電機(jī)驅(qū)動裝置和使用其的冷藏庫的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的電機(jī)驅(qū)動裝置包括：根據(jù)因無刷DC電機(jī)(4)的轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生的反電動勢來檢測轉(zhuǎn)動位置的位置檢測單元(5)；和基于位置檢測信號生成任意的頻率的波形，對無刷DC電機(jī)(4)進(jìn)行驅(qū)動的逆變器(3)。位置檢測單元(5)包括：檢測無刷DC電機(jī)(4)各相的電壓的相電壓檢測部(5a)；設(shè)定基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)電壓設(shè)定部(5c)；除去高頻成分的濾波部(5b)；和比較基準(zhǔn)電壓設(shè)定部(5c)和濾波部(5b)的輸出的比較部(5d)。
【專利說明】電機(jī)驅(qū)動裝置和使用其的冷藏庫
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及驅(qū)動無刷DC電機(jī)的電機(jī)裝置和使用其的冷藏庫。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有，這種電機(jī)驅(qū)動裝置檢測無刷DC電機(jī)的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動位置，基于該轉(zhuǎn)動位置，對通電的定子繞組進(jìn)行切換。不使用編碼器、霍爾元件等檢測器對無刷DC電機(jī)的轉(zhuǎn)子的位置進(jìn)行檢測的方法通過為無模擬傳感器方式和數(shù)字方式。
[0003]所謂無模擬傳感器方式，是指在無刷DC電機(jī)的各相的電壓中通過濾波電路取出反電動勢，將該電壓作為轉(zhuǎn)子的位置信號，對通電的定子的繞組進(jìn)行切換(例如專利文獻(xiàn)I)。
[0004]另一方面，在無數(shù)字傳感器方式中，將逆變器輸出電壓與逆變器輸入電壓的1/2作比較，將該大小關(guān)系變化的點作為伴隨無刷DC電機(jī)轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生的反電動勢的零交叉點進(jìn)行檢測(例如非專利文獻(xiàn)I)。
[0005]圖10表示專利文獻(xiàn)I所記載的現(xiàn)有的電機(jī)驅(qū)動裝置中的位置檢測電路200。如圖10所示，第一濾波電路201、第二濾波電路202、第三濾波電路203由基于RC的一階濾波器構(gòu)成，其輸入與無刷DC電機(jī)的各三相繞組連接。
[0006]第一合成電路204利用電阻將第二濾波電路202的輸出和第三濾波電路203的輸出合成。第一比較電路205比較第一濾波電路201的輸出和第一合成電路204的輸出，輸出位置檢測信號Z。
[0007]第二合成電路206利用電阻將第三濾波電路203的輸出和第一濾波電路201的輸出合成。第二比較電路207比較第二濾波電路202的輸出和第二合成電路206的輸出，輸出位置檢測信號X。
[0008]第三合成電路208利用電阻將第一濾波電路201的輸出和第二濾波電路202的輸出合成。第三比較電路209比較第三濾波電路203的輸出和第三合成電路208的輸出，輸出位置檢測信號Y。
[0009]從第一比較電路205輸出的位置檢測信號Z、從第二比較電路207輸出的位置檢測信號X和從第三比較電路209輸出的位置檢測信號Y，被輸入到異或邏輯電路210。
[0010]接著使用圖11說明以上結(jié)構(gòu)的動作。
[0011]圖11是表示位置檢測電路的動作中的各部的波形的圖。
[0012]圖11中，(a)、(b)、(c)分別為U相、V相、W相的電壓波形，分別輸入到第一濾波電路201、第二濾波電路202、第三濾波電路203。在此，為了說明簡化，該電壓波形為示意圖，實際的波形通過PWM(脈沖寬度調(diào)制)等進(jìn)行電壓控制，所以成為復(fù)雜的波形。
