CN105229911B - 电动机驱动装置 - Google Patents
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Abstract
即便不使用大型零件以作为构成升压部的零件,也可抑制该零件在电源电压发生变动时的发热量。升压部(34)将整流后电压(V1)升压以生成升压后电压(V2)。驱动电压输出部(37)使用升压后电压(V2)以生成驱动电压(SU~SW),并输出至压缩机用电动机(M12)。输入侧检测部(33)检测出电源变动时的整流后电压(V1)的值或相对于基准值的变动幅度以作为电源变动信息(Vfl)。存储器(42)对升压后电压值(Tp)与电源变动信息(Vfl)相关联的目标值关联信息(Inf1)进行存储。升压目标值(Tp)是升压部(34)应生成的升压后电压(V2)的目标值。确定部(43)根据目标值关联信息(Inf1)及检测出的电源变动信息(Vfl)确定升压目标值(Tp)。特别地,根据驱动电压输出部(37)的动作范围确定目标值关联信息(Inf1)。
Description
技术领域
本发明涉及电动机驱动装置。
背景技术
作为空调装置中含有的压缩机、风扇等的驱动源,经常使用电动机。电动机由包括逆变器等在内的电动机驱动装置驱动。
作为电动机驱动装置,一般已知有一种由整流部、平滑部及逆变器构成的装置。首先,从商用电源输出的电源电压由整流部整流。接着,在假设商用电源是单相电源的情况下,还使用升压型功率改善电路来作为升压部,由该升压部升压为期望的电压。升压后的电压由平滑部平滑,并供给至逆变器。逆变器使用供给来的电压生成用于驱动电动机的电压,并输出至电动机。藉此,驱动电动机。
作为与上述电动机驱动装置相关联的技术,已知有一种例如专利文献1(日本专利特开2000-14153号公报)所示的技术。
发明内容
发明所要解决的技术问题
一般,在商用电源中,产生电源电压的变动。另外,世界各国的商用电源的基准值即额定电压值因国家不同而不同。
另一方面,在升压部中,即便电源电压发生变动,升压部所输出的电压值也与输入至升压部的电压值无关,始终为一定。
然而,当因例如电源电压的变动而使电源电压的值比基准值低时,输入至升压部的电压值也处于降低的倾向。在该情况下,升压部将该电压升压的升压量比电源电压的值为基准值的情况大。这样,伴随着升压量,较大的电流流动至构成升压部的零件。因此,构成升压部的零件的发热量变大,甚至存在零件发生故障的可能性。
对此,可考虑选定具有也经得住较大电流这样的额定值的零件以作为构成升压部的零件的方法。然而,该方法会导致零件大型化。
因此,本发明的技术问题在于即便不使用大型零件以作为构成升压部的零件,也可抑制该零件在电源电压发生变动时的发热量。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明第一技术方案的电动机驱动装置包括升压部、驱动电压输出部、电源变动信息检测部、存储部及确定部。升压部被施加与电源电压相关的电压以作为输入侧电压,并将该输入侧电压升压以生成升压后电压。驱动电压输出部使用升压后电压以生成驱动电压,并将该驱动电压输出至电动机。驱动电压是用于驱动电动机的电压。电源变动信息检测部对电源变动信息进行检测。电源变动信息是指产生电源变动的情况下的输入侧电压的值或输入侧电压相对于基准值的变动幅度。存储部对目标值关联信息进行存储。目标值关联信息是升压目标值与电源变动信息相关联的信息。升压目标值是升压部应生成的升压后电压的目标值。确定部根据目标值关联信息及检测出的电源变动信息确定升压目标值。此外,根据驱动电压输出部的动作范围确定目标值关联信息。
此处,根据每个时刻的输入侧电压的值或输入侧电压相对于基准值的变动幅度和目标值关联信息确定由升压部生成的升压后电压的值。特别地,根据驱动电压输出部的动作范围确定目标值关联信息,因此,升压后电压的值是例如处于驱动电压输出部的动作范围内的值。藉此,即便电源电压发生变动,也能确保驱动电压输出部可靠地进行动作,且能将升压部进行的电压的升压量抑制为恰当的量。即,即便不使用大型零件以作为构成升压部的零件,也可抑制该零件在电源电压发生变动时的发热量。因此,能实现零件的小型化及低成本化。
