本发明的实施方式1的电动机驱动装置100的电动机 装置IIO的结构的结构图。
如图1所示，电动机装置110包括电动机10;;险测电动机10的转子 的速度的速度检测器120;检测电动机10的转子的位置的位置检测器121; 驱动电动才几10的电动;f几驱动装置100; AUf部的直流电源105供症合直流电力 的电源输入端子115;以及从外部的主机装置(hostdevice) 16通知指令信息 的指令信息输入端子116。
主机装置16例如由装载了电动机装置110的设备上配备的、微计算机或 DSP等构成。从这样的主机装置16将对电动机装置110的速度等进行指令控 制的指令信息通知给电动机装置110。在本实施方式中，作为指令信息，输 入端子17被输入速度指令信号Sref，输入端子18被输入切换信号HL。速度 指令信号Sref是表示对电动机10的速度进行指令的速度指令信息的信号。切 换信号HL是表示根据速度指令信号Sref的电动机10的设定速度，用于适当 地切换控制增益的增益切换指令信息的信号。
速度检测器120是检测电动机10的转子的速度的部件。例如，速度检测 器120通过采用利用了被称为频率发电才几(Frequency Generator)的简易的发 电功能的电路的方法等来实现。此外，位置检测器121是片企测电动机10的转 子的位置的部件。例如，位置;^佥测器121通过采用利用了霍尔效应的霍尔传 感器的方法、或利用驱动绕组中产生的感应电压或驱动绕组电流的方法等来 实现。位置检测器121将表示与检测出的转子的位置有关的信息即位置检测 信息的位置检测信号CS输出到电动机驱动装置100。速度检测器120将表示 与检测出的转子的速度有关的信息即速度检测信息的速度检测信号N输出到电动才几驱动装置100。
此外，电动机10具有转子(未图示)和U相驱动绕组ll、 V相驱动绕
組13及W相驱动绕组15。各个驱动绕组的一端，由电动机驱动装置100分 别供给驱动电压U、 V和W,各个驱动绕组的另一端相互在中性点被、连接。
在本实施方式中，举例说明在这样构成了的电动机装置110中，电动机 10为通过电动才几驱动装置100进行正弦波驱动的无刷直流电动4几的一例。而 且，本电动机装置110中，由一个或多个集成电路来实现电动机驱动装置100 的一部分功能或全部功能，实现电动机驱动装置100的功能的电路元件安装 在印刷电路板上。而且，本电动机装置110中，这样的印刷电路板内置在电
动才几io中或#:一体化。
此外，有关细节在后面说明，但本实施方式的电动机驱动装置100以具 有预先防止再生现象的功能作为特征，由此，被返还给直流电源105的再生 能量也受到抑制。因此，如图1所示，在电动机装置110的电源侧不需要应 对再生电力的电路元件，此外，直流电源105也不需要考虑被返回的再生电 力，可以仅简单地连接直流电源105而使电动机装置110动作。 下面，说明有关本实施方式中的电动机驱动装置IOO的结构。 如图1所示，电动机驱动装置100包括将直流电力变换为交流电力的 逆变器20;用于控制电动机10的速度的速度控制单元40;用于预先防止再 生现象的再生防止部件50;用于驱动逆变器20的逆变器驱动单元30;以及 用于控制由逆变器驱动单元30生成的波形信号WF的相位的超前角控制单元 60。
逆变器20将从直流电源105供给的直流电力变换为用于驱动电动机10 的驱动电力，并将变换后的驱动电力供给到电动机10。
速度控制单元40基于来自主机装置16的指令信息和来自速度检测器 120的速度检测信号N,生成包含了第1驱动控制信号VSP1的、用于控制速 度的各种信号即速度控制信号组。再有，第1驱动控制信号VSP1 (以下，简 单地称为'驱动控制信号VSP1，)是用于调整对电动机10的驱动电力的信号。 而且，速度控制单元40将包含指令信息和速度^:测信号N的控制信息组INF 及驱动控制信号VSP1通知给再生防止部件50。这样，速度控制单元40基于 速度控制信号组所包含的驱动控制信号VSP1来调整驱动电力，并控制电动 才几的速度。
16再生防止部件50基于包含指令信息和速度检测信号N的控制信息组
INF，判定是可能产生再生现象的控制状态还是不产生再生现象的控制状态。 然后，再生防止部件50根据判定出的结果进行抑制再生现象的再生抑制处理。
在本实施方式中，再生防止部件50包括基于指令信息和速度检测信号 N，判定是可能产生再生现象的控制状态还是不产生再生现象的控制状态的 再生产生判定单元51;以及根据再生产生判定单元51的判定结果，进行再 生抑制处理的再生抑制部件52。再生抑制部件52在再生产生判定单元51中 判定了是可能产生再生现象的控制状态时，开始再生抑制处理。此外，再生 抑制部件52在再生产生判定单元51中判定了是不产生再生现象的控制状态 时，解除再生抑制处理。
而且，在本实施方式中，列举了再生抑制部件52进行抑制驱动控制信号 VSP1的时间变化率的再生抑制处理的一例。即，来自速度控制单元40的驱 动控制信号VSP1，由再生抑制部件52根据再生产生判定单元51的判定结果 而进行再生抑制处理。然后，这样再生抑制处理后的驱动控制信号即第2驱 动控制信号VSP2 (以下，简单地称为'驱动控制信号VSP2，)被通知给逆变 器驱动单元30。
超前角控制单元60生成用于控制由逆变器驱动单元30生成了的波形信 号WF的相位的相位超前角信号PS，并将该信号通知给逆变器驱动单元30。
逆变器驱动单元30基于来自再生抑制部件52的驱动控制信号VSP2、 来自超前角控制单元60的相位超前角信号PS和来自位置检测器121的位置 检测信号CS，生成用于驱动控制逆变器20的驱动信号，并将生成了的驱动 信号输出到逆变器20。
