洗涤干燥机的电动机驱动装置的制作方法

专利名称：洗涤干燥机的电动机驱动装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种利用多个逆变(inverter)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 号公报公开了一种通过第一逆变电路驱动旋转滚筒电动机，通过第二 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逆变电路的电流和开 关噪声的影响。其结果是出现逆变电流的检测精度下降的问题。发明内容本实用新型的电动机驱动装置包括供给直流电力的正和负的直 流电源母线、电动机驱动用的多个逆变电路、与多个逆变电路的各个 负电压一侧的端子连接的分流电阻、和控制多个逆变电路的控制电路。 多个逆变电路被并联配置在正与负的直流电源母线之间。再者，控制 电路的处理器被配置在逆变电路的附近。本实用新型的电动机驱动装置，包括直流电源；从上述直流电 源供给直流电力的正和负的直流电源母线；将上述直流电源的直流电 力转换成交流电力，并分别驱动热泵的压缩机电动机、旋转滚筒电动 机、送风风扇电动机的第一、第二、第三逆变电路；与上述多个逆变 电路连接的多个电流检测电路；和控制上述多个逆变电路的控制电路， 其中，上述多个逆变电路并联配置在上述正和负的直流电源母线之间。通过上述结构，直流电源的通用阻抗的影响和开关噪声的影响减 少，从而防止逆变电流的检测精度下降。


图1是本实用新型的实施方式1的电动机驱动装置的框图。 图2是该电动机驱动装置的逆变电路的电路图。图3是该电动机驱动装置的电流信号放大电路的电路图。 图4是该电动机驱动装置的控制单元的载波信号、PWM控制信号、
电流检测A/D转换的时序图。
图5是在该电动机驱动装置的电流检测电路中追加过电流检测电
路的框图。
图6是该电动机驱动装置的过电流检测电路的电路图。
图7是该电动机驱动装置的控制基板上的电源组件、电流检测组
件、处理器的配置图。
图8是本实用新型的实施方式2的电动机驱动装置的处理器的结构图。
图9是该电动机驱动装置的控制基板上的电源组件、电流检测组 件、处理器的配置图。
图10是本实用新型的实施方式3的电动机驱动装置的处理器的结构图。
图11是该电动机驱动装置的控制基板上的电源组件、电流检测组 件、处理器的配置图。
具体实施方式
以下，参照附图对本实用新型的实施方式进行说明。 (实施方式l)
图1是本实用新型的第一实施方式的洗涤干燥机的电动机驱动装 置的框图。
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的正和负的直流电源母线2A、 2B供给直流电力，通过第一、 第二、第三逆变电路3A、 3B、 3C将直流电力转换成三相交流电力， 同时驱动热泵的压縮机电动机4A、旋转滚筒驱动电动机4B和送风风 扇电动机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 连接的检测电动机电流的第一、第二、第三电流检测电路5A、 5B、 5C、 和控制电路6，检测出电动机4A、 4B、 4C的各个电动机电流并进行无 传感器矢量控制、矢量控制或者无传感器正弦波驱动。
第一逆变电路3A驱动电动机4A，从凝縮器7向蒸发器8送出制 冷剂进行热交换，第二逆变电路3B驱动电动机4B并旋转驱动收纳洗 涤或干燥衣物的旋转滚筒9，第三逆变电路3C驱动电动机4C并旋转驱动送风风扇10，从凝縮器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的高温高湿排气空气通过蒸发 器8进行除湿热交换，并返回送风风扇IO的吸气一侧。控制电路6通过来自旋转滚筒驱动电动机4B的转子位置检测电路 40b的位置信号和由电流检测电路5B检测出的电动机电流信号来驱动 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检测出热泵用压缩机电动机4A和送风风扇电动机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6至少由一个内置多个对逆变电路3A、3B、3C进行PWM 控制的PWM控制电路(未图示)和高速A/D转换电路(未图示)的 高速处理器构成，同时控制逆变电路3A、 3B、 3C并进行正弦波驱动， 按照各不相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。