本发明第二技术方案的电动机驱动装置是在第一技术方案的电动机驱动装置的基础上,还根据升压目标值处于构成电动机驱动装置的电子零件的额定电压以下这一条件确定目标值关联信息。
此处,不仅满足驱动电压输出部的动作范围,还满足升压目标值处于构成电动机驱动装置的电子零件的额定电压以下的条件,来确定目标值关联信息。因此,即便电源电压发生变动而使升压目标值变为哪个值,施加于电子零件的电压都被抑制为额定电压以下。因此,能防止电子零件的故障。
本发明第三技术方案的电动机驱动装置是在第二技术方案的电动机驱动装置的基础上,还包括平滑电容。平滑电容位于升压部的输出侧且位于驱动电压输出部的输入侧。平滑电容将升压后电压平滑后供给至驱动电压输出部。驱动电压输出部包括多个开关元件。多个开关元件通过进行导通或断开而生成驱动电压。此外,在电子零件中包括平滑电容及开关元件中的至少一个。
在上述电子零件中,包括位于升压部的输出侧的电子零件,具体而言,包括平滑电容、驱动电压输出部内的开关元件。
在本发明的电动机驱动装置中,根据电源变动信息、即输入侧电压的值或输入侧电压相对于基准值的变动幅度,确定升压目标值。这样,因不同情况而使升压部所生成的升压后电压上升,位于供升压后电压施加的升压部的后段侧的功能部的耐压成为问题。但是,此处,升压目标值被确定为构成上述功能部、即升压部的输出侧的功能部的电子零件的额定电压以下。因此,即便因根据电源变动使升压目标值变化而导致升压后电压的值发生变化,也能可靠地防止位于升压部的输出侧的电子零件的故障。
本发明第四技术方案的电动机驱动装置是在第一技术方案至第三技术方案中任一技术方案的电动机驱动装置的基础上,目标值关联信息中的升压目标值的上限值及下限值中的至少一个根据驱动电压输出部的动作范围加以确定的。
此处,例如升压目标值的上限值及下限值被确定为处于驱动电压输出部的动作范围内。藉此,即便电源电压发生变动,施加于驱动电压输出部的升压后电压也可靠地处于驱动电压输出部的动作范围内。
本发明第五技术方案的电动机驱动装置是在第一技术方案至第四技术方案中任一技术方案的电动机驱动装置的基础上,电源变动信息检测部在电动机开始驱动之前进行电源变动信息的检测动作。确定部在电动机开始驱动之前进行升压目标值的确定动作。
此处,根据电动机起动前的电源变动信息、即输入侧电压的值或输入侧电压相对于基准值的变动幅度确定的升压目标值是在电动机起动后实际上升压部应升压的电压值。因此,具有在电动机起动前确定的值的升压后电压被供给至驱动电压输出部。
本发明第六技术方案的电动机驱动装置是在第一技术方案至第五技术方案中任一技术方案的电动机驱动装置的基础上,电源变动信息检测部在电动机进行驱动的期间进行电源变动信息的检测动作。确定部在电动机进行驱动的期间进行升压目标值的确定动作。
此处,确定出基于电动机起动后的每个时刻的电源变动信息、即输入侧电压的值或输入侧电压相对于基准值的变动幅度的升压目标值。藉此,升压部应升压的电压值变为与电源电压的实时变动相对应的值,具有该值的升压后电压被供给至驱动电压输出部。因此,能进一步可靠地确保驱动电压输出部可进行动作。而且,能将升压部进行的电压的升压量抑制为更恰当的量,因此,也能进一步可靠地抑制构成升压部的零件的发热量。
本发明第七技术方案的电动机驱动装置是在第一技术方案至第六技术方案中任一技术方案的电动机驱动装置的基础上,确定部根据电源变动信息使升压目标值发生变化。
藉此,具有根据电源变动信息、即输入侧电压的值或输入侧电压相对于基准值的变动幅度而变化后的值在内的升压后电压被供给至驱动电压输出部。因此,能进一步可靠地确保驱动电压输出部可进行动作。而且,能将升压部进行的电压的升压量抑制为更恰当的量,因此,也能进一步可靠地抑制构成升压部的零件的发热量。
