电动机驱动控制装置制造方法

电动机驱动控制装置制造方法
【专利摘要】不增加成本且简单地确保电动机的起动稳定性。电动机驱动控制装置(20)使风扇电动机(51)以无转子位置传感器的控制方式进行驱动。电动机驱动控制装置(20)至少对风扇电动机(51)即将起动前的状态时的风扇电动机(51)的转速进行检测或推测，并且将基于直流励磁方式及/或强制驱动方式的驱动电压(SU1～SW1)输出到风扇电动机(51)中而使风扇电动机(51)起动。直流励磁方式是对风扇电动机(51)进行直流通电而将转子位置固定的方式，强制驱动方式是通过进行对风扇电动机(51)施加规定的电压和频率的强制通电，使电动机加速至规定转速的方式。此外，电动机驱动控制装置(20)使基于直流励磁方式及/或强制驱动方式的驱动电压(SU1～SW1)，依据检测出或推测到的风扇电动机(51)的转速进行变更。
【专利说明】
电动机驱动te.制装置

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电动机驱动控制装置，特别是，涉及一种使具有转子及定子的电动机以无转子位置传感器的控制方式进行驱动的电动机驱动控制装置。

【背景技术】
[0002]在包括室外风扇和压缩机等设备的空调装置中，作为这些设备的动力源，多采用电动机，利用电动机驱动控制装置对电动机进行驱动控制。
[0003]近年来，出于削减成本的观点，常常采用使电动机以无转子位置传感器的控制方式进行驱动的电动机驱动控制装置。但是，在无转子位置传感器的控制方式中，在电动机即将起动前、即非控制状态下，不能检测出转子的位置。
[0004]特别是，在将电动机用作室外风扇的驱动源的情况下，当电动机还未进行驱动但由风的影响等产生的外力施加于室外风扇时，电动机也旋转。当在该状态下使电动机起动时，与像无风时那样在室外风扇上没有外力作用的状态下使电动机正常起动的情况相比，在电动机中可能有较大的电动机电流流动，或者可能发生因再生动作促使过电压产生等的不良情况。因而，影响电动机的起动稳定性。
[0005]对此，例如如专利文献I (日本特开2005 - 137106号公报)所述，公知一种在从逆变器(inverter)向电动机去的驱动电压的输出已停止时，根据电动机产生的感应电压检测出转子的相位的技术。在专利文献I中，依据检测出的转子的相位使电动机起动。


【发明内容】

[0006]发明所要解决的技术问题
[0007]但是，在上述专利文献I中，希望能准确地检测出转子的相位，但为了准确地检测出转子的相位，除了与感应电压相关的各种限制以外，还需要进行构成电动机驱动控制装置的回路的调整等。因此，电动机驱动控制装置的调整变得繁杂。
[0008]此外，在上述专利文献I中，由于需要设置对转子的相位进行检测的回路，因此相应地也使成本增加。
[0009]那么，本发明的要解决的技术问题在于，能够不增加成本且简单地确保电动机的起动稳定性。
[0010]解决技术问题所采用的技术方案
[0011]本发明的第一观点的电动机驱动控制装置是使具有转子及定子的电动机以无转子位置传感器的控制方式进行驱动的装置。电动机驱动控制装置包括转速导出部、起动部和变更部。转速导出部至少将电动机即将起动前的状态时的电动机的转速导出。起动部将基于直流励磁方式及强制驱动方式中至少任一个方式的驱动信号输出到电动机中，使电动机起动。直流励磁方式是对电动机进行直流通电，从而使转子位置固定在规定位置的方式。强制驱动方式是对电动机进行施加规定的电压和频率的强制通电，从而使电动机加速至规定转速的方式。变更部使基于直流励磁方式及强制驱动方式中至少任一个方式的驱动信号，依据由转速导出部导出的电动机的转速进行变更。
[0012]在该电动机驱动控制装置中，至少依据电动机即将起动前的状态时的电动机的转速，使基于直流励磁方式及/或强制驱动方式的驱动信号进行变更。即，为了使电动机起动而输出到电动机中的基于直流励磁方式及/或强制驱动方式的驱动信号依据电动机的转速进行变化。由此，利用至少与电动机即将起动前的状态时的电动机的转速对应的驱动信号使电动机起动，因此能够抑制过电流及过电压状态的发生，能够不增加成本且简单地确保电动机的起动稳定性。
[0013]本发明的第二观点的电动机驱动控制装置在第一观点的电动机驱动控制装置的基础上，在起动部将基于直流励磁方式的驱动信号输出到电动机中而使电动机起动时，变更部使驱动信号的电压或电流依据电动机的转速进行变更。
[0014]由此，即使采用直流励磁方式，也能使电动机可靠地起动。
[0015]本发明的第三观点的电动机驱动控制装置在第一观点的电动机驱动控制装置的基础上，在起动部将基于强制驱动方式的驱动信号输出到电动机中而使电动机起动时，变更部使驱动信号的频率、电压或电流的值依据电动机的转速进行变更。
[0016]由此，即使采用强制驱动方式，也能使电动机可靠地起动。
[0017]本发明的第四观点的电动机驱动控制装置在第一观点至第三观点中任意一项的电动机驱动控制装置的基础上，变更部使驱动信号的电压或电流，依据从电动机开始起动至达到通常旋转状态的期间内的电动机的转速而连续地变更。
[0018]由此，在电动机开始起动至达到通常旋转状态的期间内，将依据电动机的转速而时刻进行变化的驱动信号输出到电动机中。因而，能够更加可靠地抑制过电流及过电压的发生。
[0019]本发明的第五观点的电动机驱动控制装置在第一观点至第四观点中任意一项的电动机驱动控制装置的基础上，变更部使驱动信号的电压或电流依据电动机开始起动后经过的时间而连续地变更。
[0020]由此，将与电动机开始起动后经过的时间对应的驱动信号输出到电动机中。因而，能够更加可靠地抑制过电流及过电压的发生。
[0021]本发明的第六观点的电动机驱动控制装置在第一观点至第五观点中任意一项的电动机驱动控制装置的基础上，在即将起动前的电动机的转速大于规定转速的情况下，变更部使为了使电动机开始起动而输出到电动机中的驱动信号的电压或电流，小于在电动机以非旋转的状态开始起动的情况下输出到电动机中的规定驱动电压或规定驱动电流。
[0022]有时，电动机受到风等外力的影响，在即将起动前已经旋转，且该电动机的转速有时达到规定转速以上。但是，本电动机驱动控制装置在即将起动前时的电动机的转速大于规定转速的情况下，例如使为了使电动机开始起动而输出到电动机中的驱动电压的占空比或振幅等，小于规定驱动电压的占空比或振幅等。由此，电动机驱动控制装置能够抑制如下现象，即，在使在即将起动前已经以一定程度的转速旋转着的电动机起动时，对电动机通以的电流量及施加于起动部的电压过大的现象，从而能够确保电动机的起动稳定性。
[0023]本发明的第七观点的电动机驱动控制装置在第一观点至第六观点中任意一项的电动机驱动控制装置的基础上，在从电动机开始起动至达到通常旋转状态的期间内，变更部随着该期间内的电动机的转速变大，增大驱动信号的电压或电流。
[0024]在电动机开始起动至达到通常旋转状态的期间内，电动机的转速是时刻不断增大的。因此，本电动机驱动控制装置随着电动机开始起动至达到通常旋转状态的期间内的电动机的转速的增加，例如不断增大驱动电压的占空比或振幅等。由此，能够抑制对电动机通以的电流量及施加于起动部的电压过大的现象以及电动机的失调，从而能够确保电动机的起动稳定性。
[0025]本发明的第八观点的电动机驱动控制装置在第四观点或第七观点中的任意一项的电动机驱动控制装置的基础上，在从电动机开始起动至达到通常旋转状态的期间内，变更部随着起动开始后经过的时间而增大驱动信号的电压或电流。
[0026]本电动机驱动控制装置在电动机开始起动至达到通常旋转状态的期间内，随着起动开始后经过的时间，例如不断增大驱动电压的占空比或振幅等。由此，能够抑制对电动机通以的电流量及施加于起动部的电压过大的现象以及电动机的失调，从而能够确保电动机的起动稳定性。
[0027]发明效果
[0028]采用本发明的第一观点的电动机驱动控制装置，能够抑制过电流及过电压状态的发生，能够不增加成本且简单地确保电动机的起动稳定性。
[0029]采用本发明的第二观点的电动机驱动控制装置，即使采用直流励磁方式，也能使电动机可靠地起动。
[0030]采用本发明的第三观点的电动机驱动控制装置，即使采用强制驱动方式，也能使电动机可靠地起动。
