电动机驱动装置以及洗涤干燥机的电动机驱动装置的制作方法

专利名称：电动机驱动装置以及洗涤干燥机的电动机驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用多个逆变电路同时驱动多个电动机的热泵式 洗涤干燥机等的电动机驱动装置。
背景技术：
作为这种电动机驱动装置的例子，日本专利申请特开2006-116066 号公报公开了一种利用第一逆变电路驱动洗涤滚筒(dmm)电动机， 利用第2逆变电路驱动热泵的压縮机电动机的洗涤干燥机。在这种电动机驱动装置中，由于多个逆变电路共用直流电源，因 此，各个逆变电路的电流检测电路将会受到其它的逆变电路的电流以 及开关噪声(switching noise)的影响。其结果是出现逆变电流的检测 精度下降这样的问题。发明内容本发明的电动机驱动装置具有供给直流电力的正负直流电源母 线、多个逆变电路、多个电动机、与多个逆变电路的各自的负电压一 侧的端子相连接的分流电阻、控制多个逆变电路的控制电路。多个逆变电路被并联配置于正负直流电源母线之间，控制电路被 配置于正负直流电源母线的外侧。根据上述结构，由于直流电源的共同阻抗减少，因此电流以及开 关噪声的相互影响减少，从而防止了逆变电流的检测精度的下降。


图1是本发明的实施方式1的电动机驱动装置的方框图。 图2是该电动机驱动装置的逆变电路的详细电路图。 图3是该电动机驱动装置的电流信号放大电路的详细电路图。 图4是该电动机驱动装置的控制电路的载波信号、PWM控制信号 与电路检测A/D转换的时序图。
图5是在该电动机驱动装置的电路检测电路中追加过电流检测电 路的方框图。图6是该电动机驱动装置的过电流检测电路的详细电路图。图7是本发明的实施方式2的洗涤干燥机的电动机驱动装置的方框图。图8是该洗涤干燥机的电动机驱动装置的控制基板上的电源组件、 电流检测组件以及处理器的配置图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，本发明并 不局限于该实施方式。 (实施方式1)图1是表示本发明的第1实施方式的电动机驱动装置的方框图。在图1中，从交流电源1向由全波整流电路20与电解电容器21 构成的整流电路施加交流电力构成转换成直流电力的直流电源2，从直 流电源2的正负直流电源母线2A、 2B供给直流电力，通过第1逆变 电路3A、第2逆变电路3B以及第3逆变电路3C将直流电力转换成三 相交流电力，驱动第1电动机4A、第2电动机4B以及第3电动机4C。 通过与各个逆变电路的下桥臂开关晶体管的发射极端子Nu、 Nv、 Nw 连接的检测电动机电流的第1电流检测电路5A、第2电流检测电路5B 以及第3电流检测电路5C和控制电路6，检测出第1电动机4A、第2 电动机4B以及第3电动机4C的各自的电动机电流并实施矢量控制、 无传感器矢量控制或者无传感器正弦波驱动。控制电路6由通过微型计算机等构成的第1处理器60A和第2处 理器60B、时钟电路61、信号电路电源或者供给处理器直流电源电压 的开关电源62构成，通过由电流检测电路5A、 5B、 5C检测出的电动 机电流信号驱动逆变电路3A、 3B、 3C，对多个电动机同时进行矢量控 制或者无传感器正弦波驱动。第1处理器60A由内置PWM控制逆变电路3A的PWM控制电路 (图中未示)和高速A/D转换电路(图中未示)的微型计算机或者数 字信号处理器(简称DSP)等的高速处理器构成，根据栅极信号GA5 来控制逆变电路3A控制第1电动机4A，第2处理器60B由内置多个 同步PWM控制逆变电路3B、 3C的PWM控制电路(图中未示)和高 速A/D转换电路(图中未示)的微型计算机或者数字信号处理器(简 称DSP)等的高速处理器构成，根据栅极信号GB、 GC同时驱动逆变 电路3B、 3C，并且按照各不相同的旋转速度同时控制第2电动机4B 与第3电动机4C。此处，从电流检测电路5A、 5B、 5C发送到被内置 于处理器60A、 60B中的A/D转换电路的电流信号在图中并未表示。并且，图1所示的实施例表示的是2个处理器3个逆变器驱动方 式，但是，至少在1个处理器中内置多个PWM控制电路与多个A/D 转换电路，通过在处理器内部保持多个载波信号的同步有可能由1个 处理器3个逆变器驱动方式实现同样的控制。