专利名称：空调器中的压缩机的起动控制方法
技术领域：
本发明涉及在装有利用无刷电机可以变速驱动的压缩机的空调器中的压缩机的起动控制方法。
近来开始使用装有利用无刷电机可以变速驱动的压缩机的空调器。这种无刷电机采用带永磁铁的转子，并且通过检测转子的旋转位置、利用该旋转位置的检测信号，使施加在三相绕组上的电压的相位作周期性地变换，驱动该无刷电机。这种电机与牢固性优越的感应电机等相比较，前者具有转子产生的热损失少、损耗低、发热低等优点，经过有效地利用这些优点，近来有广泛应用的趋势。
下面参照图9说明这种空调器的制冷循环系统及驱动该循环的电力系统的简略结构示例。
图9中的制冷循环系统通过四通转换阀2的转换动作，可进行采暖运转或制冷运转。在采暖运转时，如实线箭头所示，制冷剂沿着从压缩机1出来，通过四通转换阀2、室内热交换器3、膨胀阀4、室外热交换器5及四通转换阀2，返回压缩机1的方向流动。在制冷运转时，如虚线箭头所示，制冷剂沿着从压缩机1出来、通过四通转换阀2、室外热交换器5、膨胀阀4、室内热交换器3及四通转换阀2、返回压缩机1的方向流动。另外，在室内热交换器3上设有室内风扇3a，用来向受空调的室内输送热风(采暖运转时)或冷风(制冷运转时)。在室外热交换器5上设有促进与外界进行热交换用的室外风扇5a。众所周知，在采暖运转时，室内热交换器3起散热器(冷凝器)的作用，室外热交换器5起吸热器(蒸发器)的作用。而在制冷运转时，室内热交换器3起吸热器(蒸发器)的作用，室外热交换器5起散热器(冷凝器)的作用。室内热交换器3及室内风扇3a、以及后面所述的控制器被集中装在一个室内机组内，其他部件则被集中装在一个室外机组内。
压缩机1由可变速控制的电机6驱动。电机6是由永磁铁转子型的三相同步电机，通过倒相器10的输出进行PWM(脉宽调制)控制。由固定频率、固定电压的交流电源7通过整流器8及平滑电容器9，向倒相器10供给直流电。倒相器10起到相当于电机6所用的整流子及电刷的作用，由于没有电机系统的机械整流子及电刷，所以通常称为无刷电机。
图10是倒相器10的详细结构图。倒相器10是由从直流正极侧看到的正极三相支路U、V、W和从直流负极侧看到的负极三相支路X、Y、Z构成的三相桥式倒相器，支路U、X的连接点连接在电机6的U相端子上，支路V、Y的连接点连接在电机6的V相端子上，支路W、Z的连接点连接在电机6的W相端子上。倒相器10的各支路分别由功率晶体管和与其反向并联的二极管构成。现以一台电机6的具体示例，进一步说明四极电机。
在驱动这种无刷电机时，电机6的三相绕组中有两相绕组通电。通过PWM控制脉冲，在非通电的另一相中，根据伴随永磁铁转子的旋转产生的感应电压，检测转子的旋转位置，周期性地转换与该转子旋转位置同步的通电模式。具体地说，由比较器16、17、18对非通电相的电压与倒相器10的直流电压Vcc的中间电压(Vcc/2)的大小进行比较，根据该比较结果，由位置运算器19对60°电角的每个位置进行检测。由比较较6-18及位置运算器19构成位置检测器23。
通电模式m的具体例示于图11中。图11表示在整个360°电角(1个周期)中，RWM波的基本波形、以及U、V、W各相的电流及电压的波形，转子位置和通电模式m之间的相互关系。由图可知，通电模式m＝0时，从电机侧看，是U→W相(倒相器10的支路U、Z)通电、V相停止通电的通电模式，以下按同样的规律，分别为m＝1时，U→V相(支路U、Y)通电、W相停止通电;m＝2时，W→V相(支路W、Y)通电、U相停止通电;m＝3时，W→U相(支路W、X)通电、V相停止通电;m＝4时，V→U相(支路V、X)通电、W相停止通电;m＝5时，V→W相(支路V、Z)通电、V相停止通电等通电模式。在各通电模式中，使电流流过电机6的一对支路中，仅一条支路进行PWM控制，另一条支路连续通电。根据处于非通电状态的那一组绕组中产生的感应电压，检测转子的旋转位置。该旋转位置的检测时间，如图11所示，是各通电模式中的一个换流周期(60°)的中央位置。因此，在从转子位置检测时刻开始经过30°电角后的时刻输出换流指令。
在室内热交换器3上设有检测受空调房间的温度，即室温Ti的室温传感器11(图9)，由1-5所示的部件进行制冷循环运转，使该室温Ti保持在设定室温Ts附近。