[0013]此外，圖11的(d)、(e)、(f)分別為第一濾波電路201、第二濾波電路202、第三濾波電路203的輸出。圖11的(g)、(h)、(i)分別為第二比較電路207、第三比較電路209、第一比較電路205的輸出，利用濾波電路從無刷電機(jī)的繞組電壓僅取出反電動勢成分，通過進(jìn)行比較能夠獲得轉(zhuǎn)子的位置檢測信號。[0014]在能夠獲得該位置檢測信號的時刻，依次切換無刷DC電機(jī)的通電的繞組，穩(wěn)定地驅(qū)動無刷DC電機(jī)。
[0015]圖12是非專利文獻(xiàn)I的電機(jī)驅(qū)動裝置的框圖。
[0016]圖12中，將工頻電源101作為輸入，利用具有整流部102a和平滑部102b的整流平滑電路102將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，輸入到逆變器103。逆變器103利用三相全橋連接6個開關(guān)元件103a?103f。各開關(guān)元件103a?103f在反向并聯(lián)連接有二極管103g?1031，將直流輸入轉(zhuǎn)換為三相交流電力，對無刷DC電機(jī)104供給電力。位置檢測電路300根據(jù)無刷DC電機(jī)104的端子電壓檢測轉(zhuǎn)子的相對位置。
[0017]圖13是圖12所示的非專利文獻(xiàn)I的電機(jī)驅(qū)動裝置的位置檢測電路300的電路圖。
[0018]圖13中，位置檢測電路300由構(gòu)成比較部301的比較電路構(gòu)成，將無刷DC電機(jī)104的端子電壓輸入到非反相輸入，將逆變器輸入電壓的1/2作為基準(zhǔn)電壓輸入到反相輸入。位置信號檢測定子繞組之中的出現(xiàn)在不通電相的逆變器輸出端子的感應(yīng)電壓與基準(zhǔn)電壓一致的時刻(即，感應(yīng)電壓的零交叉點)。
[0019]在此，說明圖12的無刷DC電機(jī)104的轉(zhuǎn)子相對位置的檢測。
[0020]圖14A是表示圖13的位置檢測電路300的各部的信號的時序圖。
[0021]在圖14A中，(a)表示作為基準(zhǔn)電壓的、逆變器3的直流輸入電壓Vdc的1/2。(b)表示無刷DC電機(jī)的端子電壓。
[0022](c)表示位置檢測電路300的比較部301的輸出波形，(d)表示作為感應(yīng)電壓的相位信號的感應(yīng)電壓的零交叉點，捕捉該信號的狀態(tài)變化的點作為位置檢測信號。此外，圖14A表示U相波形，V相和W相為相對于U相波形錯開土 120度相位而形成的波形。
[0023]圖14A的波形(b)中，區(qū)間A是伴隨圖12所示的開關(guān)元件103d(U相下側(cè)開關(guān)元件)的斷開、二極管103g導(dǎo)通而U相端子電壓電位成為Vdc (逆變器輸入電壓)的區(qū)間。同樣，區(qū)間D是伴隨開關(guān)元件103a (U相上側(cè)開關(guān)元件)的斷開、二極管103j導(dǎo)通而U相端子電壓成為接地電平的區(qū)間。區(qū)間C是上側(cè)開關(guān)元件103a導(dǎo)通的區(qū)間，區(qū)間F是下側(cè)開關(guān)元件3d導(dǎo)通的區(qū)間。區(qū)間B和區(qū)間E是U相繞組的不通電區(qū)間，此時，U相繞組的感應(yīng)電壓出現(xiàn)。
[0024]在該區(qū)間中，將感應(yīng)電壓出現(xiàn)的端子電壓與直流輸入電壓的1/2比較，檢測大小關(guān)系變化的點。其中，區(qū)間A和區(qū)間D是因換相(転流)而產(chǎn)生峰值電壓的區(qū)間，防止該峰值電壓導(dǎo)致的感應(yīng)電壓相位信號(即位置檢測信號)的誤產(chǎn)生，所以忽略換相后的一定期間的大小關(guān)系變化點，可靠地檢測感應(yīng)電壓的零交叉點，進(jìn)行準(zhǔn)確的位置檢測。
[0025]感應(yīng)電壓相位信號在一個相中信號按每電角180度進(jìn)行反轉(zhuǎn),所以在三相中產(chǎn)生信號按每電角60度進(jìn)行反轉(zhuǎn)的時刻。周期測定計數(shù)器302對該信號反轉(zhuǎn)周期(電角60度)計數(shù)。延遲計數(shù)器303從由周期測定計數(shù)器302得到的電角60度的周期移動電角30度相位，通過邏輯電路304生成驅(qū)動逆變器3的開關(guān)元件3a?3f的驅(qū)動信號，輸出逆變器3的三相交流電力。
