专利名称：室外送风机驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过桥接多个开关手段速度控制室外送风机驱动用无刷电动机的室外送风机驱动装置。
现在的空调机采用分别驱动压缩机及室外送风机的无刷电动机，三相无刷电动机是一种具有U、V、W三相绕组并用桥接多个开关手段的驱动电路驱动控制的直流电动机，尤其要求可变速运用。
当对该无刷电动机进行速度控制时，控制接通桥接开关手段驱动电路上下臂任一方的开关手段，按照PWM(脉冲宽度调制)信号接通断开控制另一方的开关手段。此时，有可能因风在室外送机旋转中发生起动。因此，起动时通过仅给一相加一定时间的大的电压，使无刷电动机停止时，再按照预定的接通状态(on duty)比的PWM信号开始通断控制。
另一方面，起动后的速度控制中，有时因强风会引起速度下降。此时，如果根据速度反馈信号，增大开关手段的接通状态比，以获得预定速度，必然会增大电流。因此，通过检测开关手段中流经的电流，使其检出值不超过预先设定值，以此防止损坏开关手段。
上述已有技术的空调机，起动时通过只给一相施加一定时间的大的电压使无刷电动机停止后，按照预定接通状态比的PWM信号进行通断控制，用这种方式有时因风速或风向关系很难完全停止，难以起动。
再有，由于使用变流器(CT)等作为检测开关装置的电流的手段，不可避免会造成控制装置大型化。
另外，这些问题不限于存在于空调机中，在一般的室外送风机的驱动装置中，也存在这类共同问题。
本发明为了解决上述问题，其第一目的在于，提供一种即使在起动时风速或风向各种不同情况下，也能可靠起动的室外送风机驱动装置。
本发明第二目的在于，提供一种可不用CT等传感器，由此实现控制装置小型化的室外送风机驱动装置。
第一发明，由于具有无刷电动机起动前根据位置检测手段的输出信号检测无刷电动机旋转方向和旋转速度的判别手段；所检测到的起动前旋转速度在预定的规定值以下旋转方向反转时，使开关手段的驱动信号的通电模式与来自位置检测手段的检测信号的组合模式相一致再通电，使无刷电动机的旋转停止的逆转停止手段，所以即使起动时风向逆转，也能可靠地停止后起动。
在第二发明中，逆转停止手段因为是逐渐增大修正驱动信号的接通状态比，所以能可靠地短时间地使之停止。
在第三发明中，逆转停止手段，因为在停止逆转中的电动机时，可存储停止时的驱动信号的接通状态比，并以该接通状态比的驱动信号开始向正转方向的起动控制，所以能使逆转的送风机停止后向正转方向的起动控制顺利地过渡，改善起动上升沿。
在第四发明中，判别手段，因为从位置检测手段检测信号的组合模式的变化中检测到无刷电动机正转或逆转后，若没有检测到与正转或逆转对应地设定的预定模式时，则判别为位置检测手段的异常，中止室外送风机的驱动，所以能在判别正转逆转的同时，判别位置检测手段的异常。
第五发明，具有通断控制手段，该手段在接通控制上下臂的任一方开关手段，并根据PWM信号通断控制另一方开关手段的同时，当根据对应于旋转速度指令与旋转速度检测值的差，使接通状态比不同的PWM信号进行通断控制时，一旦PWM信号的接通状态比对应于无刷电动机旋转速度指令达到预定的第一限制值时，就忽略无刷电动机的旋转速度指令，并按照对应于更低的旋转速度指令的PWM信号进行通断控制；在第六发明中，备有即使进行忽略旋转速度指令的控制，在PWM信号的接通状态比到达比上述第一限制值大的预定的第二限制值时，也会使上述无刷电动机停止的停止手段，所以能防止因室外送风机起动时及连续运转中外界干扰引起的过电流流经电动机。
再有，不用CT等传感器，所以能实现控制装置的小型化。
在第七发明中，根据位置检测手段的输出信号检测无刷电动机的旋转周期，与此同时，当检测出的旋转周期比驱动装置的指令旋转周期低一定值以下时，使之停止无刷电动机的通断控制，因此能防止连续运转中外部干扰引起过电流流经电动机的现象。再有，运转中实际旋转周期短时，利用自然风使送风机处于旋转状态，所以能节约电力。
下面，根据附图所示较佳实施例详细说明本发明。
图1为用于说明本发明一实施例动作，表示主要构成要素的具体处理程序的流程图；图2为用于说明本发明一实施例动作，表示主要构成要素的具体处理程序的流程图；图3为用于说明本发明一实施例动作，表示主要构成要素的输出波形的图；图4为用于说明本发明一实施例动作，表示主要构成要素的具体处理程序的流程图；图5为用于说明本发明一实施例动作，对于室外风扇旋转一周的通电模式图；图6为用于说明本发明一实施例动作，表示PWM信号的接通状态比与旋转速度指令的关系曲线图7为用于说明本发明一实施例动作，表示PWM信号的接通状态比与旋转速度指令的关系图表；图8为用于说明本发明一实施例动作，表示主要构成要素的具体处理程序的流程图；图9为表示本发明一实施例简略结构的框图；图10为表示本发明一实施例中驱动电路的详细结构电路图；图11为用于本发明一实施例动作说明，表示主要构成要素通断状态的波形图；图12为用于本发明一实施例动作说明，表示主要构成要素通断状态的图表；图13为用于说明本发明一实施例动作，表示主要构成要素的具体处理程序的流程图。