第一逆变电路3A对压縮机电动机4A进行无传感器矢量控制，通 过第一电流检测电路5A检测压縮机电动机4A的电动机电流，并进行 无传感器正弦波驱动，比较由存储于控制电路6中的电动机参数和施 加在电动机上的电压而计算求出的电流与检测电流，来推定计算转子 位置，修正控制程序内的假想d-q轴并进行转子相位控制。压縮机电动 机4A因压縮机构的构造方面的原因，因机械的转子位置，扭矩发生变 动，因此，有必要进行尽可能正确的位置推定计算，特别是与q轴相 比，推进电流相位，即所谓进角控制(弱磁场控制)中，位置推定计 算的精度成为问题，因此，电流检测精度的确保、电动机参数的精度 确保、和位置推定算法成为课题。第二逆变电路3B对旋转滚筒驱动电动机4B进行矢量控制，通过 位置检测电路40b检测转子永久磁铁的位置，通过第二电流检测电路 5B检测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，对旋转滚筒 驱动电动机4B进行矢量控制。此外，在旋转滚筒驱动电动机4B为表面磁铁电动机的情况下，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，并通过计算求出电流值来进行控制。由于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而瞬时求出扭矩电流Iq与d轴电流Id，因此， 能够检测瞬时扭矩，并且能够判定旋转滚筒7的负荷状态或者非均衡 状态。而且，在高速脱水运转时根据电流检测能够正确地控制进角控 制的进角。
第三逆变电路3C通过无效电流定值控制对送风风扇电动机4C进 行位置无传感器正弦波驱动，正弦波电流流经送风风扇电动机4C，积 分控制对于电动机施加电压的无效电流从而进行稳定化控制。如果永 久磁铁同步电动机的旋转速度使驱动频率f一定，则与电源电压变动或 负荷变动无关，送风风扇电动机4C的旋转速度为一定，所以，如果进 行无效电流定值控制，则能够进行驱动频率定值控制，从而能够使旋 转数变动几乎为零。在对送风风扇电动机4C进行如无效电流定值控制 的开环驱动频率定值控制(V/f控制方式)的情况下，能够不受直流电 源电压变动的影响，使驱动送风风扇10的送风风扇电动机4C的旋转 速度为一定，所以，送风风扇IO的风扇噪声没有变化，能够消除旋转 速度变动引起的刺耳的风扇噪声变动。
如后述详细说明，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2个分流电阻和电流信号放大电路构成，电流检 测电路5A、 5B、 5C的基本结构完全相同，通过使全部的逆变电路的 载波频率为整数倍数，使得载波信号的同步，能够防止电流检测时的 开关噪声相互干扰。
由于压縮机电动机4A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，逆变电路输出为逆变电路3A、 3B、 3C的顺序。旋转滚筒驱动电动机4B如果以洗净或者干燥运转的 低速旋转，则电动机输出非常少，为50W左右，如果是脱水高速运转 则变为250至500W的最大输出，但是运转时间比其它的行程短。
但是，驱动热泵的压縮机电动机4A的输出大，并且，运转吋间非 常长为数小时，因此发生温度上升的问题。特别是分流电阻、布线图形、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，所以为了减少放射噪声，有必要尽可能减少逆变电路电流流经 的环面积，减少发生电磁场。控制电路6由内置对逆变电路3A、3B、3C进行PWM控制的PWM 控制电路(未图示)和高速A/D转换电路(未图示)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(未图示)构成， 利用栅极信号GA来控制逆变电路3A从而控制压縮机电动机4A，利 用栅极信号GB来控制逆变电路3B并驱动旋转滚筒驱动电动机4B， 利用栅极信号GC来控制逆变电路3C并驱动送风风扇电动机4C，并 且以各不相同的旋转速度同时进行控制。从电流检测电路5A、 5B、 5C 向内置于处理器中的A/D转换电路流动的电流信号未在图中表示。对于处理器的结构将在后面进行说明，但是，至少在1个处理器 中内置多个PWM控制电路和多个A/D转换电路，通过在处理器内部 使得多个载波信号同步，能够实现一个处理器三个逆变驱动方式。