马达控制装置和马达装置的制作方法

1.本发明涉及进行马达的驱动控制的马达控制装置和马达装置。


背景技术：

2.以往，已知有进行马达的驱动控制的马达控制装置。例如在专利文献1所记载的发明中，在对交流电源进行整流而得到的直流电源的电压发生变动的情况下，以抵消由该电压变动引起的驱动电流的变动的方式对驱动元件进行驱动，由此降低马达的振动和噪音。
3.专利文献1：日本公开公报特许第6514683号公报
4.然而，以往没有考虑发生交流电源的降低(以下称为“瞬时降低”)的情况下的检测以及该情况下的控制，而无法应对。因此，以往有可能在瞬时降低时产生马达的振动和噪音。
5.另外，在进行使马达以恒定速度旋转的驱动控制的情况下，存在尽管处于瞬时降低状态但要维持旋转速度的情况。在该情况下，平滑用电容器的负担变大，有可能导致部件寿命缩短。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种马达控制装置，其通过检测瞬时降低的发生，能够执行适于瞬时降低时的控制。
7.本技术的例示性的第1发明为一种马达控制装置，其具有：整流电路，其对从交流电源提供的交流电力进行整流；平滑电路，其对所述整流电路的输出进行平滑；马达驱动部，其通过将所述平滑电路的输出施加给马达来驱动马达；电压检测部，其检测所述平滑电路的输出的电压；以及控制部，其控制所述马达驱动部向所述马达施加的电压，所述控制部根据由所述电压检测部检测出的电压，来判定所述交流电源的电压降低状态，在判定为处于所述电压降低状态的情况下，在所述马达驱动部向所述马达施加的电压的控制中应用减速时模式。
8.根据本公开的例示性的实施方式，由于根据交流电源的电压降低状态而应用减速时模式，因此能够抑制马达的振动和冲击。
9.另外，根据本技术的例示性的第1发明，通过减速时模式，能够减轻平滑电路的负担，从而防止部件寿命缩短。
10.根据本公开的例示性的实施方式，马达装置具有：前项所记载的马达控制装置；以及马达，其由所述马达控制装置控制。
附图说明
11.图1是示出本发明的第1实施方式的马达装置的概略结构的框图。
12.图2是示出施加于马达驱动部5的电压的波形的一例的波形图。
13.图3是示出控制部9的控制的一例的流程图。
14.图4是示出控制部9的控制的一例的流程图，是示出接着图3的处理的图。
15.图5是示出控制部9的控制的一例的流程图，是示出接着图4的处理的图。
16.图6是示出图3的步骤s301的进行电压扫描的处理的一例的流程图。
17.图7是示出图3的步骤s303的求出第1窗中的最大电压和最小电压的处理的一例的流程图。
具体实施方式
18.以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
19.【第1实施方式】
20.＜整体结构＞
21.图1是示出本发明的第1实施方式的马达装置的概略结构的框图。马达装置1应用于由马达2驱动风扇来进行送风的送风装置。马达2是三相的无刷直流马达。例如，该送风装置被用作室内的换气装置。
22.马达装置1具有马达控制装置100和马达2。马达2由马达控制装置100控制。马达控制装置100具有整流电路3、平滑电路c、电压检测部10a、马达驱动部5以及控制部9。
23.在马达装置1中，从交流电源4提供的交流电力被整流电路3整流。整流电路3包含使用了二极管d1、d2、d3以及d4的全波整流电路。本发明不限于全波整流，也可以是半波整流。整流后的电流通过作为平滑电路的一例的平滑电路c而被平滑化。平滑电路c具有平滑用电容器。由此，从交流电源4提供的电流的电压成为直流电压v
bus
，并施加于马达驱动部5。例如，马达驱动部5是逆变器。
24.这里，马达驱动部5包含基于驱动元件7u、7v、7w、8u、8v以及8w的3组串联电路。作为驱动元件7u、7v、7w、8u、8v以及8w，例如能够使用晶体管、fet(field effect transistor：场效应晶体管)等。各串联电路配置在直流电源和地线之间。各串联电路的连接中点分别与马达2的u相、v相、w相的绕组连接。
