马达驱动装置、送风机、马达驱动方法和记录介质与流程

本公开涉及马达驱动装置、送风机、马达驱动方法和记录介质。

背景技术：

驱动无刷dc马达的现有马达驱动装置对交流电源的交流电压进行整流和平滑，根据平滑后的电压的平均值来监视是否产生异常电压，在检测到异常电压的情况下，使马达的驱动停止。

但是，平滑后的电压的振幅有可能根据马达负载的大小而不同。此外，平滑后的电压的峰值相对于马达负载是固定的。因此，在马达负载较轻、振幅较小的情况下，平滑后的电压的平均值比马达负载较重的情况高，有可能过度限制马达的驱动量。在马达负载较重、振幅较大的情况下，平滑后的电压的平均值比马达负载较轻的情况低，使马达停止的定时延迟，马达驱动装置中包含的元件有可能发生故障。作为有可能用于异常电压的检测的技术，在日本公开公报特开2017-22909号公报中公开了将周期性变化的电流值的波形的山的高度用于传感器的异常判断的电流传感器异常诊断装置。

但是，日本公开公报特开2017-22909号公报的电流传感器异常诊断装置将电流值的波形的山中的、最大高度用于异常判断，未考虑其它低的山的高度。因此，例如，在电流的变化较大的情况下，有可能无法适当地进行异常诊断。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种例如难以受到电压的变动的影响且安全性更高的马达驱动装置。

本发明的例示实施方式是一种马达驱动装置，其驱动马达，该马达驱动装置具有：整流器，其将从交流电源供给的交流电压转换为直流电压；电容器，其对由整流器转换后的直流电压进行平滑；逆变器电路，其将由电容器平滑后的直流电压转换为交流电压，供给到马达；控制部，其输出驱动马达的驱动信号；以及检测部，其检测平滑后的直流电压，将模拟的检测结果输出到控制部，控制部在输出驱动马达的驱动信号之后，在比交流电源的电源周期长的期间内，按照规定的周期，以规定的比特数对检测结果进行量化，设第n个量化的检测结果表示的电压值为vn，将满足vn+1>vn+2且vn+1>vn的vn+1决定为峰值，判断峰值是否在规定的范围内，在峰值不在规定的范围内的情况下，输出使马达停止的驱动信号，其中，n为1以上的整数。

本发明的例示实施方式是一种送风机，该送风机具有被由马达驱动装置控制的马达驱动的风扇。

本发明的例示实施方式是一种马达驱动方法，将从交流电源供给的交流电压转换为直流电压，使用对所述转换后的直流电压进行平滑而得到的直流电压来驱动马达，该马达驱动方法具有以下步骤：驱动所述马达，在所述驱动之后，在比所述交流电源的电源周期长的期间内，按照规定的周期以规定的比特数对表示所述平滑后的电压的模拟信号进行量化；设第n个量化的所述模拟信号表示的电压值为vn，将满足vn+1>vn+2且vn+1>vn的vn+1决定为峰值，其中，n为1以上的整数；判断所述峰值是否在规定的范围内；在所述峰值不在所述规定的范围内的情况下，输出使所述马达停止的所述驱动信号。

本发明的例示实施方式是一种计算机可读取的记录介质，其存储有使计算机执行如下的马达驱动方法的程序：将从交流电源供给的交流电压转换为直流电压，使用对所述转换后的直流电压进行平滑而得到的直流电压来驱动马达，所述马达驱动方法包含以下步骤：驱动所述马达；在所述驱动之后，在比所述交流电源的电源周期长的期间内，按照规定的周期，以规定的比特数对表示所述平滑后的电压的模拟信号进行量化；设第n个量化的所述模拟信号表示的电压值为vn，将满足vn+1>vn+2且vn+1>vn的vn+1决定为峰值，其中，n为1以上的整数；判断所述峰值是否在规定的范围内；在进行所述判断的步骤中判断为所述峰值不在所述规定的范围内的情况下，使所述马达停止。