在 采用两个处理器三个逆变驱动方式的情况下，有必要在处理器之间使 得载波信号同步，但是，其具有减轻处理器负担的任务量的优点，使 复杂的无传感器矢量控制的实效变得容易。图2是本实用新型第一实施方式中的逆变电路的详细电路图，采 用由6个晶体管与二极管、和控制用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，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的并联连接体串联连接，上桥臂晶体管31al的集电极端 子与逆变电路的正端直流电源母线端子P连接，上桥臂晶体管31al的 发射极端子与向电动机4输出的输出端子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 端直流电源母线2B连接。此外，控制IC (栅极驱动电路)的接地端 子N与负端直流电源母线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控制其开和关。上桥臂栅极驱动电路33al内置通过微分信号设置或重置的RS触发(flip-flop)电路，上桥臂驱动信号Up 的上升使上桥臂晶体管31al打开动作，上桥臂驱动信号Up的下降使 上桥臂晶体管31al关闭动作。在下桥臂栅极驱动电路33a2中不需要 RS触发电路，并未内置。
IGBT的栅极施加电压必须是10至15V，如果使下桥臂晶体管31a2 打开，自举电容器36a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而被充电，因此，通过自举电容器36a的蓄积能 量能够对上桥臂晶体管31al进行开和关。此外，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。
通过向逆变电路3的断路信号端子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时关闭。
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。如果釆用IGBT或者电 源MOSFET构成下桥臂晶体管，通过控制栅极电压能够进行开关控制， 所以，如果按照使得在IGBT的情况下与发射极端子连接，或在电源 MOSFET的情况下与源极端子连接的分流电阻的电压为IV以下的方 式而选定电阻值，则几乎不对开关动作产生任何影响，能够通过电压 控制进行开和关控制，并且通过检测UVW各相分流电阻50a、 50b、 50c的电压veu、 vev、 vew，能够检测逆变电路输出电流即电动机电流。
图3是采用单电源放大电路构成本实用新型的电流检测电路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对通过UVW各 相分流电阻50a、 50b、 50c检测出的交流电流信号进行转换放大，并 且电平转换为内置在处理器中的A/D转换器能够检测的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相对电流信号放大电路的接地电位变化为正和负。因内置 在微型计算机等中的A/D转换器以规定的直流电压Vcc进行动作，所
9以有必要将直流电压Vcc的中心值(1/2* Vcc)设为电流零，按照相对中心值变化的方式使放大电平移动。换言之，设定为电动机电流信号在A/D转换器的输入动态范围内变化。将电容器500a以并联关系连接U相分流电阻50a，从U相分流电 阻50a将第一输入电阻501a与第二输入电阻502a以串联关系连接，将 第二输入电阻502a上拉连接在U相电流信号放大电路5la的直流电源 端子55上。使第一输入电阻501a (电阻值R2)与第二输入电阻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U相分流电阻50a的电阻值为Ro， 那么分流电阻50a的电压veu变为电阻值Ro与电流Iu的积(veu=Ro XIu)，如果使第一输入电阻501a与第二输入电阻502a的分压比k为 k=R2/ (Rl+R2)，且反馈放大率K为K^R4/R3，则电流信号放大电路 51a的输出电压vau如公式1所示。vau=KXveu (1—k)十KXkXVcc=RoXIu (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，即kXKi.5，则转 换为以A/D转换器的直流电源电压Vcc的1/2为中心，与电流Iu对应 的电压信号。