25.另外，马达驱动部5具有驱动元件7u、7v、7w、8u、8v以及8w。各驱动元件7u、7v、7w、8u、8v以及8w通过输入到基极(栅极)的信号进行开关。由此，马达驱动部5通过驱动元件7u、7v、7w、8u、8v以及8w的输出电压来驱动马达2。另外，在各驱动元件7u、7v、7w、8u、8v以及8w分别设置有马达电流再生用的二极管。
26.另外，在马达装置1中，控制部9是微型计算机(微机)。控制部9通过未图示的电源电路而被输入从交流电源转换为低电压的直流电源的直流电源。电压检测部10a对施加于驱动元件7u、7v、7w、8u、8v以及8w的施加电压v
bus
进行计测。施加电压v
bus
是直流电压。
27.在本实施方式中，作为电压检测部10a，例如使用分压电路。该分压电路包含电阻r1和r2。该分压电路对施加于驱动元件7u、7v、7w、8u、8v以及8w的直流电压进行分压。控制部9具有模拟数字转换电路。模拟数字转换电路被输入由分压电路分压后的直流电压。由此，控制部9对施加于驱动元件7u、7v、7w、8u、8v以及8w的施加电压v
bus
进行计测。
28.另外，电流检测电路10b包含电流检测用电阻ri，该电流检测电路10b设置于电路接地线。由此，马达装置1构成为能够检测各相的驱动电流的加法电流。经由内置的模拟数字转换电路向控制部9输入电流检测电路10b的检测结果。由此，控制部9检测各相的驱动电流i
bus
。
29.控制部9通过执行规定的处理过程，基于经由这些模拟数字转换电路得到的直流电源的电压v
bus
和各相的驱动电流的检测结果来控制马达驱动部5的动作。马达驱动部5是通过将平滑电路的输出施加给马达来驱动马达的马达驱动部的一例。控制部9是对马达驱动部5向马达施加的电压v
bus
进行控制的控制部的一例。电压检测部10a是检测平滑电路的输出的电压的电压检测部的一例。在以下的说明中，将由电压检测部10a计测出的电压v
bus
设为检测电压vm来进行说明。
30.图2是示出施加于马达驱动部5的电压v
bus
的波形的一例的波形图。电压波形是具有与电源电压的频率对应的脉动的波形。在本实施方式中，控制部9在马达2的驱动控制中使用宽窗(wide window，以下称为“第1窗”)和小窗(small window，以下称为“第2窗”)。第1窗和第2窗是指应该关注的一定的时间范围。第2窗的时间范围比第1窗的时间范围短，第2窗包含于第1窗。例如，第1窗具有25hz的周期，第2窗具有2000hz的周期。在该情况下，在1个第1窗中包含有80个第2窗。第1窗的时间范围是第1时间宽度的一例。第2窗的时间范围是第2时间宽度的一例。控制部9根据在第1窗和第2窗中检测出的电压vm，进行马达2的驱动控制。
31.n是对第1窗内的第2窗进行计数的计数器。vmax[n]是在第1窗中由第n+1个第2窗检测出的电压vm中的最大值。vmin[n]是在第1窗中由第n+1个第2窗检测出的电压vm中的最小值。
[0032]
图3是示出控制部9的控制的一例的流程图。图4是示出控制部9的控制的一例的流程图，是示出接着图3的处理的图。图5是示出控制部9的控制的一例的流程图，是示出接着图4的处理的图。
[0033]
控制部9实施与由电压检测部10a检测出的电压vm相对应的控制。在步骤s301中，控制部9实施电压扫描。这里，参照图6对步骤s301的处理的详细情况进行说明。
[0034]