本发明第八技术方案的电动机驱动装置是在第七技术方案的电动机驱动装置的基础上,在目标值关联信息中,以伴随着电源电压的值的上升使升压目标值每次上升规定值的方式,使电源变动信息与升压目标值相关联。
例如,电源电压的值较高,因此,输入侧电压的值越高,则升压目标值越高,相反地,电源电压的值较低,因此,输入侧电压的值越小,则升压目标值越低。因此,相对于例如电源电压的值较低、输入侧电压的值较小,升压目标值较高,因此,能可靠地防止因流动至例如构成升压部的零件的电流变大而导致构成升压部的零件的发热量变大。
发明效果
根据本发明第一技术方案的电动机驱动装置,即便电源电压发生变动,也能确保驱动电压输出部可靠地进行动作,且能将升压部进行的电压的升压量抑制为恰当的量。即,即便不使用大型零件以作为构成升压部的零件,也可抑制该零件在电源电压发生变动时的发热量。因此,能实现零件的小型化及低成本化。
在本发明第二技术方案或第三技术方案的电动机驱动装置中,能防止电子零件的故障。
根据本发明第四技术方案的电动机驱动装置,即便电源电压发生变动,施加于驱动电压输出部的升压后电压也可靠地处于驱动电压输出部的动作范围内。
在本发明第五技术方案的电动机驱动装置中,具有在电动机起动前确定的值的升压后电压被供给至驱动电压输出部。
根据本发明第六技术方案或第七技术方案的电动机驱动装置,能进一步可靠地确保驱动电压输出部可进行动作。而且,能将升压部进行的电压的升压量抑制为更恰当的量,因此,也能进一步可靠地抑制构成升压部的零件的发热量。
根据本发明第八技术方案的电动机驱动装置,相对于例如电源电压的值较低、输入侧电压的值较小,升压目标值较高,因此,能可靠地防止因流动至例如构成升压部的零件的电流变大而导致构成升压部的零件的发热量变大。
附图说明
图1是包括本实施方式的电动机驱动装置在内的电动机驱动***的结构图。
图2是简单表示装设有电动机驱动装置的空调装置的结构的图。
图3是用于说明整流后电压与输入侧检测部的输出即输入侧电压值的关系的图。
图4是驱动电压输出部的放大图。
图5是用于说明目标值关联信息的概念的图。
图6是表示升压后电压在电源电压发生变动的情况下的历时变化的图。
图7是表示本实施方式的电动机驱动装置的动作流程的图。
图8是用于说明变形例B的目标值关联信息的概念的图。
图9是表示变形例D的电动机驱动装置的动作流程的图。
图10是表示变形例E的电动机驱动装置的动作流程的图。
具体实施方式
以下,参照附图,对本发明的电动机驱动装置进行详细说明。以下实施方式是本发明的具体例子,并不限定本发明的技术范围。
(1)概要及空调装置的结构
图1示出了包括压缩机用电动机M12和用于对该电动机M12进行驱动控制的本实施方式的电动机驱动装置30在内的电动机驱动***100整体的结构。电动机驱动***100装设于由图2所示的结构的空调装置10内。特别地,如图2所示,压缩机用电动机M12如后所述设于室外单元11内,因此,本实施方式的电动机驱动装置30也装设于室外单元11内。
此处,对空调装置10的结构进行说明。如图2所示,空调装置10是主要具有设置于室外的室外单元11和设置于室内的天花板、壁面等的室内单元21的分体式的空调机。上述室外单元11和室内单元21由制冷剂配管Pi1、Pi2连接以构成蒸发压缩式的制冷剂回路10a。这种空调装置10能进行制冷运转及制热运转等。
(1-1)室外单元
室外单元11主要具有压缩机12、四通切换阀13、室外热交换器14、膨胀阀15、液体侧截止阀16、气体侧截止阀17及室外风扇18。
压缩机12是在将低压气体制冷剂吸入、压缩而成为高压气体制冷剂后排出该高压气体制冷剂的机构。此处,采用收容于壳体(未图示)内的旋转式、涡旋式等容积式的压缩元件(未图示)被作为驱动源同样收容于壳体内的压缩机电动机M12驱动的密闭式压缩机,以作为压缩机12,藉此,能进行压缩机12的容量控制。即,压缩机12是能自由改变容量的类型的压缩机。