[0031]采用本发明的第四观点及第五观点的电动机驱动控制装置，能够更加可靠地抑制过电流及过电压的发生。
[0032]采用本发明的第六观点的电动机驱动控制装置，能够抑制如下现象，S卩，对电动机通以的电流量及施加于起动部的电压过大的现象，从而能够确保电动机的起动稳定性。
[0033]采用本发明的第七观点及第八观点的电动机驱动控制装置，能够抑制对电动机通以的电流量及施加于起动部的电压过大的现象以及电动机的失调，从而能够确保电动机的起动稳定性。

【专利附图】

【附图说明】
[0034]图1是对采用了第一实施方式的电动机驱动控制装置的系统的整体结构和电动机驱动控制装置的内部结构进行表示的框图。
[0035]图2是简单地表示热泵装置的室外机的结构的图。
[0036]图3是对即将开始起动前的风扇电动机的转速与起动开始时的驱动电压的频率(或驱动电压的电压值)的关系进行概念性的表示的曲线图。
[0037]图4是对风扇电动机从刚刚开始起动后至达到通常旋转状态的期间内的、驱动电压的频率(或驱动电压的电压值)的时效变化的一例进行概念性的表示的曲线图。
[0038]图5是简单地表示起动前转速检测回路的结构的一例的图。
[0039]图6是简单地表示无传感器控制回路的结构的一例的框图。
[0040]图7是用于对第一实施方式的电动机驱动控制装置的动作进行说明的流程图。
[0041]图8是对采用了第二实施方式的电动机驱动控制装置的系统的整体结构和电动机驱动控制装置的内部结构进行表示的框图。
[0042]图9是对即将开始起动前的风扇电动机的转速与开始起动时的驱动电压的占空比的关系进行概念性的表示的曲线图。
[0043]图10是对风扇电动机从刚刚开始起动后至达到直流励磁结束的期间内的、驱动电压的占空比的时效变化的一例进行概念性的表示的曲线图。
[0044]图11是用于对第二实施方式的电动机驱动控制装置的动作进行说明的流程图。
[0045]图12是用于对第二实施方式的电动机驱动控制装置的动作进行说明的流程图。

【具体实施方式】
[0046]以下，参照附图对本发明的电动机驱动控制装置进行详细说明。另外，以下的实施方式是本发明的具体例，并不限定本发明的技术范围。
[0047](第一实施方式)
[0048](I)概要
[0049]图1是具有无刷DC电动机51和用于驱动该无刷DC电动机51的本实施方式的电动机驱动控制装置20的电动机驱动控制系统100整体的结构图。无刷DC电动机51是用作热泵装置的室外机10(参照图2)所具有的设备的一个、即室外风扇15的驱动源的风扇电动机，是通过施加交流电压而进行驱动的交流电动机。电动机驱动控制装置20装载在该室外机10内ο
[0050](1-1)室外机
[0051]在此，使用图2对室外机10进行简单的说明。在此，作为热泵装置，以热泵式热水供给器的室外机为例进行说明。室外机10主要具有压缩机11、水热交换器12、膨胀阀13、蒸发器14及室外风扇15等各种各样的设备。压缩机11、水热交换器12、膨胀阀13及蒸发器14依次连接而构成制冷循环。压缩机11将在制冷循环内循环的制冷剂压缩。在水热交换器12中设置有热交换水路16，从与室外机10连接的储热水容器单元(未图示)输送来的水通过该热交换水路16，能使在热交换水路16中流动的水与制冷剂之间进行热交换。膨胀阀13是被通电控制的电动阀，使在制冷循环内循环的制冷剂减压。蒸发器14用于使制冷剂循环内的制冷剂与空气之间进行热交换而使制冷剂蒸发。室外风扇15例如为螺旋桨式鼓风机，通过旋转将来自室外机10外部的空气引导到蒸发器14。
[0052]在这种室外机10中，通过对压缩机11进行驱动而使制冷剂循环，使水热交换器12作为冷凝器发挥功能，能够将在热交换水路16中通过的水加热。
[0053](1-2)无刷DC电动机
[0054]接下来，对无刷DC电动机51进行说明。本实施方式的无刷DC电动机51为三相电动机，包括定子52和转子53。定子52包含进行了星形联结的U相、V相及W相的驱动线圈Lu、Lv、Lw。各驱动线圈Lu、Lv、Lw的一端分别与从逆变器25延伸的U相、V相及W相的各配线的驱动线圈端子TU、TV、TW连接。各驱动线圈Lu、Lv、Lw的另一端彼此作为端子TN而连接。通过使转子53旋转，使上述三相驱动线圈Lu、Lv、Lw产生与转子53的转速和转子53的位置对应的感应电压。
[0055]转子53具有由N极及S极构成的多极的永久磁铁，相对于定子52以旋转轴为中心进行旋转。转子53的旋转经由与转子53的旋转轴位于相同的轴心上的输出轴(未图示)输出到室外风扇15。
[0056]在以下的说明中，将无刷DC电动机51记作风扇电动机51。
[0057](2)电动机驱动控制装置的结构
[0058]接下来，对本实施方式的电动机驱动控制装置20的结构进行说明。本实施方式的电动机驱动控制装置20如图1所示，包括整流部21、平滑电容器22、电压检测部23、电流检测部24、逆变器(相当于起动部)25、栅极驱动回路26、起动前转速检测回路(与后述的无传感器控制回路28的转速推测部28c —起相当于转速导出部)27、无传感器控制回路28 (主要是相当于变更部)以及微型计算机29。
[0059]构成电动机驱动控制装置20的上述功能部例如安装在一张印刷电路板上。
[0060]另外，栅极驱动回路26、起动前转速检测回路27及无传感器控制回路28也可以封装在一个集成电路封装体(详细而言是IC或HIC)内。
[0061](2-1)整流部
[0062]整流部21由四个二极管Dla、Dlb、D2a、D2b构成为桥状。详细而言，二极管Dla、Dlb彼此串联连接，二极管D2a、D2b彼此串联连接。二极管Dla、D2a的各阴极端子均与平滑电容器22的正侧端子连接，作为整流部21的正侧输出端子发挥功能。二极管Dlb、D2b的各阳极端子彼此与平滑电容器22的负侧端子连接，作为整流部21的负侧输出端子发挥功能。二极管Dla、Dlb彼此的连接点及二极管D2a、D2b彼此的连接点分别与商用电源91连接。即，二极管Dla、Dlb彼此的连接点及二极管D2a、D2b彼此的连接点分别担负整流部21的输入的作用。
[0063]具有这种结构的整流部21通过对从商用电源91输出的交流电压进行整流而生成直流电源，将该直流电源供给到平滑电容器22中。
[0064](2-2)平滑电容器
[0065]平滑电容器22的一端与整流部21的正侧输出端子连接，另一端与整流部21的负侧输出端子连接。平滑电容器22使从整流部21供给的直流电源，即，被整流部21进行了整流的电压平滑化。以下，为了方便说明，将利用平滑电容器22变得平滑后的电压称为“平滑后电压Vfl”。该平滑后电压Vfl成为比直流电源的电压的脉动更低的电压，被施加给与平滑电容器22的后段即输出侧连接的逆变器25。
[0066]另外，作为电容器的种类，可以举出电解电容器、陶瓷电容器和钽质电容器等，在本实施方式中，以采用电解电容器作为平滑电容器22的情况为例。
[0067](2-3)电压检测部
[0068]电压检测部23与平滑电容器22的输出侧连接，检测平滑电容器22的两端电压即平滑后电压Vfl的值。特别是，电压检测部23在风扇电动机51起动后进行电压检测动作。
[0069]虽未图示，但例如通过将彼此串联连接的两个电阻并联连接于平滑电容器22，将平滑后电压Vfl分压而构成这种电压检测部23。两个电阻彼此的连接点的电压值输入到无传感器控制回路28中。
[0070](2 - 4)电流检测部
[0071]电流检测部24连接在平滑电容器22与逆变器25之间且与平滑电容器22的负侧输出端子侧连接。电流检测部24在风扇电动机51起动后对流到风扇电动机51中的电动机电流Im进行检测。
[0072]这种电流检测部24虽未图示，例如由采用了分流电阻及使该电阻的两端电压放大的运算放大器的放大回路构成。利用电流检测部24检测出的电动机电流Im输入到无传感器控制回路28中。
[0073](2 - 5)逆变器