图6是示出图3的步骤s301的电压扫描的一例的流程图。在步骤s401中，控制部9进行关于第1窗的各种参数的初始设定。控制部9将计数器n设为0。控制部9将本次控制时的第1窗中的最大电压vwmax设为0。控制部9将本次控制时的第1窗中的最小电压vwmin设为作为比最小电压大的规定电压的vm_max。控制部9将表示检测到最大电压的时间的t_vmax设为0。控制部9将表示检测到最小电压的时间的t_vmin设为0。最大电压vwmax是作为第1窗的时间范围内的最大值的检测电压最大值的一例。最小电压vwmin是作为第1窗的时间范围内的最小值的检测电压最小值的一例。
[0035]
在步骤s402中，控制部9判定是否经过了第1窗的时间。即，如果宽窗时间(wide window time，本次控制时的第1窗内的经过时间)小于tmax(1个第1窗的时间)，则控制部9进入步骤s403。如果宽窗时间(wide window time)为tmax以上，则控制部9结束图6的处理，进入图3的步骤s302。
[0036]
在步骤s403中，控制部9进行关于第2窗的各种参数的初始设定。控制部9将本次控制时的第2窗中的最大电压vsmax设为0。控制部9将本次控制时的第2窗中的最小电压vsmin设为作为比最小电压大的规定电压的vm_max。
[0037]
在步骤s404中，控制部9判定是否经过了第2窗的时间。即，如果小窗时间(small window time，本次控制时的第2窗内的经过时间)小于tsmall(1个第2窗的时间)，则控制部9进入步骤s405。如果小窗时间(small window time)为tsmall以上，则控制部9进入步骤
s411。
[0038]
在步骤s411中，控制部9将本次控制时的第2窗中的最大电压即vmax[n]设为vsmax。另外，在步骤s411中，控制部9将本次控制时的第2窗中的最小电压即vmin[n]设为vsmin。根据本实施方式，通过以比第1窗的周期短的第2窗的周期求出最大值、最小值，能够求出精度更高的最大值、最小值。在接下来的步骤s412中，控制部9将计数器n递增(增加1)并返回到步骤s404，执行接下来的第2窗中的处理。
[0039]
在步骤s405中，控制部9对检测电压vm与vsmax进行比较。如果检测电压vm为vsmax以下，则控制部9进入步骤s408。如果检测电压vm大于vsmax，则控制部9进入步骤s406。
[0040]
在步骤s406中，控制部9对检测电压vm和ov进行比较。ov是高电压侧的规定电压。如果检测电压vm为ov以上，则控制部9进入步骤s408。如果检测电压vm小于ov，则控制部9进入步骤s407。在步骤s407中，控制部9将vsmax设为检测电压vm。
[0041]
在步骤s408中，控制部9对检测电压vm和uv进行比较。uv是低电压侧的规定电压。如果检测电压vm为uv以下，则控制部9返回到步骤s404。如果检测电压vm大于uv，则控制部9进入步骤s409。
[0042]
在步骤s409中，控制部9对检测电压vm和vsmin进行比较。如果检测电压vm为vsmin以上，则控制部9返回到步骤s404。如果检测电压vm小于vsmin，则控制部9进入步骤s410。在步骤s410中，控制部9将vsmin设为检测电压vm。接着，控制部9返回到步骤s404。
[0043]
如果图6的处理结束，则控制部9进入图3的步骤s302。在步骤s302中，控制部9判定是否经过了第1窗的时间。即，如果经过时间为第1窗的时间以上，则控制部9进入步骤s303。如果经过时间小于第1窗的时间，则控制部9进入步骤s304。在步骤s303中，控制部9实施求出第1窗中的最大电压和最小电压的处理。这里，参照图7对步骤s303的处理的详细情况进行说明。
[0044]
图7是示出图3的s303的求出第1窗中的最大电压和最小电压的处理的一例的流程图。在步骤s501中，控制部9进行各种参数的初始设定。控制部9将本次控制时的第1窗中的最大电压vwmax设为0。控制部9将本次控制时的第1窗中的最小电压vwmin设为作为比最小电压大的规定电压的vm_max。
[0045]