在这种空调器系统中，压缩机起动时，即电机起动时，由于电机绕组中不产生检测转子旋转位置用的感应电压，所以不能检测转子的旋转位置。因此电机起动时不能与转子的旋转位置同步，而是在与转子旋转位置无关的条件下强制进行通电相的转换，这就是称之为非同步强制换流起动方式起动。
于是电机起动时进行非同步强制换流起动运转，在达到能检测转子感应电压的速度后，方才能够接着转换到利用转子位置检信号进行同步换流运转的起动运转(同步换流起动运转)，等到起动过程结束后，再根据室内机组输出的指令频率，控制倒相器10的输出。
过去通常是使用感应电动机作为驱动压缩机用的电机。如果使用感应电机，转子在定子绕组形成的旋转磁场中旋转，产生与负载的大小相对应的转差。另一方面，空调器起动时，从制冷循环的稳定性及可靠性的观点出发，要使压缩机速度上升到目标速度，必须在考虑达到电机输入频率(二倒相器输出频率)的上升速度或起动所需的规定频率的同步时间等的条件下的程序进行。而感应电机则由于在起动时负载的轻重造成的压缩机速度的不同，从而使电机的转差被吸收，因此起动所用的通电程序、即频率控制特性曲线，只需准备一种(例如图12所示)曲线即可。在图12中，纵轴表示频率f，横轴表示起动指令发出后的时间T。在图示例中，根据起动指令，以起动频率为f0起动后，经过时间T到达频率f1，按照预定的单位时间频率上升率△f/△t(例如△f/△t＝3Hz/S)使频率f上升，在频率同步结束时刻T1以后，根据从室内机组发出的指令频率Fs，按照规定的频率上升率△f/△t，使频率上升(实线)或下降(虚线)。
图13所示是采用无刷电机驱动压缩机时的频率控制特性曲线的一个示例。该曲线在用虚线表示的推断的起动成功时刻T0′之前的控制状态多少有些不同，但在该时刻的频率f0′以后的目标频率的设定方面与图12所示的感应电机的情况相同。
使用感应电机作为驱动压缩机用的电机时，如上所述，由于起动时负载的轻重不同，电机的转差被吸收，因此如图14所示，不论负载的轻重不同，电机的转差被吸收，因此如图14所示，不论负载的轻重如何，起动时电机的目标速度可以按相同的特性曲线设定。
然而，使用无刷电机作为驱动压缩机用的电机时，如图15所示，取决于目标速度如何设定，由于起动时负载的轻重不同，在起动过程中，压缩机的实际速度相对于目标速度会偏于过大侧(轻负载时)或者偏向于过小侧(重负载时)发生很大偏移。因此起动时必须进行减速控制，往往因为急于加速而产生过电流，使保护装置动作，造成断路。
在这种空调器系统中，压缩机的起动负载随着制冷循环状态的不同而有很大差异。例如压缩机的吸入端、输出端的制冷剂压力状态、或在起动之后因制冷剂中混入润滑油、由于所谓的液体回流，使压缩机负载有很大变动。因此，有效地利用低损失、低发热的特征而使无刷电机驱动时，如果时间过早地进入同步换流运转状态，则由于负载变动等原因，实际速度与目标速度之差变大，因此而急于加速会引起过电流状态，由于过负载或速度不稳造成电机失调或异常停机等现象。反之，如果进入同步换流运转的时间过晚，则系统开始工作要花较长的时间。在压缩机旋转部分的润滑状态欠佳的低速区作长时间运转并不理想，如果超过规定时间还没能起动时，则看作起动异常或起动失败，不得不停止系统的运转。
本发明的目的是提供一种利用无刷电机驱动压缩机的起动控制方法。采用这种方法不论压缩机的负载条件如何，均能使起动时间尽可能地缩短，而且尽可能不发生异常停机，能够稳定地自动起动运转。
为了达到上述目的，本发明是在空调器中使用无刷电机驱动制冷循环系统中的压缩机的起动控制方法，其特征是不利用转子位置检测信号、而是通过非同步强制换流运转起动处于停机状态的无刷电机，在该强制换流运转过程中，为了同步换流而进行的转子位置的检测在进行过规定次数以上时，转移到利用位置检测信号的同步换流起动运转。
另外，本发明不利用转子位置检测信号而通过非同步强制换流运转起动处于停机状态的无刷电机，且使加在电机上的电压相对于时间大致以一定的比率在规定值以下的范围内上升，在强制换流运转过程中，在经过为了同步换流而进行的转子位置检测后，再转移到利用位置检测信号的同步换流起动运转。