[0074]逆变器25与平滑电容器22的输出侧连接。逆变器25如图1所示，具有多个绝缘栅双极晶体管(以下简称为晶体管)Q3a、Q3b、Q4a、Q4b、Q5a、Q5b及多个回流用二极管D3a、D3b、D4a、D4b、D5a、D5b。晶体管Q3a、Q3b彼此串联连接，晶体管Q4a、Q4b彼此串联连接，晶体管Q5a、Q5b彼此串联连接。通过使晶体管的集电极端子与二极管的阴极端子连接，并且使晶体管的发射极端子与二极管的阳极端子连接，使各二极管D3a?D5b与各晶体管Q3a?Q5b并联连接。
[0075]来自平滑电容器22的平滑后电压Vfl施加于逆变器25。并且，逆变器25在栅极驱动回路26所指示的时机使各晶体管Q3a?Q5b接通或断开，从而生成具有期望的占空比的驱动电压SUl、SVl、Sfflo该驱动电压SUl、SVl、Sffl是用于使风扇电动机51进行驱动的交流电压，从各晶体管Q3a、Q3b的连接点NU、各晶体管Q4a、Q4b的连接点NV，各晶体管Q5a、Q5b的连接点NW输出到风扇电动机51中。S卩，逆变器25将电力供给到风扇电动机51中。
[0076]本实施方式的逆变器25在风扇电动机51起动时，将基于强制驱动方式的驱动电压SUl、SVl、SWl输出到风扇电动机51中，使该电动机51起动。强制驱动方式是通过对风扇电动机51进行强制通电而使电动机加速至规定转速的方式。在电动机加速至规定转速而能够推测转子53的位置的情况下，驱动方式从强制驱动方式向位置推测驱动即无转子位置传感器控制过渡。即，在强制驱动方式中，与风扇电动机51的转子53的位置无关，将具有规定的电压值及频率的驱动电压SU1、SV1、SW1施加给风扇电动机51，强制性地使风扇电动机51开始起动。因而，在强制驱动方式中，与后述的第二实施方式所述的直流励磁方式不同，在风扇电动机51开始驱动之前，不进行将转子53的位置暂时固定的动作，使风扇电动机51无论为哪种状态都能进行驱动的驱动电压SU1、SV1、SW1从逆变器25输出到风扇电动机51中。由此，强制性地使风扇电动机51起动。
[0077]并且，本实施方式的逆变器25利用具有至少与即将起动前的风扇电动机51的转速对应的频率或电压值的强制驱动方式中的驱动电压SUl、SVUSWl，使风扇电动机51开始起动。并且，逆变器25在风扇电动机51开始起动后，将具有与起动中的风扇电动机51的旋转状态对应的频率或电压值的强制驱动方式中的驱动电压SU1、SVU Sffl输出到风扇电动机51中。
[0078]S卩，在利用以往的强制驱动方式使风扇电动机51起动时，逆变器将与风扇电动机51的转速无关的驱动电压，即，具有恒定的频率或电压值的驱动电压输出。但是，本实施方式的逆变器25在以强制驱动方式使风扇电动机51起动时，向风扇电动机51输出具有与实际的旋转状态对应的频率或电压值且无论转子53处于何种位置都能强制性地使风扇电动机51起动的那种驱动电压SU1、SVU Sfflo即，本实施方式的起动时的驱动电压SU1、SVUSffl可以说是这种电压，即，使利用以往的强制驱动方式使风扇电动机51起动时输出到该电动机51中的驱动电压的频率或电压值，依据实际的风扇电动机51的旋转状态而进行了变化后得到的电压。
[0079]图3是概念性地表示相对于即将开始起动前的风扇电动机51的转速的、开始起动时的驱动电压SU1、SV1、SWl的频率及电压值Vstartl的曲线图。在图3中，将横轴表示为即将开始起动前的风扇电动机51的转速(即，利用后述的起动前转速检测回路27检测出的转速。第一转速信号FG)，将纵轴表不为开始起动时输出到风扇电动机51中的驱动电压SUl、SVl、SWl的频率及电压值Vstartl。如图3的转速区间Al所示，在即将开始起动前的风扇电动机51的转速小于规定转速prl的情况下，将驱动电压SU1、SV1、SW1的频率(或电压值)Vstartl设定为规定频率Fl (或规定电压值VI)。但是，如图3的转速区间BI所示，在即将开始起动前的风扇电动机51的转速大于规定转速prl的情况下，将驱动电压SU1、SVl、Sffl的频率(或电压值)Vstartl设定为小于规定频率Fl (或规定电压值VI)的频率(或电压值)。
[0080]在此，规定频率Fl及规定电压值Vl分别是在风扇电动机51以非旋转的状态开始起动的情况下输出到该电动机51中的驱动电压的频率及电压值。基于风扇电动机51、室外风扇15及蒸发器14的各特性等，通过机载计算、模拟和实验等预先将相对于规定转速prl的频率(或电压值)以及相对于该转速prl以上的转速的频率(或电压值)设定为适当的值。
[0081]S卩，在本实施方式中，在还未进行驱动的状态下的风扇电动机51受到外力或刚刚停止了旋转后的惯性力等的影响而以一定程度进行了旋转的情况下，利用后述的无传感器控制回路28，生成使为了使风扇电动机51开始起动而输出到该电动机51中的驱动电压SUl、SVl、SWl的频率或电压值Vstartl减小的内容的电压指令值Vpwm。
[0082]另外，见后述，无传感器控制回路28的转速推测部28c在即将起动前或转速低的低旋转状态下，不能准确地推测风扇电动机51的转速。因此，在图6中虽未图示详细的结构，但这种情况下的无传感器控制回路28使用由起动前转速检测回路27检测出的即将起动前的风扇电动机51的转速。
[0083]图4是概念性地表示从风扇电动机51刚刚开始起动后至达到通常旋转状态的期间内输出到风扇电动机51中的驱动电压SUl、SVl、SWl的频率及电压值的时效变化的曲线图。如上所述，在转速低的状态下，不能准确地进行转速的推测，因此根据经过的时间来推测起动中的旋转状态。在图4中，将横轴表示为时间，将纵轴表示为驱动电压SUl、SVUSWl的频率及电压值。如图4所示，从风扇电动机51刚刚开始起动后至达到通常旋转状态(即，变为能进行位置推测运转的状态)的期间内，逆变器25将随着时间的经过，频率或电压值增大的那样的驱动电压SUl、SVl、SWl输出到风扇电动机51中。
[0084]如上所述，本实施方式的逆变器25在从风扇电动机51即将起动前至达到通常旋转状态的期间内，将具有与实际的风扇电动机51的转速对应的频率、电压值的强制驱动方式中的驱动电压SU1、SVU Sffl输出到风扇电动机51中。由此，与利用以往的强制驱动方式，使从起动前开始因风等外力和刚刚停止了旋转后的惯性力的影响而已经旋转着的风扇电动机51起动的情况相比，不易出现过电流状态、过电压状态和失调状态。
[0085]也就是说，当风扇电动机51因风等外力或刚刚停止了旋转后的惯性力的影响而已经旋转着时，该旋转使在风扇电动机51中感应出的电压为上升的状态。在该状态下，在以强制驱动方式将与风扇电动机51的实际的转速无关，具有恒定的频率、电压的驱动电压施加给风扇电动机51时，由于该驱动电压是假定使本来非旋转状态的风扇电动机51起动的驱动电压，因此具有恒定的频率、电压的驱动电压叠加于已经在该电动机51中感应出的电压之上，结果引发过电流、过电压及电动机的失调。但是，在本实施方式中，虽然以强制驱动方式使风扇电动机51起动，但届时的驱动电压SUl、SVl、SWl具有对风扇电动机51的实际的转速进行了考虑的频率、电压，因此进一步叠加于在该电动机51中感应出的电压上的、基于该驱动电压SU1、SV1、SW1的电动机电流及电压的各值，成为与风扇电动机51的届时的转速对应的适当的值。因而，不易出现过电流、过电压及电动机失调。
[0086]另外，在上述的说明中，表示了使频率和电压均变更的例子，但也可以使频率和电压中的任一方变更。
[0087](2 - 6)栅极驱动回路
[0088]栅极驱动回路26基于来自无传感器控制回路28的电压指令值Vpwm，使逆变器25的各晶体管Q3a?Q5b的接通及断开的状态进行变化。详细而言，栅极驱动回路26为了将具有由无传感器控制回路28决定的占空比的驱动电压SUl、SVUSWl从逆变器25输出到风扇电动机51中，生成向各晶体管Q3a?Q5b的栅极施加的栅极控制电压Gu、GX、Gv、Gy、Gw、Gzο生成的栅极控制电压Gu、Gx、Gv、Gy、Gw、Gz被施加到各晶体管Q3a?Q5b的栅极端子。
[0089]在此，本实施方式的电压指令值Vpwm是用于确定与驱动电压SU、SV、SW相关的参数的一个、即驱动电压SU1、SVUSWl的占空比的指令值。也就是说，在本实施方式中，以对风扇电动机51进行PWM控制的情况为例。
[0090](2 - 7)起动前转速检测回路