如后述详细说明，为了消除电流检测时的开关噪声相互干扰，使 逆变电路3A、 3B、 3C的载波频率为整数倍数，并且，必须保持载波 信号的同步，共用时钟单元61将时钟信号ck同时提供给第1处理器 60A与第2处理器60B，并且，第1处理器60A与第2处理器60B根 据同步信号syc保持载波信号的同步。电流检测电路5A、 5B、 5C采用三分流式电流检测方式，由3个 或者2个分流电阻与电流信号放大电路构成，电流检测电路5A、 5B、 5C的基本结构相同，因为对应于电动机电流分流电阻值各异，因此， 以下对有代表性的例子进行说明。分流电阻的一个端子与三相全桥逆变电路下桥臂晶体管的各个发 射极端子(Nu、 Nv、 Nw)连接，分流电阻的另一个端子与直流电源 母线的负电源线2B连接，因为分别由3个分流电阻构成故称其为三分 流方式。因三分流式电流检测方式是下桥臂晶体管在完全导通状态的 时刻检测出电流，所以，不会受到逆变电路开关晶体管的开关噪声的 影响，与单分流方式相比，电阻单个的损失减少，所以，如果电阻损失相等，那么，具有能够增大电阻值并提高检测精度的优点。而且，即便在A/D转换控制程序简单，载波频率较高的情况下也 能进行电流检测。特别是在同时驱动多个逆变电路的本实施方式的情 况下，在电流检测时发生开关噪声相互干扰这样的问题，将同时工作 的所有逆变电路的电流检测电路设置为三分流方式，并且，全部逆变
电路的载波周期相同，或者为整数倍数保持同步，在全部晶体管打开 或关闭的状态下进行电流检测，由此就可以消除开关噪声相互干扰。逆变电路3A、 3B、 3C如图2所详述，由内置控制IC与电源开关 元件的电源组件构成，通常必须向其控制电源端子VB施加15V左右 的直流电压，接近控制电源端子VB与负电源端子N之间连接用于解 决噪声问题的逆变电路去耦电容器300。另外，接近处理器的电源端子 Vcc与地线GND端子之间连接用于解决噪声问题的处理器去耦电容器 600a、 600b，由此就能防止开关噪声引起的误操作。逆变电路3A、 3B、 3C被配置在直流电源2的正负直流电源母线2A、 2B之间，控制电路 6被配置在正负直流电源母线2A、 2B之间的外侧，在多个逆变电路 3A、 3B、 3C与处理器60A、 60B之间配置有负直流电源母线2B，处 理器60A、 60B的地线端子GND和逆变电路的控制IC的负电源端子 N与负直流电源母线2B连接构成共同接地。根据上述配置，多个逆变电路与处理器之间的负直流电源母线2B 实质上成为控制电路的地线，逆变电路控制IC的去耦电容器300a、 300b、 300c的负电压侧端子、处理器去耦电容器600a、 600b的负电压 端子接近负直流电源母线2B变得易于配置，从而可以实现有效地防止 噪声误操作的配置。此外，在图1中表示的是2个处理器3个逆变器驱动方式的实施 例，但是通过1个处理器同时驱动3个逆变电路的驱动方式也同样， 由于可以减少零件数量，因此，具有能够实现低价格的电动机驱动装 置的优点。图2是本发明的第一实施方式中的逆变电路的详细电路图，采用 由6个晶体管和二极管以及控制用IC组成的电源组件构成逆变电路。此处，对三相桥臂的一个U相桥臂30A进行说明，串联连接由绝 缘栅极双极晶体管(以下简称IGBT)构成的上桥臂晶体管31al与反 并联二极管32al的并联连接体、和由IGBT构成的下桥臂晶体管31a2 与反并联二极管32a2的并联连接体，上桥臂晶体管31al的集电极端 子与逆变电路的正直流电源母线端子P连接，上桥臂晶体管31al的发 射极端子与向电动机4的输出端子U连接，下桥臂晶体管31a2的发射 极端子Nu通过构成电流检测电路5的U相分流电阻50a与负直流电
源母线2B连接。并且，控制IC (栅极驱动电路)的接地端子N与负 直流电源母线2B连接。上桥臂晶体管31al根据上桥臂驱动信号Up由上桥臂栅极驱动电 路33al驱动，下桥臂晶体管31a2根据下桥臂驱动信号Un由下桥臂栅 极驱动电路33a2控制其开关转换。上桥臂栅极驱动电路33al内置根 据微分信号设置/重置(setreset)的RS触发器(flip-flop)电路，通过 上桥臂驱动信号Up的上升而使上桥臂晶体管31al打开，通过上桥臂 驱动信号Up的下降而使上桥臂晶体管31al关闭。在下桥臂栅极驱动 电路33a2中不需要RS触发器电路，并未内置。IGBT的栅极施加电压必须是10至15V，当使下桥臂晶体管31a2 打开，从15V的直流电源控制端子VB通过自举电阻34a、自举二极管 35a使自举电容器36a被充电，因此，利用自举电容器36a的蓄积能量 可以对上桥臂晶体管31al进行打开关闭转换。