图9作为本发明一实施例，示出了包含室外送风机(下面，将送风机称为风扇)的室内外分离式空调机的简略结构。在图中，1为通过未图示的电力变换器进行速度控制的压缩机，它与四通阀2、室外热交换器3、室外风扇4、膨胀阀5、室内热交换器6、室内风扇7及旁通阀8一起构成众所周知的致冷循环。它与冷气运转模式相对应，在冷气运转模式中旁通阀8被关闭。在暖气运转模式中，四通阀2切换到图示的相反侧。在该暖气模式中室外热交换器3上会结霜。结霜时旁通阀8打开，将高温制冷剂供给室外热交换器3的输入侧。
构成这种致冷循环的要素分成室内单元10和室外单元30安装。室内单元10由遥控装置11和室内机主体20构成。遥控装置11，由其微型计算机(图中简化标记为“微机”)16处理由用户适当操作的操作部12的信号，通过发送电路17，将如红外线信号发送给室内机主体20。操作部12还包含冷暖切换开关13，温度设定开关14，风量切换开关15等。
室内机主体20内安装有上述室内热交换器6及室内电扇(风扇)7。再有，室内机主体20中，由检测室温的温度传感器22、检测室内湿度的湿度传感器23等构成的室内检测部21的输出信号加给MCU(多重控制单元)25。再有，接收电路24接收的来自遥控装置11的信号，检测室内热交换器6温度的热交换温度传感器29的输出信号也加给MCU25。MCU25根据这些信号，进行通称为PMV(predicted Mean Vote)的舒适度运算、设定室温修正值的运算，并由这些运算结果确定的压缩机驱动电动机旋转速度的运算等。MCU25通过串行传送电路26将运转模式信号及压缩机旋转速度指令传送给室外单元30，同时在显示部27上显示运转状态，进而，将与风量相对应的控制信号加给室内风扇驱动电路28，驱动室内风扇7。
室外单元30中，装有形成致冷循环的压缩机1、四通阀2、室外热交换器3、室外风扇4及膨胀阀5。室内机主体20送入的信号由串行接收电路31接收，加给MCU32。MCU32也接收检测室外热交换器3温度的温度传感器31的信号，通过驱动电路33驱动压缩机1，四通阀2及旁通阀8的同时，直接控制膨胀阀5。
关于已有空调装置的动作，如由遥控装置11把设定信号发送给室内机主体20方面；室内机主体20的MCU25根据各种传感器信号运算压缩机1的旋转速度及室外风扇4的旋转速度方面；室外单元30的MCU32控制压缩机1及四通阀2，结霜时打开旁通阀8等方面，已有各种方案公布，这里省略其说明。下面将详细说明与本发明直接有关的室外风扇的控制。
图10详细表示了室外风扇4驱动电路的结构。图中，50为驱动室外风扇4的三相无刷电动机，备有提供交流电压给三相绕组U、V、W的驱动电路44。该驱动电源控制电路44，由将6个功率MOS-FET(下面称为FET)桥接构成的上段3个FET(U、V、W)(上臂)及下段3个FET(X、Y、Z)(下臂)构成的逆变器电路，使该逆变器电路的FET(U～Z)通、断(下面，用ON表示通，OFF表示断)的驱动电路P1～P6，以及构成上臂驱动电路电源的电容器C1-C3组合而成。
并且，包括未图示的压缩机驱动电动机在内，还备有驱动这些电动机用的电源电路41。该电源电路41，由对商用交流电源40的交流进行整流的整流电路42、平滑该整流电路42整流输出的平滑电路43构成。在平滑电路43获得的直流电压正端输出，通过驱动电路44中构成上臂的FET(U-W)，供应给无刷电动机50的三相绕组U、V、W。在平滑电路43获得的直流电压的负端输出，通过驱动电路44中构成下臂的FET(X-Z)，供应给无刷电动机50的三相绕组U、V、W。
从平滑电路43输出的直流输出分线接于开关调节器(switch-ing regulator)45。开关调节器45，由晶体管等控制元件(本实施例用晶体管进行说明)46、次级有6个绕组的变压器47、连接于各次级绕组端子间的半波整流电路(二极管)48a-48f以及平滑电路(电解电容)49a-49f构成，通过由下文将叙述的MCU产生的晶体管46进行控制，使来自平滑电路49a-49f的直流电压成为稳定的直流电压源。
在该稳定的直流电压源中，附图上部的5个供给未图示的压缩机驱动电动机的控制电路，剩下的一个作为驱动电路44的下臂FET(X-Z)的栅极驱动用电源(下段侧电源)，供给于该驱动电路44。