由此，逆变器20将被供给的直流电力变换为与驱动控制信号VSP2、位 置检测信号CS和相位超前角信号PS对应的驱动电压，并将变换后的驱动电 压供给电动机IO。此外，特别地，逆变器20根据按照对于电动机10的控制 状态进行了再生抑制处理的信号即驱动控制信号VSP2，变换为驱动电压。因 此，通过这样处理，被返还给直流电源105的再生能量也受到抑制。
下面，说明有关电动机驱动装置100中的各个部分的更详细的结构。
首先，速度控制单元40将来自主机装置16的速度指令信号Sref和来自 速度检测器120的速度检测信号N进行比较，并进行将它们的差乘以规定的
17控制增益的处理。速度控制单元40将通过这样的处理而生成的信号作为驱动
控制信号VSP1输出。这里，控制增益构成为，才艮据通过输入端子18,从主 机装置16通知的切换信号HL而被切换，在速度控制单元40的内部被设定。 再有，通过适当地设定这样的控制增益，可以对电动机10稳定地进行速度控 制。这样，通过可切换控制增益，例如，可以设定分别适合于高速和低速运 转的控制增益。即，切换信号HL是这样的信号，例如通过将其设为"H"电 平而应对在比较高的速度区域中控制电动机10的情况，通过将其设为"L，， 电平而应对在比较低的速度区域中进行控制的情况。主机装置16按照速度指 令信号Sref相当于哪个速度区域的速度指令，设定切换信号HL的电平，由 此，可以对电动^L 10更稳定地进4亍速度控制。
其次，逆变器驱动单元30具有波形生成单元31和脉宽调制单元(PWM) 32。波形生成单元31按照位置检测信号CS、相位超前角信号PS和驱动控制 信号VSP2而生成正弦波状的波形信号WF。此外，脉宽调制单元(PWM) 32生成按照波形信号WF进行了脉宽调制的驱动信号UH、 VH、 WH、 UL、 VL和WL。
驱动信号UH、VH和WH是具有电角度相互地为120度的相位差的信号， 而驱动信号UL、VL和WL也是具有电角度相互地为120度的相位差的信号。 此外，UH和UL是图11中所示的相互大致为互补的关系的信号，而VH和 VL、以及WH和WL也是同样。这样的各个驱动信号分别#1对应连接到逆变 器20的各个开关元件，使各个开关元件分别被导通或截止。
在由波形生成单元31生成的正弦波状的波形信号WF中，其相位以根据 位置检测信号CS所通知的位置检测的定时作为基准，作为超前了相当于由 相位超前角信号PS通知的相位的相位被设定。此外，其振幅^皮设定为与驱动 控制信号VSP2对应的波峰值。即，波形生成单元31生成振幅基于速度指令 信号Sref和速度4企测信号N之差的波形信号WF。
此外，脉宽调制单元32在内部生成三角波状的PWM载波信号，并通过 将波形信号WF与该PWM载波信号进行比较而进行脉宽调制。脉宽调制单 元32将这样生成了的驱动信号UH、 VH、 WH、 UL、 VL和WL供给到逆变 器20。
其次，逆变器20包括其一个端子电连接到直流电源105的正极侧电源 线^各Vp的正极侧的开关元件21、 23和25;以及其 一个端子电连接到负极侧电源线路Vn的负极侧的开关元件22、 24和26。此外，开关元件21和开关 元件22的另一个端子之间被连接，从该连接部分输出驱动U相驱动绕组11 的驱动电压U。此外，开关元件23和开关元件24、以及开关元件25和开关 元件26也是同样，输出驱动V相驱动绕组13的驱动电压V、以及驱动W相 驱动绕組15的驱动电压W。而且，正极侧的开关元件21、 23和25分别通过 驱动信号UH、 VH和WH而受到控制，以切换为导通或截止。负极侧的开关 元件22、 24和26分别通过驱动信号UL、 VL和WL而受到控制，以切换为 导通或截止。根据这样的结构，逆变器20按照驱动信号，将在正极侧电压和 负极侧电压之间交替变化的脉冲状的驱动电压U、 V和W，分别供给到驱动 绕组11、 13和15。
此外，各个驱动信号是通过波形信号WF进行了脉宽调制所得的信号。 因此，根据脉宽调制的原理，成为在平均值上与波形信号WF对应的正弦波 状的电压的驱动电压U、 V和W分别被供给到驱动绕组11、 13和15。
其次，如上所述，再生防止部件50包括再生产生判定单元51和再生抑 制部件52。图2是表示本实施方式中的电动机装置110的再生防止部件50 的细节的结构图。以下，参照图2，说明有关再生防止部件50的详细的结构。 如图2所示，由速度控制单元40对再生防止部件50通知控制信息组INF。 在控制信息组INF中，包含速度指令信号Sref、切换信号HL和速度^f企测信 号N。这样的控制信息组INF被通知给再生产生判定单元51。
再生产生判定单元51包括用于判定是可能产生再生现象的控制状态的 减速检测单元511、过冲4企测单元512、增益切换4企测单元513和判定单元 519。而且，再生产生判定单元51包括用于判定是不产生再生现象的控制 状态的速度达到一全测单元514。
减速检测单元511检测在速度指令信号Sref中形成减速的指令、即从高 速度指令向低速度指令的变更的事实，并将表示检测到的事实的第l信息输 出。
过沖检测单元512 4企测在速度指令信号Sref和速度检测信号N中，速度 检测信号N表示的速度与速度指令信号Sref表示的速度相比为高速这样的过 冲。过沖检测单元512检测到了这样的过冲时,，将表示检测到了的事实的第 2信息输出。
增益切换单元513 ;险测在切换信号HL中形成了控制增益的切换的指令
19的事实，并将表示检测到了的事实的第3信息输出。
判定单元519生成并输出表示是否是可能产生再生现象的控制状态的产 生判定信号KY。判定单元519在表示了在第l信息、第2信息和第3信息的 至少任何一个的信息中检测到了的事实时，将设为是可能产生再生现象的控 制状态的产生判定信号KY输出到再生抑制部件52。