利用无刷电机驱动压缩机起动时，不利用转子位置检测信号而是通过非同步强制换流运转进行起动，在该强制换流运转过程中，虽然进行规定次数以上的为了同步换流而进行的转子位置检测，但使加在电机上的电压相对于时间大致以一定的比率在规定值以下的范围内上升后而能检测转子位置时，方才转移到同步换流起动运转的控制。以尽可能地不发生异常停机为条件，尽可能缩短在压缩机开始工作所需的时间，而且能进行稳定的自动起动运转。
图1是实施本发明的控制方法的装置之一例的框图。
图2是表示按照本发明的一个实施例进行的处理程序的第1部分的流程框图。
图3是表示按照本发明的一个实施例进行的处理程序的第2部分的流程框图。
图4是表示按照本发明的一个实施例进行的处理程序的第3部分的流程框图。
图5是起动时的外加电压(负载因数)特性电线。
图6是另一条起动时的外加电压(负载因数)特性曲线。
图7是按照本发明的起动控制方法起动时，压缩机的速度变化曲线。
图8是按照本发明的起动控制方法起动时，加在电机上的电压变化曲线。
图9是众所周知的制冷循环系统及驱动该循环系统的电力系统框图。
图10是表示图9中的倒相器的内部结构及其与控制用的检测端装置的接线图。
图11是无刷电机的各相电流、电压及通电模式的说明图。
图12是利用众所周知的感应电机驱动进行起动时的指令频率特性曲线。
图13是利用众所周知的无刷电机驱动进行起动时的指令频率特性曲线。
图14是利用感应电机驱动进行起动时压缩机的实际速度与目标速度的关系曲线。
图15是利用无刷电机驱动进行起动时压缩机的实际速度与目标速度的关系曲线。
图中1压缩机图中3室内热交换器图中5室外热交换器图中6电机图中8整流器图中9电容器图中10倒相器图中11室温传感器图中20室内控制器图中21室外控制器图中22速度控制器图中23位置检测器图中24速度检测器图中26驱动器图1所示，是实施本发明方法的装置的一个示例。
在图1中，室内控制器20对由室温传感器11检测的室温Ti与设定室温Ts进行比较，并将用来使前者达到后者附近的频率指令Fs与进行空调控制所需要的其它数据一并输送给室外控制器21。在室外控制器中装有速度控制器22。除了速度控制器22以外，室外控制器21中还包含位置检测器23、速度检测部件24、PWM控制部件25及驱动器26。
电机6上的电压Vm被加到位置检测器23上。如前面所述，位置检测器23根据停止通电相的感应电压，检测电机6的转子旋转位置，并输出位置信号Pr。位置信号Pr被送给速度检测部件24及驱动器26。速度检测部件24根据单位时间内的位置信号Pr的数量、或者根据两个或两个以上的位置信号Pr之间的时间，运算出电机6的实际转速Rr(rPS)，并将其输送给速度控制器22。在上述实施例中，假定电机每一转产生位置信号Pr12个(＝6×极数/2)，并设两个位置信号Pr之间的时间为TT(ms)，此时，利用每秒种电机的旋转圈数(rPS)，可求出电机速度Rr＝103/(12·TT)·起动完成后，速度控制器22输出使其与电机速度Rr相对应的运转频率f＝2·Rr与室内控制器20发出的指令频率Fs相一致的控制信号，根据该控制信号，通过PWM控制部件25及驱动器26，形成操作量信号Sg，用利该操作量信号Sg控制倒相器10的输出。
下面参照图2-4所示的流程框图，在进行详细说明之前，先概要地说明本发明的起动控制方法。
起动控制的梗概本发明的起动控制方法，大致由以下四个部分组成(1)非同步强制换流运转、(2)同步换流起动运转、(3)同步换流正常运转、(4)再起动处理。下面说明各部分的梗概。
(1)非同步强制换流运转(程序段30-51)在此运转过程中，不论有无位置检测信号，当规定的模式时间一到，就转换到下一个模式。该程序段又由“电压控制”、“模式转换控制”、“转移到另一运转状态的判断”三个程序段组成。
“电压控制”倒相器输出的负载因数D随时间而增加(D＝5+0.5n)(n为从起动算起的经过时间(S))。式中，D以13%为上限。
“模式转换控制”在连续进行两次位置检测之前，每隔TT＝65ms强制进行模式转换。
连续进行两次位置检测之后，进行模式转换的时间为TT(＝从大前次的位置检测到前一次的位置检测时间)，如果中途不能进行位置检测，应在最后检测的时间TT(＝从位置检测到位置检测的时间)进行模式转换。
“转移到另一种运转状态的判断”连续进行8次位置检测，而且压缩机速度达到10rps，从起动开始经过4秒以上后，转移到下一个同步换流起动运转过程(步52)。