驱动电路44，由构成上述上臂的FET(U-W)及下臂的FET(X-Z)、各FET驱动电路的LED、具有光敏晶体管等的光耦合器P1-P6、上臂电源(上段侧电源)电容C1-C3、与各个FET(U-Z)相接的惯性轮(fly wheel)二极管F1-F6组成。
下臂侧的光耦合器(驱动电路)P4-P6分别并联连接于通过与变压器47一次级绕组相连接的半波整流电路48f及平滑电路49f获得的直流电压源(下段侧电源)。进而，从该直流输出电压源的正端输出分出引线，二极管D1、D2、D3的各正极，通过电阻r与该分线输出连接。这些二极管D1、D2、D3的各个负极分别与电解电容C1、C2、C3的正极端相连接。
另一方面，MCU32上连接有位置检测电路52，该检测电路52通过测定无刷电动机50中的分别设在U、V、W相上的三个霍尔元件51的输出信号的通和断六个组合状态(下称“组合模式”)的所处位置，检测转子的位置，转子停止时也可把检测信号加给MCU32。
MCU32，依据由位置检测电路52检测到的无刷电动机50转子位置的位置检测信号进行转流控制，为无刷电动机50进行通电切换，同时，从位置检测信号检测出实际旋转速度，根据与指令速度的差，进行调整脉宽(脉冲宽度)的PWM控制。即，如图11所示，MCU32改变FET(U、V、W)的ON时间(PWM控制中的脉宽)及ON(转流)定时、和FET(X、Y、Z)的ON(转流)定时，向驱动电源控制电路44的完耦合器P1-P6传送控制信号G1-G6，该控制信号G1-G6的目的是使电流流入该无刷电动机50各绕组U-W内，让无刷电动机50以预定速度向预定方向旋转。此时，光耦合器P1-P6，按照分别传送来的控制信号G1-G6，将栅极输出附加给各FET(U-Z)，对上述FET(U-Z)用上述ON时间、ON定时，进行ON/OFF操作，由此可改变附加于无刷电动机50三相绕组U、V、W内的平均电压的大小和方向，使预定大小和方向的电流在绕组内流通，对无刷电动机50进行可变速控制。
在无刷电动机50起动前，MCU32将控制信号G′4-G′6传送给下臂各FET(X-Z)驱动电路的光耦合器P4-P6，通过上述P4-P6使FET(X-Z)顺次按预定时间接通。
这里，说明给驱动电路44中的FET(U-W)供给驱动电源的方法。
当开动空调机运转时，一接通商用交流电源40，通过电源电路41的整流电路42，平滑电路43及开关调节器45，直流电压就被输送到驱动电路44下臂的FET(X-Z)的光耦合器P4-P6。此时，为了向上臂FET(U-W)的光耦合器P1-P3供给直流电压，必须将电荷供给电解电容C1-C3。但是，在起始状态，上段侧电源的电解电容C1-C3电荷尚未充电，光耦合器P1-P3也没有直流电压供给。为了将电荷供给电解电容C1-C3，构成下段侧电源的平滑电路49f的电解电容的负极电位与上段侧电源的各电解电容C1-C3的负极电位等必须相同。也就是说，如果接通下臂的各FET(X-Z)，则平滑电路49f的电解电容的负极和上臂的各FET(U-W)的电解电容C1-C3的负极就会连通，满足上述条件。
这样，无刷电动机50起动前，经MCU32当控制信号G′4-G′6被传送给光耦合器P4-P6，下臂的各FET(X-W)的栅极端子上输入驱动信号，该FET(X-W)同时接通(ON)时，则上臂的各FET(U-W)的电容C1-C3就由平滑电路49f平滑的直流电源充电，在各电容C1-C3上，产生与平滑电路49f的电解电容端子电压大致相同的端电压。
这样，因为上臂的各FET(U-W)的电容C1-C3向上充电，所以电容C1-C3作为电源驱动输出被输送给各光耦合器P1-P3。即，从无刷电动机50起动时就能可靠地对该无刷电动机50进行可变速控制。
不过，为了使无刷电动机50继续旋转，充电电流必须依次流入上臂FET(U-W)，电容C1-C3必须充电。然而，据图10结构，如上所述，在起始状态，接通(ON)并驱动下臂的FET(X-Z)后，由平滑电路49f输出电源向上臂的电容器通电，以此完成充电之后，按照伴随无刷电动机50的可逆旋转/可变速控制而引起的上臂的FET(U-W)及下臂的FET(X-Z)的ON/OFF(通/断)驱动，成为上臂的FET(U-W)驱动电路电源的电容C1-C3会自动地被充电。
无刷电动机50起动后，由于MCU32的控制信号G1-G3，上臂的FET(U-W)，按照PWM控制的脉冲宽度(依据速度反馈)及转流定时(依据转子位置反馈)依次被接通和关闭(ON、OFF)，与此同时，下臂的FET(X-Z)，按照转流定时(timing)，依次被接通(ON)这样，无刷电动机50就能驱动旋转，并可通过改变断续开关的脉冲宽度加以控制。