[0091]起动前转速检测回路27的输入侧与风扇电动机51的W相的驱动线圈端子TW连接，输出侧与无传感器控制回路28连接。即，可以说起动前转速检测回路27是位于比逆变器25靠后段侧的位置的。起动前转速检测回路27主要在起动前当风扇电动机51旋转时，基于驱动线圈Lw所产生的W相的感应电压Vwn对起动前的风扇电动机51的转速进行检测。
[0092]在图5中简单表示这种起动前转速检测回路27的结构的一例。在图5中，表示的是起动前转速检测回路27由滤波器27a、比较器27b及运算部27c构成的情况。滤波器27a例如为低通滤波器，旋转的风扇电动机51中的感应电压Vwn输入到滤波器27a中，从该感应电压Vwn中去除噪声成分及高次谐波成分。通过了滤波器27a后的感应电压Vwn和具有规定的电压值的参比电压Vref输入到比较器27b中。比较器27b基于输入的这些电压的大小，将基于感应电压Vwn的脉冲电压输出。该脉冲电压输入到运算部27c，对该电压的频率进行运算而对风扇电动机51的转速进行运算。表示这样求得的起动前的风扇电动机51的转速的第一转速信号FG1，成为具有与该电动机51的转速对应的周期的脉冲信号，或成为虽然信号的频率是固定不变的，但具有与该电动机51的转速对应的占空比的脉冲信号。该转速信号FGl输入到无传感器控制回路28中。
[0093]采用上述的起动前转速检测回路27，即使在未起动的风扇电动机51因风等外力或刚刚停止了旋转后的惯性力的影响而进行着旋转的那样的利用后述的无转子位置传感器方式无法推测转子53的位置的情况下，也能检测出风扇电动机51的转速。
[0094]另外，在本实施方式中，起动前转速检测回路27为如下结构，S卩，无论起动前的风扇电动机51的旋转方向是正向还是反向，都能简单地检测出转速。
[0095](2 - 8)无传感器控制回路
[0096]无传感器控制回路28与电压检测部23、电流检测部24、栅极驱动回路26、起动前转速检测回路27及微型计算机29连接。无传感器控制回路28是使风扇电动机51以无转子位置传感器方式进行驱动的回路。
[0097]详细而言，无传感器控制回路28对以无转子位置传感器方式起动后的风扇电动机51的转子53的位置进行推测，并且基于推测到的转子53的位置对风扇电动机51的转速进行推测。以下，将表示起动后的风扇电动机51的转速的信号记作“第二转速信号FG2”。第二转速信号FG2输入到微型计算机29中。此外，当从微型计算机29将包含转速指令Vfg的运转指令输送到无传感器控制回路28中时，无传感器控制回路28基于该运转指令、推测到的转子53的位置、推测到的转速、电压检测部23的检测结果及电流检测部24的检测结果，利用无转子位置传感器方式决定为驱动电压SU1、SV1、SW1的占空比、电压指令值Vpwm。
[0098]在此，无转子位置传感器方式是如下方式，S卩，使用与表示风扇电动机51的特性的各种参数、平滑后电压Vfl (即，电压检测部23的检测结果)、电动机电流Im( S卩，电流检测部24的检测结果)以及风扇电动机51的控制相关的规定的数学模型等，进行转子53的位置的推测、转速的推测、对转速进行的PI控制以及对电动机电流Im进行的PI控制等。作为表示风扇电动机51的特性的各种参数，可以举出使用的风扇电动机51的绕线电阻、电感成分、感应电压和极数等。
[0099]图6是简单地表示考虑数学模型而进行无转子位置传感器控制的无传感器控制回路28的结构的一例。图6的无传感器控制回路28主要由电动机模型运算部28a、转子位置推测部28b、转速推测部28c (与起动前转速检测回路27 —起相当于转速导出部)、LPF28d、转速控制部28e及电流控制部28f构成。
[0100]电动机模型运算部28a将表示风扇电动机51的特性的各种参数用作电动机模型，根据向电动机51输入的电压指令值Vpwm、推测到的转子53的位置及推测到的转速，对电动机电流Im的理想值进行运算。转子位置推测部28b将该理想值与利用电流检测部24实际检测出的电动机电流Im之间进行了减法处理后得到的结果作为输入，而推测当下时刻的转子53的位置。转速推测部28c使用推测到的转子53的位置推测当下时刻的风扇电动机51的转速。在电动机模型运算部28a中，将各推测部28b、28c中的推测结果用于使电动机电流Im的理想值与实际的电动机电流Im的差分成为“O”的那种修正处理以及电动机模型的修正。LPF28d从推测到的转速中去除噪声成分及高次谐波成分。从LPF28d输出的风扇电动机51的转速在波形成形部28g的作用下成为期望的第二转速信号FG2，输出到微型计算机29中。第二转速信号FG2与第一转速信号FGl相同，成为具有与风扇电动机51的转速对应的周期的脉冲信号，或者成为虽然频率是固定的，但具有与该电动机51的转速对应的占空比的脉冲信号。
[0101]另外，从LPF28d输出的风扇电动机51的转速与包含在从微型计算机29传输来的运转指令中的转速指令Vfg之间进行减法处理。在将减法处理的结果输入到转速控制部28e中时，转速控制部28e对转速进行PI控制。电流控制部28f基于由转速控制部28e获得的控制结果、即q轴电流指令值Vq、例如使d轴电流指令值Vd成为“O”的那种指令“Vd=0”、以及利用电压检测部23检测出的平滑后电压Vfl进行电流控制，生成使电动机电流Im成为基于这些指令的电流的那种电压指令值Vprai。利用电流控制部28f的这种控制，生成包含驱动电压SU1、SV1、SW1的占空比的电压指令值Vpwm而输入到栅极驱动回路26中。另外，电压指令值Vpwm输入到电动机模型运算部28a，对电动机模型进行进一步的修正。
[0102]在此，在本实施方式中，使用的是将由转子53的永久磁铁形成的磁通量方向定为d轴，将由此前进了 31/2的方向定为q轴的dq坐标系统。上述“q轴电流指令值Vq”是有助于风扇电动机51转矩的q轴电流的指令值，上述“d轴电流指令值Vd”是无助于风扇电动机51转矩的d轴电流(即，形成磁通量的成分、即励磁电流)的指令值。
[0103]可以说具有这种结构的无传感器控制回路28，能够在利用微型计算机29及栅极驱动回路26等进行逆变器25的控制时，进行转子53的位置的推测及风扇电动机51的转速的推测，输出与这些推测结果对应的电压指令值Vpwm。
[0104]并且，具有这种结构的无传感器控制回路28为了实现在“(2 - 5)逆变器”中说明的驱动电压SU1、SV1、Sffl的输出动作，进行使基于强制驱动方式的驱动电压SU1、SV1、SWl的频率或电压值，至少依据风扇电动机51即将起动前的状态时的即将起动前的转速进行变更的动作。详细而言，无传感器控制回路28在风扇电动机51起动后至达到通常旋转状态的期间内，依据经过时间使基于强制驱动方式的驱动电压SU1、SV1、SW1的频率或电压值连续地变更。例如，无传感器控制回路28如图4所示，在从风扇电动机51刚刚起动后至达到通常旋转状态(即，变为能进行位置推测运转的状态)的期间内，以随着时间的经过，驱动电压SUl、SVl、SWl的频率或电压值也增大的方式连续地生成电压指令值Vpwm。
[0105](2-9)微型计算机
[0106]微型计算机29如图1所示，主要与无传感器控制回路28连接。另外，虽未图示，但微型计算机29也与对室外机10的各设备进行总括控制的室外机侧控制部连接。
[0107]例如，微型计算机29对起动开始后的风扇电动机51的转速(也就是第二转速信号FG2)进行监视，并且将包含转速指令起动指令及转速指令Vfg的运转指令输出到无传感器控制回路28中。
[0108](3)动作
[0109]接下来，使用图7对本实施方式的电动机驱动控制装置20的动作进行说明。图7是表示由电动机驱动控制装置20进行的动作的流程图。
[0110]步骤SI?S2:在微型计算机29从室外机10的室外机侧控制部取得了室外风扇15的运转开始指示的情况下(SI的“是”)，起动前转速检测回路27将起动前的当下时刻的风扇电动机51的转速检测出(S2)。由此，将表示起动前的风扇电动机51的转速的第一转速信号FGl输入到无传感器控制回路28中。
[0111]步骤S3:无传感器控制回路28将步骤S2的转速与规定转速prl进行比较。