压缩机用电动机M12是三相的无刷直流电动机。未图示,但压缩机用电动机M12具有定子、转子及霍尔元件等。定子由多个驱动线圈构成。转子由永磁体构成。霍尔元件是用于对转子相对于定子的位置进行检测的元件。
四通切换阀13是用于在切换制冷运转和制热运转时切换制冷剂的流向的阀。四通切换阀13在制冷运转时将压缩机12的排出侧与室外热交换器14的气体侧连接在一起,并将气体侧截止阀17与压缩机12的吸入侧连接在一起(参照图2中的四通切换阀13的实线)。另外,四通切换阀13能在制热运转时将压缩机12的排出侧与气体侧截止阀17连接在一起,并将室外热交换器14的气体侧与压缩机12的吸入侧连接在一起(参照图2中的四通切换阀13的虚线)。即,四通切换阀13所能采用的连接状态根据空调装置10的运转种类发生变化。
室外热交换器14是在制冷运转时作为制冷剂的散热器起作用、并在制热运转时作为制冷剂的蒸发器起作用的热交换器。例如,室外热交换器14由多个翅片和***该翅片的多个导热管构成,并在由室外风扇18供给来的室外空气与在导热管内流动的制冷剂之间进行热交换。室外热交换器14的液体侧与膨胀阀15连接,气体侧与四通切换阀13连接。
膨胀阀15由电动膨胀阀构成。在制冷运转时,膨胀阀15在将室外热交换器14中散热后的高压的液体制冷剂输送至室内热交换器23(后述)之前对其进行减压。另外,膨胀阀15在制热运转时,在将室内热交换器23中散热后的高压的液体制冷剂输送至室外热交换器14之前,对其进行减压。
液体侧截止阀16及气体侧截止阀17是设于与外部的设备及制冷剂配管Pi1、Pi2的连接口的阀。在室外单元11内部,液体侧截止阀16与膨胀阀15连接。气体侧截止阀17与四通切换阀13连接。
室外风扇18在将室外空气吸入至室外单元11内并供给至室外热交换器14之后,将该空气排出至该室外单元11的外部。例如,采用螺旋桨风扇以作为室外风扇18,将室外风扇电动机M18作为驱动源进行旋转驱动。室外风扇电动机M18与压缩机用电动机M12相同,是具有定子及转子等的三相无刷电动机。
另外,除了制冷剂压力传感器、制冷剂温度检测传感器、外部气体温度检测传感器等各种传感器之外,室外单元11还具有对该室外单元11内的各种设备进行控制的室外控制部(未图示)等。
(1-2)室内单元
室内单元21主要具有室内风扇22及室内热交换器23,这些构件配置于该室内单元21的壳体内部。
室内风扇22是将室内空气经由吸入口(未图示)吸入至壳体内,并将室内热交换器23中热交换后的空气经由吹出口(未图示)从壳体内吹出至室内的离心送风机。室内风扇22由例如多叶片式风扇构成,以室内风扇电动机M22作为驱动源而被驱动旋转。室内风扇电动机M22与室外风扇电动机M18相同,是具有定子及转子等的三相无刷电动机。
室内热交换器23是在制冷运转时作为制冷剂的蒸发器起作用、并在制热运转时作为制冷剂的散热器起作用的热交换器。室内热交换器23与各制冷剂配管Pi1、Pi2连接。室内热交换器23例如由多个翅片和***至该翅片的多个导热管构成。室内热交换器23在被吸入至壳体内的室内的空气与在导热管中流动的制冷剂之间进行热交换。
另外,虽未图示,但室内单元21具有设于吹出口的水平翼、吸入空气温度传感器等各种传感器、对该室内单元21内的各种设备进行控制的室内控制部等。
(2)电动机驱动装置的结构
如图1所示,本实施方式的电动机驱动装置30主要包括滤波器31、整流部32、输入侧检测部33(相当于电源变动信息检测部)、升压部34、输出侧检测部35、平滑电容36、驱动电压输出部37、升压驱动部40及控制器41。电动机驱动装置30的这些构成要素安装于印刷基板P1上。
此外,在印刷基板P1上安装有两个连接器IF1、IF2。连接器IF1是经由线束将多相的交流电压(以下称为电源电压V0)的输出源即商用电源91和印刷基板P1连接的接口。连接器IF2是经由线束将压缩机用电动机M12与印刷基板P1连接的接口。
(2-1)滤波器
滤波器31位于商用电源91与整流部32之间。滤波器31是由线圈31a和电容31b构成的低通滤波器,其用于去除在升压部34及驱动电压输出部37中产生的高频的噪声成分。