根据本发明的例示实施方式，能够提供一种难以受到电压的变动的影响且安全性更高的马达驱动装置、送风机、马达驱动方法、记录介质。

根据以下的本发明优选实施方式的详细说明，参照附图，可以更清楚地理解本发明的上述及其他特征、要素、步骤、特点和优点。

附图说明

图1是示出本实施方式的送风机1的示意图。

图2是示出风扇系统的结构的示意图。

图3是示出驱动马达的马达驱动装置的结构的框图。

图4是示出控制部的各功能的框图。

图5示出检测部输出到控制部的电压的时间变化。

图6示出由a/d转换部量化后的电压值的时间变化。

图7是由图6的圆包围的部位的放大图。

图8是示出正常范围、异常范围和滞后量的关系的图。

图9是示出马达驱动装置的驱动量的决定工序的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图等说明用于实施本发明的方式。另外，本发明的范围不限定于以下实施方式，能够在本发明的技术构思的范围内任意地变更。

[实施方式]

<送风机>

图1是示出本实施方式的送风机1的示意图。送风机1具有风扇系统20和管道30。送风机1用于换气、空调等。例如，在用于室内的换气的情况下，管道30的一端安装于风扇系统20，另一端向外部敞开。风扇系统20将室内的空气送到管道30，由风扇系统20输送的空气通过管道30，向外部排出。

(风扇系统)

图2是示出风扇系统20的结构的示意图。风扇系统20具有风扇21、马达22、护罩23和马达驱动装置100。风扇21、马达驱动装置100和马达22被固定于护罩23。风扇21借助由马达驱动装置100控制的马达22而旋转。在本实施方式中，作为马达22，使用直接输入交流电源来进行驱动的三相同步无刷dc马达，但也可以使用除此以外的马达。

<马达驱动装置>

图3是示出驱动马达22的马达驱动装置100的结构的框图。如图3所示，马达驱动装置100具有整流器110、电容器120、检测部130、逆变器电路140和控制部150。

马达驱动装置100内置于与马达22共用的壳体。马达22的转子等的输出轴从壳体突出，安装在风扇21上。通过使马达22和马达驱动装置100为所谓机电一体型，例如，能够对风扇系统20进行小型化。

(整流和平滑)

整流器110是具有二极管d1～d4的全波整流电路。整流器110将从交流电源40供给的交流电压转换为直流电压。电容器120对由整流器110转换后的直流电压进行平滑。

(检测部)

检测部130检测作为由电容器120平滑后的直流电压的vbus，将模拟的检测结果输出到控制部150。以下，也将模拟的检测结果称作模拟信号。如本实施方式那样，检测部130优选设为包含电阻r1和电阻r2的分压电路。模拟的检测结果为由分压电路分压后的vbus的电压值。

(逆变器电路)

逆变器电路140将由电容器120平滑后的vbus转换为交流电压，供给到马达22。逆变器电路140具有按照马达22的每个相而串联地连接的一对开关元件141。作为开关元件141，例如，使用了场效应晶体管等晶体管，在本实施方式中，使用金属氧化膜半导体场效应晶体管(mosfet)。

由一对开关元件141构成的各串联电路的连接中点分别与马达22的u相、v相、w相的绕组连接。此外，逆变器电路140利用未图示的驱动电路对各开关元件141的基极(栅极)进行开关。由此，逆变器电路140利用开关元件141的输出电压驱动马达22。另外，在各开关元件141中分别设置有保护用的二极管。

通过基于从控制部150输出的驱动信号的、开关元件141的开关动作，可获得用于驱动马达22的电力。控制部150输出的驱动信号例如为脉宽调制方式(pwm方式)的pwm驱动信号。

(控制部)

控制部150输出驱动马达22的驱动信号。控制部150例如为微型计算机(微电脑)。利用未图示的电源电路向控制部150输入直流电源，该直流电源是从交流电源40转换为恒压的直流电源的。

控制部150具有模拟数字转换电路(以下，称作a/d转换部)。利用a/d转换部，以规定的比特数对由检测部130分压后的模拟的vbus进行量化，使用量化后的数据来决定马达22的驱动量。