此外，速度达到检测单元514检测在速度指令信号Sref和速度检测信号 N中，速度检测信号N表示的速度达到了速度指令信号Sref表示的速度的事 实。速度达到检测单元514在检测达到了这样的速度时，生成表示检测到了 的事实的第4信息。而且，速度达到检测单元514基于第4信息，判定是否 变成了不产生再生现象的控制状态。速度达到检测单元514在判定为变成了 不产生再生现象的控制状态时，将判定解除信号KYe输出到判定单元519。 判定解除信号KYe是将设为可能产生再生现象的控制状态的产生判定信号 KY解除的信号。
由此，从判定单元519对再生抑制部件52输出表示可能产生再生现象的 控制状态的期间的产生判定信号KY。
再有，为了判定是可能产生再生现象的控制状态，如图2所示，再生产 生判定单元51最好是包括减速一全测单元511、过沖^r测单元512和增益切换 检测单元513。以下，在本实施方式中，列举说明这样的结构的一例，但也 可以是包括了减速检测单元511、过沖检测单元512和增益切换检测单元513 中的至少一个的结构。即，例如，^1用减速4全测单元511的结构来判定，或 用减速一企测单元511和过沖4全测单元512的结构来判定，或用减速4企测单元 511和增益切换;险测单元513的结构来判定等，也可以进行适当变更。
此外，例如，从判定解除信号KYe被输出起，进而至经过了规定时间为 止的期间等，作为表示可能产生再生现象的控制状态的期间的产生判定信号 KY，也可以适当变更而作为^皮顾虑产生再生现象的期间。
再生抑制部件52在被通知产生判定信号KY中是可能产生再生现象的控 制状态时，开始抑制来自速度控制单元40的驱动控制信号VSP1的时间变化 率的再生抑制处理。相反地，再生抑制部件52在被通知产生判定信号KY中 变成了不产生再生现象的控制状态时，结束抑制时间变化率的再生抑制处理。 这样，再生抑制部件52将根据再生产生判定单元51的判定结果进 了再生 抑制处理的信号即驱动控制信号VSP2输出。本实施方式中的电动机驱动装置100和配备了该装置的电动机装置110如以上那才羊构成。在这样构成的本实施方式中，例如，为了提高速度，从主机装置16发出 增加速度指令信号Sref这样的加速指令。于是，在速度控制单元40中，与速 度指4M言号Sref和速乂复才企测信号N之差对应的驱动控制信号VSP1也增力口。 此外，这种情况下，由于是速度指令信号Sref增加的方向，所以再生产生判 定单元51不判定是可能产生再生现象的控制状态。因此，在再生抑制部件 52中，不执行再生抑制处理，对逆变器驱动单元30通知与驱动控制信号VSP1 相等的驱动控制信号VSP2。而且，随着驱动控制信号VSP2的增加，由波形 生成单元31生成的正弦波状的波形信号WF的振幅也增加。其结果，与驱动 各个驱动绕组的波形信号WF对应的驱动电压也增大，使电动机IO动作以进 行加速。此外，这样被加速了的速度的信息作为速度检测信号N被通知给速 度控制单元40。本电动机驱动装置IOO执行这样的反馈环(feedback loop) 控制，以使速度指令信号Sref和速度检测信号N相等。此外，为了降低速度，从主机装置16发出减少速度指令信号Sref这样 的减速指令时，再生产生判定单元51判定是在减速检测单元511中可能产生 再生现象的控制状态。因此，在再生抑制部件52中，执行再生抑制处理。然 后，将对驱动控制信号VSP1抑制了其时间变化率所得的信号即驱动控制信 号VSP2通知给逆变器驱动单元30。由此，例如，在通过速度指令信号Sref 进行了减速指令的情况下，与上述那样的加速指令的情况相比， 一边进行控 制，以使与驱动各个驱动绕组的波形信号WF对应的驱动电压緩慢地改变， 一边执行反馈环控制，以使速度指令信号Sref和速度检测信号N相等。此外， 本电动机驱动装置100通过进行控制，以将这样的驱动电压緩慢地改变，从 而预先防止再生现象。对于以上那样构成的本实施方式的电动机驱动装置100和配备了该装置 的电动机装置110,以下说明其动作。图3是本实施方式中的电动机装置110的动作说明图。图4是在本实施 方式中的电动4几装置110中，驱动绕组上所施加的正弦波状的电压的相位通 过相位超前角信号而受到控制的情况下的动作说明图。图5是表示在本实施 方式的电动机装置110中，再生现象的抑制动作的一例的图。图6是表示在 本实施方式的电动机装置110中，再生现象的抑制动作的另一例的图。首先，参照图3说明有关本电动机驱动装置100和电动机装置110的动 作。再有，以下，以对于连接到逆变器20的驱动电压U的U相驱动绕组11 的动作为中心进行i兌明。在图3中，正弦波状的波形信号WF是波形生成单元31生成了的信号， 三角波状的信号CY是在脉宽调制单元32的内部生成了的PWM载波信号。 通常，载波信号CY被设定为比电动机10的旋转产生的电角度周期高得多的 频率，但在图3中为了便于说明，以比较低的频率记述。波形信号WF通过 脉宽调制单元32与载波信号CY进行比较。按照该比较结果，逆变器20的 开关21和22互补地导通、截止。其结果，从逆变器20输出图3所示的驱动 电压U，施加到绕组ll上。由此，在绕组11中流过U相驱动电流Iu,并且 产生图3所示的感应电压Uemf。再有，如上所述，驱动电压U根据脉宽调 制原理在平均值上成为与波形信号WF对应的正弦波状的电压。因此，在绕 组11上纟皮施加与U相的波形信号WF同样的正弦波状的电压。此外，对于V相驱动绕组13和W相驱动绕组15,也与U相驱动绕组 11同样，分别通过来自逆变器20的驱动电压V和驱动电压W而被施加正弦 波状的电压。这里，各个绕组ll、 13和15所施加的各个驱动电压U、 V和W具有电 角度相互为120度的相位差。