[0026]但是，在專利文獻(xiàn)I的無模擬傳感器方式中，利用圖10所示的第一濾波電路201、第二濾波電路202、第三濾波電路203將逆變器輸出電壓轉(zhuǎn)換為電角延遲90度的相位信號之后，經(jīng)由第一比較電路205、第二比較電路207、第三比較電路209生成位置信號，對在位置信號產(chǎn)生的同時進(jìn)行通電的繞組進(jìn)行切換。因此，在該方式中，沒有附加提前角的自由度，在轉(zhuǎn)子中嵌入有永磁鐵的嵌入磁鐵電機(jī)等的具有非突極性的電機(jī)那樣，存在不適合于在最適合的驅(qū)動中需要適度的提前角的用途的問題。
[0027]另一方面，在非專利文獻(xiàn)I記載的無數(shù)字傳感器方式中，在通電角120度驅(qū)動中，在電角從O度至30度的范圍內(nèi)能夠附加任意的提前角。
[0028]如上所述，在非專利文獻(xiàn)I的電機(jī)驅(qū)動裝置中，根據(jù)在無刷DC電機(jī)的端子電壓中出現(xiàn)的感應(yīng)電壓的零交叉點檢測轉(zhuǎn)子相對位置。但是，在實際的端子電壓波形中重疊有伴隨PWM控制的導(dǎo)通/斷開與載波頻率成分。
[0029]圖14B是將圖14A中的區(qū)間B部放大的波形，圖14B的(e)表示PWM波形。如圖14B的(a)所示可知，在端子電壓中重疊有PWM成分。并且在圖N5B中，因PWM導(dǎo)通而端子電壓上升時，如波形G所示產(chǎn)生高頻的振鈴噪聲(ringing noise)。
[0030]當(dāng)將重疊有該振鈴噪聲的波形輸入到比較部時，尤其在感應(yīng)電壓零交叉點附近(即能夠進(jìn)行位置檢測的附近)，端子電壓超過基準(zhǔn)電壓(Vdc/2)的電平，有時輸出高電平。由此，產(chǎn)生將振鈴噪聲作為位置檢測信號的誤檢測(在圖14B中，在本來時刻H應(yīng)進(jìn)行位置檢測，但是在時刻I進(jìn)行檢測)，由于位置檢測精度的降低，有時伴隨速度控制的穩(wěn)定性降低、電機(jī)效率的降低。
[0031]為了消除由該振鈴噪聲導(dǎo)致的位置檢測電路的輸出，從PWM上升至經(jīng)過一定時間，一般采用不識別來自位置檢測電路的輸入信號等、附加軟件濾波器的對應(yīng)。
[0032]但是，該振鈴噪聲的頻率是繞組電感和寄生電容等引起的LC諧振，所以為了提高壓縮機(jī)效率(COP)而增加定子繞組的匝數(shù)的高效率電機(jī)中，振鈴噪聲周期變長，需要將位置檢測電路的輸出消除期間取得較長。
[0033]但是，感應(yīng)電壓僅在PWM導(dǎo)通的期間出現(xiàn)于端子電壓、即僅能夠在PWM導(dǎo)通的期間取得位置信號，所以將忽略位置檢測電路的輸出的期間延長的做法，使能夠進(jìn)行位置檢測的期間縮短，結(jié)果使位置檢測的精度降低。由此，具有速度精度的降低、不能夠獲得足夠的效率的問題。
[0034]先行技術(shù)文獻(xiàn)
[0035]專利文獻(xiàn)
[0036]專利文獻(xiàn)1:日本特開2003 - 50072號公報
[0037]非專利文獻(xiàn)
[0038]非專利文獻(xiàn)1:長竹和夫編著《家用電機(jī).逆變器技術(shù)》(家電用* 一夕.4 > K一夕技術(shù))、日刊工業(yè)新聞社、2000年4月28日、P89 — 92

【發(fā)明內(nèi)容】

[0039]為了解決現(xiàn)有的技術(shù)問題，本發(fā)明的電機(jī)驅(qū)動裝置將逆變器輸出的電壓經(jīng)由相電壓檢測單元和低通濾波器與由基準(zhǔn)電壓檢測單元檢測出的基準(zhǔn)電壓比較，能夠從逆變器輸出電壓除去振鈴噪聲的高頻成分，所以能夠高精度地檢測無刷DC電機(jī)的感應(yīng)電壓的零交叉點。
[0040]而且，本發(fā)明的電機(jī)驅(qū)動裝置能夠高效率地驅(qū)動采用增加了定子繞組的匝數(shù)的電機(jī)的壓縮機(jī)?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0041]圖1是本發(fā)明的第一實施方式的電機(jī)驅(qū)動裝置的框圖。
[0042]圖2A是本發(fā)明的第一實施方式的電機(jī)驅(qū)動裝置的位置檢測電路的電路圖。
[0043]圖2B是本發(fā)明的第一實施方式的電機(jī)驅(qū)動裝置的遲滯(Hysteresis)設(shè)定單元的詳情圖。