图12进行上述可变速控制时的各FET(U-Z)的ON/OFF状态表示图。图中，PWM-ON表示FET以预定的脉冲宽度进行断续开关时的PWM信号的状态，PWM-OFF表示FET进行断续开关时的PWM信号的OFF状态。为了顺次地切换成图12中的各通电模式(0-5)，可由MCU32控制各FET(U-Z)的ON/OFF驱动的同时，增减接通状态(on duty)比，以此来控制流入无刷电动机50各绕组内电流的方向和大小，并进行上述的可变速控制。
这里，譬如，设定在“模式5”状态无刷电动机50通电，由于上臂的FET(U)(置于PWM)ON驱动，下臂的FET(Z)置于ON驱动，依据于经整流电路42、平滑电路43获得的直流电压的驱动电流，通过FET(U)、FET(Z)被供给给无刷电动机50。另一方面，由于下臂FET(Z)置于ON，出于与上述无刷电动机50起动前充电相同的理由，由平滑电路49f电解电容释放的第一充电电流经电阻r，二极管D3，使上臂的FET(W)的电容C3充电。
接着，当FET(U)过渡到(PWM)OFF状态时，由于在处于与该FET(U)相对状态的下臂FET(X)的惯性轮(fly wheel)二极管F4和处于ON状态的FET(Z)间形成闭环路，在该闭环路中会有环流电流流通。
然而，由于惯性轮二极管F4置位于ON，平滑电路49f的电解电容的负极的电位与电容C1的负极的电位变为相同，新的充电电流经电阻r、二极管D1，使电容C1充电。另外，由于FET(Z)处于ON状态，所以FET(W)的电容C3内也会有充电电流流通。
在其它各通电模式(0-4)也一样，与图12所示的该模式相对应的、对应于FET各相(U-W)的电容C1-C3，同样由充电电流充电。这样，由于上臂的各FET(U-W)的电容C1-C3电荷被充电，所以通过上述电容C1-C3驱动输出被输送给各光耦合器P1-P3。
即，当通过通电切换，无刷电动机50运转时，伴随下臂的各FET(X-Z)作ON驱动以及上臂的FET(U-W)的(PWM)ON向(PWM)OFF过渡，充电电流就会流入到上述上臂的FET(U-W)，所以能够对上臂的各FET(U-W)(电容C1-C3)充电产生驱动输出。
以上，对含有室外风扇的空调机结构，以及室外风扇驱动电路的详细结构和动作作了说明，在本实施例中，使MPU32具备了对付外风的室外风扇起动控制功能、起动后的电流控制功能。
其中，室外风扇起动控制功能包含检测无刷电动机的旋转方向与旋转速度的判别功能；起动前旋转速度在预先规定值以下旋转方向逆转时使无刷电动机停止旋转的逆转停止功能；逐渐增大修正驱动信号的接通状态比的修正手段；用停止时的接通状态比的驱动信号开始向正转方向起动控制的起动功能；根据位置检测手段的检测信号组合模式的变化检出上述无刷电动机正转或逆转后，在检出不到与正转及逆转相对应设定的设定模式时，判别为位置检测手段异常中止室外送风机驱动的功能。
也就是说，在起动前分别通过室外风扇旋转速度检测风速，通过室外风扇旋转方向检测风向，根据检测结果判定是否可起动控制，同时在可起动时，设定与正转、逆转、停止相对应的运转模式和修正接通状态比，在达到预先设定的基准速度阶段过渡到正常的速度控制。
一般来说，在起动前室外风扇停止时，不会给起动控制带来任何障碍，通过给图10所示光耦合器P4-P6传送控制信号G′4-G′6给电容C1-C3充电就能起动，随后通过预定的PWM信号就能进行起动控制。再有，在起动前室外风扇正在正转且旋转速度相当大时，因为室外热交换器由自然风冷却可以说没有必要驱动室外风扇。因此，此时没有必要发送使其能够起动的控制信号G′4-G′6。然而，即使正转但其速度低时，有必要进行逐渐增速的起动控制。另一方面，起动前即使室外风扇逆转但其旋转速度相当大时，依靠自然风室外热交换器也可充分冷却，所以也没有必要驱动室外风扇。然而，逆转但速度低时，有必要逐渐降速使其停止，在停止状态下向正转方向进行起动控制。
图1和图2是示出了有关判定风速和风向的上述判别功能的具体处理程序的流程图。下面，根据该流程图，再参照图3，说明该判定动作。
现在，按照图3(a)所示，分别对构成图10所示的上臂的FET(U-W)以及构成下臂的FET(X-Z)，实施PWM控制和转流控制，来驱动无刷电动机50，在这种情况下，设在无刷电动机50中的霍尔元件51输出图3(b)所示的三相交流位置检测信号，与此相对应，位置检测电路52输出图3(c)所示的逻辑电平信号，加给MCU32。MCU32根据图3(c)所示逻辑电平信号，确定风速及风向，以连续两次获得同一判定结果为条件，以便提高精度。