另外，即使在下桥臂的 反并联二极管32a2导通的情况下，自举电容器36a也同样被充电。通过对逆变电路3的切断信号端子Of施加过电流检测信号，逆变 电路3的U相、V相、W相各个下桥臂晶体管瞬间关闭。V相桥臂30B、 W相桥臂30C也是同样的连接，各桥臂的下桥臂 晶体管的发射极端子Nv、 Nw与构成电流检测电路5的V相分流电阻 50b、 W相分流电阻50c连接，V相分流电阻50b、 W相分流电阻50c 的另一个端子与直流电源负电位端子N连接。当采用IGBT或者电源 MOSFET构成下桥臂晶体管时，由于通过控制栅极电压可以进行开关 控制，所以，选定电阻值，使得采用IGBT时与发射极端子连接、采用 电源MOSFET时与源极端子连接的分流电阻的电压为IV以下，这样 就可以在开关操作时几乎不产生影响的状态下通过电压控制进行打开 关闭转换控制，通过检测出UVW各相分流电阻50a、 50b、 50c的电压 veu、 vev、 vew，可以检测出逆变电路输出电流，即检测出电动机电流。图3是表示采用单电源放大电路构成本发明的电流检测电路5的 电流信号放大电路的详细电路图，其利用非反转放大器转换放大通过 UVW各相分流电阻50a、 50b、 50c检测出来的交流电流信号，并且进 行电平变换至内置于处理器中的A/D变换器能够检测出来的DC电压 电平Vcc。
由于UVW各相电流信号放大电路51a、 51b、 51c为同一电路，所 以对U相电流信号放大电路51a进行说明。在U相分流电阻50a中产 生的电压veu的峰值与逆变电路3的U相输出电流对应，U相分流电 阻电压veu相对于电流信号放大电路的接地电位而变化为正和负。因 内置在微型计算机等中的A/D变换器以规定的直流电压Vcc进行动作， 所以有必要将直流电压Vcc的中心值(1/2 Vcc)设为电流零并且按 照相对中心值变化的方式使放大电平转移。换言之，在A/D变换器的 输入动态范围内设定使得电动机电流信号发生变化。按照与U相分流电阻50a并联连接的方式连接电容器500a，通过 U相分流电阻50a串联连接第1输入电阻501a与第2输入电阻502a， 在U相电流信号放大电路51a的直流电源端子55上拉(pull-up)连接 第2输入电阻502a。使第1输入电阻501a (电阻值R2)与第2输入电 阻502a (电阻值Rl)的连接点与运算放大器503a的非反转输入端子 连接，在运算放大器503a的输出端子与反转输入端子之间连接反馈电 阻504a (电阻值R4)，在反转输入端子与接地电位之间连接电阻505a (电阻值R3)构成非反转放大器。如果假设U相分流电阻50a的电阻 值为Ro，那么分流电阻50a的电压veu为电阻值Ro与电流Iu的积 (veu=R0XIu)，如果假设第1输入电阻501a与第2输入电阻502a的 分压比k为l^R2/ (Rl+R2)，反馈放大率K为K=R4/R3，那么，电流 信号放大电路51a的输出电压vau如下式1所表示。vau=KXVeu (l-k)十KXkXVcc-RoXIuX (K-0.5)十0.5XVcc (公式1)此处，如果使分压比k与反馈放大率K的积为kXKX).5，那么， 以A/D变换器的直流电源电压Vcc的1/2为中心被转换为与电流Iu对 应的电压信号。例如，如果假设分压比k4.1、反馈放大率K-5、分流电阻值Ro=0.2 欧姆、施加在直流电源端子上的电压Vc(^5V，那么，电流信号放大电 路51a的输出电压以vau=0.9XIu+2.5表示。即，如果A/D变换器的 DC电压为5V，那么中心值2.5相当于0A，动态范围相对于士2.5V能 够检测出大约到士2.5A为止的电流。电阻506a与二极管507a、 508a连接用于A/D转换电路的过电压保护。使用有图3所说明的非反转放大器的电流信号放大电路51a，如前 所述，如果上拉连接的直流电源电压与A/D变换器的直流电源电压 (Vcc)相等，使第l输入电阻和上拉连接的第2输入电阻的分压比k 与反馈放大率K的积(kXK)大致为0.5，则可以电平转换为A/D转 换电路的直流电源电压(Vcc)的中心值。如上所述，本发明的电流检测电路利用较少的零件数量和单电源 的运算放大器就能够容易并且廉价地进行电流检测。并且，因为通过 运算放大器放大分流电阻的电流信号，所以，即便是低电阻的分流电 阻也可以检测出电流，并且能够减少分流电阻的损失，使分流电阻小 型化从而可以使分流电阻与电流信号放大单元形成为一体化的电流检 测组件小型化。