从起动开始经过40秒，如果停止起动，转移到再启动试试看(步58)。
(2)同步换流起动运转(步52-87)该运转过程是从强制换流运转转移到同步换流运转的过程，是为了判断进行同步换流运转是否有问题，以及为了判断由同步换流进行的位置检测是否稳定而进行的运转过程。
在同步换流运转时，如果位置检测发现异常，立即停止运转，在这样的运转过程中，会返回(1)强制换流运转。但位置检测异常的判断条件要比在同步换流运转时还严。该程序段也由“电压控制”、“模式转换控制”、“转移到另一运转状态的判断”三个程序段组成。
“电压控制”以强制换流运转时的电压控制为准。
“模式转换控制”经过从检测出位置检测信号算起的大前次位置检测到前一次位置检测的时间TT的一半时间后进行换流。
“转移到另一个运转状态的判断”连续进行255次位置检测(约21转)，而且压缩机速度达到10rps以上时，第1阶段结束，此后再连续进行255次位置检测，而且压缩机速度达到6rps以上时，转移到同步换流运转(步88)。
从起动开始经过40秒，如果起动停止，转移到再起动试试看(步58)。
在运转过程中，如果超过了从大前次的位置检测到前一次的位置检测的时间TT而没检测到位置检测信号时，则返回换流时间TT时的非同步强制运转(步34)。
(3)同步换流运转(速度控制运转，步88-118)该运转过程是在起动结束后转移目标速度运转的过程，在到此为止的运转过程中，虽然不设定压缩机的速度，但运转时通过速度反馈，控制负载因数D，能够准确控制压缩机速度。
该运转过程分为“前期”和“后期”在前期，为了防止压缩机高速旋转，对速度进行控制，在从起动开始后的50秒内，将速度限制在30rps以下。后期则根据空调器的负载大小控制压缩机速度。前期和后期各自都由“电压控制”、“模式转换控制”、“转移到另一运转状态的判断”三个程序段组成。
(前期同步换流运转)(步88-109)这是从起动开始50秒内进行的运转。
“电压控制”负载因数D进行增或减，以便使实际速度Rr达到目标速度Rs＝30rps。具体地说，当实际速度Rr比目标速度Rs小时，负载因数D增加一个微小值△D，当Rr比Rs大时(负载极轻时有可能发生，但实际上几乎不存在)，减少△D。
在这种情况下，为了防止压缩机速度的变化及变化速度(加速度或减速度)过大而导致压缩机滑动部件异常或导致速度超出规定范围，要将单位时间(Ts)内的速度变化限制在△R(＝约1rps/s)以下，以便不致使负载因数D的变更、即速度的变化过大，因此在1秒钟内仅使实际速度向目标速度增加△R。最好也是将负载因数D相对于时间的变更限制在规定值下。
“模式转换控制”从检测出位置检测信号开始，经过从大前次的位置检测到前一次的位置检测的时间TT的一半时间后，进行换流。但在下面说明的流程框图中未作记载，然而在进行超前角控制时，根据实际速度的大小，也要缩短上述时间。
“转移到另一运转状态的判断”在运转过程中，如果从检测出前一次的位置检测信号开始的时间，超过从大前次的位置检测到前一次的位置检测的时间TT的2倍，仍无下一次的位置检测信号时，则判定为异常，于是转移到再起动试试看(步58)。
这里与(1)、(2)中的起动时相比较，检测不出位置检测信号的时间精度之所以低，是因为对压缩机进行降低速度的控制，结果使位置检测比前一次变慢所致。
(后期同步换流运转)(程序段110-117)这是从起动开始经过50秒以后的运转过程。
“电压控制”根据与空调负载相对应的指令频率Fs以及位置的检测，及其与实际速度Rr之差，增加或减小负载因数D。
负载因数D的具体变更情况与前期同步换流运转时相同。
“模式转换控制”与前期同步换流运转进相同。
“转移到另一运转状态的判断”与前期同步换流运转时相同。
(4)再起动处理(步58-64)由于位置检测等方面的异常，使压缩机及电机停运。在从起动开始50秒以内停机后，经过10秒再次进入非同步强制换流运转。从起动开始经过50秒以上停运后，经过2分30秒后再次进入非同步强制换流运转。
但是，如果在一次运转过程中出现三次异常时，则中止运转，进行异常显示。