例如，假设分压比1^0.1、反馈放大率K:5、分流电阻值RoK).2Q、 加在直流电源端子上的电压Vcc=5V，则电流信号放大电路51a的输出 电压用vau-0.9XIu+2.5表示。艮卩，在A/D转换器的DC电压为5V的 情况下，中心值2.5V相当于0A，动态范围相对士2.5V能够检测大致 达到士2.5A的电流。电阻506a和二极管507a、 508a连接用于A/D转换电路的过电压 保护。图3所说明的使用非反转放大器的电流信号放大电路51a，如上所 述，如果使得上拉连接的直流电源电压与A/D转换器的直流电源电压 (Vcc)相等，第一输入电阻和上拉连接的第二输入电阻的分压比k与 反馈放大率K的积(kXK)大致为0.5，则能够电平转换为A/D转换电路的直流电源电压(Vcc)的中心值。如上所述，本实用新型的电流检测电路利用较少的部件数量和单 电源的运算放大器能够容易且廉价地进行电流检测。此外，通过运算 放大器放大分流电阻的电流信号，所以即使是低电阻的分流电阻也能 够电流检测，并且能够减少分流电阻的损失，使分流电阻小型化从而 能够使得分流电阻与电流信号放大电路一体化的电流检测组件小型 化。此外，因为能够缩短分流电阻与运算放大器的布线，所以几乎能 够消除布线引起的电流检测误差。而且，由于电流信号放大电路作为缓冲器，高速开关噪声未被直接输入A/D转换器中，所以A/D转换器 也不存在误动作或闩锁的担忧。此外，通过图3所示的非反转放大器，因为以单电源进行动作，所以能够简化控制电路直流电源。图4表示图1所示的电动机驱动装置的控制电路的载波信号、 PWM控制信号和电流检测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的载波频率同步设定为1比4的整数比。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转换动作。Gpbl、 GnM是逆变电路3B的U相上桥臂与下桥臂的PWM控制信号，A/Db 表示检测电流检测电路5B的电流信号的A/D转换单元的触发信号， 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 检测电流检测电路10c的电流信号的A/D转换电路的触发信号，在载 波信号Cc变为峰值的时间t2、 t4进行A/D转换动作。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转换时间在逆变电 路3B、 3C的载波信号的峰值(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，存在逆变电路3C的A/D转换时间t2、 t4与 逆变电路3A的开关时间重合的情况，如果增大逆变电路3C的分流电阻，则几乎能够消除通用阻抗引起的电流检测误差。换言之，与逆变
电路3A、 3B相比，通过縮小逆变电路3C的输出电流，增大分流电阻， 能够错开A/D转换时间。在逆变电路3A、 3B、 3C全部的输出电流大 的情况下，如果逆变电路3A、 3B的A/D转换时间设定为tl、 t3、 t5 中的任意一个，则能够完全消除开关噪声相互干扰引起的电流检测误 差。
图5表示在电流检测电路中追加有过电流检测电路的电流检测组 件的框图，在图3所示的电流检测电路5中追加过电流检测电路56， 检测流经分流电阻50a、 50b、 50c的电流，由此来进行逆变电路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被赋予处理器60a的外部插入输入 端子IRQ和逆变电路的输出禁止端子Of，使逆变电路输出瞬时断路。 其它结构与图3相同，详细的说明省略。
电流检测电路5a在分流电阻50a、 50b、 50c和电流信号放大电路 51a、 51b、 51c和其它的端子上追加设置过电流检测电路56、过电流 输出信号端子57和过电流设定端子58而作为组件，通过处理器60a 向过电流设定端子58施加与过电流设定值对应的信号Vref，如果过电 流设定值以上的电流流经分流电阻，过电流检测电路56检测过电流， 从过电流输出信号端子57向控制单元60a的异常信号插入端子IRQ施 加过电流信号Fo，控制电路60a根据异常插入信号关闭逆变电路3A 的控制信号GA (Up、 Un、 Vp、 Vn、 Wp、 Wn)。