为此，首先在步骤101将计算风扇旋转判定次数的计数器A，计算停止判定次数的计数器B，计算正转判定次数的计数器C，计算逆转判定次数的计数器D及计算霍尔元件51异常判定次数的计数器E的各值复位于零。接着，在步骤102，将接收位置检测电路52的U相信号的U入口设定成信号输入状态，接收位置检测电路52的V相信号及W相信号的V入口及W入口设定成信号输出状态，实际上就是固定成L电平，使信号不能输入V入口和W入口。然后，在下面的步骤103，判定从U入口输入的U相信号是否为H电平。即，判定转子是否处于模式0、1、2的某一位置。在步骤103，判定U相信号是H电平的时刻，若风扇在旋转，接着L电平信号就会输入到U入口。然后在步骤104，将检测到成为L电平的基准值设定成L，接着在步骤105，检测U相信号是否变成L电平，即检测U相信号从H电平变成L电平的边沿(edge)(信号的上升沿或下降沿)。
检测到U相信号的边沿时，在步骤106计算旋转判定次数的计数器A的值仅加1，在步骤107，判定该计数值是1还是2。此时，若计数器A的值为1，则进行步骤108的处理，即，由计数器进行积算操作，测定计数器A的值由1变成2为止的时间。然后在步骤109，将输入位置检测电路52的V相信号及W相信号的V入口及W入口切换成信号输入状态，检查U相、V相、W相各信号电平，在步骤110，判定U相、V相、W相各信号电平是否变成L、H、L，亦即判定U相信号在正转中从H电平过渡到L电平时，是否为必定检测到的组合模式3。若为模式3，在步骤111，判定风扇为正转，接着在步骤112，将计算正转判定次数的计数器C的值仅增加1，在步骤113，判定该计数值是否变成2。此时，因为计数器值为1，所以可移至步骤134的处理，这时，重新将计数器B、D、E复位成0后，回到步骤102的处理，这里将U入口设定成信号输入状态，并将V入口及W入口设定成信号输出状态后，实施步骤103的处理。由于U相信号在H电平之后变成L电平，所以从步骤103移至图2所示的步骤204的处理。图2流程图所示的步骤204-232的处理，对应于步骤104-132的处理，其不同点仅仅是，在步骤104是将下次判定电平设定成L，与此替代，在步骤204则将下次判定电平设定成H，在步骤105判定是否为L电平，与此替代，在步骤205判定是否为H电平，在步骤110，判定是否为模式3，与此替代，在步骤210判定是否为模式0，进而，把在步骤123判定是否为模式5，与此替代，在步骤223判定是否为模式2，除此以外的步骤200代号的处理与相对的步骤100代号的处理相同。
然而，在步骤204把检测H电平的基准值设定成H，在步骤205检测U相信号是否变成H电平，即检测U相信号从L电平变成H电平的边沿。
当检测到U相信号的边沿时，在步骤206将计算旋转判定次数的计数器A的值仅增加1，在步骤207判定该计数值是1还是2。此时，若计数器A的值为2，则在步骤222停止时间测定用的计数器的计数操作，并根据该时的计数值，即U相信号从下降沿至上升沿的时间，计算风扇旋转速度。然后，在步骤209将接收位置检测电路52的V相信号及W相信号的V入口及W入口切换成信号输入状态，并检查U相、V相、W相的各信号电平，在步骤210判定U、V、W各相信号电平是否变成H、L、H，即判定是否为模式0，这时，若为模式0，则在步骤211判定风扇为正转，接着在步骤212将计算正转判定次数的计数器C的值仅增加1，在步骤113判定该计数值是否变成2。此时，因为计数器C的值为2，所以可移至步骤214的处理。
在步骤214判定在步骤222计算的风扇旋转速度是否在规定值以上，若已在规定值以上，因为在该状态下利用自然风足以进行冷却，所以设定步骤215开始驱动压缩机，用步骤216不能驱动风扇，因此不必对驱动电路44进行给FET(U-W)的驱动电源供给的处理，回到步骤101。
另一方面，在步骤214，风扇旋转速度比规定值小时，在步骤231实施下文将详述的起动控制，当风扇旋转速度超过规定值时，在步骤232根据速度反馈实施人所共知的速度控制，并结束处理。
这样，连续两次得到同一判定结果时，确定风扇旋转，即有风，风扇正转，即顺风，并可检测出此时风扇旋转速度。
但是，无风时，在步骤103即使检测到了U相的信号电平为H，因该状态(停止状态)仍在继续，所以在步骤105会检测不到L电平。此时，在步骤117起动定时器(timer)开始测定时间，在步骤118确认已过了预定时间后，在步骤119进行风扇停止判定，再在步骤120对计算停止判定次数的计数器B的计数值仅增加1。并且在步骤121判定该计算值是否变成2。此时，若计算器B的值为1，则移至步骤133的处理，这里，重新将计数器C、D、E复位成0后，实施步骤102-105的处理和步骤117-121的处理，当计算停止判定次数的计数器B的计数值变成2时，移至步骤131的起动控制。
这样连续2次得到同一判定结果时，检测风扇为停止状态。