另外，因为可以縮短分流电阻与运算放大器的配线， 因此，几乎能够消除配线引起的电流检测误差。并且，由于电流信号放大电路作为缓冲器，高速开关噪声并未被 直接输入A/D变换器中，因此，A/D变换器不会误操作或者锁定。如 果采用图3所示的非反转放大器，则用于采用单电源动作，因此，可 以简化控制电路直流电源。图4是图1所示的电动机驱动装置的控制电路的载波信号、PWM 控制信号与电流检测A/D转换的时序图。Ca表示逆变电路3A的载波 信号，Cb表示逆变电路3B的载波信号，Cc表示逆变电路3C的载波 信号，载波信号Cb、 Cc的载波频率完全相同并且同步，载波信号Ca、 Cb的载波频率以1比4的整数比同步设定。Gpal、 Gnal是逆变电路3A的U相上桥臂与下桥臂的PWM控制 信号，A/Da表示检测出电流检测电路5A的电流信号的A/D转换电路 的触发信号，在载波信号Ca变为峰值的时间t3进行A/D转换操作。 Gpbl 、Gnbl是逆变电路3B的U相上桥臂与下桥臂的PWM控制信号， A/Db表示检测出电流检测电路5B的电流信号的A/D转换电路的触发 信号，在载波信号Cb变为峰值的时间tl、 t3、 t5进行A/D转换。Gpcl、 Gncl是逆变电路3C的U相上桥臂与下桥臂的PWM控制信号，A/Dc 表示检测出电流检测电路10c的电流信号的A/D变换电路的触发信号， 在载波信号Cc变为峰值的时间t2、 t4进行A/D转换操作。逆变电路
3B与3C交互地A/D转换载波信号，逆变电路3A的A/D转换时间是 在逆变电路3B、 3C的载波信号为峰值(t3)的时间进行A/D转换，因 此，能够消除开关噪声引起的相互干扰。在图4的时序图中，逆变电路3C的A/D转换时间t2、 t4与逆变 电路3A的开关时间有时会重合，但是，如果增大逆变电路3C的分流 电阻，那么，就几乎能够消除共用阻抗引起的电流检测误差。换言之， 与逆变电路3A、 3B相比，通过减小逆变电路3C的输出电流，增大分 流电阻，就可以错开A/D转换时间。如果全部逆变电路3A、 3B、 3C 的输出电流较大时，逆变电路3A、 3B的A/D转换时间设定为tl、 t3、 t5中的任意一个，那么，就可以完全消除开关噪声相互干扰引起的电 流检测误差。图5是表示在电流检测电路中追加过电流检测电路的电流检测组 件的方块图，在如图3所示的电流检测电路5中追加过电流检测电路 56，检测出流经分流电阻50a、 50b、 50c的电流，由此进行对逆变电 路3A、 3B、 3C或者电动机4A、 4B、 4C的各自的过电流的检测，并 输出过电流检测信号Fo。过电流检测信号Fo被提供给处理器60a的外 部插入输入端子IRQ与逆变电路的输出禁止端子Of使得逆变电路输出 瞬间切断。其它的构造与图3同样，在此省略对其的详细说明。电流检测电路5a是在分流电阻50a、 50b、 50c与电流信号放大电 路51a、 51b、 51c以及其它的端子中追加设置过电流检测电路56、过 电流输出信号端子57以及过电流设定端子58而作为组件，通过处理 器60a对过电流设定端子58施加与过电流设定值相对应的信号Vref， 当过电流设定值以上的电流流经分流电阻时，过电流检测电路56检测 出过电流，然后过电流信号Fo通过过电流输出信号端子57被提供给 控制电路60a的异常信号插入端子IRQ，控制单元60a根据异常插入信 号来关闭逆变电路3A的控制信号GA (Up、 Un、 Vp、 Vn、 Wp、 Wn)。另外，由于过电流信号Fo也被提供给与图2中所说明的同样的逆 变电路3A的切断信号端子Of，并且瞬间使逆变电路3A的输出停止， 因此，由逆变电路3A的切断功能与基于控制单元6的异常插入信号的 切断功能组成的双重保护功能，保护避免受到过电流的破坏。对于电 动机4的过负荷引起的过电流或者失步引起的过电流，依据控制电路6