该相位差被设定，以使V相的波形信号WF与 U相的波形信号WF具有相互电角度为120度的相位差，W相的波形信号 WF与U相和V相的波形信号WF具有相互电角度隔开120度的相位差。而 且，对于V相的绕组13,按照这样的V相的波形信号WF和载波信号CY之 间的比较结果，通过使开关23和24进行导通、截止动作来实现。此外，对 于W相的绕组15,按照这样的W相的波形信号WF和载波信号CY之间的 比较结果，通过使开关25和26进行导通、截止动作来实现。如以上那样，各个绕组ll、 13和15上被施加正弦波状的电压，各个绕 组11 、 13和15纟皮正弦波爿犬的交变电流驱动。接着，参照图4说明有关超前角控制单元60的相位控制的动作。如上所述，通过超前角控制单元60输出的相位超前角信号PS，各个绕 组11、 13和15上所施加的正弦波状的电压的相位受到控制。从超前角控制单元60输出的相位超前角信号PS被输入到逆变器驱动单 元30，作用于波形生成单元31。首先，波形生成单元31以基于位置检测信号CS的相位作为基准相位定时，生成与电动机10的转子的位置对应的波形信号WF。再有，由于位置检测信号CS是检测转子上装入了的磁铁的磁极 位置的结构，所以与驱动绕组产生的感应电压之间的相位关系唯一地确定。 即，如图4所示，可以将基准相位定时i殳为在绕组11上产生的感应电压Uemf 的零交叉定时(zero cross timing )。波形生成单元31将4安照该基准相位定时 生成的波形信号WF，的相位根据相位超前角信号PS向前移动。而且，波形 生成单元31对脉宽调制单元32输出这样向前移动了相位的波形信号即波形 信号WF。由此，在U相的绕组11上，能够施加其相位通过相位超前角信号 PS可进行控制的正弦波状的驱动电压U。通过这样的超前角控制单元60的相位控制，T以提高对于电动机10的 驱动效率。即，首先，对于由驱动绕组具有的电感分量产生的驱动电压U的 平均值(相当于波形信号WF)，通过超前角控制单元60的相位超前角信号 PS来调整驱动电流Iu的相位延迟。接着，从波形信号WF，到波形信号WF, 向前移动相位，以使驱动绕组的感应电压Uemf和驱动电流Iu之间的相位差 为零。通过这样的相位控制，可以实现提高驱动效率。这种情况不仅是U相 的绕组11,对于V相的绕组13和W相的绕组15来说也是同样。另一方面，如上所述，基于速度控制单元40的驱动控制信号VSP1，各 个绕组ll、 13和15上所施加的正弦波状的电压的波峰值受到控制。接着， 说明有关在这样的各个绕组上施加的波峰值的控制中的动作。再有，这里也 参照图4说明U相的情况，但对于V相和W相也是同样。从速度控制单元40输出的驱动控制信号VSP1通过再生抑制部件52， 作为驱动控制信号VSP2被输入到逆变器驱动单元30。在逆变器驱动单元30 中，波形生成单元31生成的正弦波状的波形信号WF的波峰值基于驱动控制 信号VSP1,根据驱动控制信号VSP2而被加减。脉宽调制单元32通过波峰 值根据驱动控制信号VSP2而被加减的波形信号WF进行脉宽调制。由此， 在U相的绕组11上，被施加波峰值根据驱动控制信号VSP2而受到了控制的 正弦波状的驱动电压。此外，速度控制单元40的驱动控制信号VSP1,通过对经由输入端子17 从主机装置16通知的速度指令信号Sref和电动机10的速度检测信号N之差 乘以规定的控制增益这样的处理而生成。更详细地说，在速度检测信号N相对于速度指令信号Sref为高的情况下，使驱动控制信号VSP1减少，使驱动绕组的驱动电压减少。由此，电动机10被减速，接近速度指令信号Sref表示的速度。相反地，在速度检测信号N相 对于速度指令信号Sref为低的情况下，使驱动控制信号VSP1增加，使驱动 绕组的驱动电压增加。由此，电动机10被加速，接近速度指令信号表示的速 度。通过进行这样的动作而受到控制，以使速度指令信号Sref和速度检测信 号N最终大致相同。由此，主4几装置16可以通过对电动^L驱动装置100通 知速度指令信号Sref作为速度指令，从而自由地操控电动机10的速度。此外，在速度控制单元40输出驱动控制信号VSP1时，与速度指令信号 Sref和速度检测信号N之差相乘的控制增益在速度控制单元40的内部被设 定，以使电动机10的速度控制稳定进行。此外，控制增益^^艮据切换信号HL 而被切换其设定。即，用于稳定进行速度控制的合适的控制增益根据电动机 IO的控制速度而改变。因此，通过可切换这样的控制增益，可实现电动机IO 的稳定。具体地说，根据来自主机装置16的速度指令信号Sref产生的速度指 令是高速度区域还是低速度区域，主机装置16将切换信号HL通知给电动机 驱动装置100，以在各个速度区域中控制增益被适当地设定。电动机驱动装 置100由速度控制单元40接受该信号，速度控制单元40根据切换信号HL 来切换控制增益，并进行设定。下面，参照图5和图6说明有关本实施方式的再生防止部件50的抑制再 生现象的动作。在再生防止部件50中，再生产生判定单元51接受来自速度控制单元40 的控制信息组INF,判定是可能产生再生现象的电动机的控制状态还是不产 生再生现象的控制状态。然后，再生产生判定单元51根据产生判定信号KY， 对再生抑制部件52通知是否是可能产生再生现象的控制状态。此外，再生抑 制部件52在从根据产生判定信号KY而被通知了是可能产生再生现象的控制 状态时起，至被通知变成了不产生再生现象的控制状态为止的期间中，进行 抑制驱动控制信号VSP1的时间变化率的再生抑制处理。图5表示用于抑制这样的再生现象的动作的一例。特别地，在图5中， 表示在速度指令信号Sref中形成了减速的指令的事实被;险测，第l信息被发 送了时，可能产生再生现象的产生判定信号KY净皮输出("H"电平)的情况。 而且，如图5所示，判定解除信号KYe根据第4信息而被输出，从而将再生 抑制处理解除("L，，电平)。在图5中，在时刻a的定时，基于速度指令信号Sref的速度指令从高速 度指令改变为低速度指令。减速检测单元511检测产生了从该高速度指令向 低速度指令的变更的事实，并输出第1信息。由此，设为可能产生再生现象 的产生判定信号KY从再生产生判定单元51被输出到再生抑制部件52。接受 该信号，再生抑制部件52进入再生抑制处理，即进入抑制再生现象的动作。