此外，由于过电流信号Fo也加至与图2的说明相同的逆变电路3A 的断路信号端子Of，瞬时使逆变电路3A的输出停止，因此，通过逆 变电路3A的断路功能和控制电路6的异常插入信号的断路功能所构成 的双重保护功能而实现过电流保护。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，以来自控制电路6的异常插入信号的断 路响应速度没有问题，但是在逆变电路3A的上下桥臂短路的情况下， 必须有几微秒以内的响应速度，则通过过电流信号Fo直接使逆变电路
图6是过电流检测电路56的详细电路图。过电流检测电路56通 过电压比较器检测分流电阻50a、 50b、 50c各自的端子电压，将3个电压比较器的输出端子OR连接，输出任意的过电流信号至过电流输出信号端子57。检测U相分流电阻50a的电流的U相过电流检测电路56a，通过 由与电压比较器560a的反转输入端子、与分流电阻50a连接的电阻 561a和电容器562a所构成的积分电路，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 入端子中的设定电压信号Vref相比，如果电压信号veu比设定电压信 号Vref高则输出端子电压下降至Lo。将电阻563a连接在电压比较器 560a的反转输入端子和电路电源电压端子Vcc上，通过施加正的偏置 电压，使得异常电流流经电动机，不会在电压比较器560a的反转输入 端子上施加一0.3V以上的负的异常电压。电压比较器560a的输出段通常由开路集电极晶体管构成，输出电 阻564a被上拉连接从而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 (未图示)也是同样的连接，直 接连接输出端子能够构成OR电路。此外，由于设定电压信号Vref被 施加在各个非反转输入端子上，所以如果UVW相各分流电阻50a、50b、 50c的任意一个电压变为设定电压信号Vref以上，则有效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，本实用新型的电流检测电路构成将多个分流电阻、多 个用于电流信号放大的运算放大器、多个用于过电流检测的电压比较 器、和电阻、电容器等电路部件一体化的电流检测组件，由此使得分 流电阻与运算放大器之间的布线、和分流电阻与电压比较器之间的布 线变短，不仅能够减少图形布线阻抗，还能够减少布线图形引起的噪 声，因此，能够减少噪声引起的误动作，进行正确的电流检测和过电 流检测。图7表示洗涤干燥机的电动机驱动装置的控制基板上的电源组件、 电源检测组件和处理器的实际安装配置图，是对正和负的直流电源母 线2A、 2B的布线图形、构成逆变电路3A、 3B、 3C的电源组件3a、 3b、 3c、各个电流检测组件5a、 5b、 5c、和控制电路6的处理器60a， 从部件面来看的配置图。其中，正和负的直流电源母线2A、 2B的布 线图形与处理器60a通常被安装在钎焊面，但是，在采用回流方式的软钎焊的情况下，也可以在部件面上。
在图的正面左侧配置构成直流电源(未图示)的电解电容器，在
正和负的直流电源母线2A、 2B之间按照逆变电路输出大小的顺序， 即驱动压縮机电动机4A的第一逆变电路3A的电源组件3a、驱动旋转 滚筒驱动电动机4B的第二逆变电路3B的电源组件3b、驱动送风风扇 电动机4C的第三逆变电路3C的电源组件3c的顺序进行配置，控制电 源组件3a、3b并驱动压縮机电动机4A和旋转滚筒电动机4B的处理器 60a被配置成接近电源组件3a、 3b的附近，内置在电源组件3a、 3b中 的控制IC的负电源端子与处理器60a的接地端子按照与负的直流电源 母线2B连接并共通接地的方式布线。
电源组件3a、 3b分别由图2中所示的部件(电容器除外)构成， 形状为DIP (Dual In Line:双列直插式)式，在封装的两端分别配置端 子。在封装的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， 在相对的封装一侧设置各栅极控制端子Up、 Un、 Vp、 Vn、 Wp、 Wn 与断路信号端子Of (未图示)、和控制IC电源端子VB (未图示)。接 近电源组件3a、 3b配置各个电流检测组件5a、 5b，控制电源组件3a、 3b的处理器60a配置在相对电源组件3a、 3b布线最短的位置。