起动控制的具体例图2-图4是由速度控制器22进行的起动控制流程框图。利用这种程序起动时，首先检查有无起动指令(步30)。这时如果NO，转移到处理起动以外的其它程序(步31)。如果在步30中为YES;即有起动指令时，则对强制换流时间，即同一模式的时间TT进行初始设定，设TT＝60(ms)(与它相对应的电机速度＝103/(12×60)＝1.39(rps)、指令频率＝2.78(HZ))，同时将各变量m、h、j、k分别初始设定为“0”值(步32)，转移到确定电压的步33、34。变量m表示通电模式的变量，h和k分别表示对起动运转时的同步换流次数进行计数用的变量，j表示对再试行起动的次数进行计数用的变量。首先开始累计从起动开始的时间n(s)(步33)，用该累计时间n，通过D＝5+0.5n的计算式，计算出负载比D(%)(步34)。如图5所示，该计算式表示当n＝0时，D＝5，以后随着时间的推移，电压值以0.5(%/S)的比率增加。进行这样控制的理由是使其在低压下起动，以便不致由于电机6的过大转矩而对压缩机1造成冲击，起动后使电压慢慢上升，以便不致长时间滞留在低频(低速度)区，使电机6和压缩机快一些开始工作。起动判断时间用变量n表示，虽然考到要比同步换流运转时长一些，最长可达40(s)，但又要使电机电压不致变得太高。通过步34a、34b的处理，如图5所示，在这样的范围内，以D＝13(%)(n＝(13-5)/0.5＝16(s))作为上限值。另外，电压上升曲线不限于图5所示的曲线，如图6所示，例如在起动指令发出后1秒钟内处于最低电压(D＝5%)保持区，此后以与图5相同的上升率0.5(%/S)上升到上限值(D＝13%)为上等，也是适宜的曲线。
下一阶段处理是确定并执行通电模式。该处理过程是根据表示通电模式的变量m(以下简称为通电模式m)的值，对倒相器10进行换流控制。根据计算式mod(m/6)，用6除通电模式m的值后的计算结果作为新的变量m的值的处理(步35)，以及按通电模式m通电的处理(步36)。通电模式m的具体例已经参照图11进行过说明。
在确定了通电模式m、并根据m进行强制换流控制后，进行m＝m+1的增量处理，在进行了通电模式的转换准备(步37)后，开始对通电模式转换后的经过时间TD的(ms)计时(步38)。然后检查是否检测到转子的旋转位置(步39)。
在步39中，如果NO，即无位置检测信号时，接着检查在步38中在起动后拎出的时间TD，即检查是否TD≥TT(步40)。这时如果NO，即TD＜TT时，返回步39，只有当无位置检测信号、且TD＜TT时，方才在此待机。在步40中，如果YES，即TD≥TT时，同便按下一个通电模式进行非同步强制换流起动，时间TT的计数(从检出转子位置到下一次检出位置的计时时间)中止、清零(步41)，接着将对于连续检出位置的次数进行计数用的变量h清零(步42)，将时间TD清零(步43)，进入步57。
在步39中，如果YES，即有位置检测信号时，检查是否正在继续进行时间TP的计数(步44)，如果NO，即在前一次通电模式中由于未检出位置而未继续进行时间TP的计数，所以要重新开始时间TP的计时(步45)，与步40时相同，检查是否TD≥TT，这时如果NO，即TD＜TT时，要一直等到TD≥TT时为止，即等待到可进行下一次换流为止(步46)。这时如果YES，即变成TD≥TT，也就是，初次检出位置，进行h＝1的处理(步47)，进入步43。
在步44中，如果YES，即时间TP的计时在继续进行时，则停止时间TP的计时(步48)，进行h＝h+1的增量处理(步49)。检查连续对检出位置的次数的计数变量h的值是否为h≥8，即对是否连续8次对检出位置进行检查(步50)。
在步50中，如果NO，即h＜8时，则停止时间TP的计时，进行清零(步51)，进入步45。在步50中，如果YES，即h≥8时，进行TT＝TP的处理(步52)、TD及TP的清零处理(步53)、以及开始TP及TF的计数处理(步54)，检查TF≥TT/2，这时如果NO，即T、-F＜TT/2时，待机(步55)。等到变成TF≥TT/2时，停止TF的计数，清零(步56)，进入步57。即通过TT＝TP的处理(步52)，有检出位置的信号时，以后的通电模式的时间最长限制在TP值。步50-56是根据检出位置的检测信号进行换流的同步运转用的换流时间进行确定的处理程序段。