如图5所示，速度控制单元40因速度指令信号Sref从高速度指令改变 为低速度指令而开始动作，以使驱动控制信号VSP1极大地减少，并使电动 机减速。此时的驱动控制信号VSP1的减少，使逆变器20的输出、即驱动绕 组的驱动电压极大地减少，该驱动电压变得比驱动绕组上产生的感应电压低。 因此，若根据此时的驱动控制信号VSP1而对驱动绕组施加驱动电压，则如 图12所示，也产生再生现象。
在本实施方式中，在设为可能产生再生现象的产生判定信号KY被输出 的期间，进行再生抑制处理，以不产生这样的再生现象。
再生抑制部件52进行的再生抑制处理，如上所述，是抑制时间变化率的 处理。即，通过该再生抑制处理，驱动控制信号VSP1极大减少的变化受到 抑制。具体地说，如图5所示，再生抑制部件52生成与驱动控制信号VSP1 的实际减少相比緩慢地减少的驱动控制信号VSP2。而且，驱动绕组由受到这 样的驱动控制信号VSP2控制的波形信号WF来驱动。此时，驱动控制信号 VSP2产生的对驱动绕组的驱动电压被设定，以使驱动电压不比该驱动绕组上 产生的感应电压低。因此，驱动控制信号VSP2根据随着电动机的减速而减 少的感应电压而緩慢地减少。这样，驱动绕组由比驱动控制信号VSP1减少 得緩慢的驱动控制信号VSP2来驱动。通过执行这样的动作，驱动绕组的驱 动电压不比感应电压低，防止了再生现象的产生。
若在时刻b的定时电动才几10的减速动作完成，则速度检测信号N和速 度指令信号Sref表示的速度相等。因此，速度达到检测单元514输出第4信 息，设为可能产生再生现象的产生判定信号KY由此而被解除。通过设为可 能产生再生现象的产生判定信号KY被解除，利用对驱动控制信号VSP1进 行了再生抑制处理的驱动控制信号VSP2的驱动电压的控制被解除，返回到 通过与驱动控制信号VSP1相等的驱动控制信号VSP2来控制驱动电压的通常 状态。
图6表示用于抑制这样的再生现象的动作的另一例子。在图6中，特别
25地，表示设为可能产生再生现象的产生判定信号KY通过产生了第3信息、 即在切换信号HL中产生了切换控制增益的指令而被输出("H"电平)，设为 可能产生再生现象的产生判定信号KY通过第4信息而被解除("L"电平)
的情况。
在图6中，在时刻a的定时，切换信号HL改变而控制增益被切换。增 益切换检测单元513检测产生了该增益切换的事实，并输出第3信息。由此， 设为可能产生再生现象的产生判定信号KY从再生产生判定单元51被输出到 再生抑制部件52。接受该信号，再生抑制部件52进入再生抑制处理，即进 入抑制再生现象的动作。
如图6所示，速度控制单元40的内部所设定的控制增益因切换信号HL 改变而被切换。此时，由于控制增益的切换之前和之后的驱动控制信号VSP1 的输出值不同等理由，如图6所示，在时刻a，有时驱动控制信号VSP1在极 大地减少方向上变化。这样，若驱动控制信号VSP1极大地减少，则与图5 中说明过的情况同样，产生再生现象。
与图5中说明过的同样，通过抑制驱动控制信号VSP1的极大地减少的 变化来进行该再生现象的抑制。即，如图6所示，生成与驱动控制信号VSP1 的实际减少相比緩慢地减少的驱动控制信号VSP2，驱动绕组由受到这样的驱 动控制信号VSP2控制的波形信号WF来驱动。
此外，在速度^r测信号N的速度相对于速度指令信号Sref产生了过冲的 情况下，需要进行减速，以便达到该速度指令。因此，在再生产生判定单元 51中，过冲4企测单元512检测这样的过冲，并通过再生抑制部件52进行上 述那样的再生抑制处理。
如以上说明，本实施方式的电动机驱动装置100包括逆变器；速度控 制单元40;以及再生防止部件50。这里，速度控制单元40基于指令信息和 速度检测信息而生成速度控制信号组，基于速度控制信号组中包含的驱动控 制信号VSP1而调整驱动电力，并控制电动机的速度。此外，再生防止部件 50基于指令信息和速度检测信息，判定是否是可能产生再生现象的控制状态， 并根据判定出的结果进行抑制再生现象的再生抑制处理，从而预先地防止再 生现象。
而且，本电动机驱动装置100包括基于指令信息和速度检测信息，判 定是否是可能产生再生现象的控制状态的再生产生判定单元51;以及根据再
26生判定单元51的判定结果，进行再生抑制处理的再生抑制部件52。这里，
再生抑制部件52在再生产生判定单元51中判定了是可能产生再生现象的控 制状态时开始再生抑制处理，并在再生产生判定单元51中判定出变成了不产 生再生现象的控制状态时解除再生抑制处理。
因此，根据本实施方式的电动机驱动装置100，在从可能产生再生现象 的状态的时刻至不产生再生现象的状态的时刻为止的期间，再生现象总是受 到抑制。因此，可以预先地防止返回到电动^4区动装置100或直流电源105 的再生电力的产生，从电动才几10向电动才几驱动装置100或直流电源105的再 生能量的返还也受到抑制。由此，例如可以防止直流电路的电压异常上升这 样的过电压的产生等。因此，根据本电动机驱动装置100，不需要在电动机 周围配备检测再生现象造成的电压增加的电路、对电源装置返回再生电力的 电路、或吸收再生电力的电源装置等。而且，由此，本电动机驱动装置100 可确保电动机驱动装置的较高的可靠性，并且提高便利性。