驱动送风风扇电动机4C的第三逆变电路3C的电源组件3c内置电 流检测电路5C等，并且内置对电动机进行正弦波驱动的电动机控制 IC，仅通过从正和负的直流电源母线2A、 2B施加直流电力、和从处 理器60a施加旋转数控制信号，构成能够正弦波驱动送风风扇电动机 4C的智能电源组件。在驱动送风风扇电动机4C的情况下，由于电流 检测用分流电阻为较大的值，并且，扭矩变动少，所以风扇电动机控 制比较容易，因为并非必须正确地使得其它的逆变电路与载波信号同 步，所以能够构成内置有电动机控制IC的智能电源组件，处理器60a 能够专门进行压缩机电动机4A和旋转滚筒电动机4B的控制。
在从逆变电路的下桥臂晶体管发射极端子通过分流电阻向负的直 流电源母线2B进行布线的情况下，如果布线变长，则电感增加，因杂 散电感引起的开关时的反电动势导致IGBT或者MOSFET闩锁而损坏。 此外，如果分流电阻与放大电路的布线变长，则开关噪声容易进入信号线，而且由于通过通用阻抗同时动作的逆变电路电流，检测精度将 会下降。但是，通过在正和负的直流电源母线2A、 2B的布线图形之间配 置多个电源组件3a、 3b、 3c，多个电源组件全部从下桥臂晶体管发射 极端子通过分流电阻向负的直流电源母线2B上的布线变得容易，能够 使与同时驱动多个电源组件的处理器的布线距离最短，能够减少杂散 电感等布线阻抗，通用阻抗也几乎没有，对电流检测电路和处理器的 A/D转换电路的布线也变短，能够提高电流检测精度。再者，通过在电源组件附近配置处理器缩短布线，由于不易受到 从负的直流电源母线2B发生的高频电磁场的影响，因此，具有几乎不 会发生与接至电源组件上的栅极信号布线与来自电流检测电路的电流 信号布线重叠的感应噪声(di/dt噪声)的优点。如上所述，本实用新型在热泵式洗涤干燥机的正和负的直流电源 母线之间以并联关系配置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、和与各个逆变电路 连接的电流检测电路，将同时控制多个逆变电路的至少一个处理器配 置在压缩机电动机驱动逆变电路和旋转滚筒电动机驱动逆变电路的附 近，縮短逆变电路与处理器的接地布线并减少通用阻抗，縮短逆变电 路与处理器之间的栅极信号与电流检测信号的布线距离。这样，如果縮短多个逆变电路与同时控制多个逆变电路的处理器 与逆变电路之间的布线距离，能够同时实现接地电位的共通化与通用 阻抗的降低，并且降低逆变电路的开关引起的感应噪声(di/dt噪声) 在信号线上的重叠，因此，能够防止过电流检测电路或者内置于处理 器中的A/D转换电路的误动作，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。此外，由于能够 縮短处理器与逆变电路之间的布线距离，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，防止逆变电路的误动作或者噪声 引起的破坏。此外，检测电动机过电流或者逆变电路过电流，减少由瞬时断路 逆变电路的过电流检测电路的噪声引起的误动作，能够进行正确的过 电流保护动作。其中，电流检测电路以三分流电流检测方式进行了说明，但是， 即便是单分流方式效果也基本相同，为了减少开关噪声的影响，也可 以使所有的逆变电路的载波周期同步而进行电流检测。此外，旋转滚 筒驱动电动机具有位置传感器，因此，在根据施加电压与旋转数进行 电流推测的情况下，没有必要进行电流检测，采用单分流方式就能充 分控制。
(实施方式2)
图8表示本实用新型第二实施方式中的洗涤干燥机的电动机驱动 装置的控制电路的处理器结构，图9表示本实用新型第二实施方式中 的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 组件和处理器的实际安装配置图。
图8表示双处理器结构，第一处理器60A1根据来自第一电流检测 电路5A的电流检测信号(未图示)控制第一逆变电路(压缩机电动机 驱动逆变电路)3A并驱动压縮机电动机4A，第二处理器60B1根据来 自第二和第三电流检测电路5B、 5C的电流检测信号(未图示)控制第 二逆变电路(旋转滚筒电动机驱动逆变电路)3B和第三逆变电路(送 风风扇电动机驱动逆变电路)3C并驱动旋转滚筒驱动电动机4B和送 风风扇电动机4C。
从时钟电路61分别施加同一时钟信号ck至第一和第二处理器 60Al、 60Bl，通过从第二处理器60B1施加载波同步信号syc至第一 处理器60A1的插入端子，如图4所示，能够使得所有的PWM控制电 路的载波信号与A/D转换电路同步。通常情况下，旋转滚筒驱动电动 机4B和送风风扇电动机4C的载波频率设定为16kHz，压縮机电动机 4A的载波频率设定为正好1/4的4kHz，通过从载波频率高的一方向低 的一方施加同步信号，能够提高同步时间精度。