线圈31a与商用电源91的输出串联地连接,电容31b在线圈31a的输出侧(即、整流部32侧)与线圈31a并联地连接。
(2-2)整流部
整流部32与滤波器31的后段连接,并对流过滤波器31之后的电源电压V0进行整流。
整流部32是由四个二极管32a、32b、32c、32d构成的所谓二极管电桥。四个二极管32a~32d中通过每两个彼此串联连接而构成两个二极管组,并且该二极管组以彼此并联的方式连接。具体而言,二极管32a、32c的各阴极端子彼此与电源配线51连接,二极管32b、32d的各阳极端子彼此与GND配线52连接。
此外,各二极管组中的二极管彼此的连接点分别与商用电源91的输出连接。具体而言,二极管32a的阳极端子及二极管32b的阴极端子彼此连接,并且与商用电源91的一方输出连接。二极管32c的阳极端子及二极管32d的阴极端子彼此连接,并且与商用电源91的另一方输出连接。
根据具有上述结构的整流部32,如图3所示,从商用电源91输出并流过滤波器31的交流的各相电源电压V0被全波整流。以下,为了便于说明,将由整流部32整流后的电源电压V0称为“整流后电压V1”。
(2-3)输入侧检测部
输入侧检测部33位于整流部32的后段,具体而言,位于整流部32与升压部34之间。输入侧检测部33也包括产生电源电压V0的变动的情况以及未产生电源电压V0的变动的情况,对整流后电压V1的值进行检测。
此处,整流后电压V1是电源电压V0被整流后的电压,其施加于升压部34。因此,当以升压部34为基准时,能将整流后电压V1称为与电源电压V0相关的输入侧电压。
以下,为了便于说明,将产生电源电压V0的变动的情况下的输入侧电压的值称为“电源变动信息Vf1”。
此处,对电源变动信息Vf1进行说明。电源电压V0的变动因各种主要原因而发生变动。作为一例,当各种设备将从商用电源91输出的电源电压V0用作电源时,可能会因各种设备同时进行动作而使商用电源91相对于设备容量的负载暂时变为过剩。在该情况下,电源电压V0从基准值降低。这是因为较大的电流从商用电源91流入各种设备侧、商用电源91经不住该影响而引起的。相反地,由于几乎所有的设备不进行动作,因此,在负载比标准小的情况下,电源电压V0上升至比基准的值大。这是因为进行动作的设备较少导致从商用电源91朝设备侧流动的电流较小而引起的。除此之外,电源电压V0的变动因各种原因而产生。
在产生这种电源电压V0的变动时,电源电压V0的值也会相对于该电源电压V0的基准值在例如从负10%至正10%的范围中发生偏差。
另外,上述电源电压V0的变动可能暂时性、即过渡性产生。此外,上述电源电压V0的变动也可能会始终产生。即,可以认为:在电源电压V0的值相对于基准值即额定电压值始终发生偏差的状态被保持的情况下,电源电压V0也发生变动。
当电源电压V0发生变动时,输入至整流部32的电压发生变动,因此,输入至升压部34的电压也发生变动。因此,为了把握整流后的电源电压V0即整流后电压V1从基准值起变动了何种程度,本实施方式的输入侧检测部33对电源变动信息Vf1、即整流后的电源电压V0即整流后电压V1(即输入侧电压)的值进行检测。
特别地,如图3所示,本实施方式的输入侧检测部33将全波整流后的电源电压V0(即、整流后电压V1)的峰值作为检测结果即电源变动信息Vf1加以输出。另外,输入侧检测部33也可以是对电源电压V0的有效值、平均值或变动值等进行检测的样式,以代替图3所示的电源电压V0。在本实施方式中,对输入侧检测部33检测电源电压V0的峰值的样式的情况进行说明。
如图1所示,除了彼此串联连接的两个电阻33a、33b之外,对电源电压V0的峰值进行检测的输入侧检测部33还由未图示的电容、峰值保持电路、AD转换器、DC-DC转换器等构成。彼此串联连接的两个电阻33a、33b相对于整流部32并联地连接。即,电阻33a的一端与电源配线51连接,电阻33b的一端与GND配线52连接。电阻33a、33b的各另一端彼此连接。电阻33a、33b的连接点的电压值被输入至未图示的峰值保持电路,整流后电压V1的最大值即峰值被保持在峰值保持电路中规定时间。整流后电压V1的最大值在AD转换器中被AD转换后,被输入至控制器41以作为输入侧检测部33的检测结果。