而且，本电动机驱动装置100中，再生产生判定单元51具有检测速度 检测信号N表示的速度达到了速度指令信号Sref表示的速度的事实，并将表 示检测到了的事实的第4信息输出的速度达到检测单元514。而且，在表示 了第4信息中检测到了的事实时，再生产生判定单元51是判定变成了不产生 再生现象的控制状态的结构。
根据该结构，例如以第l信息、第2信息和第3信息的至少任何一个的 控制信息来判定变成了可能产生再生现象的状态的时刻，以第4信息即控制 信息来判定变成了不产生再生现象的状态的时刻。因此，可以高精度地判定 从变成了可能产生再生现象的状态的时刻起至变成了不产生再生现象的时刻 为止的期间。特别地，再生现象不仅在使电动机减速的情况下产生，相反地， 在使电动机加速，电动机上所施加的负荷骤变的情况下，用于抑制速度的过 冲量即过冲的控制动作(减速指令)中产生同样的现象。本电动机驱动装置 100假设可能产生这样的再生现象的各种状态来^^测变成了可能产生再生现 象的时刻，并且基于实际地测量出的速度检测信号N来检测变成了不产生再 生现象的控制状态的事实，所以可以高精度地判定有无再生现象的产生。 (实施方式2)
图7是包括配备了本发明的实施方式2的电动机驱动装置100的电动机 装置110的结构的结构图。在与图1中表示的实施方式l的比较中，实施方式2的电动机驱动装置
元232。如在现有技术中说明的，产生再生现象是因为构成逆变器20的各个 开关元件21和22等互补地导通、截止。因此，通过不使这些开关元件互补 地导通、截止，而是在使任何一方的开关元件截止的期间，进行-使另一方的 开关元件导通、截止的动作，也可以防止再生现象的产生。
即，实施方式2的电动^/L驱动装置100将再生防止部件250中的再生抑 制部件设为脉宽调制单元232。而且，本电动机驱动装置IOO将来自脉宽调 制单元232的驱动信号UH、 VH、 WH、 UL、 VL和WL i殳为与实施方式1 不同的波形。在本实施方式中，通过设为这样的结构，防止再生现象的产生。
以下，说明这样构成的实施方式2的电动机驱动装置100。再有，在图7 中，对与实施方式1相同的构成要素附加相同的标号，省略详细的说明。
图8是本实施方式的电动机装置IIO的动作说明图，是表示了在本实施 方式的电动机驱动装置100中，用于说明抑制再生现象的处理的图。参照图 8,说明通过来自脉宽调制单元232的驱动信号UH、 VH、 WH、 UL、 VL和 WL,各个开关元件受到控制，由此防止再生现象的产生的动作。再有，以下， 说明U相的情况，但V相和W相也是同样。
在图8中，正弦波状的波形信号WF是波形生成单元31生成了的信号。 三角波状的信号CY是在脉宽调制单元232的内部生成了的PWM载波信号。 而且，绕组ll由与波形信号WF对应的驱动电压U来驱动。
此外，在图8中，表示从脉宽调制单元232输出的驱动信号UH和UL 的波形。即，对开关21和22供给这样的不是互补性的波形的驱动信号。而 且，在开关21对应于波形信号WF进行导通、截止动作的期间，开关22维 持截止状态。相反地，在开关22对应于波形信号WF进行导通、截止动作的 期间，开关21维持截止状态。
图9是表示在本实施方式的电动机装置110中，再生现象的抑制动作的 一例的图，是表示了用于说明通过对于逆变器20的各个开关元件的控制，再 生现象受到抑制的动作的图。
首先，在图9所示的期间a中，开关21导通。再有，开关22维持截止。 其结果，绕组11被连接到直流电源105的正极侧电源线路Vp，驱动电压U 的瞬时值成为正极侧电源线路Vp的电压。在该期间a,驱动电压U相对于绕组11的感应电压Uemf为高电压，所以绕组11的电流Iu—边增加一边流动。该增加量依赖于从电压U中扣除了电压Uemf所得的电压(在图9的期间a中施加了阴影线的部分)，但在驱动电压U的平均值比感应电压Uemf低时，它们之差变小，电流增加也4艮少。
接着，在期间b中，开关21截止。再有，开关22维持截止。通过开关21截止，开关22上反向并联连接的二极管导通，绕组ll被连接到直流电源105的负才及侧电源线路Vn。然后驱动电压U的瞬时值变成负极侧电源线^各Vn的电压。
在该期间b，驱动电压U相对于绕组11的感应电压Uemf为^f氐电压，所以绕组11的电流Iu在减少。该减少量依赖于>^人感应电压Uemf中扣除了驱动电压U所得的电压(在图9的期间b中施加了阴影线的部分)，在驱动电压U的平均值比感应电压Uemf低时，它们之差变大，电流的减小量也变大。
在期间b之中的期间bl，电流Iu流过开关22上反向并联连接的二极管而一边达到绕组11 一边减少。此外，在电流Iu减少到了零为止以后的期间b2,由于开关22维持截止状态，所以电流Iu变成零。
因此，电流Iu不在因图12所示的感应电压Uemf而供给电流的方向上流过。再有，在该期间b2的期间，由于电流Iu为零，所以在逆变器20的输出中绕组11的感应电压Uemf本身被观测。
在期间c中，如期间a那样，开关21导通。再有，开关22维持截止状态。因此，与期间a同样，电流Iu增加，但该增加量很少。在期间c，电流Iu从正极侧电源线路Vp通过正极侧的开关21向绕组11流动。
在期间d中，如期间b那样，开关21截止。再有，开关22维持截止状态。因此，与期间b同样，到期间dl为止的期间，电流Iu流过开关22上反向并联连接的二极管而一边达到绕组11 一边减少。在电流Iu减少到零为止后的期间d2，由于开关22维持截止状态，所以电流Iu变成零。即，在该期间，电流Iu不在因图12所示的感应电压Uemf而供给电流的方向上流过。
因此，不产生电流因驱动绕组的感应电压而向与原来相反方向的直流电源105流动的所谓的再生现象。此外，以上的动作对于其他绕组13和15也是同样。