在图9中，在图的正面左侧配置直流电源(未图示)，与图7相同， 在正和负的直流电源母线2A、 2B之间按照逆变电路输出大小的顺序, 即驱动压縮机电动机4A的第一逆变电路3A的电源组件3a、驱动旋转 滚筒驱动电动机4B的第二逆变电路3B的电源组件3b、驱动送风风扇 电动机4C的第三逆变电路3C的电源组件3cl的顺序进行配置，在电源组件3a、3b、3cl与负的直流电源母线2B之间连接电流检测组件5a、 5b、 5c，通过处理器60al控制电源组件3a并驱动压縮机电动机4A， 通过处理器60M控制电源组件3b、3cl并驱动旋转滚筒驱动电动机4B 和送风风扇电动机4C。处理器60al配置在电源组件3a的附近且在电 源组件3a、 3b之间，处理器60bl配置在电源组件3b的附近且在电源 组件3b、3cl之间，由此能够使处理器60al与电源组件3a的布线距离、 处理器60bl与电源组件3b、 3cl的布线距离最短，因此能够减少开关 噪声的影响或者逆变电路的相互干扰。如上所述，本实用新型在热泵式洗涤干燥机的正和负的直流电源 母线之间以并联关系配置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，并且按照最接近直 流电源为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，在压縮机电动机驱动 逆变电路的附近配置控制压缩机电动机的第一处理器，在旋转滚筒电 动机驱动逆变电路与送风风扇电动机驱动逆变电路的附近配置控制旋 转滚筒驱动电动机和送风风扇电动机的第二处理器，因此縮短逆变电 路及其处理器的接地布线并减少通用阻抗，缩短逆变电路与处理器之 间的栅极信号与电流检测信号的布线距离。因此，能够减少对处理器的共模噪声、和逆变电路与处理器之间 的常规模式噪声，从而能够防止逆变电路的误动作，减少与电流检测 信号重叠的噪声，提高电流检测精度，并且能够在1块控制基板上实 际安装多个逆变电路，能够实现廉价且可靠性高的控制基板。此外，通过縮短直流电源与压縮机电动机驱动逆变电路的布线距 离，能够降低布线图形的发热和通用阻抗，因此，能够提高噪声耐量 减少控制基板的温度上升，能够实现可靠性高的热泵式洗涤干燥机的 控制基板。(实施方式3)图IO表示本实用新型第三实施方式中的洗涤干燥机的电动机驱动 装置的控制电路的处理器结构，图ll表示本实用新型第三实施方式中 的洗涤干燥机的电动机驱动装置的控制基板上的电源组件、电流检测组件和处理器的实际安装配置图。
图10表示双处理器结构，第一处理器60A2根据栅极信号GB控 制第二逆变电路(旋转滚筒电动机驱动逆变电路)3B并驱动旋转滚筒 驱动电动机4B，第二处理器60B2控制第一逆变电路(压縮机电动机 驱动逆变电路)3A和第三逆变电路(送风风扇电动机驱动逆变电路) 3C的栅极信号GA、GC并驱动压縮机电动机4A和送风风扇电动机4C。 从时钟电路61分别施加同一时钟信号ck至第一和第二处理器60A2、 60B2，通过从第一处理器60A2施加载波同步信号syc至第二处理器 60B2的插入端子，如图4所示，能够使得所有的PWM控制电路的A/D 转换电路与载波信号同步。当然，也可以使同步信号syc的发信端为第 二处理器60B2。
在图11中，在图的正面左侧配置直流电源(未图示)，在正和负 的直流电源母线2A、 2B之间按照逆变电路瞬时电流大小的顺序，即 驱动旋转滚筒驱动电动机4B的第二逆变电路3B的电源组件3b、驱动 压縮机电动机4A的第一逆变电路3A的电源组件3a、驱动送风风扇电 动机4C的第三逆变电路3C的电源组件3cl的顺序进行配置，在电源 组件3a、 3b、 3cl与负的直流电源母线2B之间连接电流检测组件5a、 5b、 5c，通过第一处理器60a2控制电源组件3b并驱动旋转滚筒驱动 电动机4B，通过第二处理器60b2控制电源组件3a、 3cl并驱动压縮机 电动机4A和送风风扇4C。第一处理器60a2配置在电源组件3b的附 近且在电源组件3a、 3b之间，处理器60b2配置在电源组件3a的附近 且在电源组件3a、 3cl之间，由此能够使处理器60a2与电源组件3b 的布线距离、处理器60b2与电源组件3a、 3cl的布线距离最短，因此， 能够减少开关噪声的影响或者逆变电路的相互干扰。