另一方面，假设在上述步骤110处理中不是模式3，则有可能是风扇逆转，或者位置检测电路52不正常。这时，在步骤123判定U、V、W各相的信号电平是否为L、L、H，即判定U相信号逆转中从H电平移至L电平时必定被检测的组合模式是否为5，模式5时在步骤124判定为逆转。并且，使计数器D的值仅增加1以便再进行一次这种判定，并在步骤126判定该计数值是1还是2。此时，因为计数器D的值为1，所以在步骤135将该计数器以外的计数器D、C、E复位成0，再移至步骤102以后的处理。
在上述状态下因为U相信号电平为L，在进行步骤103处理后，经步骤204-210、步骤223-226处理判定为再次逆转时，则进行步骤214以后的处理。
这样连续两次得到同一判定结果时，确定为风扇正在正转，进行对应于此时风扇旋转速度的处理。
另外，假设在步骤223中不是模式2，则可判定为霍尔元件51或位置检测电路52异常，使计数器E的值仅增加1，以便再进行一次这种判定，并在步骤229判定该计数值是1还是2。此时，因为计数器E的值为1，所以在步骤136将计数器B、C、D复位成0，再移至步骤102以后的处理。此时，在进行了步骤103的处理之后，经步骤204-210、步骤223、步骤227-229的处理判定为再次异常，在步骤230确定为霍尔元件51或位置检测电路52为异常，并停止该步骤以下的处理。
这样连续两次得到同一判定结果时，判定为霍尔元件51或位置检测电路52为异常，并中止室外送风机的驱动。
以上，对输入MCU32U入口的U相的信号电平最初为H电平的情况进行了说明，对于U相信号电平最初为L电平的情况，作为步骤103以后的处理，可在进行步骤200代号的处理后，通过实施步骤号为100代号的处理，进行与上述判定完全相同的判定。
如上所述，起动前的室外风扇的状态在判定认为正转或逆转并且旋转速度在规定值以下，或者停止时，则执行步骤131中的起动处理。
图4为表示步骤131详细处理程度的流程图。这里，首先在最初步骤301判定是停止、正转、还是逆转，在判定为正转或停止时，在步骤308，以转子现在所处位置的模式通电。图5表示无刷电动机旋转一周的通电模式。譬如现在位置为模式A0时，移动到下面的A1＝A0+1的模式时，为了不延迟控制地瞬时给A1模式通电，要在步骤309将模式A0+1置于MCU的寄存器中，在步骤310判定是否已移动到模式A1的位置。而且，移动到模式A1的位置，一得到确认，就在步骤311以A1模式通电。接着在步骤312判定室外风扇旋转速度是否在规定值以上，并反复进行步骤步309-312的处理直至达到规定值以上，在达到规定值以上阶段过渡到步骤132的速度控制。另外，在步骤310没有检测到移动到A1模式时，在步骤313增大和修正对FET(U-W)(上臂)进行通断(ON/OFF)控制的PWM信号的接通状态(on duty)比，并返回到步骤310以后的处理。
下面，在最初步骤301，当判定为逆转时，在步骤314以转子现在所处位置的模式A0通电。从现在的模式位置A0看，移动到与逆转方向仅偏差一个位置、即A1＝A0-1的模式时，为了不延迟控制地瞬时向模式A1通电，要在步骤315将模式A0-1置于MCU的寄存器中，在步骤316判定是否移到模式A1的位置。移动到模式A1的位置一得到确认，就在步骤317以A1模式通电。接着在步骤318增大并修正对FET(U-W)(上臂)进行通断(ON/OFF)控制的PWM信号的接通状态比，并反复进行步骤315以后的处理。如果在步骤316没有检测到已移动到A1模式，则室外风扇电动机已经停止。此时，在步骤319把停止时的PWM信号的接通状态比(初始化)存储起来，移至上述停止时的步骤308的处理，室外送风机向正转方向继续旋转下去。
就是这样，通过图4所示的处理，针对起动前室外风扇状态处于正转或逆转且旋转速度在规定值以下，或者处于停止状态等各种情况，都能使室外风扇的转速在正转方向上增速到规定值以上。
尤其是，如步骤318所见，因为具有逐渐增大并修正PWM信号的接通状态比的功能，所以与已有技术相比，能以短时间停止风扇逆转。而且，如步骤319所见，因为通过停止逆转中风扇时的接通状态比的PWM信号可向正转方向进行起动控制，所以从逆转向正转的过渡顺畅，能改善起动时上升沿。
其结果，即使因风向、风速不同而使室外风扇的状态发生种种变化，也能容易起动室外风扇。
这样，风不仅是对起动时的室外风扇没有影响，显然，在从起动控制转到速度控制阶段也没有影响。作为这种情况的一般处理，就是实施所谓的反馈控制，即在检测室外风扇的实际速度的同时，根据检测速度与指令速度的差，在高于指令速度时减少并修正PWM控制信号的接通状态比，低于指令速度时增大并修正PWM控制信号的接通状态比。