[0044]圖3是表示構(gòu)成本發(fā)明的第一實施方式的電機(jī)驅(qū)動裝置的位置檢測電路的濾波部的增益的頻率特性的圖表。
[0045]圖4是本發(fā)明的第一實施方式的設(shè)置于電機(jī)驅(qū)動裝置的低通濾波器的輸入PWM波形時的過渡響應(yīng)特性的圖表。
[0046]圖5A是表示本發(fā)明的第一實施方式的電機(jī)驅(qū)動裝置的遲滯電路的動作引起的各部的信號狀態(tài)的時序圖。
[0047]圖5B是檢測本發(fā)明的第一實施方式的電機(jī)驅(qū)動裝置的感應(yīng)電壓從正變化為負(fù)的零交叉點的時序圖。
[0048]圖6是本發(fā)明的第二實施方式的電機(jī)驅(qū)動裝置的框圖。
[0049]圖7A是本發(fā)明的第二實施方式的電機(jī)驅(qū)動裝置的位置檢測電路的電路圖。
[0050]圖7B是本發(fā)明的第二實施方式的電機(jī)驅(qū)動裝置的遲滯設(shè)定單元的詳情圖。
[0051]圖8是本發(fā)明的第三實施方式的冷藏庫的框圖。
[0052]圖9是本發(fā)明的第四實施方式的冷藏庫的框圖。
[0053]圖10是專利文獻(xiàn)I記載的現(xiàn)有的電機(jī)驅(qū)動裝置的位置檢測電路圖。
[0054]圖11是專利文獻(xiàn)I記載的現(xiàn)有的電機(jī)驅(qū)動裝置的位置檢測電路的動作中的各部的波形圖。
[0055]圖12是非專利文獻(xiàn)I記載的現(xiàn)有的電機(jī)驅(qū)動裝置的框圖。
[0056]圖13是非專利文獻(xiàn)I記載的現(xiàn)有的電機(jī)驅(qū)動裝置的位置檢測電路的電路圖。
[0057]圖14A是表示非專利文獻(xiàn)I記載的現(xiàn)有的位置檢測電路的信號的時序圖。
[0058]圖14B是將圖14A的時序圖的區(qū)間B部放大的波形圖。
【具體實施方式】
[0059]以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行說明。其中，本發(fā)明不由該實施方式限定。
[0060](第一實施方式)
[0061]圖1是本發(fā)明的第一實施方式的電機(jī)驅(qū)動裝置的框圖。
[0062]圖1中，交流電源I為一般的工頻電源，在日本的情況下為有效值100V的50Hz或60Hz的交流電源。整流平滑電路2由整流部2a和平滑部2b構(gòu)成，以交流電源I為輸入，將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓。
[0063]逆變器3由三相全橋結(jié)構(gòu)連接6個開關(guān)元件3a?3f，將來自整流平滑電路2的直流輸入轉(zhuǎn)換為交流電力，對無刷DC電機(jī)4供給任意的電壓和頻率的交流輸出。另外，各開關(guān)元件3a?3f在反向并聯(lián)連接有二極管3g?31。
[0064]位置檢測單元5是檢測無刷DC電機(jī)4的磁極位置的電路，包括:檢測各相的端子電壓(即逆變器輸出電壓)的相電壓檢測部5a;和從由相電壓檢測部5a檢測出的電壓除去高頻噪聲的濾波部5b。而且，位置檢測單元5包括:設(shè)定作為對端子電壓的大小關(guān)系進(jìn)行比較的基準(zhǔn)的電壓的基準(zhǔn)電壓設(shè)定部5c ;和對由濾波部除去高頻噪聲后的端子電壓和基準(zhǔn)電壓設(shè)定部5c的輸出電壓的大小關(guān)系進(jìn)行比較的比較部5d?；跒V波部5b的輸出和基準(zhǔn)電壓設(shè)定部5c的輸出電壓的大小關(guān)系，比較部5d輸出信號。此外，基準(zhǔn)電壓設(shè)定部5c的輸出電壓通常為逆變器3的直流輸入電壓Vdc的1/2，或使逆變器3的各相的輸出端子電壓為經(jīng)由電阻結(jié)線的第二中性點的電位。
[0065]逆變器控制部6包括位置檢測部6a、換相部6b和驅(qū)動部6c。位置檢測部6a基于來自位置檢測單元5的輸出檢測無刷DC電機(jī)的磁極位置，換相部6b基于位置檢測部6a的輸出決定使哪個開關(guān)元件導(dǎo)通，驅(qū)動部6c根據(jù)換相部6b的指示使相應(yīng)的開關(guān)元件導(dǎo)通/斷開。此外，在逆變器控制部中，用來自位置檢測部的位置信號檢測驅(qū)動速度，基于與指令速度的偏差通過PWM占空比控制調(diào)節(jié)輸入到無刷DC電機(jī)的電壓，并進(jìn)行反饋控制，使得驅(qū)動速度和指令速度成為相同。