[0112]步骤S4:在步骤S3中，在步骤S2的转速(即，起动前的风扇电动机51的转速)小于规定转速prl的情况下(S3的“否”)，如图3的转速区间Al所示，无传感器控制回路28将用于使风扇电动机51开始起动的驱动电压SUl、SVUSWl的频率(或电压值)Vstartl设定为规定频率Fl (或规定电压值VI)。
[0113]步骤S5:在步骤S3中，在步骤S2的转速(即，起动前的风扇电动机51的转速)大于规定转速prl的情况下(S3的“是”)，如图3的转速区间BI所示，无传感器控制回路28将用于使风扇电动机51开始起动的驱动电压SUl、SVl、Sffl的频率(或电压值)VstartI，设定为小于规定频率Fl (或规定电压值VI)的频率(或电压值)。
[0114]步骤S6:将表示在步骤S4、S5中设定的频率或电压值Vstartl的电压指令值Vpwm输入到栅极驱动回路26中，将具有在步骤S4、S5中设定的频率或电压值的驱动电压SU1、SVUSffl从逆变器25向风扇电动机51输出。该驱动电压SU1、SV1、SW1是用于利用强制驱动方式使风扇电动机51起动的电压，由此使风扇电动机51开始起动。
[0115]步骤S7:如图4所示，无传感器控制回路28随着时间的经过不断变更驱动电压SUU SVU Sffl的频率或电压值。由此，将具有连续变化的频率或电压值的驱动电压SU1、SVUSffl从逆变器25向风扇电动机51输出。
[0116]步骤S8?S9:不久，当无传感器控制回路28变为能够推测风扇电动机51的转速即转子53的位置时(S8的“是”)，电动机驱动控制装置20判断风扇电动机51已经达到了通常旋转状态(S9)。在达到通常旋转状态的情况下，以无转子位置传感器方式对风扇电动机51进行驱动控制。在步骤S8中，在无传感器控制回路28不能推测风扇电动机51的转速的情况下(S8的“否”)，电动机驱动控制装置20反复进行步骤S7以后的动作。
[0117]步骤SlO?Sll:电动机驱动控制装置20继续对风扇电动机51进行无转子位置传感器驱动，到微型计算机29取得室外风扇15的驱动停止指示为止(S10的“否”)。在微型计算机29取得了室外风扇15的驱动停止指示的情况下(S10的“是”)，停止由逆变器25向风扇电动机51输出驱动电压SUUSVl、SWl，风扇电动机51停止驱动(Sll)。
[0118](4)特征
[0119](4-1)
[0120]在本实施方式的电动机驱动控制装置20中，至少在风扇电动机51即将起动前的状态时，使基于强制驱动方式的驱动电压SUl、SVUSffl变更。即，为了使风扇电动机51起动而输出到风扇电动机51中的基于强制驱动方式的驱动电压SUl、SVl、SWl，依据风扇电动机51的旋转状态进行变化。由此，利用至少与电动机即将起动前的状态时的风扇电动机51的旋转状态对应的驱动电压SU1、SV1、SW1使风扇电动机51起动，因此能够抑制过电流及过电压状态的发生，能够不增加成本且简单地确保风扇电动机51的起动稳定性。
[0121](4-2)
[0122]特别是，在本实施方式中，在将基于强制驱动方式的驱动电压SU1、SVU Sffl输出到风扇电动机51中而使风扇电动机51起动时，无传感器控制回路28使驱动电压SUUSVl、Sffl的频率或电压值依据风扇电动机51即将起动前的转速进行变更。由此，即使采用强制驱动方式，也能使风扇电动机51可靠地起动。
[0123](4-3)
[0124]另外，采用本实施方式，例如如图4所示，在从风扇电动机51开始起动至达到通常旋转状态的期间内，将随着时间的经过，换言之依据风扇电动机51的旋转状态，频率或电压值时刻变化的驱动电压SU1、SV1、SW1输出到风扇电动机51中。因而，能够更加可靠地抑制过电流及过电压的发生。
[0125](4-4)
[0126]另外，采用本实施方式，例如如图5所示，在即将起动前的风扇电动机51的转速为规定转速prl以上的情况下，将为了使风扇电动机51开始起动而输出到风扇电动机51中的驱动电压SUl、SVUSWl的频率(或电压值)VstartI，设定为比规定频率Fl (或规定电压值VI)小。由此，能够抑制如下现象，即，当电动机驱动控制装置20使在即将起动前已经以规定转速prl以上的转速旋转着的风扇电动机51起动了时，流到风扇电动机51中的电动机电流Im和平滑电容器22的电压过大的现象，从而能够确保风扇电动机51的起动稳定性。
[0127](4-5)
[0128]采用本实施方式，随着从风扇电动机51开始起动后至达到通常旋转状态的期间内的风扇电动机51的转速的增加，持续将驱动电压SU1、SV1、SW1的频率或电压值设定为变大。由此，能够抑制流到风扇电动机51中的电动机电流Im和平滑电容器22的电压过大的现象以及风扇电动机51的失调，能够确保风扇电动机51的起动稳定性。
[0129](4-6)
[0130]特别是，在本实施方式中，在从风扇电动机51开始起动至达到通常旋转状态的期间内，随着起动开始后经过的时间，持续将驱动电压的频率或电压值设定为变大。由此，能够抑制流到风扇电动机51中的电动机电流Im和平滑电容器22的电压过大的现象以及风扇电动机51的失调，能够确保风扇电动机51的起动稳定性。
[0131](第二实施方式)
[0132]在上述实施方式中，对利用所谓的强制驱动方式使风扇电动机51起动的情况进行了说明。在此，说明如下情况，即，为了更加可靠地使风扇电动机起动，而在开始起动时使用直流励磁方式使风扇电动机51起动的情况。
[0133](I)结构
[0134]图8是具有本实施方式的电动机驱动控制装置120的电动机驱动控制系统200整体的结构图。图8所示的电动机驱动控制装置120虽然在控制内容的一部分上与上述第一实施方式的电动机驱动控制装置20不同，但其它结构与上述第一实施方式的电动机驱动控制装置20相同。
[0135]S卩，电动机驱动控制装置120包括整流部121、平滑电容器122、电压检测部123、电流检测部124、逆变器(相当于起动部)125、栅极驱动回路126、起动前转速检测回路(与无传感器控制回路128的转速推测部28c —起相当于转速导出部)127、无传感器控制回路128(主要相当于变更部)以及微型计算机129。
[0136]整流部121、平滑电容器122、电压检测部123、电流检测部124、栅极驱动回路126、起动前转速检测回路127以及微型计算机129与在图1中分别标注了相同的名称的整流部21、平滑电容器22、电压检测部23、电流检测部24、栅极驱动回路26、起动前转速检测回路27以及微型计算机29相同。因此，在以下的说明中，省略上述各功能部的说明，仅说明逆变器125及无传感器控制回路128分别与上述第一实施方式的逆变器25及无传感器控制回路28不同的部分。
[0137](1-1)逆变器
[0138]本实施方式的逆变器125在风扇电动机51起动时，将基于直流励磁方式的驱动电压SU2、SV2、SW2输出到风扇电动机51中而将该电动机51固定后，进行强制驱动而使该电动机51起动。在此，直流励磁方式是如下方式:对即将起动前的风扇电动机51以规定的通电模式进行直流通电，从而将该电动机51中的转子53的位置暂时固定在规定位置，使风扇电动机51从转子53被固定的状态开始进行驱动。由此，将用于使转子53进行直流励磁而使转子53的位置移动且固定在规定位置的驱动电压SU2、SV2、SW2，从逆变器125输出到风扇电动机51中。接着，从逆变器125将用于对转子53进行强制性驱动的驱动电压SU2、SV2、SW2输出到风扇电动机51中。利用该强制驱动，风扇电动机51能渐渐起动。
[0139]在此，上述“规定位置”例如以电角度计为“210度”等那样，预先利用规定的通电模式适当地决定为固定的任意的位置。
[0140]特别是，本实施方式的逆变器125利用具有与即将起动前的风扇电动机51的转速对应的占空比或调制度的直流励磁方式中的驱动电压SU2、SV2、SW2，使风扇电动机51开始起动。并且，在风扇电动机51开始起动后至过渡到强制通电的期间内，逆变器125将具有与起动中的风扇电动机51的转速对应的占空比(或调制度、电压值。以下相同)的直流励磁方式中的驱动电压SU2、SV2、SW2输出到风扇电动机51中。