因此,例如图3所示,例如整流后电压V1的峰值为176V直至电源电压V0发生波动之前为止,而在电源电压V0发生波动之后,例如整流后电压V1的峰值为264V。在该情况下,输入侧检测部33对176V进行峰值保持直至电源电压V0发生波动之前为止,并将其作为检测结果加以输出。输入侧检测部33在电源电压V0发生波动之后接着直至整流后电压V1的峰值发生变化为止对264V进行峰值保持,并将其作为检测结果加以输出。
此处,作为本实施方式的输入侧检测部33进行电源变动信息Vf1的检测动作的时期,可列举出压缩机用电动机M12实际驱动的期间。另外,作为本实施方式的输入侧检测部33进行电源变动信息Vf1的检测动作的时期,可列举出压缩机用电动机M12开始驱动之前、即压缩机用电动机M12的起动前。
(2-4)升压部
升压部34位于输入侧检测部33的后段,具体而言,位于输入侧检测部33与输出侧检测部35之间。整流后电压V1被作为输入侧电压施加于升压部34。升压部34将该整流后电压V1升压以生成升压后电压V2。
这种升压部34是升压型功率改善电路,其构成所谓升压斩波电路。具体而言,如图1所示,升压部34由三个线圈L34a、L34b、L34c、三个绝缘栅极型双极晶体管Q34a、Q34b、Q34c(以下简称为晶体管)、三个电阻R34a、R34b、R34c、以及三个二极管D34a、D34b、D34c构成。
线圈L34a串联地连接在电源配线51上。线圈L34a起到了将朝升压部34的输入侧电压即整流后电压V1设为电能、并将该电能变化为磁通能加以贮存的作用。另外,根据在电源配线51上流动的电流值、晶体管Q34a的开关频率等恰当地确定线圈L34a的电感值。
晶体管Q34a是Nch的晶体管,其起到了对线圈L34a的充放电进行控制的开关作用。晶体管Q34a的集电极端子与线圈L34a的电流输出侧连接,发射极端子与电阻R34a的一端连接。晶体管Q34a的基极端子与升压驱动部40的输出连接,并由升压驱动部40控制晶体管Q34a的导通及断开。具体而言,晶体管Q34a在施加于基极端子的电压比规定值高的情况下处于导通状态,电流从晶体管Q34a的集电极朝发射极流动。相反地,晶体管Q34a在施加于基极端子的电压比规定值低的情况下处于断开状态,电流未流动至晶体管Q34a。
电阻R34a的另一端与GND配线52连接。电阻R34a是流动至晶体管Q34a的电流检测用的分流电阻。为了即便升压后电压V2的值上下变动某一程度、稳定的能量也朝升压部34的后段供给,进行电阻R34a的电流检测。因此,电阻R34a的值被确定为不会妨碍升压部34的电压的升压动作的恰当值。
二极管D34a在线圈L34a的电流输出侧串联地连接在电源配线51上。二极管D34a的阳极端子与线圈L34a的电流输出侧连接,进一步说与比线圈L34a和晶体管Q34a的连接点靠电流的流动方向下游侧的位置连接。二极管D34a的阴极端子与驱动电压输出部37侧连接。在施加于二极管D34a的端子间的电压值的大小比规定电压(例如0.7V)大的情况下,二极管D34a允许电流从线圈L34a侧朝驱动电压输出部37侧的流动。相反地,在施加于二极管D34a的端子间的电压值的大小比规定电压小的情况下,二极管D34a允许电流从线圈L34a侧朝驱动电压输出部37侧的流动。
对具有上述结构的线圈L34a、晶体管Q34a、电阻R34a及二极管D34a的动作进行说明。首先,当晶体管Q34a导通时,形成从电源配线51经由线圈L34a、晶体管Q34a、电阻R34a朝GND配线52的电流路径,使电流依次流动。这样,电流在线圈L34a中流动,从而在线圈L34a中积蓄磁能。接着,在该状态之后晶体管Q34a断开时,上述电流路径被晶体管Q34a切断。因此,至此流动至线圈L34a的电流经由二极管D34a从升压部34输出,并朝位于升压部34的后段的平滑电容36流入。这样,进行电流经由二极管D34a朝平滑电容36流入的动作,直至线圈L34a的磁能消失为止。这样,平滑电容36被充电,平滑电容36的两端电压升高。