[0066]對如以上方式構(gòu)成的電機(jī)驅(qū)動裝置說明其動作。
[0067]圖2A是本發(fā)明的第一實施方式的電機(jī)驅(qū)動裝置的位置檢測單元5的電路圖。在圖1和圖2A中，相電壓檢測部5a、濾波部5b、比較部5d與各相對應(yīng)地具有3個電路。相電壓檢測部5a利用多個電阻的分壓降低電壓，將各相的逆變器輸出電壓(即電機(jī)端子電壓)輸入到濾波部5b。圖2A中，濾波部5b由電阻和電容器構(gòu)成低通濾波器。基準(zhǔn)電壓設(shè)定部5c經(jīng)由電阻連接各相的濾波部輸出，構(gòu)成第二中性點，使第二中性點電位為基準(zhǔn)電壓。
[0068]此外，本實施方式中，基準(zhǔn)電壓設(shè)定部5c根據(jù)濾波部5b的輸出構(gòu)成第二中性點，但是也可以根據(jù)濾波部輸入構(gòu)成第二中性點。
[0069]而且，基準(zhǔn)電壓設(shè)定部5c可以為利用電阻使逆變器3的輸入電壓的1/2低壓化后得到的輸入。
[0070]如圖2A所示，比較部5d由比較電路構(gòu)成，對反相輸入端子輸入由基準(zhǔn)電壓設(shè)定部5c形成的中性點電位,對非反相輸入端子輸入濾波部5b的低通濾波器的輸出。
[0071]圖3是表示本實施方式的位置檢測單元5的濾波部5b的增益的頻率特性的圖表。濾波部5b為低通濾波器，所以將振鈴噪聲的頻率設(shè)定為較大地進(jìn)行衰減的截止頻率即可。但是，振鈴噪聲的頻率根據(jù)電機(jī)規(guī)格而不同，在本實施方式I中的無刷DC電機(jī)中為15kHz至50kHz左右，所以為通常使用的載波頻率的10倍以下左右。因此，當(dāng)應(yīng)用使振鈴噪聲大幅衰減的濾波常數(shù)時，載波頻率成分也大幅地衰減，有時位置檢測精度的降低或者不能進(jìn)行位置檢測。
[0072]而且，在實現(xiàn)無刷DC電機(jī)的效率提高而增加了三相繞組的匝數(shù)的電機(jī)中，振鈴噪聲的頻率變低，進(jìn)一步接近PWM載波頻率成分，所以從端子電壓僅除去振鈴噪聲成分變得更加困難。
[0073]因此，在本實施方式中，不從端子電壓除去振鈴噪聲，選定成為振鈴噪聲頻率成分的1/3以下程度的載波頻率，構(gòu)成使振鈴頻率成分衰減至6?14dB程度的低通濾波器。由此，使振鈴噪聲等級從減半衰減至1/5左右，并且對PWM成分的影響較小，所以有效利用作為無數(shù)字傳感器方式的特征的提前角設(shè)定的自由度，抑制位置檢測中的振鈴噪聲導(dǎo)致的位置誤檢測，能夠?qū)崿F(xiàn)增加了匝數(shù)的電機(jī)的高效率驅(qū)動。
[0074]圖4是表示本實施方式的低通濾波器的輸入PWM波形時的過渡響應(yīng)特性的圖表。如圖4所示，在圖3所示的特性的低通濾波器中，產(chǎn)生PWM信號的相位延遲，該延遲成為位置檢測時刻的延遲。PWM信號的延遲在圖4中為十幾usee左右，作為壓縮機(jī)中的最高速度100rps，6極無刷DC電機(jī)中的電角延遲不到2deg。無數(shù)字傳感器方式中，在通電角120度的情況下，通過由換相部進(jìn)行的換相時刻的調(diào)整，能夠附加提前角至最大30deg。因此，如果是這種程度的延遲相位，通過提前角調(diào)整能夠充分應(yīng)對，本實施方式的位置檢測電路可以說為與無數(shù)字傳感器方式非常兼容的電路。
[0075]接著，說明遲滯。如圖2A所示，為了抑制在位置檢測時刻附近因振鈴噪聲而發(fā)生比較部輸出的振顫(chattering)，在比較器輸出與非反相輸入端子之間構(gòu)成遲滯設(shè)定單元5e，對使比較部5d的輸出狀態(tài)變化的輸入電壓閾值附加遲滯。
[0076]圖2B表示遲滯設(shè)定單元5e的詳情。圖2B中，遲滯設(shè)定單元5e由遲滯電路5f、5g和遲滯切換部5h構(gòu)成。當(dāng)比較部輸出從低電平變化為高電平時，遲滯切換部5h切換從高電平變化為低電平時的反饋電路，能夠根據(jù)輸出信號狀態(tài)設(shè)定任意的遲滯。圖2B中，遲滯切換部5h用開關(guān)(switch)表示，而當(dāng)開關(guān)部使用二極管時，輸出從高向低變時和從低向高變化時的遲滯電路能夠根據(jù)輸出改變。此外，也可以采用以反饋電路為一個電路，通過組合I個二極管，利用二極管的連接方向僅在單方向上與反饋電路連接的結(jié)構(gòu)。