此外，马达驱动装置100具有电流检测电路160。电流检测电路160包含电流检测用电阻ri，被设置在地线上。将电流检测电路160检测到的电流值输出到控制部150。

<控制方法>

详细地说明控制部150对马达22的控制方法。图4是示出控制部150的各功能的框图。控制部150具有a/d转换部151、峰值决定部152、判定部153和设定部154。

a/d转换部151在比交流电源40的电源周期长的期间内，按照规定的周期，以规定的比特数对从检测部130输出的模拟的vbus进行量化。例如，在设规定的比特数为4的情况下，模拟的vbus按16个阶段进行量化。

图5示出检测部130输出到控制部150的vbus的时间变化。设横轴为时间、纵轴为电压(v)。原点表示从设定部154向逆变器电路140输出驱动马达22的驱动信号的时刻。如图5所示，vbus呈具有山和谷的曲线状地进行时间变化。峰值的间隔根据交流电源40的电源周期来决定。根据电源频率的精度的不同，峰值的间隔变得不固定。如后所述，本实施方式的马达驱动装置100在规定期间内连续地检测峰值电压，因此，能够进行不依赖于电源频率的精度的马达22的驱动。

图6示出由a/d转换部151量化后的电压值的时间变化。设横轴为时间、纵轴为电压(v)。如图6所示，图5那样的vbus的曲线如图6那样表现为阶段状的曲线图。

例如，在120hz的电源频率的情况下，交流电源40的电源周期大概为8msec。在电源周期大概为8msec的情况下，a/d转换部151使要量化的规定的周期ts(图7中进行图示。)比8msec短，例如，设为1msec。通过使规定的周期比电源周期短，能够提高峰值电压的检测精度。

图7是由图6的圆包围的部位的放大图。峰值决定部152将由a/d转换部151第n个(n为1以上的整数)进行量化的电压值设为vn，将如图7中所示的满足vn+1>vn+2且vn+1>vn的vn+1决定为峰值。

判定部153判断由峰值决定部152决定的峰值是否在规定的范围内。将判断结果输出到设定部154。规定的范围是有可能在马达驱动装置100未产生短路的情况或者交流电源40正常地进行动作的情况下在驱动马达时由检测部130检测的电压值的范围。以下，将该范围称作正常范围。当设在马达驱动装置100产生了短路的情况或者交流电源40产生了异常的情况下检测的电压值的范围为异常范围时，在正常范围的下限以及上限与异常范围之间设置所谓的滞后量。通过设置滞后量，能够防止产生由于峰值电压在正常范围的附近发生变动而引起的波动。滞后量例如可以设为5v。

图8是示出正常范围、异常范围和滞后量之间的关系的图。设正常范围的下限的电压为vl1、从vl1减去滞后量所得到的电压为vl2。此外，设正常范围的上限的电压为vh1、对vh1加上滞后量所得到的电压为vh2。

在vn+1>vh2或者vn+1<vl2的情况下，设定部154设定使马达22停止的驱动信号，输出到逆变器电路140。

如上所述，根据本实施方式的马达驱动装置100，能够将峰值电压作为基准值，决定马达22的驱动量。因此，马达驱动装置100难以受到直流电压的变动的影响，能够防止马达驱动装置100中包含的元件的故障。

(重新驱动)

在vl1≦vn+1≦vh1的情况下，设定部154设定驱动马达22的驱动信号，输出到逆变器电路140。此外，设定部154在将使马达22停止的驱动信号输出到逆变器电路140之后，在vn+1满足了vl1≦vn+1≦vh1的情况下，设定驱动马达22的驱动信号，输出到逆变器电路140。另外，作为重新驱动条件，也可以设定vl1≦vn+1≦vh1以外的条件，例如，马达驱动装置100内部的温度等。如上所述，本实施方式的马达驱动装置100能够在基准值落入规定的范围内时以自动的方式重新驱动已停止的马达。

(峰值电压的更新)