而且，为了使实际在FET流动的电流不发生超过基准值，还采取了措施，如用CT等检测电流，在达到预先设定值的阶段抑制PWM控制信号的接通状态比的增大。
在本实施例的方式中，具有电流控制功能，它不是通过检测电流值，而是用PWM控制信号的接通状态比(根据它推定电流值)进行防止过电流控制，其具体功能有当PWM信号的接通状态比到达第一限制值时，忽视无刷电动机的旋转速度指令，根据与更低的旋转速度指令相对应的PWM信号进行控制的释放控制功能；即使进行忽视转速指令的控制，当PWM信号的接通状态比达到大于第一限制值预先设定的第二限制值时，使无刷电动机停止的功能；在检测无刷电动机旋转周期的同时，当检测到的旋转周期低于上述驱动装置指令旋转周期一定值时，停止无刷电动机的通、断控制的功能。为了说明其大致的动作，图6示出了转速指令值与PWM控制信号的接通状态比的关系图。图中，直线A表示，为了使接通状态比到达该线上的值时电流值不再往上增加而减小转速指令值降低接通状态比的值，直线B表示，当接通状态比到达该线上的值时停止向电动机通电的值。因为抑制接通状态比等于是忽视反馈控制，所以本说明书中将此称为“释放”(release)，下面将直线A上的值称为释放状态(re-lease duty)比，直线B上的值称为停止状态(stop duty)比。另外，图7例示了针对转速指令的第一限制值即释放状态比以及第二限制值即停止状态比。这些值都存储在MCU32的ROM中，进行防止过电流控制。
这种防止过电流控制，譬如，在图6中C点室外风扇正在驱动旋转的场合，由于风影响而得不到已指令的转速时，如虚线所示，对接通状态比进行增大并修正。在其增大过程中，当到达直线A上的释放状态比时，要做到在降低转速指令值的同时，改变成接通状态比低的PWM信号，使接通状态比不超过直线A上的值。然而，在实施控制抑制接通状态比的过程中，也要考虑到接通状态比超过直线A的情况。因此，在C点室外风扇被驱动旋转的场合，接通状态比增大达到直线B上的停止状态比时，就在该时刻停止通电。
图8为表示对应于该防止过电流控制的MCU32的处理程序的流程图。即，在步骤401进行反馈控制，接着，在步骤401读取相对于转速指令值的释放状态比以及停止状态比。然后，在步骤403判定与转速指令值相对应的PWM信号的接通状态比是否大于释放状态比。如果PWM信号的接通状态比比释放状态比大时，再在步骤404判定PWM信号的接通状态比是否大于停止状态比。根据其结果，当PWM信号的接通状态比大于停止状态比时，在步骤406停止通电使室外风扇停转。即，取PWM信号的接通状态比为0％。接着，在步骤106在过了预定的停止时间(6秒)的时刻使其再起动。
另一方面，在步骤404判定为PWM信号的接通状态比不大于停止状态比时，在步骤407进行忽视反馈处理的处理后，在步骤404通过降低PWM信号接通状态比，实质上实施降低转速指令值的处理。
于是，在速度控制中，不是采用CT等，而是通过从PWM控制信号的接通状态比推定电流就能进行防止过电流控制，因此避免控制装置的大型化。
在上述实施例中，释放状态比及停止状态比都存储在ROM中，并在步骤402读取它们的值进行随后的处理，但作为代替办法，譬如也可用下式算出释放状态比Y1及停止状态比Y2。
Y1＝U·X+a (1)Y2＝U·X+b (2)其中，X旋转速度(转速)指令值U比例常数(图6中直线A、B的斜率)a，b常数(图6的截距)另外，在速度控制中突然刮阵风也可预测。此时，有可能室外风扇速度急速下降，电流值急速增大。作为对策，最好根据位置检测电路52的位置检测信号，检测出无刷电动机旋转一周的周期La，在该周期La比指令旋转数周期Ls低一定值C(C＞0)以下时，实施室外风扇停止控制，这种情况的控制程序如图13流程图所示。
即，在步骤501读入设定室温Ts，在步骤502读入检出室温Ta后，在步骤503计算出设定室温Ts与检出室温Ta的温度差ΔT(＝Ts-Ta)。接着，在步骤504例如从MCU的ROM的存储值中选择与温度差ΔT相对应的室外风扇旋转数，将所取得的旋转数作为指令旋转数，输出与该值相对应的PWM信号。接着，在步骤505或者是计算出对应于指令旋转数的周期Ls，或者是读入存储在MCUROM中的值。
下面，在步骤506再调查经过位置检测电路52获得的U相信号的边沿是否已被检测到，在该边沿被检测到时，在步骤507开始定时器的时间测定操作。接着，在步骤508再次调查U相信号的边沿是否已被检测到，该边沿被检测到时，在步骤509停止定时器的时间测定操作，读入当时的计数值。在步骤510根据定时器的计数值计算出室外风扇与实际旋转数相对应的周期La。再在步骤511将对应于指令旋转数的周期Ls减掉一定值C后的值Ls-C，与对应于实际旋转数的周期La进行比较，如果不是La＜Ls-C，而是La≥Ls-C，则在步骤512进行速度反馈控制，如果是La＜Ls-C，则在步骤513进行室外风扇的停止控制，并结束控制。