[0077]圖5A、圖5B是表不遲滯電路的動作的各部的信號狀態(tài)的流程圖。圖5A表不對無刷DC電機(jī)的感應(yīng)電壓從負(fù)變化為正的零交叉點進(jìn)行檢測的時刻，圖5(b)表示對感應(yīng)電壓從正變化為負(fù)的零交叉點進(jìn)行檢測的時刻。
[0078]圖5A和圖5B中，(a)表示由基準(zhǔn)電壓設(shè)定部設(shè)定的基準(zhǔn)電壓，(b)表示U相濾波器輸出(即U相的比較部非反相輸入)，(C)表不U相的比較部輸出波形，(d)表不U相的感應(yīng)電壓相位信號即位置檢測時刻，(e)表示感應(yīng)電壓電平。此外，Vhh表示輸出從低電平向高電平反轉(zhuǎn)時的非反相輸入端子的電壓電平，Vhl表示輸出從低電平向高電平反轉(zhuǎn)時的非反相輸入端子的電壓電平。
[0079]此外，圖5中為了簡單，將基準(zhǔn)電壓表示為直線。
[0080]圖5A中，非反相輸入端子的電壓，伴隨PWM的導(dǎo)通，電壓上升，出現(xiàn)無刷DC電機(jī)的感應(yīng)電壓，但由濾波部衰減至一定程度的振鈴噪聲發(fā)生重疊。由此，為比在端子電壓中出現(xiàn)的感應(yīng)電壓高的電壓電平，所以即使無刷DC電機(jī)的感應(yīng)電壓不達(dá)到基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該振鈴噪聲超過Vhh時，比較部的輸出從低變化為高，感應(yīng)電壓相位信號比無刷DC電機(jī)的零交叉時刻提前地反轉(zhuǎn)，能夠進(jìn)行位置檢測。即，圖5A中，本來在時刻K應(yīng)檢測在時刻J提前地進(jìn)行檢測。
[0081]另一方面，在圖5B所示的時刻中，尤其在感應(yīng)電壓零交叉附近，比較部輸出因振鈴而容易成為高輸出，進(jìn)而暫時成為高的比較部輸出因遲滯的影響而難以反轉(zhuǎn)為低。即，位置檢測的檢測時刻有容易比感應(yīng)電壓零交叉點延遲地進(jìn)行檢測的傾向。即，在圖5中，本來在時刻L應(yīng)檢測但是在時刻M延遲地檢測。
[0082]在對比較電路附加遲滯的情況下，通常作為反饋電路連接電阻，將Vhh與Vhl的基準(zhǔn)電壓之差設(shè)定為大致相等，但在此，位置檢測信號的產(chǎn)生間隔以“寬一窄一寬一窄—……”變動。
[0083]因此，在本實施方式中，根據(jù)比較部5d的輸出狀態(tài)，變更遲滯。
[0084]具體而言，在輸出信號高的情況下，選定遲滯幅度小的反饋電路，在輸出信號低的情況下，切換為遲滯大的反饋電路。由此，能夠抑制感應(yīng)電壓從正方向向負(fù)方向轉(zhuǎn)移的零交叉點的檢測的延遲，位置檢測精度提高，能夠?qū)崿F(xiàn)對無刷DC電機(jī)的指令速度的速度精度的提聞和效率的提聞。
[0085]如上所述，本實施方式的電機(jī)驅(qū)動裝置包括:由具有永磁鐵的轉(zhuǎn)子和具有三相繞組的定子構(gòu)成的無刷DC電機(jī)；與定子繞組電連接，根據(jù)因轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動在定子產(chǎn)生的反電動勢來檢測轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動位置的位置檢測單元；和逆變器，其基于位置檢測信號，生成任意頻率的波形來驅(qū)動無刷DC電機(jī)。位置檢測單元包括:檢測定子繞組的各相的電壓的相電壓檢測部；設(shè)定基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)電壓設(shè)定部；從相電壓檢測部或基準(zhǔn)電壓設(shè)定部的輸出除去高頻成分的濾波部；和比較基準(zhǔn)電壓設(shè)定部和濾波部的輸出的比較部。根據(jù)比較部輸出檢測無刷DC電機(jī)的轉(zhuǎn)子相對位置，由此即使在定子繞組的電感大的無刷DC電機(jī)中也能夠根據(jù)逆變器輸出電壓高精度地獲得位置檢測信號，能夠高效率地驅(qū)動高效率的電機(jī)。