在步骤s502中，控制部9判定对是第1窗中的第几个第2窗进行计数的计数器i是否小于作为表示最后的值的80。如果计数器i小于80，则控制部9进入步骤s503。如果计数器i为80以上，则控制部9进入步骤s508。
[0046]
在步骤s503中，控制部9对本次控制时的第2窗中的最大电压即vmax[i]和vwmax进行比较。如果vmax[i]为vwmax以下，则控制部9进入步骤s505。如果vmax[i]大于vwmax，则控制部9进入步骤s504。在步骤s504中，控制部9将vwmax设为vmax[i]。另外，在步骤s504中，控制部9将表示最大值的检测时间的t_vmax设为i。这里，将表示是第1窗中的第几个第2窗的计数器i设为检测时间。接着，控制部9进入步骤s505。
[0047]
在步骤s505中，控制部9对本次控制时的第2窗中的最小电压即vmin[i]和vwmin进行比较。如果vmin[i]为vwmin以上，则控制部9进入步骤s507。如果vmin[i]小于vwmin，则控制部9进入步骤s506。在步骤s506中，控制部9将vwmin设为vmin[i]。另外，在步骤s506中，控制部9将表示最小值的检测时间的t_vmin设为i。接着，控制部9进入步骤s507。
[0048]
在步骤s507中，控制部9将计数器i递增(增加1)并返回到步骤s502，执行对下一个
第2窗的处理。
[0049]
在步骤s508中，控制部9将电压幅度v_dif设为vwmax与vwmin的差分。电压幅度v_dif是检测电压幅度的一例，该检测电压幅度是检测电压最大值与检测电压最小值的差分。另外，在步骤s508中，控制部9将时间宽度t_dif设为t_vmax与t_vmin的差分的绝对值。另外，在步骤s508中，控制部9将计数器i设为0。如果步骤s508结束，则控制部9结束图7的处理，进入图3的步骤s304。根据本实施方式，通过以第1窗的周期这样的恒定的周期求出最大值、最小值、电压幅度，能够去除噪声的影响。
[0050]
如果图7的处理结束，则控制部9进入图3的步骤s304。在步骤s304中，控制部9对过载进行判定。在v_dif小于规定值δvm并且t_dif大于规定值t_min且小于规定值t_vf的情况下，控制部9进入步骤s306。在除此以外的情况下，控制部9进入步骤s305。
[0051]
规定值t_min和规定值t_vf根据电源电压的频率来决定。在图2所示的波形的例子中，t_min例如是相当于从波形的波谷到最初的波峰的时间的计数器i的值。t_vf例如是相当于从波形的波谷到第2个波峰的时间的计数器i的值。另外，规定值t_vf也可以为电源频率的1个周期量。在步骤s305中，设控制部9当前处于过载状态。
[0052]
在步骤s306中，设控制部9当前不处于过载状态。接着，控制部9进入步骤s307。另外，控制部9也可以在判定为处于过载状态、即过负载状态的情况下，输出警报信号。另外，控制部9也可以将过载状态或电压降低状态这样的状态记录为日志文件。
[0053]
控制部9保持k+1个第1窗各自的vwmax。k例如是电源电压的正弦波的8个波峰。k为自然数。在步骤s307中，控制部9以使vdown[k]为vdown[k-1]、使vdown[k-1]为vdown[k-2]的方式依次错开，并将vdown[0]设为本次控制时的vwmax。接着，控制部9进入图4的步骤s308。
[0054]
在步骤s308中，控制部9对从表示正常时的最大电压的vnorm减去10％后的值和vdown[k]进行比较。从表示正常时的最大电压的vnorm减去10％后的值是第2最大值的一例。vdown[k]是第1最大值的一例。如果从vnorm减去10％后的值为vdown[k]以上，则控制部9进入步骤s310。如果从vnorm减去10％后的值小于vdown[k]，则控制部9进入步骤s309。在本实施方式中，通过该处理能够更可靠地判定电压降低状态。
[0055]