这样，通过在使任何一方的开关元件截止的期间，进行使另一方的开关元件导通、截止的动作，也可以防止再生现象的产生。利用这样的原理，脉
29宽调制单元232在通过来自再生产生判定单元51的产生判定信号KY来表示是可能产生再生现象的控制状态的期间，使任何一方的开关元件成为截止状态，并进行使另一方的开关元件导通、截止的动作。而且，脉宽调制单元232在不产生再生现象的期间，进行使一方的开关元件和另一方的开关元件互补地驱动的动作。
即，本实施方式的电动机驱动装置IOO通过作为再生抑制部件的脉宽调
再生抑制处理的控制，从而抑制再生现象。本实施方式的电动机驱动装置100预先配备其上配备了抑制这样的再生现象的再生抑制部件的再生防止部件250，由此也预先地防止再生现象。
如以上说明，在配备了实施方式1和2的电动机驱动装置100的电动机装置110中，驱动绕组11、 13和15由正弦波状的交变电流驱动。此外，才艮据超前角控制单元60的相位超前角信号PS来进行调整，以使驱动绕组中产生的感应电压和该驱动绕组中流过的电流之间的相位差大致为零。由此，电动机10为低转矩脉动(torque ripple )、低噪声、低振动的正弦波驱动，并且被高效率驱动。
除此以外，由电动机驱动装置100的内部构成要素来实现速度控制单元40的驱动控制信号VSP1的加减动作。通过该动作，主机装置16可以只将速度指令信号Sref的速度指令输出到电动机驱动装置100，从而自由地操控被保证了正弦波驱动和高效率驱动的动作的电动机的速度。
而且配备再生防止部件50或再生防止部件250。再生产生判定单元51利用速度控制单元40可检测的电动机10的控制信息组INF，判别是可能产生再生现象的电动机10的控制状态还是不产生再生现象的电动机10的控制状态。再生产生判定单元51在是可能产生再生现象的情况下，将产生判定信号KY输出到再生抑制部件52或脉宽调制单元232，在是再生现象不产生的控制状态的情况下解除该输出。本电动机装置110通过这样地动作而抑制再生现象的产生。由此，本电动机装置110能够预先地防止直流电源的输出电压的上升，保护电动机驱动装置、电源装置和装载它们的设备不受到破损。因此，本电动机装置110可以提高安全性和可靠性，并且可以不考虑应对再生等地使电动机装置动作，所以可提高便利性。
此外，通过将包括速度控制单元和再生防止部件的电动机驱动装置内置
30或一体化在电动机装置中，装载它的主机设备可以容易并且不顾虑再生现象 而安全地构筑实现低转矩脉动、低噪声、低振动的正弦波驱动的电动机。此 外，通过将电动机驱动装置的一部分或全部作为集成电路装置进行集成化， 可以将电动机驱动装置小型化，由此，可以更容易地进行内置或一体化。其 结果，能够减轻主机设备的设计和控制负担，还具有促进对具有优良的性能 的正弦波驱动的电动机的使用推广、普及的效果。 工业实用性
再生现象起因于使构成逆变器的开关元件互补地导通、截止动作，而这 样的互补的导通、截止动作在进行用于以低噪声、低振动方式驱动电动机的 正弦波驱动时常被采用。
本发明的电动机驱动装置包括逆变器；以期望的速度控制电动机的速 度控制单元；以及基于由速度控制单元可检测的电动机的控制信息进行再生 抑制的再生防止部件；将它们内置或一体化在电动机中，并抑制再生现象的 产生。由此，再生抑制功能在电动机内部自我完结。而且，装载电动机和电 动机驱动装置的主机设备可以仅将作为电动机的速度指令的基准信号输出到 电动机驱动装置，从而容易并且不顾虑再生现象而安全地构筑能够自由地进 行速度控制的正弦波驱动的电动机。
因此，适合于不顾虑再生现象而正弦波驱动的、被要求低振动、低噪声 的用于空调设备的风扇电动机，或装载了用于燃烧的风扇电动机的热水机、 空气清洁机、水箱、洗衣机等家用电器，或者打印机、复印机、扫描器、传 真机或它们的复合机，以及在硬盘、光媒体设备等的信息设备等中所使用的 电动4几的驱动。
权利要求
1.电动机驱动装置，驱动包括了检测转子的速度并作为速度检测信息输出的速度检测器的电动机，其特征在于，包括逆变器，将被供给的直流电力变换为用于驱动所述电动机的驱动电力，并将变换后的所述驱动电力供给所述电动机；速度控制单元，基于从外部通知的指令信息和从所述速度检测器通知的所述速度检测信息而生成速度控制信号组，基于生成了的所述速度控制信号组所包含的驱动控制信号而调整所述驱动电力，并控制所述电动机的速度；以及再生防止部件，基于所述指令信息和所述速度检测信息，判定是可能产生再生现象的控制状态还是不产生再生现象的控制状态，并按照判定出的结果，通过进行抑制所述再生现象的再生抑制处理，从而具有预先地防止所述再生现象的功能。
2. 如权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于， 所述再生防止部件包括再生产生判定单元，基于所述指令信息和所述速度检测信息，判定是可 能产生所述再生现象的控制状态还是不产生所述再生现象的控制状态；以及再生抑制部件，根据所述再生产生判定单元的判定结果，进行所述再生 抑制处理，象的控制状态时，开始所述再生抑制处理，在所述再生产生判定单元中判定 了是不产生再生现象的控制状态时，解除所述再生抑制处理。
3. 如权利要求2所述的电动机驱动装置，其特征在于， 所述指令信息包含指令所述电动机的速度的速度指令信息， 所述再生产生判定单元具有减速检测单元，检测在所述速度指令信息中形成了減速的指令的事实， 并将表示检测到了的事实的第1信息输出，在表示了检测出在所述第l信息中形成了减速的指令的事实时，判定是 可能产生再生现象的控制状态。 '