如上所述，本实用新型第三实施方式中的洗涤干燥机的电动机驱 动装置按照最接近直流电源为旋转滚筒电动机驱动逆变电路、压縮机 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， 在旋转滚筒电动机驱动逆变电路的附近配置控制旋转滚筒驱动电动机 的第一处理器，在压縮机电动机驱动逆变电路与送风风扇电动机驱动 逆变电路的附近配置控制压缩机电动机和送风风扇电动机的第二处理 器，因此缩短逆变电路及其处理器的接地布线并减少通用阻抗，縮短
18逆变电路与处理器之间的栅极信号与电流检测信号的布线距离。由于旋转滚筒驱动电动机的洗涤或者脱水行程的电流远大于压縮 机电动机驱动电流，所以负的直流电源母线2B的电压下降也大，但是， 在压縮机电动机动作的干燥运转中，旋转滚筒驱动电动机的电流小， 因此开关噪声对压縮机电动机驱动逆变电路的影响小，压縮机电动机 驱动逆变电路的电流检测精度几乎不下降。为了降低洗涤或者脱水行 程中的开关噪声，可以配置使得旋转滚筒电动机驱动逆变电路与直流 电源最为接近。如上所述，本实用新型在热泵式洗涤干燥机的正和负的直流电源 母线之间以并联关系配置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，并且按照最接近直 流电源为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，或者旋转滚筒电动机驱动逆变 电路、压縮机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，通过将处理器配置在驱动的各个逆变电路附近，縮短 逆变电路及其处理器的接地布线并减少通用阻抗，縮短逆变电路与处 理器之间的栅极信号与电流检测信号的布线距离。因此，能够减少对处理器的共模噪声、和逆变电路与处理器之间 的常规模式噪声，从而能够防止逆变电路的误动作，减少与电流检测 信号重叠的噪声，提高电流检测精度，并且能够在1块控制基板上实 际安装多个逆变电路，能够实现廉价且可靠性高的控制基板。此外，通过縮短直流电源与压縮机电动机驱动逆变电路或者旋转 滚筒电动机驱动逆变电路的布线距离，能够降低布线图形的发热和通 用阻抗，能够减少大电流环引起的辐射噪声，因此，能够提高噪声耐 量并减少控制基板的温度上升，能够实现即使多个逆变电路同时运转 可靠性也高的热泵式洗涤干燥机的控制基板。
权利要求1.一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；从所述直流电源供给直流电力的正和负的直流电源母线；将所述直流电源的直流电力转换成交流电力，并分别驱动热泵的压缩机电动机、旋转滚筒电动机、送风风扇电动机的第一、第二、第三逆变电路；与所述多个逆变电路连接的多个电流检测电路；和控制所述多个逆变电路的控制电路，其中，所述多个逆变电路并联配置在所述正和负的直流电源母线之间。
2. 根据权利要求1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被配置成最接近所述直流电源。
3. 根据权利要求1所述的洗涤干燥机的电动机驱动装置，其特征 在于所述控制电路至少具有一个直接控制所述第一和第二逆变电路的 处理器，所述处理器配置在所述第一和第二逆变电路的附近。
4. 根据权利要求1所述的洗涤干燥机的电动机驱动装置，其特征 在于所述控制电路具有直接控制所述第一逆变电路的第一处理器、和 直接控制所述第二和第三逆变电路的第二处理器， 所述第一处理器配置在所述第一逆变电路的附近， 所述第二处理器配置在所述第二和第三逆变电路的附近。
5. 根据权利要求1所述的洗涤干燥机的电动机驱动装置，其特征在于所述控制电路具有直接控制所述第二逆变电路的第一处理器、和直接控制所述第一和第三逆变电路的第二处理器，所述第一处理器配置在所述第二逆变电路的附近， 所述第二处理器配置在所述第一和第三逆变电路的附近。
专利摘要在洗涤干燥机的电动机驱动装置中，第一、第二、第三逆变电路分别驱动热泵的压缩机电动机、旋转滚筒驱动电动机、送风风扇电动机。在正和负的直流电源母线之间并联配置有多个逆变电路，并且控制电路配置在逆变电路的附近。
文档编号H02P6/18GK201142658SQ20072012936
公开日2008年10月29日 申请日期2007年9月30日 优先权日2006年10月23日
发明者木内光幸, 滨口涉 申请人:松下电器产业株式会社