在步骤s309中，设控制部9当前处于电压降低状态。接着，控制部9进入步骤s312。在步骤s310中，设控制部9当前不处于电压降低状态。在接下来的步骤s311中，控制部9将vnorm设为vdown[0]。接着，控制部9进入步骤s312。
[0056]
在步骤s312中，控制部9判定当前是否是马达2的起动前。如果不是起动前，则控制部9进入图5的步骤s316。如果是起动前，则控制部9进入步骤s313。
[0057]
在步骤s313中，控制部9判定当前的电压是否为起动许可电压以上。如果当前的电压不为起动许可电压以上，则控制部9进入步骤s314，如果当前的电压为起动许可电压以上，则控制部9进入步骤s315。
[0058]
在步骤s314中，控制部9进行使马达2停止的控制，然后结束处理。在步骤s315中，控制部9以规定的加速模式的指令电压开始马达2的运转，然后结束处理。
[0059]
在图5的步骤s316中，控制部9进行过载状态的判定。控制部9在当前的状态为过载状态且前次的控制时的状态不为过载状态的情况下，进入步骤s317。在除此以外的情况下，控制部9进入步骤s320。
[0060]
在步骤s317中，控制部9确认从前次的控制时起是否经过了100ms。控制部9在从前次的控制时起没有经过100ms的情况下结束处理。控制部9在从前次的控制时起经过了100ms的情况下，在1/16步进速度指令内减速1步(步骤s318)。该阶段性地减少速度指令的处理是减速时模式的应用的一例。该阶段性地减少速度指令的处理是过负载时模式的应用的一例。根据本实施方式，通过根据马达2的过负载而应用过负载时模式，能够避免马达2的过负载，从而延长马达2的寿命。在接下来的步骤s319中，控制部9使前次控制时的状态为过载状态，结束处理。
[0061]
在步骤s320中，控制部9进行过载状态的判定。控制部9在当前的状态不为过载状态且前次的控制时的状态为过载状态的情况下，进入步骤s321。在除此以外的情况下，控制部9进入步骤s324。
[0062]
在步骤s321中，控制部9确认从前次的控制时起是否经过了100ms。控制部9在从前次的控制时起没有经过100ms的情况下结束处理。控制部9在从前次的控制时起经过了100ms的情况下，在1/16步进速度指令内加速1步(步骤s322)。在接下来的步骤s323中，控制部9使前次控制时的状态不为过载状态，结束处理。
[0063]
在步骤s324中，控制部9进行电压降低状态的判定。控制部9在当前的状态不为电压降低状态的情况下，进入步骤s325，在当前的状态为电压降低状态的情况下，进入步骤s326。
[0064]
在步骤s325中，控制部9在1/16步进速度指令内减速1步，结束处理。该处理是减速时模式的应用的一例。在步骤s326中，控制部9以通常的速度指令执行驱动控制，结束处理。这样，根据本实施方式，通过根据交流电源4的电压降低状态而应用减速时模式，能够抑制马达2的振动和冲击。另外，通过减速时模式，能够减轻平滑电路c的负担，从而防止部件寿命缩短。
[0065]
如上所述，根据本实施方式，基于被整流并被平滑化的电压，控制部9判定交流电源4是否处于电压降低状态。在交流电源4处于电压降低状态的情况下，控制部9在向马达2施加的电压的控制中应用减速时模式。
[0066]
减速时模式是阶段性地减少马达2的速度指令的模式，因此能够在电压降低状态下抑制马达2的振动和冲击。
[0067]
上述实施方式的马达装置的用途没有特别限定。另外，上述的各结构能够在相互不矛盾的范围内适当组合。
[0068]
以上，对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明并不限定于这些实施方式，能够在其主旨的范围内进行各种变形和变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围和主旨中，同时包含在权利要求书所记载的发明及其均等的范围内。