接着,对线圈L34b、晶体管Q34b、电阻R34b及二极管D34b的连接结构进行说明。线圈L34b及二极管D34b与线圈L34a及二极管D34a相同地彼此串联地连接在一起,但与彼此连接着的线圈L34a及二极管D34a并联连接。线圈L34b及二极管D34b的连接点经由晶体管Q34b及电阻R34b与GND配线52连接。晶体管Q34b是Nch的晶体管,基极端子与升压驱动部40连接。晶体管Q34b由升压驱动部40控制导通及断开。
具有上述结构的线圈L34b、晶体管Q34b、电阻R34b及二极管D34b的动作与上述线圈L34a、晶体管Q34a、电阻R34a及二极管D34a相同。即,线圈L34b起到了将朝升压部34的输入侧电压即整流后电压V1设为电能、并将该电能变化为磁通能加以贮存的作用。晶体管Q34b起到了对线圈L34b的充放电进行控制的开关作用。电阻R34b是流动至晶体管Q34b的电流检测用的分流电阻。二极管D34b根据施加于其端子间的电压值的大小,允许电流从线圈L34b侧朝驱动电压输出部37侧的流动或切断电流的电流。
当晶体管Q34b导通时,形成从电源配线51经由线圈L34b、晶体管Q34b、电阻R34b朝GND配线52的电流路径,使电流依次流动。电流在线圈L34b中流动,从而在线圈L34b中积蓄磁能。接着,在该状态之后晶体管Q34b断开时,上述电流路径被晶体管Q34b切断。因此,至此流动至线圈L34b的电流经由二极管D34b从升压部34输出,并朝位于升压部34的后段的平滑电容36流入。这样,进行电流经由二极管D34b朝平滑电容36流入的动作,直至线圈L34a的磁能消失为止。这样,平滑电容36被充电,平滑电容36的两端电压升高。
另外,线圈L34c、晶体管Q34c、电阻R34c及二极管D34c的连接结构及动作,与上述线圈L34b、晶体管Q34b、电阻R34b及二极管D34b的连接结构及动作相同。因此,省略了与线圈L34c、晶体管Q34c、电阻R34c及二极管D34c的连接结构及动作相关的详细说明。
(2-5)输出侧检测部
输出侧检测部35与升压部34的后段侧连接,更具体而言连接至升压部34与平滑电容36之间。输出侧检测部35对升压后电压V2的值Va1进行检测。由输出侧检测部35检测出的升压后电压V2的值Va1被输出至控制器41。
如图1所示,除了彼此串联连接的两个电阻35a、35b之外,上述输出侧检测部35还由AD转换器等构成。彼此串联连接的两个电阻35a、35b相对于升压部34并联地连接。电阻35a的一端与电源配线51连接,电阻35b的一端与GND配线52连接。电阻35a、35b的另一端彼此连接。电阻35a、35b彼此的连接点的电压值在由AD转换器AD转换之后,被输入至控制器41。控制器41能根据AD转换后的值把握升压后电压V2的值Va1。
此处,作为输出侧检测部35进行升压后电压V2的值Va1的检测动作的时期,与输入侧检测部33的检测时期相同,可列举出压缩机用电动机M12实际驱动的期间、以及压缩机用电动机M12的起动前。
(2-6)平滑电容
平滑电容36例如由电解电容构成,其与升压部34并联地连接。具体而言,平滑电容36位于升压部34的输出侧与驱动电压输出部37的输入侧之间。平滑电容36通过对升压部34升压后的升压后电压V2进行平滑而生成波动较小的直流电压。
生成的直流电压被输出至平滑电容36的后段的驱动电压输出部37。
(2-7)驱动电压输出部
驱动电压输出部37与平滑电容36的后段连接。驱动电压输出部37使用由平滑电容36生成的直流电压、即平滑后的升压后电压V2生成用于驱动压缩机用电动机M12的三相驱动电压SU、SV、SW,并输出至该电动机M12。如图4所示,这种驱动电压输出部37具有逆变器38及栅极驱动器39。