的异常插入信号的切断响应速度没有问题，但是，当逆变电路3A的上下桥臂短路时，必须有数微妙以内的切断响应速度，由过电流信号Fo 直接使逆变电路3A切断。图6是过电流检测电路56的详细的电路图。过电流检测电路56 利用电压比较器检测出分流电阻50a、 50b、 50c各自的端子电压，OR 连接3个电压比较器的输出端子，任意的过电流信号被输出至过电流 输出信号端子57。检测出U相分流电阻50a的电流的U相过电流检测电路56a，通 过由连接于分流电阻50a的电阻561a与电容器562a构成的积分电路， 将电压信号veu施加给电压比较器560a的反转输入端子，与被施加在 电压比较器560a的非反转输入端子的设定电压信号Vref相比，如果电 压信号veu比设定电压信号Vref高，那么，输出端子电压下降至Lo。 在电压比较器560a的反转输入端子与电路电源电压端子Vcc连接电阻 563a，通过施加正的偏置电压，在电动机中流经异常电流，-0.3V以上 的负的异常电压不会施加在电压比较器560a的反转输入端子。电压比较器560a的输出端通常由开路集电极晶体管构成，输出电 阻564a被上拉连接能够容易地构成逻辑OR电路。V相过电流检测电 路56b、 W相过电流检测电路56c (图中未示)也是同样的连接，直接 连接输出端子从而可以构成OR电路。另外，由于在各个非反转输入 端子上施加设定电压信号Vref，因此，当UVW相各个分流电阻50a、 50b、 50c的任意一个电压变为设定电压信号Vref以上时，那么，有效 Lo的过电流信号Fo被输出至过电流输出信号端子57。如上所述，本发明的电流检测电路通过构成将多个分流电阻、用 于放大多个电流信号的运算放大器、用于多个过电流检测的电压比较 器以及电阻、电容器等电路零件一体化的电流检测组件，使分流电阻 与运算放大器之间的配线以及分流电阻与电压比较器之间的配线变 短，不仅能够减小图形配线阻抗，也能减少由配线图形引起的噪声， 因此，可以减少噪声引起的误操作，从而进行正确的电流检测以及过 电流检测。如上所述，本发明利用多个逆变电路将直流电力转换成交流电力， 并且同吋正弦波驱动多个电动机，在供给直流电源的直流电力的正负
直流电源母线之间并联配置同时分别驱动多个电动机的多个逆变电 路，在多个逆变电路的各自的负电压端子一侧设置检测出电动机电流 的分流电阻，在正负直流电源母线的外侧配置检测出电动机电流同时 控制多个逆变电路的控制电路，在控制单元和多个逆变电路的边界附 近配置图形宽度大的负直流母线。这样，当縮短多个逆变电路与同时驱动多个逆变电路的处理器之 间的配线距离时，可以同时实现接地电位的共同化和共用阻抗的降低， 并且降低由逆变电路的开关引起的感应噪声(di/dt噪声)的信号线的重叠，因此，可以防止过电流检测电路或者被内置在处理器中的A/D 转换电路的误操作，降低与电流检测信号重叠的开关噪声，并且能够 防止多个逆变电路同时驱动时的相互干扰。并且，由于可以縮短处理 器与逆变电路之间的配线距离，因此，能够降低与来自处理器的栅极 驱动信号重叠的开关噪声，防止逆变电路的误操作或者噪声引起的破 坏。另外，检测出电动机过电流或者逆变电路过电流，减少由瞬间切 断逆变电路的过电流检测电路的噪声引起的误操作，可以实现正确的 过电流保护操作。 (实施方式2)图7是本发明的第2实施方式中洗涤干燥机的电动机驱动装置的 方框图，表示热泵式洗涤干燥机的实施例。在图7中，从交流电源1向由全波整流电路20与电解电容器21 构成的整流电路施加交流电力构成转换为直流电力的直流电源2，通过 直流电源2的正负直流电源母线2A、 2B供给直流电力，禾拥第1逆 变电路3A、第2逆变电路3B以及第3逆变电路3C将直流电力转换成 3相交流电力，同时驱动热泵用压縮机电动机(第1电动机)4A、旋 转滚筒驱动电动机(第2电动机)4B以及送风风扇电动机(第3电动 机)4C。通过与各个逆变电路的下桥臂开关晶体管的发射极端子连接 并且检测电动机电流的第1电流检测电路5A、第2电流检测电路5B 以及第3电流检测电路5C、控制电路6A，检测出热泵用压缩机电动 机(第1电动机)4A、旋转滚筒驱动电动机(第2电动机)4B以及送 风风扇电动机(第3电动机)4C各个电动机电流，并实施无传感器矢 量控制、矢量控制、或者无传感器正弦波驱动。第1逆变电路3A驱动压縮机电动机4A，利用与压縮机电动机4A 一体的制冷剂压缩机(图中未示)从凝縮器7向蒸发器8送出制冷剂 进行热交换，第2逆变电路3B驱动旋转滚筒驱动电动机4B并驱动旋 转滚筒9,第3逆变电路3C旋转驱动与送风风扇电动机4C直接连结 的送风风扇IO，从凝缩器7向旋转滚筒9内送出温风，从而使旋转滚 筒9内的衣物干燥。来自旋转滚筒9的高温高湿度排气空气通过蒸发 器8除湿热交换，并被返回送风风扇10的吸气一侧。控制电路6A根据来自旋转鼓滚筒驱动电动机4B的转子位置检测 电路40b的位置信号与通过电流检测电路5B检测出来的电动机电流信 号驱动逆变电路3B并矢量控制旋转滚筒驱动电动机4B，通过电流检 测电路5A、 5C检测出热泵用压縮机电动机(第1电动机)4A以及送 风风扇电动机4C各自的电动机电流，并分别控制逆变电路3A、 3C， 进行无传感器正弦波驱动，以此来进行低噪声、高效率运转。