在步57中，检查是否n＜40(S)。这时如果NO，即n≥40时，步58-64是利用变量j再做三次试起动(步32-56)的程序。在这段程序中，将从发出起动指令后的时间n设定为40秒，但这是根据经验得出的时间，该时间是作为用来确定接连起动运转过程是否成功的大致标准的最长时间设定的。首先，通过j＝j+1的处理，对起动失败次数的计数变量j作增加量处理(步58)，检查该变量j的值是否为j≤3(步59)。这时如果NO，即j＞4时，表示在一次运转过程中起动失败等发生了4次以上，即作为由于压缩机受阻、缺相、过负载等原因造成的不能起动等异常状态看待，使整个系统停运(步60)，再针对异常显示(步61)的内容进行异常处理。在步58中，如果YES，即j≤3时，开始时间T0的计时(步62)，判断起动开始后的时间n是否n＞50(S)(步63)。通过该时间的判断，分辨在n≤50时是由于起动控制异常还是运转过程中的异常(步100、101)。如果在起动中途停止，是由于制冷循环系统中的高低压差小，就要将压缩机停运时间TOS设定得短一些，为10(S)。如果是在运转过程中，则将时间设定得长一些，设定为150(S)(＝2分30秒)，以便有足够的时使高低压差变小(步63a、63b)。然后在该时间T0达到TOS以上之前进行待机(步63C)。等到达到T0≥TOS时，停止时间n的计数，清零(步64)，返回步32，重新进行试起动。
在步57中，如果YES，即n＜40(S)时，在外加电压一定的条件下，对程序段65-68的起动判断进行第一步处理。首先，检查是否h≥255(步65)。式中的“255”是换流次数，它是为了避免压缩机起动后因液体回流或负载变动而引起的旋转不稳、或者为了避免在加速时由于电机失调或异常而停运，作为达到稳定旋转时的判断次数而设定的。在步65中，如果NO，即h＜255时，返回步34。在步65中，如果YES，即h≥255时，再次检查是否n≥4(步66)，如果NO，即n＜4时，返回步34。这时n＜4情况是当负载轻时，由于压缩机速度急速上升而引起的，所以返回步34，通过进行再起动，争取时间，使压缩机旋转达到稳定。在步66中，如果YES，即n≥4时，算出速度Rr(rps)，即每秒钟的转数Rr＝1/(12·TT)(步67)，检查该速度Rr是否Rr≥10(步68)。另外，这时设电机6的极数P＝4，根据Rr＝2·频率/P＝2/(周期·2)＝2/(6·TT·4)确定计算。式步68中，如果Rr＜10，则断定为异常过负载，例如压缩机在卡住之前的状态、或润滑油的粘度异常大等状态，返回步34，以便争取使压缩机的旋转达到稳定的时间。在步69中，如果YES，即Rr≥10，则断定压缩机的旋转已开始稳定工作，进入第2阶段的同步换流运动运转程序(程序段69-83)。
在该程序中，首先与步35相同，根据计算式mod(m/6)的计算结果作为与新通电模式相对应的变量m的值，并存储起来(步69)，根据这时求得的变量m的值，从晶体管U-Z中选择一对晶体管通电(步70。参见图11)。进行过这步处理后，使变量m进行增量处理，取m＝m+1(步71)，开始对转换模式后(即换流时刻以后)的时间TD(ms)进行计时(步72)。然后检查是否要检测到转子的位置(步73)。
在步73中，如果NO，即未检测到位置时，进行失调判断处理(步74-76)。进行这种处理时，首先检查是否TD≥TT(步74)。这时如果NO，即TD＜TT时，返回步73，只有当无检测位置信号、且TD＜TT时在此待机。在步74中，如果YES，同即TD≥TT时，则断定为失调，进行h＝0的处理(步75)后，使TP及TD中止，清零(步76)，返回步34，重新进行起动运转。
在步73中，如果YES，即有位置检测信号时，停止时间TP的计时动作(步77)，对新的通电模式时间进行TT＝TP的设定处理(步78)后，将TD及TP清零(步79)，开始时间TP及TF的计时(步80)。然后检查时间TF的值是否TF≥TT/2，如果NO，即TF＜TT/2(且只有在这种情况下)，在此待机(步81)。等到变成TF≥TT/2后，停止TF计时，清零(步82)。然后对K值进行增量处理，即K＝K+1(步83)，在返回下一个通电模式处理(步69)之前，进入起动判断的第2阶段(程序段84-87)。