[0086]此外，本實施方式的電機(jī)驅(qū)動裝置，通過采用由電阻和電容器構(gòu)成濾波部的一階濾波器，能夠以非常廉價的電路構(gòu)成，能夠以低價格實現(xiàn)高效率的電機(jī)驅(qū)動裝置。
[0087]此外，本實施方式的電機(jī)驅(qū)動裝置包括對使比較部的輸出狀態(tài)變化的輸入電壓的閾值設(shè)置遲滯的遲滯設(shè)定單元。遲滯設(shè)定單元根據(jù)比較部的輸入狀態(tài)附加不同的遲滯幅度，以使得在濾波部輸出變?yōu)楸然鶞?zhǔn)電壓設(shè)定部的輸出電壓高第一遲滯幅度時使比較部的輸出狀態(tài)變化，并且在濾波部輸出變?yōu)楸然鶞?zhǔn)電壓設(shè)定部的電壓低第二遲滯幅度時使比較部的輸出狀態(tài)變化。由此，本實施方式的電機(jī)驅(qū)動裝置能夠根據(jù)輸入狀態(tài)設(shè)定適當(dāng)?shù)倪t滯幅度，能夠提高無刷DC電機(jī)的位置檢測精度，提高速度精度和效率。
[0088]而且，本實施方式的電機(jī)驅(qū)動裝置，通過使遲滯設(shè)定單元所附加的第一遲滯幅度為第二遲滯幅度以下，能夠施加與比較部的輸入狀態(tài)相應(yīng)的適當(dāng)?shù)倪t滯。除此之外，尤其能夠抑制從濾波部輸出比基準(zhǔn)電壓高的狀態(tài)變化為比第二延遲幅度小而比較部的輸出狀態(tài)變化時的位置檢測延遲，通過位置檢測的精度的進(jìn)一步提高，能夠提高無刷DC電機(jī)的速度控制和效率。
[0089](第二實施方式)
[0090]圖6是本發(fā)明的第二實施方式的電機(jī)驅(qū)動裝置的框圖。
[0091]對與本發(fā)明的第一實施方式的電機(jī)驅(qū)動裝置相同的構(gòu)成標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記，省略說明。
[0092]圖6中，交流電源I為一般的工頻電源，在日本的情況下為有效值100V的50Hz或60Hz的交流電源。整流平滑電路2由整流部2a和平滑部2c構(gòu)成，以交流電源I為輸入，將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓。另外，平滑部2c將2個平滑電容器串聯(lián)連接，并且其連接點經(jīng)由輸入電壓切換部2d與交流電源I的一端連接，通過導(dǎo)通或斷開輸入電壓切換部2d的開關(guān)，將整流方式切換為倍壓整流和全波整流，能夠?qū)δ孀兤?的直流輸入電壓切換為2個等級。
[0093]具體而言，在低速、低負(fù)載驅(qū)動無刷DC電機(jī)的情況下，以全波整流輸入進(jìn)行高效率的運轉(zhuǎn)，在進(jìn)行高速、高負(fù)載驅(qū)動時，以倍壓整流進(jìn)行高速、高扭矩驅(qū)動等根據(jù)驅(qū)動狀況選擇適當(dāng)?shù)闹绷麟妷骸?br> [0094]圖7A是本實施方式的電機(jī)驅(qū)動裝置的位置檢測單元5的電路圖。圖6和圖7A中，相電壓檢測部5a、濾波部5b、比較部5d對應(yīng)各相具備3個電路。相電壓檢測部5a利用多個電阻的分壓降低電壓，將各相的逆變器輸出電壓(即電機(jī)端子電壓)輸入到濾波部5b。圖2A中，濾波部5b由電阻和電容器構(gòu)成低通濾波器。基準(zhǔn)電壓設(shè)定部5c經(jīng)由電阻連接各相的濾波部輸出，構(gòu)成第二中性點，使第二中性點電位為基準(zhǔn)電壓。
[0095]此外，本實施方式中，基準(zhǔn)電壓設(shè)定部5c根據(jù)濾波部5b的輸出構(gòu)成第二中性點，但是也可以根據(jù)濾波部輸入構(gòu)成第二中性點。
[0096]而且，基準(zhǔn)電壓設(shè)定部5c可以為利用電阻使逆變器3的輸入電壓的1/2低壓化后得到的輸入。
[0097]如圖2A所示，比較部5d由比較電路構(gòu)成，對反相輸入端子輸入由基準(zhǔn)電壓設(shè)定部5c形成的中性點電位,對非反相輸入端子輸入濾波部5b的低通濾波器的輸出。
[0098]圖7B表示比較部5d的I個相，使用圖7B說明遲滯的動作。
[0099]比較部輸出Vout的輸出狀態(tài)發(fā)生變化的動作點是輸入到非反相輸入端子的電壓與基準(zhǔn)電壓Vref相等的點，Vout的輸出因這些電壓電平的大小關(guān)系而變化。