[0141 ] 即，在利用以往的直流励磁方式使风扇电动机51起动时，逆变器将与风扇电动机51的转速无关的驱动电压，即，具有恒定的占空比的驱动电压输出。但是，在本实施方式中，在以直流励磁方式使风扇电动机51起动时，向风扇电动机51输出具有与实际的转速对应的占空比的驱动电压SU2、SV2、SW2。
[0142]另外，上述“起动中”是指从风扇电动机51开始起动至达到通常旋转状态的期间。
[0143]本实施方式的无传感器控制回路128使为了使风扇电动机51开始起动而输出到该电动机51中的基于直流励磁方式的驱动电压SU2、SV2、SW2的占空比Vstart2 (参照图9)，依据即将起动前的风扇电动机51的转速进行变更。即，风扇电动机51开始起动时的驱动电压SU2、SV2、SW2的占空比Vstart2，由实际上使风扇电动机51起动前的该电动机51的实际的转速定义。另外，作为即将起动前的风扇电动机51的转速，使用由起动前转速检测回路127得到的检测结果。
[0144]图9是概念性地表示相对于即将起动前的风扇电动机51的转速的、开始起动时的驱动电压SU2、SV2、SW2的占空比Vstart2的曲线图。在图9中，将横轴表示为即将开始起动前的风扇电动机51的转速(即，利用起动前转速检测回路127检测到的转速。第一转速信号FG)，将纵轴表示为在开始起动时输出到风扇电动机51中的驱动电压SU2、SV2、SW2的占空比Vstart2。如图9的转速区间A2所示，在即将开始起动前的风扇电动机51的转速小于规定转速pr2的情况下，将驱动电压SU2、SV2、SW2的占空比Vstart2设定为规定占空比D2。但是，如图9的转速区间B2所示，在即将开始起动前的风扇电动机51的转速大于规定转速pr2的情况下，为了抑制起因于电动机的旋转而流动的电流，驱动电压SU2、SV2、SW2的占空比Vstart2设定为小于规定占空比D2的占空比。
[0145]在此，规定占空比D2是在风扇电动机51以非旋转的状态开始起动的情况下输出到该电动机51中的驱动电压的占空比。基于风扇电动机51、室外风扇15及蒸发器14的各特性等，通过机载计算、模拟以及实验等，预先将规定转速pr2的占空比以及相对于pr2以上的转速的占空比设定为适当的值。
[0146]S卩，在本实施方式中，在还未进行驱动的状态的风扇电动机51受到外力或刚刚停止了旋转后的惯性力等的影响而在一定程度上进行着旋转的情况下，无传感器控制回路128生成使为了使风扇电动机51开始起动而输出到该电动机51中的驱动电压SU2、SV2、SW2的占空比Vstart2减小的内容的电压指令值Vc。
[0147]图10是概念性地表示在从风扇电动机51刚刚开始起动后至达到直流励磁结束的期间内，输出到风扇电动机51中的驱动电压SU2、SV2、SW2的占空比的时效变化的曲线图。在图10中，将横轴表示为时间，将纵轴表示为驱动电压SU2、SV2、SW2的占空比。如图10所示，逆变器125在从风扇电动机51刚刚开始起动后至达到直流励磁结束的期间内，将随着时间的经过，占空比连续增大的那样的驱动电压SU2、SV2、SW2输出到风扇电动机51中。此时，由直流励磁产生的固定力持续施加于旋转着的风扇电动机51，因此风扇电动机51的转速随着刚刚开始起动后的时间的经过而逐渐减小。因此，可以说上述动作使逆变器125随着转速的变化而连续地改变占空比。
[0148]在直流励磁结束后，对风扇电动机51进行强制通电，使风扇电动机51的转速上升至规定的转速。并且随后，对风扇电动机51进行的控制方式向无转子位置传感器控制过渡。另外，在从直流励磁结束后进行的强制通电到过渡为无转子位置传感器控制的期间内，采用在第一实施方式中说明的以强制驱动方式进行的起动方法。因而，在此省略对在直流励磁结束后进行的控制(即，强制驱动方式)进行说明。
[0149]如上所述，本实施方式的逆变器125在风扇电动机51即将起动前至达到通常旋转状态的期间内，将具有与实际的风扇电动机51的转速对应的占空比的直流励磁方式中的驱动电压3似、5￥2、512输出到风扇电动机51中。由此，对于从起动前开始因风等外力或刚刚停止旋转后的惯性力的影响而已经旋转着的风扇电动机51，相比由利用恒定的驱动电压使该风扇电动机51起动的以往的直流励磁方式进行的起动动作，不易出现过电流状态、过电压状态以及电动机的失调状态。因此，风扇电动机51能够稳定地起动。
[0150]也就是说，当风扇电动机51因风等外力或刚刚停止旋转后的惯性力的影响而已经旋转着时，该旋转使已在风扇电动机51中感应出的电压为上升的状态。在该状态下，在以直流励磁方式将与风扇电动机51的实际的转速无关，具有恒定的占空比的驱动电压施加于风扇电动机51时，由于该驱动电压是具有假定将本来非旋转状态的风扇电动机51固定的占空比的电压，因此在已在该电动机51中感应出的电压之上叠加有基于具有恒定的占空比的驱动电压的电动机电流及电压。这样，其结果是，引发过电流和过电压。但是，在本实施方式中，以直流励磁方式使风扇电动机51起动，但届时的驱动电压SU2、SV2、SW2具有对风扇电动机51的实际的转速进行了考虑的占空比。因此，基于该驱动电压SU2、SV2、SW2的电动机电流及电压的各值成为与风扇电动机51的届时的转速对应的适当的值，不易产生过电流和过电压。
[0151]另外，关于在怎样程度的期间内进行直流励磁，基于风扇电动机51、室外风扇15及蒸发器14的各特性等，通过机载计算、模拟以及实验等预先设定为适当的值。
[0152](1-2)无传感器控制回路
[0153]无传感器控制回路128具有与上述第一实施方式的无传感器控制回路28相同的结构(参照图6)，是使风扇电动机51以无转子位置传感器方式进行驱动的回路。无传感器控制回路128在从风扇电动机51开始起动至达到通常旋转状态的期间内，以及在风扇电动机51进行通常旋转的期间内，进行转子53的位置的推测及风扇电动机51的转速的推测，将与这些推测结果对应的电压指令值Vc输出。
[0154]特别是，无传感器控制回路128如图10所示，在风扇电动机51刚刚开始起动后至达到直流励磁结束的期间内，以随着时间的经过，驱动电压SU2、SV2、SW2的占空比增大的方式连续地生成电压指令值Vc。另外，由于由直流励磁产生的固定力施加于旋转着的风扇电动机51，因此风扇电动机51的转速从刚刚开始起动后随着时间的经过而逐渐减小。因此，也可以说无传感器控制回路128随着转速的变化连续地生成电压指令值Vc。
[0155](2)动作
[0156]接下来，使用图11?图12对本实施方式的电动机驱动控制装置120的动作进行说明。图11?图12是表示由电动机驱动控制装置120进行的动作的流程图。
[0157]步骤S21?S22:在微型计算机129从室外机10的室外机侧控制部取得了室外风扇15的运转开始指示的情况下(S21的“是”)，起动前转速检测回路127检测出起动前的当下时刻的风扇电动机51的转速(S22)。由此，将表示起动前的风扇电动机51的转速的第一转速信号FGl输入到无传感器控制回路128中。
[0158]步骤S23:无传感器控制回路128将步骤S22的转速与规定转速pr2进行比较。
[0159]步骤S24:在步骤S23中，在步骤S22的转速(即，起动前的风扇电动机51的转速。第一转速信号FGl)小于规定转速pr2的情况下(S23的“否”)，如图9的转速区间A2所示，无传感器控制回路128将用于使风扇电动机51开始起动的驱动电压SU2、SV2、SW2的占空比Vstart2设定为规定占空比D2。
[0160]步骤S25:在步骤S23中，在步骤S22的转速(即，起动前的风扇电动机51的转速。第一转速信号FGl)大于规定转速pr2的情况下(S23的“是”)，如图9的转速区间B2所示，无传感器控制回路128将用于使风扇电动机51开始起动的驱动电压SU2、SV2、SW2的占空比Vstart2设定为比规定占空比D2小的值。
[0161]步骤S26:将表示在步骤S24、S25中设定的占空比的电压指令值Vc输入到栅极驱动回路126中，将具有在步骤S24、S25中设定的占空比的驱动电压SU2、SV2、SW2从逆变器125向风扇电动机51输出。该驱动电压SU2、SV2、SW2是用于以直流励磁方式将风扇电动机51固定的电压，由此使风扇电动机51开始起动。
