[发明专利]同步电动机及同步电动机的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及空调和热水器等所采用的同步电动机及同步电动机的控 制方法。

背景技术

近年来，针对空调和热水器等的风扇电动机，为了能够大范围的可变 速控制、节约耗电量或低噪音驱动，而采用了同步电动机，并利用同步电 动机内部的电动机驱动装置来对该同步电动机进行正弦波驱动。

通常，在同步电动机的内部作为位置传感器安装有廉价且结构简单的 霍尔IC和逆变器主电路。利用霍尔IC检测同步电动机的磁极位置，并依据 该磁极位置的信息来控制逆变器主电路的开关元件，对同步电动机的绕组 施加电压以进行驱动。另外，在与同步电动机外部的协调中，直流电源、 15V左右的控制电源、GND、DUTY指令、旋转速度脉冲一般全部作为模 拟信息来使用。其中，从电动机外部向内部供给的是上述直流电源、上述 控制电源、上述GND、上述DUTY指令，从电动机内部向外部报告的是上 述旋转速度脉冲。上述DUTY指令是逆变器主电路各相正负开关元件的 ON/OFF期间的DUTY比的指令，DUTY指令越大，逆变器主电路向电动机 输出的电压越大。另外，在从外部向内部的供给中，DUTY指令有时也以 转矩指令或速度指令等的意思进行使用。为了分离电动机的内部和外部， 将该DUTY指令以及上述旋转速度脉冲经由绝缘电路与电动机外部的微机 连接。

在专利文献1中公开了现有的同步电动机驱动装置。

该同步电动机驱动装置从直流电源向同步电动机驱动装置供给电力。 检测流过电动机的电源电流，并生成与检测出的电源电流的峰值相应的电 流信号。输入该电流信号、和从外部输入的转矩指令信号(电流值的指令信 号)，输出转矩指令信号减去电流信号所得到的值即误差信号。利用位置传 感器输出相对于电动机的多相定子绕组所产生的感应电压具有一定相位 关系的位置传感器信号，并根据该相位生成电压值周期性地变化的正弦波 信号。该正弦波信号的振幅根据上述误差信号来确定。

另一方面，检测流过电动机绕组的相电流的相位，检测位置传感器信 号和电流相位信号的相位差，根据该相位差信号，补正相对于位置传感器 信号的相位而生成的正弦波信号的相位。

根据这样获得的正弦波信号的振幅和相位，通过公知的PWM控制来 作成驱动信号，并将该驱动信号给予门极驱动电路，来驱动逆变器内的开 关元件。

即，专利文献1所公开的现有同步电动机驱动装置，首先根据与电源 电流的峰值相应的电流信号和从外部输入的转矩指令的偏差来决定电动 机所输出的电压的振幅。接着，根据位置传感器信号和相电流的相位差来 决定电动机所输出的电压的相位，并驱动电动机。

【专利文献1】日本特开2006-34086号公报

以往，DUTY指令、转矩指令或速度指令是模拟信号。因此，由于操 作过电压(switching surge)、各指令的生成电路以及检测电路的偏差影响， 而难以正确地进行检测，特别在指令值变小的低速旋转区域中有无法成为 希望的旋转速度这样的问题、及电动机的旋转速度发生变动这样的问题。 另外，由于旋转速度脉冲也是模拟信号，所以存在电动机的旋转速度与上 述同样发生变动、或误检测旋转速度这样的问题。

另外，在DUTY指令或专利文献1的转矩指令的情况下，向电动机输出 的电压大小根据直流电压的变动而发生变化，因此除了电动机的旋转速度 发生变动之外，还存在100Hz或120Hz拍音的噪音问题、及负载变动所导致 的效率降低的问题。

另外，为了降低价格，而将电动机内部与外部的连接抑制到最低限度， 从电动机内部向外部报告的信息仅是旋转速度脉冲，从而难以在电动机的 外部检知电动机的状态以及安装在电动机内的风扇等负载的状态。例如， 难以在电动机的外部检知安装在电动机内的风扇的堵塞的进展状况。

另外，为了保持着将电动机内部与外部的连接抑制到最低限度的状况 来检测负载状态，在电动机的外部安装电流检测电路时，由于与检测位置 分离，所以存在电流检测精度恶化的问题、以及需要与电动机内部绝缘的 电路导致成本上升这样的问题。

发明内容

本发明的目的是提供在低噪音下拓宽了电动机驱动范围的同步电动 机或同步电动机的控制方法。

本发明的其他目的是提供不用增加绝缘电路仅以廉价的结构就能够 收发多个信息、并可以在电动机外部确认安装在电动机内的负载的状态的 同步电动机或同步电动机的控制方法。