[0100]Vout從低(OV)輸出變化為高輸出的輸入電壓Vin的動作點用(公式I)表示，Vin為比Vref大(公式I)的第二項的量的時刻，Vout從高輸出變化為低輸出的輸入電壓Vin的動作點用(公式2)表示，Vin為比Vref小(公式2)的第二項的量的時刻。Vout為高時和低時的Vout的輸出狀態(tài)變化的動作電壓之差為遲滯，Vin位于Vref附近時的輸出電壓Vout的振顫受到抑制。
【權(quán)利要求】
1.一種電機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于，包括: 由具有永磁鐵的轉(zhuǎn)子和具有三相繞組的定子構(gòu)成的無刷DC電機(jī)； 與所述定子繞組電連接，根據(jù)因所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動在所述定子產(chǎn)生的反電動勢來檢測所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動位置的位置檢測單元；和 逆變器，其基于來自所述位置檢測單元的信號，生成任意頻率的波形來驅(qū)動所述無刷DC電機(jī)， 所述位置檢測單元包括: 檢測所述定子繞組的各相的電壓的相電壓檢測部； 設(shè)定基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)電壓設(shè)定部； 從所述相電壓檢測部的輸出除去高頻成分的濾波部；和 比較所述基準(zhǔn)電壓設(shè)定部和所述濾波部的輸出的比較部， 根據(jù)所述比較部的輸出檢測所述無刷DC電機(jī)的轉(zhuǎn)子相對位置。
2.如權(quán)利要求1所述的電機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于，包括: 將交流電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電壓并將其供給至所述逆變器的整流平滑部；和 切換所述整流平滑部的輸出電壓的輸入電壓切換部。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于: 所述濾波部是由電阻和電容器構(gòu)成的低通濾波器。
4.如權(quán)利要求1或2所述的電機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于:包括對使所述比較部的輸出狀態(tài)變化的輸入電壓的閾值設(shè)定遲滯的遲滯設(shè)定單元，所述遲滯設(shè)定單元根據(jù)所述比較部的輸入狀態(tài)附加不同的遲滯幅度，以使得在所述濾波部的輸出變?yōu)楸人龌鶞?zhǔn)電壓設(shè)定部的輸出電壓高第一遲滯幅度時使所述比較部的輸出狀態(tài)變化，并且在所述濾波部的輸出變?yōu)楸人龌鶞?zhǔn)電壓設(shè)定部的電壓低第二遲滯幅度時使所述比較部的輸出狀態(tài)變化。
5.如權(quán)利要求4所述的電機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于: 所述遲滯設(shè)定單元所附加的第一遲滯幅度為第二遲滯幅度以下。
6.如權(quán)利要求1或2所述的電機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于: 所述無刷DC電機(jī)，驅(qū)動具有對制冷劑進(jìn)行壓縮并使制冷劑在冷卻系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)的往復(fù)式壓縮構(gòu)件的壓縮機(jī)。
7.一種冷藏庫，其特征在于: 包括權(quán)利要求1或2所述的電機(jī)驅(qū)動裝置。
【文檔編號】H02P27/06GK104040873SQ201380004897
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2013年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月25日
【發(fā)明者】田中秀尚, 前田志朗, 竹岡義典 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社