控制电路6A，由内置多个对逆变电路3A、 3B、 3C进行PWM控 制的PWM控制电路(图中未示)以及高速A/D转换电路(图中未示) 的至少一个或者2个高速处理器构成，同时地控制并正弦波驱动逆变 电路3A、 3B、 3C，分别以不同的旋转速度控制压縮机电动机4A、旋 转滚筒驱动电动机4B、送风风扇电动机4C。 .第1逆变电路3A用于无传感器矢量控制压缩机电动机4A，通过感器正弦波驱动，比较根据被存储在控制电路6A中的电动机参数与施 加在电动机上的施加电压计算求出的电流与检测电流，推定计算转子 位置，修正控制程序内的假定d-q轴控制转子相位。压縮机电动机4A 因压縮机构的构造方面的原因，由于机械的转子位置扭矩将会发生变 动，因此，必须进行尽量正确的位置推定运算，特别是与q轴相比， 推进电流相位，即所谓的定时控制(timing control)(弱磁场控制)中， 位置推定运算的精度出现问题，因此，确保电流检测精度与确保电动 机参数的精度以及位置推定算法成为课题。第2逆变电路3B用于矢量控制旋转鼓驱动电动机4B，通过位置 检测电路40b检测出转子永久磁铁的位置，通过第2电流检测电路5B 检测出旋转滚筒驱动电动机4B的电动机电流，并坐标转换(d-q转换) 成与转子永久磁铁的d轴方向成直角的q轴方向的矢量，然后矢量控 制旋转滚筒驱动电动机4B。此外，旋转滚筒驱动电动机4B为表面磁 铁电动机时，也可以通过不进行电流检测的开环矢量控制进行正弦波 驱动，通过计算求出电流值进行控制。通过矢量控制旋转滚筒驱动电 动机4B或者矢量计算电动机电流，瞬时求出扭矩电流Iq与d轴电流 Id，因此，不仅能够检测出瞬时扭矩，而且能够判定旋转滚筒7的负荷 状态或者非平衡状态。另外，在高速脱水运转时根据电流检测可以正 确控制的进角控制的进角。第3逆变电路3C用于通过无效电流定值控制位置无传感器正弦波 驱动送风风扇电动机4C，正弦波电流流过送风风扇电动机4C，积分控 制相对电动机施加电压的无效电流并控制其稳定化。当永久磁铁同步 电动机的旋转速度使驱动频率f一定吋，那么，与电源电压变动或负荷 变动无关，送风风扇电动机4C的旋转速度变为一定，所以，如果进行 无效电流定值控制，那么，就能实现驱动频率定值控制，从而能够使 旋转数变动几乎为零。当对送风风扇电动机4C进行如无效电流定值控 制那样的开环驱动频率定值控制时，不受直流电源电压变动的影响， 可以使驱动送风风扇10的送风风扇电动机4C的旋转速度一定，所以， 送风风扇IO的风扇噪声没有变化，从而能够消除旋转速度变动引起的 刺耳的风扇噪声变动。电流检测电路5A、 5B、 5C如图1中所述，采用3分流式电流检 测方式，并且由3个或2个分流电阻和电流信号放大单元构成，电流 检测电路5A、 5B、 5C的基本结构完全相同，通过使全部逆变电路的 载波频率为整数倍数并保持载波信号的同步，则可以防止电流检测时 的开关噪声相互干扰。对于电流检测的时间，因已经说明故将其省略。压缩机电动机4A的输出为600至750W，旋转数为1000至 6500r/m，最大输出电流为3至5Arms，旋转滚筒驱动电动机4B输出 为50至500W，旋转数为30至1600r/m，最大输出电流为5至8Arms， 送风风扇电动机4C输出为30至150W，旋转数为4000至6000r/m， 最大输出电流为0.5至1.5Arms,所以，逆变电路输出顺序为逆变电路 3A、 3B、 3C。旋转滚筒驱动电动机4B在洗净或者干燥运转的低速旋
转时，电动机输出变得非常少为50W左右，在脱水高速运转时，则变为250至500W的最大输出，但是运转时间与其它的过程相比更短。 但是，驱动热泵的压縮机电动机4A的输出较大，并且，运转时间为数 小时非常长，因此，会发生温度上升的问题。特别是分流电阻、配线 图形、电源半导体的发热及其散热成为课题。而且，因逆变电路开关 噪声大，所以，为了减少辐射噪声，必须尽量减少逆变电路电流流经 的环面积，减少电磁场的产生。图8是洗涤干燥机的电动机驱动装置的控制基板上的电源组件、 电流检测组件以及处理器的封装配置图，是从正负直流电源母线2A、 2B的配线图形、构成逆变电路3A、 3B、 3C的电源组件3a、 3b和3c、 各个电流检测组件5a、 5b、 5c以及控制单元6A的处理器60a、 60b的零件一面所观察到的配置图。