[0162]步骤S27:如图10所示，无传感器控制回路128以驱动电压SU2、SV2、SW2的占空比随着时间的经过而增大的方式，连续地不断生成电压指令值Vc。即，无传感器控制回路128随着转速的变化，连续地不断生成电压指令值Vc。由此，从逆变器125向风扇电动机51输出占空比逐渐增大的驱动电压SU2、SV2、Sff2 ο
[0163]步骤S28?29:当直流励磁期间结束时(S28的“是”)，起动方式从直流励磁方式向强制驱动方式过渡(S29)。将表示规定的频率或电压值的电压指令值Vc输入到栅极驱动回路126中，从逆变器125向风扇电动机51输出具有该频率或电压值的驱动电压SU2、SV2、Sff2ο也就是说，该驱动电压SU2、SV2、SW2是用于以强制驱动方式使风扇电动机51起动的电压，由此使风扇电动机51开始起动。另外，在步骤S28中，反复进行步骤S27以后的动作，到直流励磁期间结束为止(S28的“否”)。
[0164]步骤S30:第一实施方式的图4所示的无传感器控制回路128，使基于强制驱动方式的驱动电压SU2、SV2、SW2的频率或电压值持续随着时间的经过而进行变更。由此，将具有连续变化的频率或电压值的驱动电压SU2、SV2、SW2从逆变器125向风扇电动机51输出。
[0165]步骤S31?S32:不久，当无传感器控制回路128变为能够推测风扇电动机51的转速，即，转子53的位置时(S31的“是”)，电动机驱动控制装置120判断风扇电动机51已经达到了通常旋转状态(S32)。在达到通常旋转状态的情况下，以无转子位置传感器方式对风扇电动机51进行驱动控制。在步骤S31中，在无传感器控制回路128不能推测风扇电动机51的转速的情况下(S31的“否”)，电动机驱动控制装置120反复进行步骤S30以后的动作。
[0166]步骤S33?S34:电动机驱动控制装置120继续对风扇电动机51进行无转子位置传感器驱动，到微型计算机129取得室外风扇15的驱动停止指示为止(S33的“否”)。在微型计算机129取得了室外风扇15的驱动停止指示的情况下(S33的“是”)，停止利用逆变器125向风扇电动机51输出驱动电压SU2、SV2、SW2，使风扇电动机51停止驱动(S34)。
[0167](3)特征
[0168](3-1)
[0169]在本实施方式的电动机驱动控制装置120中，使基于直流励磁方式的驱动电压SU2、SV2、Sff2,依据从风扇电动机51即将起动前的状态至达到直流励磁结束的风扇电动机51的旋转状态进行变更。并且，在从直流励磁结束后至达到通常旋转状态的期间内，使基于强制驱动方式的驱动电压SU2、SV2、SW2依据风扇电动机51的旋转状态进行变更。即，为了使风扇电动机51起动而输出到风扇电动机51中的驱动电压SU2、SV2、SW2并非恒定，而是依据风扇电动机51的转速进行变化。由此，利用与风扇电动机51的转速对应的驱动电压SU2、SV2、SW2使风扇电动机51起动，因此能够抑制过电流及过电压状态的发生，能够不增加成本且简单地确保风扇电动机51的起动稳定性。
[0170](3-2)
[0171]特别是，在本实施方式中，在将基于直流励磁方式的驱动电压SU2、SV2、SW2输出到风扇电动机51中而使风扇电动机51起动时，无传感器控制回路128使驱动电压SU2、SV2、SW2的占空比依据风扇电动机51的即将起动前的转速进行变更。由此，即使采用直流励磁方式，也能使风扇电动机51可靠地起动。
[0172](3-3)
[0173]另外，采用本实施方式，例如如图10所示，在从风扇电动机51开始起动至达到直流励磁结束的期间内，将具有随着时间的经过，换言之，依据风扇电动机51的转速而时刻变化的占空比的驱动电压SU2、SV2、SW2输出到风扇电动机51中。因而，能够更加可靠地抑制过电流及过电压的发生。
[0174](3-4)
[0175]有时，风扇电动机51受到风等外力或刚刚停止旋转后的惯性力的影响，在即将起动前已经旋转，且该风扇电动机51的转速有时达到规定转速pr2以上。但是，本实施方式的电动机驱动控制装置120例如如图9所示，在即将起动前时的风扇电动机51的转速为规定转速pr2以上的情况下，使为了使风扇电动机51开始起动而输出到风扇电动机51中的驱动电压SU2、SV2、SW2的占空比Vstart2，小于规定驱动电压下的占空比D2。由此，电动机驱动控制装置120能够抑制如下现象，即，在使已经在即将起动前以规定转速pr2以上的转速旋转着的风扇电动机51起动时，流到风扇电动机51中的电动机电流Im及平滑电容器22的电压过大的现象，从而能够确保风扇电动机51的起动稳定性。
[0176](3-5)
[0177]本实施方式的电动机驱动控制装置120随着从风扇电动机51开始起动至达到通常旋转状态的期间内的风扇电动机51的转速的下降，不断增大驱动电压SU2、SV2、SW2的占空比。由此，能够抑制流到风扇电动机51中的电动机电流Im和平滑电容器22的电压过大的现象以及风扇电动机51的失调，从而能够确保风扇电动机51的起动稳定性。
[0178](3-6)
[0179]特别是，在本实施方式中，在从风扇电动机51开始起动至达到通常旋转状态的期间内，随着起动开始后经过的时间，将驱动电压的频率或电压值设定为变大。由此，能够抑制流到风扇电动机51中的电动机电流Im和平滑电容器22的电压过大的现象以及风扇电动机51的失调，从而能够确保风扇电动机51的起动稳定性。
[0180](变形例)
[0181]以上，基于附图对本发明的实施方式及其变形例进行了说明，但具体的结构并不限定于上述的实施方式及其变形例，能够在不脱离发明的主旨的范围内进行变更。
[0182](I)变形例 A
[0183]在上述第一实施方式及第二实施方式中，说明了如下情况，S卩，作为对即将起动前的风扇电动机51的转速进行把握的方法，采用基于W相的感应电压Vwn检测起动时的风扇电动机51的转速的方法的情况。
[0184]但是，对即将起动前的风扇电动机51的转速进行把握的方法不限定于上述第一实施方式及第二实施方式的方法，只要是能将起动时的风扇电动机51的转速导出的方法即可，可以采用任意的方法。
[0185]作为将起动时的风扇电动机51的转速导出的其它方法，例如可以举出以下这样的方法。
[0186](方法I)使用与风扇电动机51的控制相关的规定的数学模型对风扇电动机51的转速进行把握的方法。
[0187](方法2)基于由电压检测部23、123检测出的平滑后电压Vfl对风扇电动机51的转速进行把握的方法。
[0188](方法3)基于由电流检测部24、124检测出的电动机电流Im对风扇电动机51的转速进行把握的方法。
[0189]关于上述方法2，特别是在将来自商用电源91的电源的供给切断了的情况下(未图示)，平滑后电压Vfl成为直接表示风扇电动机51的转速的值，因而有起动前的风扇电动机51的转速越大，平滑后电压Vfl越大的倾向。因此，能够基于平滑后电压Vfl对风扇电动机51的转速进行把握。
[0190]同样，关于上述方法3，也处于起动前的风扇电动机51的转速越大，电动机电流Im越大的倾向。因此，能够基于电动机电流Im对风扇电动机51的转速进行把握。
[0191]另外，在采用基于感应电压对转速进行把握的方法的情况下，也可以不仅使用W相的感应电压，还使用U相及V相产生的感应电压来检测风扇电动机51的转速。由此，能够更加准确地把握转速。
[0192](2)变形例 B
[0193]在上述第一实施方式及第二实施方式的图4、图10中，表示的是随着时间的经过，驱动电压SUl?SW1、SU2?SW2的占空比、频率及电压值呈直线状增大的情况。但是，驱动电压SUl?SW1、SU2?SW2的占空比、频率及电压值也可以不呈直线状增加，而是随着时间的经过呈曲线状增加。
[0194]同样，在上述第一实施方式及第二实施方式的图3、图9中，表示的是如下情况:在即将开始起动前的风扇电动机51的转速大于规定转速prl、pr2的情况下，使驱动电压SUl?SWl、SU2?SW2的占空比、频率及电压值Vstartl、Vstart2呈直线状变小(参照图3的转速区间B1、图9的转速区间B2)。但是，驱动电压SUl?SW1、SU2?SW2的占空比、频率及电压值Vstartl、Vstart2也可以依据即将开始起动前的风扇电动机51的转速而呈曲线状变更。