在此阶段中，首先检查是否n＜40(S)(步84)。这时如果NO，即n≥40，则断定不能进行正常起动，进入步58，从头开始再进行试起动。在步84中，如果YES，即n＜40，检查表示连续检出位置的次数的K值是否为K≥255(步85)，如果NO，即K＜255时，返回步69，进行第2阶段的同步换流起动运转。在步85中，如果YES，即K≥255即进行Rr＝1/(TT·12)的运算(步86)，检查Rr是否为Rr≥10(步87)。这时如果NO，即Rr＜10，返回步69，进行第2阶段的同步换流起动运转。在步87中，如果YES，即Rr≥6，进行步88以下的处理，即从起动运转转移到正常运转的程序。
为了从起动运转转移到正常运转所进行的最初步88，是在用于变更目标速度用的计时器上按照单位时间(1秒)设定开始计时的时间Ts。进行过这样的处理后，对目标速度进行Rs＝Rr+△R的处理(步89)，此后在步89a、89b中进行使目标速度Rs不超过30(rps)的处理。然后检查是否Ts≥1(S)(步90)。步89中的△R是表示在单位时间(1秒)内相对于目标速度Rs的变化量，即相当于加速度的数值，也就是设定△R，以便在目标速度与实际速度相差很大时，使加速度不致达到超限的程度。在步90中，如果YES，即Ts≥1，返回步88。在步90中，如果NO，即Ts＜1时，再次检查Rr和Rs的大小关系(步92)。如果Rr＜Rs，使电极电压慢慢上升，进行D＝D+△D的处理(步93)，如果Rr＜Rs，进行D＝D-△D的电压修正处理(步94)，然后进行与已经说明过的同样的m＝mod(m/6)的运算(步95)。在步92中，Rr＝Rs时，不进行D的变更处理而直接进入步95。这样在程序段88-95中，将压缩机的速度变化限制在最大为△R/S。然后接通电模式m通电(步96)，进行m＝m+1的增量处理(步97)，开始对时间TD的计时(步98)，检查是否检测到转子的位置(步99)。
在步99中，如果NO，即无位置检测信号时，首先检查是否TD≥2TT(步100)。这时如果NO，即TD＜2TT时，返回步99，只有在无位置检测信号、且TD＜2TT时，方才在此待机，将TP及TD中止，清零(步101)，跳到步58，试行再起动。在该运转过程中，允许从通电模式转换开始进行之时到检测位置到之时为止的时间TD不大于前次检测出位置到该次检测出位置的时间TT的2倍。
在步99中，如果YES，即有检测到位置的信号时，停止时间TP的计时动作(步102)，经过TT＝Tp的处理(步103)之后，将TD及TP清零(步104)，然后改为开始TP及TF的计时(步105)。检查时间TF的值是否为TF≥TT/2，这时如果NO，且只有当TF＜TT/2时，方才进行待机(步106)。当TF≥TT/2时，停止TF的计时，并清零(步107)，进行电机速度Rr＝1(TT·12)的运算(步108)，检查是否n＞50(步109)。这时如果NO，即n≤50时，返回步90。从而从开始起动之时起经过50(S)，压缩速度Rr被限制在最高为Rs＝30(rps)，使之在油温低的状态下进行高速旋转。
在步109中，如果YES，即n＞50时，检查时间Ts是否在继续计时(步110)，如果YES，即继续计时时，检查时间Ts是否为Ts≥1(步111)，如果NO，即Ts＜1时，停止该计时，清零，跳到步92。当Ts≥1时，接收从室内控制器21发出的指令频率Fs(步112)，并将其与实际速度Rr(电机频率换算)进行比较(步113)。如果在步110中为NO，即在时间Ts在继续进行计时的场合下从Ts开始计时之时起(步114)接收到指令频率的信号(步112)，将其与实际速度Rr(电机频率换算)进行比较。该比较结果如果是Fs＞Rr，便进行Rs＝Rr+△R的处理(步115)，跳到步92。另外，当Fs≤Rr时，检查是否Fs＜Rr(步116)，如果YES，即Fs＜Rr时，进行Rs＝Rr-△R的处理(步117)，跳到步92。在步116中，如果NO，即Fs＝Rr时，则不修正Rs而跳到步92。这样，转移到按照正常的电压控制进行的同步运转。
图7及图8是按照本发明使压缩机起动运转时的典型的速度变化(图7)及电机电压变化(图8)曲线。这两条曲线都分别为如下几个部分，即发出起动指令后1秒之内的非同步强制换流区、经过数秒钟的同步换流起动区起动结束，然后转移到正常的速度控制。