在图的正面左侧配置有直流电源(图中未示)，在正负直流电源母 线2A、 2B之间按照逆变电路输出从大到小的顺序，即驱动压縮机电 动机4A的第1逆变电路3A的电源组{牛3a、驱动旋转滚筒驱动电动机 4B的第2逆变电路3B的电源组件3b、驱动送风风扇电动机4C的第3 逆变电路3C的电源组件3c的顺序进行配置，在正负直流电源母线2A、 2B之间的外侧配置驱动电源组件3a并控制压縮机电动机4A的处理器 60a与驱动电源组件3b、3c并控制旋转滚筒驱动电动机4B和送风风扇 电动机4C的处理器60b，在电源组件3a、 3b、 3c与处理器60a、 60b 之间配置负的直流电源母线2B，电源组件的控制IC的负电源端子与 处理器的接地端子以共同接地的方式配线。电源组件3a、 3b、 3c分别由图2中所示的零件(电容器除外)构 成，形状为DIP (Dual In Line)型，在封装箱的两端分别配置端子。 在封装箱一侧设置高压直流电源端子P、 U相输出端子U、 V相输出端 子V、 W相输出端子W、下桥臂晶体管发射极端子Nu、 Nv、 Nw，在 相对封装箱的另一侧设置各个栅极控制端子Up、 Un、 Vp、 Vn、 Wp、 Wn与切断信号端子Of (图中未示)以及控制IC电源端子VB (图中 未示)。与电源组件3a、 3b、 3c接近配置有各个电流检测组件5a、 5b、 5c，驱动电源组件3a的处理器60a和驱动电源组件3b、 3c的处理器 60b夹着负直流电源母线2B配置在与各自驱动的电源组件的配线最短
的位置。
如图8所示，通过在一条直线上并列配置电源组件3a、 3b、 3c， 使向冷却用散热片的安装变得容易，因此，在一个散热片上安装并封 装多个电源组件变得容易。
也可以延长电源组件3a、 3b、 3c的端子引线，在电源组件3a、 3b、 3c与印刷(print)基板之间，即在电源组件的正下方配置电流检测组 件5a、 5b、 5c。由于正负直流电源母线2A、 2B的配线图形以与电源 组件3a、 3b、 3c的高压直流电源端子P以及发射极端子Nu、 Nv、 Nw 最近的方式进行配线，因此，如果电流检测组件5a、 5b、 5c配置在电 源组件下部或者电源组件的侧面，那么，各个电流检测组件与处理器 60a、 60b之间的配线变得最短。
从下桥臂晶体管发射极端子通过分流电阻对负直流电源母线2B 进行配线时，如果配线变长，那么，电感增加，由于杂散电感引起的 开关时的反电动势，IGBT或者MOSFET被锁定破坏。另外，如果分 流电阻与放大电路的配线变长，那么，开关噪声容易通过信号线传播， 而且，由于通过共用阻抗同时动作的逆变电路电流检测精度将会下降。
但是，通过在正负直流电源母线2A、 2B的配线图形之间配置多 个电源组件3a、 3b、 3c，这样，全部多个电源组件从下桥臂晶体管发 射极端子通过分流电阻向负直流电源母线2B的配线变得容易，可以使 与同时驱动多个电源组件的处理器的配线距离最短，减少杂散电感等 的配线阻抗，共用阻抗也几乎消失，电流检测单元和处理器的向A/D 转换单元的配线也变短，从而可以提高电流检测精度。
进一步，由于从处理器向电源组件的配线与负直流电源母线2B成 直角交叉，所以，不易受到因负直流电源母线2B而产生的高频电磁场 的影响，因此，具有几乎不会发生向电源组件的栅极信号配线与来自 电流检测电路的电流信号配线重叠的感应噪声(di/dt噪声)的优点。
与图8不同，当通过1个处理器控制热泵的压縮机电动机和送风 风扇电动机，通过另一个处理器控制旋转滚筒驱动电动机时，也可以 按照将压縮机电动机驱动逆变电路配置成与直流电源最接近，依次送 风风扇电动机驱动逆变电路、旋转滚筒驱动逆变电路的顺序进行配置。 由于一般情况下使用同时驱动空调机的压缩机电动机与送风风扇电动
机的处理器并且价格也便宜，因此，在采用双处理器方式时挪用空调 机用处理器，并且在价格优先的情况下也可以采用上述的配置。
如上所述，本发明是在热泵式洗涤干燥机的正负直流电源母线之 间并联配置由压缩机电动机驱动逆变电路、旋转滚筒电动机驱动逆变 电路、送风风扇电动机驱动逆变电路以及与各个逆变电路连接的电流 检测电路组成的多个逆变电路模块，在多个逆变电路与同时驱动多个 逆变电路的处理器之间配置负直流电源母线图形，缩短逆变电路与处 理器的接地配线并减少共用阻抗，縮短逆变电路与处理器之间的栅极 信号以及电流检测信号的配线距离。因此，可以减少对处理器的通用