[0195](3)变形例 C
[0196]在上述第一实施方式及第二实施方式中，说明了如下情况，S卩，将本发明的电动机驱动控制装置20、120用作用于对室外风扇15的驱动源、即风扇电动机51进行驱动控制的装置的情况。
[0197]但是，本发明的电动机驱动控制装置的用途不仅能用作对室外风扇15的驱动源进行驱动控制的装置，还可以用作对室内风扇(未图示)的驱动源即风扇电动机(未图示)进行驱动控制的装置。这是因为，在室内风扇的情况下，有时通过用户的远程操作在刚刚进行了停止对室内风扇进行驱动的指示后，会再次进行使室内风扇起动的指示，本发明可提高这种情况下的电动机的起动稳定性。
[0198](4)变形例 D
[0199]在上述第一实施方式及第二实施方式中，说明了如下情况，S卩，将未装载有检测转子53的位置的位置检测传感器(例如霍尔元件)的无刷DC电动机利用为风扇电动机51的情况。
[0200]但是，成为本发明的电动机驱动控制装置的驱动对象的电动机也可以装载有位置检测传感器。在位置检测传感器的数量为一个或两个那样较少的情况下，有时在起动时对电动机进行直流励磁或强制通电。关于这种情况下的电动机驱动控制装置，通过将位置检测传感器用作在上述第一实施方式及第二实施方式中说明的起动前转速检测回路27、127，能够利用位置检测传感器容易地检测出起动中的电动机的转速。因此，使输出电压和占空比依据该位置检测传感器的检测转速进行变更即可。
[0201]另外，在能够利用检测回路取得从电动机起动后至进行无转子位置传感器运转的期间内的电动机的转速的情况下，以及能够根据起动开始后经过的时间推测电动机的转速的情况下，电动机驱动控制装置同样能使驱动电压的电压值和占空比等依据该转速而变更。
[0202]例如在第二实施方式中说明的直流励磁方式的图9表示相对于即将起动前的电动机的转速的占空比，但通过与该图同样地求出相对于起动中(详细而言是直流励磁中)的转速的占空比值并进行控制，能够更加可靠地防止起动中的过电压、过电流。
[0203](5)变形例 E
[0204]在上述第一实施方式及第二实施方式中，说明了将驱动电压SUl?SWl、SU2?SW2的电压值和占空比等作为驱动信号加以调整的情况。但是，也可以不对电压值和占空比值进行调整，而是将电动机电流作为驱动信号加以调整。在直流励磁方式中调整电动机的固定力，在强制驱动方式中调整电动机的驱动力(驱动转矩)，因此即使调整电动机电流，也能获得同样的效果。
[0205](6)变形例 F
[0206]在上述第二实施方式中，说明了如下情况:在从电动机即将起动前至达到通常旋转状态的期间内，在电动机开始起动时采用直流励磁方式，接着采用在第一实施方式中说明的强制驱动方式。但是，也可以不在中途采用强制驱动方式，只利用直流励磁方式使电动机起动。
[0207]工业实用性
[0208]如上所述，采用本发明，利用与电动机的转速对应的驱动信号使电动机起动，因此能够不增加成本且简单地确保电动机的起动稳定性。因此，本发明的电动机驱动控制装置，能够应用为使从起动前开始受到风等外力或刚刚停止了旋转后的惯性力等的影响而可能旋转的电动机以无转子位置传感器方式起动的装置。特别是，本发明的电动机驱动控制装置能够应用为因外力等而从起动前就旋转着的电动机，且成为负荷的转矩与电动机转速的平方成比例的具有所谓平方降低转矩特性的电动机的驱动控制用的装置。
[0209](符号说明)
[0210]10…室外机；14…蒸发器；15…室外风扇；20、120...电动机驱动控制装置；21、121…整流部;22、122…平滑电容器;23、123…电压检测部；24、124...电流检测部；25、125…逆变器;26、126…栅极驱动回路;27、127…起动前转速检测回路;27a…滤波器；27b…比较器；27c…运算部；28、128...无传感器控制回路；28a…电动机模型运算部；28b…转子位置推测部；28c…转速推测部；28+..?Ψ ;28e…转速控制部；28f…电流控制部；28g…波形成形部；29、129…微型计算机；51…风扇电动机；100、200…电动机驱动控制系统；Vfg…转速指令；Vpwm、Vc…电压指令值；FG1...第一转速信号；FG2...第二转速信号；Im…电动机电流；Vfl…平滑后电压；Vstartl…起动开始时的驱动电压的频率及电压值；Vstart2…起动开始时的驱动电压的占空比;prl、pr2…规定转速；DL...规定占空比；F1...规定频率；Vl…规定电压值。
[0211]现有技术文献
[0212]专利文献
[0213]专利文献1:日本特开2005 - 137106号公报
【权利要求】
1.一种电动机驱动控制装置(20、120)，使具有转子(53)及定子(52)的电动机(51)以无转子位置传感器的控制方式进行驱动，其特征在于，包括: 转速导出部(27、28c、127)，所述转速导出部(27、28c、127)至少将所述电动机即将起动前的状态时的所述电动机的转速导出； 起动部(25、125)，所述起动部(25、125)将基于直流励磁方式及强制驱动方式中至少任一个方式的驱动信号输出到所述电动机中，使所述电动机起动，在所述直流励磁方式中，对所述电动机进行直流通电，从而使所述转子位置固定在规定位置，在所述强制驱动方式中，对所述电动机进行施加规定的电压和频率的强制通电，从而使所述电动机加速至规定转速；以及 变更部(28、128)，所述变更部(28、128)使基于所述直流励磁方式及所述强制驱动方式中至少任一个方式的所述驱动信号，依据由所述转速导出部导出的所述电动机的转速进行变更。
2.如权利要求1所述的电动机驱动控制装置(20、120)，其特征在于， 在所述起动部(25、125)将基于所述直流励磁方式的所述驱动信号输出到所述电动机中而使所述电动机起动时，所述变更部(28、128)使所述驱动信号的电压或电流依据所述电动机的转速进行变更。
3.如权利要求1所述的电动机驱动控制装置(20、120)，其特征在于， 在所述起动部(25、125)将基于所述强制驱动方式的所述驱动信号输出到所述电动机中而使所述电动机起动时，所述变更部(28、128)使所述驱动信号的频率、电压或电流的值依据所述电动机的转速进行变更。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的电动机驱动控制装置(20、120)，其特征在于， 所述变更部(28、128)使所述驱动信号的电压或电流，依据从所述电动机开始起动至达到通常旋转状态的期间内的所述电动机的转速而连续地变更。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的电动机驱动控制装置(20、120)，其特征在于， 所述变更部(28、128)使所述驱动信号的电压或电流依据所述电动机开始起动后经过的时间而连续地变更。
6.如权利要求1至5中任意一项所述的电动机驱动控制装置(20、120)，其特征在于， 在即将起动前的所述电动机的转速大于规定转速的情况下，为了使所述电动机开始起动，所述变更部(28、128)使输出到所述电动机中的所述驱动信号的电压或电流，小于在所述电动机以非旋转的状态开始起动的情况下输出到所述电动机中的规定驱动电压或规定驱动电流。
7.如权利要求1至6中任意一项所述的电动机驱动控制装置(20、120)，其特征在于， 在从所述电动机开始起动至达到通常旋转状态的期间内，所述变更部(28、128)随着该期间内的所述电动机的转速变大，增大所述驱动信号的电压或电流。
8.如权利要求4或7所述的电动机驱动控制装置(20、120)，其特征在于， 在从所述电动机开始起动至达到通常旋转状态的期间内，所述变更部(28、128)随着起动开始后经过的时间而增大所述驱动信号的电压或电流。
【文档编号】H02P6/18GK104488184SQ201380039361
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2013年5月10日 优先权日:2012年7月25日
【发明者】佐藤俊彰 申请人:大金工业株式会社