如果采用上述的本发明的控制方法，即使负载轻时，也能无冲击地起动，反之，即使在过负载状态下，也能通过控制电压逐渐增大而能尽可能地起动，能尽可能地减少起动失败的事态发生。
本发明能提供这样一种空调器中的压缩机的起动控制方法，即不管压缩机的负载条件如何，都能尽可能进行稳定的自动起动运转。
权利要求
1.一种用无刷电机驱动制冷循环系统中的压缩机的空调器中的压缩机的起动控制方法，其特征为不用转子位置检测信号而是通过非同步强制换流运转，起动处于停止状态的无刷电机，在该强制换流运转过程中，经过规定次数以上的同步换流用的转子位置检测后，转移到利用位置检测信号进行同步换流起动运转。
2.根据权利要求1所述的起动控制方法，其特征为利用转子位置检测信号进行同步换流起动运转之后，在不可能进行转子位置检测时，按照与进行了转子位置检测相同的换流时间间隔，再次进行非同步强制换流运转。
3.根据权利要求2所述的起动控制方法，其特征为压缩机速度达到规定值以上、在同步换流起动运转条件下压缩机的旋转次数达到规定次数以上、以及在起动运转开始后经过规定时间之后这三个起动判断基准中，至少满足一个基准时，便作为起动结束对待，转移到与空调负载相对应的速度控制运转。
4.根据权利要求3所述的起动控制方法，其特征为压缩机速度达到规定值以上、在同步换流起动运转条件下压缩机达规定值以上的转速、以及起动运转开始后经过了规定时间以上这三个起动判断基准全部满足之后，再一次压缩机速度达到规定值以上、起动运转开始后经过了规定时间以上、以及在同步换流起动运转条件下达到规定值以上的转速这三个起动判断基准满足时，即作为起动结束对待。
5.根据权利要求1所述的起动控制方法，其特征为起动运转开始后，在规定时间内未能满足起动判断基准时，即作为由于异常造成起动不良对待，停止运转。
6.根据权利要求1所述的起动控制方法，其特征为在起动运转开始后至起动判断结束期间，按照相对于时间大致恒定的比率，使加在电机上的电压在规定值以上的范围内上升。
7.根据权利要求6所述的起动控制方法，其特征为起动运转开始后，在规定时间内施加一定的低电压，然后按照相对于时间大致恒定的比率使外加电压上升。
8.根据权利要求6所述的起动控制方法，其特征为通过调整外加脉冲的负载比，调整加在电动机上的电压。
9.根据权利要求6所述的起动控制方法，其特征为起动运转开始后，通过调整电机上的外加电压的电压控制，进行起动，根据起动判断基准断定起动结束时，检查压缩机的实际速度，此后将该实际速度所相对应的频率作为初始频率，根据空调负载控制压缩机速度。
10.根据权利要求1所述的起动控制方法，其特征为根据无刷电机的输入直流电压的中间电压与非通电相的电机绕组端子电压的比较结果，获得转子位置检测信号。
11.一种利用无刷电机驱动制冷循环系统中的压缩机的空调器中的压缩机的起动控制方法，其特征为不使用转子位置检测信号而是通过非同步强制换流运转起动处于停止状态的无刷电机，按照相对于时间大致恒定的比率使施加在电机上的电压在规定值以下的范围内上升，在强制换流运转过程中，经过同步换流用的转子位置检测后，转移到利用位置检测信号进行的同步换流起动运转。
12.根据权利要求11所述的起动控制方法，其特征为在利用转子位置检测信号的进行同步换流起动运转后，如不可能进行转子位置检测，则按照与经过转子位置检测相同的换流时间是隔，再次进行非同步强制换流运转。
13.根据权利要求11所述的起动控制方法，其特征为根据无刷电机的输入直流电压的中间电压与非通电相的电机绕组端子电压的比较结果，获得转子位置检测信号。
全文摘要
本发明提供一种压缩机的起动控制方法，利用无刷电机(6，10)驱动制冷循环系统中的制冷剂循环用的压缩机(1)的空调器中的压缩机的起动控制方法，是不使用转子位置检测信号而是通过非同步强制换流运转起动处于停止状态的无刷电机，在该强制换流运转期间，经过规定次数次以上的同步换流用的转子位置检测后，转移到利用位置检测信号进行同步换流起动运转。
文档编号H02P6/16GK1098775SQ9410395
公开日1995年2月15日 申请日期1994年3月21日 优先权日1993年4月23日
发明者本乡一郎, 松井伸郎, 星隆夫 申请人:株式会社东芝