峰值决定部152在输出了驱动马达22的驱动信号之后，对在比交流电源40的电源周期长的期间内获得的多个峰值电压进行保持，根据多个峰值电压来决定判定部153使用的基准值。通过考虑多个峰值电压的变动来决定判定部153使用的基准值，能够防止马达驱动装置100中包含的元件的故障。

峰值决定部152能够将多个峰值电压中的、最大峰值决定为基准值。通过将多个峰值电压中的、最大峰值电压作为基准值，决定马达22的驱动量，即使在峰值电压发生变动的情况下，也能够防止马达驱动装置100中包含的元件的故障。

峰值决定部152可以将多个峰值的平均值决定为基准值。通过将多个峰值电压的平均值作为基准值，决定马达22的驱动量，即使在峰值电压发生变动的情况下，也能够防止马达驱动装置100中包含的元件的故障。

峰值决定部152可以每当决定多个峰值电压中的每一个峰值电压时，求出基准值。通过每当求出峰值电压时对基准值进行更新，即使在峰值电压发生变动的情况下，并且，也能够防止马达驱动装置100中包含的元件的故障。

峰值决定部152可以按照交流电源40的电源周期，求出基准值。通过按照成为峰值电压的定时或其附近的电源周期对基准值进行更新，即使在峰值电压发生变动的情况下，也能够防止马达驱动装置中包含的元件的故障。

(使用谷值电压的情况)

在上述说明中，马达驱动装置100根据峰值电压进行了马达22的控制，但也可以使用如图5所示的谷的电压值、即、谷值电压进行控制。

谷值由峰值决定部152决定。峰值决定部152将满足vn+1<vn+2且vn+1<vn的vn+1决定为谷值。判定部153判断由峰值决定部152决定的谷值是否在正常范围内。将判断结果输出到设定部154。在vn+1>vh2或者vn+1<vl2的情况下，设定部154设定使马达22停止的驱动信号，输出到逆变器电路140。

能够将谷值作为基准值，决定马达22的驱动量，因此，难以受到直流电压的变动的影响，能够防止过度限制马达22的驱动量。

根据上述实施方式的马达驱动装置100，如果对驱动风扇21的马达22进行控制，则能够稳定地驱动具有风扇21的送风机1。

(控制流程)

图9是示出马达驱动装置100的驱动量的决定工序的流程图。在工序s90中，设定部154设定马达22的驱动量，输出到逆变器电路140，开始马达22的驱动。在工序s91中，a/d转换部151在比交流电源40的电源周期长的期间内，按照规定的周期，以规定的比特数对从检测部130输出的模拟的vbus进行量化。

在工序s92中，峰值决定部152将由a/d转换部151量化后的电压值决定为vn，将如图7中所示的满足vn+1>vn+2且vn+1>vn的vn+1决定为峰值。

在工序s93中，判定部153判断由峰值决定部152决定的峰值是否在规定的范围内。在工序s93中判断为不在规定的范围内的情况、即、vn+1>vh2或者vn+1<vl2的情况下，在工序s94中，设定部154设定使马达22停止的驱动信号，输出到逆变器电路140。

在工序s94之后，返回工序s91，继续峰值电压的监视。在工序s93中判断为落入规定的范围的情况下，在工序s95中，重新驱动马达22。

在工序s93中判定为落入规定的范围的情况、即、vl1≦vn+1≦vh1的情况下，在工序s95中，设定部154设定驱动马达22的驱动信号，输出到逆变器电路140。在工序s95之后，返回工序s91，继续峰值电压的监视。

如上述控制流程那样，能够将峰值电压作为基准值，决定马达22的驱动量，因此，难以受到直流电压的变动的影响，能够防止过度限制马达22的驱动量，并且，能够防止马达驱动装置100中包含的元件的故障。

另外，可以使半导体存储器、磁盘、光盘等计算机可读取的记录介质存储使计算机执行上述所说明的驱动方法的程序，利用计算机访问该记录介质，执行上述程序。

以上，对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明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。