通过这样做，对于图8所示的处理，能进行更快速的控制并能提高安全性。
在上述实施例中，对构成空调机的室外机的室外风扇的起动控制及速度控制进行了说明，但本发明并不局限这一应用，也可应用于空调机以外的风扇控制。
通过以上说明很显然，按照本发明，能够在起动时不受风速或风向的影响，可靠地使室外送风机起动。
再有，按照另一个发明，在起动后的速度控制中实施防止过电流控制时，能够不用CT等传感器，因此，可实现控制装置的小型化。
权利要求
1.一种室外送风机驱动装置，它备有驱动室外送风机的无刷电动机；具有上臂和下臂的驱动电路，所述上臂由切换直流电源的正端子与上述无刷电动机的多个端子间连接的多个开关手段构成，所述下臂由切换直流电源负端子与上述无刷电动机的多个端子间连接的多个开关手段构成；检测上述无刷电动机转子位置的位置检测手段；根据上述位置检测手段输出信号检测上述无刷电动机旋转速度，使检出的旋转速度与旋转速度指令相一致地对所述驱动电路的多个开关手段进行通断控制的速度控制手段，其特征在于，该驱动装置还备有上述无刷电动机起动前根据上述位置检测手段的输出信号检测上述无刷电动机旋转方向和旋转速度的判别手段；所检测到的起动前旋转速度在预定的规定值以下旋转方向反转时，使上述开关手段的驱动信号的通电模式与来自上述位置检测手段的检测信号的组合模式相一致再通电，使上述无刷电动机的旋转停止的逆转停止手段。
2.如权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述逆转停止手段具有逐渐增大并修正驱动信号的接通状态比的修正手段。
3.如权利要求2所述的驱动装置，其特征在于，所述逆转停止手段具有在使逆转中的电动机停止时，可存储停止时的驱动信号的接通状态比，并以该接通状态比的驱动信号开始向正转方向的起动控制的起动手段。
4.如权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述判别手段，从所述位置检测手段检测信号的组合模式的变化中检测到无刷电动机正转或逆转后，若没有检测到与正转或逆转对应地设定的预定模式时，则判别为位置检测手段异常，中止室外送风机的驱动。
5.一种室外送风机驱动装置，它备有驱动室外送风机的无刷电动机；具有上臂和下臂的驱动电路，所述上臂由切换直流电源的正端与上述无刷电动机的多个端子间连接的多个开关手段构成，所述下臂由切换直流电源负端与上述无刷电动机的多个端子间连接的多个开关手段构成；检测上述无刷电动机转子位置的位置检测手段；和速度控制手段，该手段根据上述位置检测手段的输出信号检测上述无刷电动机的旋转速度，并且将上述驱动电路上下臂连接于相互不同端子的开关手段作为组合，根据上述位置检测手段所检测的上述无刷电动机转子位置，按照预定的组合模式接通控制上下臂中任一方的开关手段，并按照PWM信号通、断控制另一方的开关手段，与此同时根据上述无刷电动机的旋转速度指令与旋转速度检出值的差，按照接通状态比不同的PWM信号进行通、断控制，其特征在于，所述驱动装置进一步备有当上述PWM信号的接通状态比对应于上述无刷电动机的旋转速度指令到达预定第一限制值时，忽略上述无刷电动机的旋转速度指令，并按照对应于更低的旋转速度指令的PWM信号，通、断控制所述另一方开关的释放控制手段。
6.如权利要求5所述的驱动装置，其特征在于，可进一步备有即使上述释放控制手段进行忽略旋转速度指令的控制，在上述PWM信号的接通状态比到达比上述第一限制值大的预定的第二限制值时，也会使上述无刷电动机停止的停止手段。
7.如权利要求6所述的驱动装置，其特征在于，可进一步备有根据上述位置检测手段的输出信号检测上述无刷电动机的旋转周期，与此同时，当检测出的旋转周期比上述驱动装置的指令旋转周期低一定值以下时，使之停止上述无刷电动机的通断控制的手段。
全文摘要
一种室外送风机的驱动装置，它备有在驱动室外送风机的无刷电动机起动前，可根据检测转子位置的位置检测手段的输出信号检测无刷电动机的旋转方向和旋转速度的判别手段；当检测到的起动前的旋转速度在预先设定值以下旋转方向逆转时，使开关手段驱动信号的通电模式与来自位置检测手段的检出信号的组合模式相一致再通电，并使无刷电动机旋转停止的逆转停止手段。该装置确保在种种风速风向情况下起动送风机。
文档编号F24F11/04GK1147076SQ9610346
公开日1997年4月9日 申请日期1996年2月29日 优先权日1995年9月28日
发明者前岛章宏, 五十岚唯之, 大村直起 申请人:东芝株式会社