4. 如权利要求2所述的电动机驱动装置，其特征在于，所述指令信息包含指令所述电动机的速度的速度指令信息，所述再生产生判定单元具有减速检测单元，检测在所述速度指令信息中形成了减速的指令的事实， 并将表示检测到了的事实的第1信息输出；以及过冲检测单元，检测在所述速度指令信息和所述速度检测信息中，所述 速度检测信息表示的速度相对于所述速度指令信息表示的速度为高速的过 沖，并将表示^f企测到了的事实的第2信息输出，在表示了在所述第1信息和所述第2信息的至少任何一个信息中检测到 了的事实时，判定是可能产生再生现象的控制状态。
5. 如权利要求2所述的电动机驱动装置，其特征在于， 所述指令信息包含指令所述电动机的速度的速度指令信息；以及切换所述速度控制单元中的控制增益的增益切换指令信息， 所述再生产生判定单元具有减速检测单元，检测在所述速度指令信息中形成了减速的指令的事实， 并将表示检测到了的事实的第1信息输出；以及增益切换检测单元，检测在所述增益切换指令信息中，形成了控制增益 的切换的指令的事实，并将表示检测到了的事实的第3信息输出，在表示了在所述第1信息和所述第3信息的至少任何一个信息中检测到 了的事实时，判定是可能产生再生现象的控制状态。
6. 如权利要求2所述的电动机驱动装置，其特征在于， 所述指令信息包含指令所述电动机的速度的速度指令信息；以及切换所述速度控制单元中的控制增益的增益切换指令信息， 所述再生产生判定单元具有减速检测单元，检测在所述速度指令信息中形成了减速的指令的事实， 并将表示检测到了的事实的第1信息输出；过冲检测单元，检测在所述速度指令信息和所述速度检测信息中，所述 速度检测信息表示的速度相对于所述速度指令信息表示的速度为高速的过 冲，并将表示检测到了的事实的第2信息输出；以及增益切换检测单元，检测在所述增益切换指令信息中，形成了控制增益 的切换的指令的事实，并将表示4企测到了的事实的第3信息输出，在表示了在所述第l信息、所述第2信息和所述第3信息中的至少一个信息中检测到了的事实时，判定是可能产生再生现象的控制状态。
7. 如权利要求3所述的电动机驱动装置，其特征在于， 所述再生产生判定单元具有速度达到检测单元，检测在所述速度指令信息和所述速度检测信息中， 所述速度检测信息表示的速度达到了所述速度指令信息表示的速度的事实， 并将表示检测到了的事实的第4信息输出，在表示了在所述第4信息中检测到了的事实时，判定是不产生再生现象 的控制状态。
8. 如权利要求4所述的电动机驱动装置，其特征在于， 所述再生产生判定单元具有速度达到检测单元，检测在所述速度指令信息和所述速度检测信息中， 所述速度检测信息表示的速度达到了所述速度指令信息表示的速度的事实， 并将表示检测到了的事实的第4信息输出，在表示了在所述第4信息中检测到了的事实时，判定是不产生再生现象的控制状态。
9. 如权利要求5所述的电动机驱动装置，其特征在于， 所述再生产生判定单元具有速度达到检测单元，检测在所述速度指令信息和所述速度检测信息中， 所述速度检测信息表示的速度达到了所述速度指令信息表示的速度的事实， 并将表示4企测到了的事实的第4信息输出， '在表示了在所述第4信息中检测到了的事实时，判定是不产生再生现象 的控制状态。
10. 如权利要求6所述的电动机驱动装置，其特征在于， 所述再生产生判定单元具有速度达到检测单元，检测在所述速度指令信息和所述速度检测信息中， 所述速度检测信息表示的速度达到了所述速度指令信息表示的速度的事实， 并将表示检测到了的事实的第4信息输出，在表示了在所述第4信息中检测到了的事实时，判定是不产生再生现象 的控制状态。
11. 如权利要求2所述的电动机驱动装置，其特征在于， 所述再生抑制部件进行用于调整所述驱动电力的、抑制所述驱动控制信号的时间变化率的再生抑制处理。
12. 如权利要求2所述的电动机驱动装置，其特征在于， 所述逆变器具有连接到直流电力的正极侧的多个开关元件；以及连接到负极侧的多个开关元件，所述再生抑制部件进行驱动各个开关元件中仅一个极侧的开关元件的再 生抑制处理的控制。
13. 集成电路装置，其特征在于，包括权利要求1至12的任何一项所述 的电动机驱动装置。
14. 电动才几装置，其特征在于，包括 电动机；检测所述电动机的转子速度的速度检测器； 权利要求1至12的任何一项所述的电动机驱动装置； 被供给直流电力的电源输入端子；以及 被通知指令信息的指令信息输入端子。
15. 电动机装置，其特征在于，包括 电动才几；检测所述电动机的转子速度的速度检测器； 权利要求13所述的集成电路装置； 被供给直流电力的电源输入端子；以及 被通知指令信息的指令信息输入端子。
16. 如权利要求14所述的电动机装置，其特征在于， 所述电动机是具有转子和三相的驱动绕组，并通过所述电动机驱动装置正弦波驱动的无刷直流电动才几。
17. 如权利要求15所述的电动机装置，其特征在于，所述电动机是具有 转子和三相的驱动绕组，并通过所述集成电路装置正弦波驱动的无刷直流电 动机。
全文摘要
电动机驱动装置(100)包括将被供给的直流电力变换为用于驱动电动机(10)的驱动电力，并供给到电动机(10)的逆变器(20)；基于速度指令信号(Sref)和速度检测信号(N)而生成速度控制信号组，并基于速度控制信号组所包含的驱动控制信号(VSP1)而调整驱动电力，控制电动机(10)的速度的速度控制单元(40)；以及基于速度指令信号(Sref)所包含的速度指令信息和速度检测信号(N)所包含的速度检测信息，通过判定是可产生再生现象的控制状态还是不产生再生现象的控制状态，并根据判定出的结果进行抑制再生现象的再生抑制处理，从而具有预先地防止再生现象的功能的再生防止部件(50)。
文档编号H02P27/06GK101682280SQ20088002006
公开日2010年3月24日 申请日期2008年4月3日 优先权日2007年6月14日
发明者八十原正浩, 杉浦贤治 申请人:松下电器产业株式会社