模式噪声(common mode noise)和逆变电路与处理器之间的正常模式 噪声，防止逆变电路的误操作，减少与电流检测信号重叠的噪声，从 而能够提高电流检测精度，可以在1个控制基板上封装多个逆变电路， 实现廉价并且可靠性高的控制基板。
另外，通过接近直流电源并且按照压縮机电动机驱动逆变电路、 旋转滚筒电动机驱动逆变电路、送风风扇电动机驱动逆变电路的顺序 进行配置，这样就能縮短较大电流流经的直流电源母线的配线距离， 因此，可以降低逆变电路电流引起的直流电源母线的配线的电压下降 和配线图形发热，而且，远离直流电源的送风风扇电动机逆变电路的 自由度增加，配线变得容易，因此，不仅能够实现基板的小型化，而 且能够实现廉价并且可靠性高的热泵式洗涤干燥机。
由于可以在一条直线上并列配置电源组件，因此，冷却用散热片 的安装变得容易，可以在1个散热片上安装多个电源组件，所以具有 能够实现基板小型化的优点。
在图8中表示的是使用两个微型计算机等的处理器的实施例，但 是，在使用一个处理器三个逆变器驱动的情况下，其方法相同，只要 配置在配线均匀变短的位置即可。另外，按照从直流电源开始由近到 远的顺序配置电源组件3a、 3b、 3c，但是，很明显即便使电源组件3a、 3b按照相反的方式配置，除了直流电源母线图形的发热以外，可以获 得大致同样的效果。特别是例如在温风脱水过程中，同时驱动热泵的 压縮机电动机与旋转滚筒驱动电动机的高速脱水运转中，由于大电流 流经旋转滚筒驱动电动机，可以降低共用阻抗引起的电压下降。
另外，表示了采用三分流方式构成电流检测电路的实施例，但是， 如果与电流信号重叠的开关噪声为容许范围以下，那么，即使是在单 分流方式中，发明的效果也相同。
权利要求
1.一种电动机驱动装置，其特征在于，包括直流电源；供给所述直流电源的直流电力的正负直流电源母线；将所述直流电源的直流电力转换成交流电力的多个逆变电路；被所述多个逆变电路分别驱动的多个电动机；与所述多个逆变电路的各自的负电压侧端子连接，检测所述电动机电流的多个电流检测电路；和根据所述电流检测电路的输出信号，控制所述多个逆变电路并同时驱动所述多个电动机的控制电路，在所述正负直流电源母线之间并联配置所述逆变电路，在所述正负直流电源母线的外侧配置所述控制电路。
2. 根据权利要求l所述的电动机驱动装置，其特征在于 所述多个逆变电路具有同步的载波信号， 所述控制电路至少具有1个梦理器，所述电流检测电路具有与所述多个逆变电路的下桥臂发射极端子 分别连接的分流电阻，与所述载波信号同步进行电流检测。
3. 根据权利要求2所述的电动机驱动装置，其特征在于 在所述多个逆变电路与所述处理器之间配置所述负直流电源母线，在向所述多个逆变电路的控制信号的配线最短的位置配置所述处 理器。
4. 根据权利要求3所述的电动机驱动装置，其特征在于 所述逆变电路包括具有开关晶体管、二极管和控制IC的电源组件，所述控制IC的负侧电源端子和所述处理器的接地端子共同连接于所述 负直流电源母线。
5. —种洗涤干燥机的电动机驱动装置，其特征在于，包括 直流电源；供给所述直流电源的直流电力的正负直流电源母线； 将所述直流电源的直流电力转换为交流电力的第一、第二、第三 逆变电路；被所述第一、第二、第三逆变电路分别驱动的热泵的压縮机电动机、旋转滚筒驱动电动机、送风风扇电动机；与所述多个逆变电路的各自的负电压侧端子连接，检测电动机电流的多个电流检测电路；和根据所述电流检测电路的输出信号，控制所述多个逆变电路并驱 动所述多个电动机的控制电路，在所述正负直流电源母线之间并联配置所述多个逆变电路，在所 述正负直流电源母线的外侧配置所述控制电路。
6. 根据权利要求5所述的洗涤干燥机的电动机驱动装置，其特征 在于所述第一逆变电路配置成比所述第二和第三逆变电路更接近所述直流电源。
7. 根据权利要求5所述的洗涤干燥机的电动机驱动装置，其特征在于所述第二逆变电路配置成比所述第一和第三逆变电路更接近所述直流电源。
全文摘要
本发明提供一种电动机驱动装置，其在正负直流电源母线之间并列配置多个逆变电路，在正负直流电源母线的外侧配置控制电路。通过该配置，除去多个逆变电路之间的开关噪声的相互干扰。
文档编号H02P6/00GK101166008SQ20071016230
公开日2008年4月23日 申请日期2007年9月30日 优先权日2006年10月18日
发明者木内光幸, 滨口涉 申请人:松下电器产业株式会社