逆变器38与平滑电容36并联连接。逆变器38将直流电压转换为交流电压即驱动电压SU、SV、SW。如图4所示,这种逆变器38由多个绝缘栅极型双极晶体管Q38a、Q38b、Q38c、Q38d、Q38e、Q38f(相当于开关元件,以下简称为晶体管)及多个回流用二极管D38a、D38b、D38c、D38d、D38e、D38f构成。晶体管Q38a和Q38b、Q38c和Q38d、Q38e和Q38f分别彼此串联地连接,各二极管D38a~D38f与各晶体管Q38a~Q38f并联地连接。
这种逆变器38通过各晶体管Q38a~Q38f以规定的时间点进行导通及断开而生成驱动电压SU~SW。能利用该驱动电压SU~SW使压缩机用电动机M12旋转。
栅极驱动器39主要与控制器41、逆变器38中的各晶体管Q38a~Q38f的栅极端子连接。栅极驱动器39根据从控制器41输出的电动机驱动信号Pwm进行栅极电压朝逆变器38中的各晶体管Q38a~Q38f的施加控制,从而使各晶体管Q38a~Q38f导通及断开。
这种栅极驱动器39例如由集成电路构成,该集成电路由多个MOS晶体管等构成。
(2-8)升压驱动部
升压驱动部40与升压部34的各晶体管Q34a~Q34c的栅极端子、控制器41连接。升压驱动部40根据从控制器41输出的升压驱动信号Con进行栅极电压朝各晶体管Q34a~Q24c的施加控制,从而使各晶体管Q34a~Q34c导通及断开。
这种升压驱动部40与栅极驱动器39相同例如由集成电路构成,该集成电路由多个MOS晶体管等构成。
(2-9)控制器
控制器41是由存储器42及CPU43构成的微型计算机。如图1及图4所示,控制器41与输入侧检测部33的输出侧、升压驱动部40的输入侧、输出侧检测部35的输出侧、升压部34内的电阻R34c的两端、以及驱动电压输出部37中的栅极驱动器39的输入侧连接。
控制器41根据压缩机用电动机M12中的转子的位置信息确定电动机驱动信号Pwm,并将该电动机驱动信号Pwm输出至驱动电压输出部37。压缩机用电动机M12的转子的位置信息从压缩机用电动机M12的霍尔元件、未图示的变流器、未图示的GND配线52上的电流检测部等输出。此外,控制器41在压缩机用电动机M12进行驱动的期间,根据未图示的GND配线52上的电流检测部的检测结果,把握朝压缩机用电动机M12通电的电动机电流的值。此外,控制器41进一步使用所把握的电动机电流、每个时刻的各检测部33、35的检测结果中的任一方或两方,对压缩机用电动机M12的驱动进行反馈控制。
另外,控制器41与升压部34内的三相的电阻R34a~R34c中的至少任一相的电阻的两端连接。控制器41只要能使用该两端的电压把握流动至晶体管Q34a~Q34c的电流即可。在图1中,控制器41与升压部34内的电阻R34c的两端连接,但也可不是电阻R34c,还可以与电阻R34a的两端或电阻34b的两端连接。
此外,本实施方式的控制器41进行升压部34的升压动作的控制。以下,主要着眼于升压部34的升压动作,对控制器41的存储器42(相当于存储部)及CPU43(相当于确定部)进行说明。
(2-9-1)存储器
存储器42由例如EEPROM等非易失性存储器构成。在存储器42中,存储有用于供CPU43执行的各种程序。
另外,在存储器42中,还存储有能由与CPU43连接的各种设备获得的实时的各种信息。作为实时的各种信息,可列举出输入侧检测部33的检测结果即电源变动信息Vfl(即、输入侧电压即整流后电压V1的值)、输出侧检测部35的检测结果即升压后电压V2的值Val、根据电阻R34c的两端电压Vr1-Vr2由CPU43获得的升压内部电流值等。
特别地,本实施方式的存储器42存储有目标值关联信息Inf1(参照图5)。目标值关联信息Inf1是电源变动信息Vfl与升压部34的升压目标值Tp相关联的信息。升压目标值Tp是指升压部34应生成的升压后电压V2的目标值。
此外,在本实施方式的目标值关联信息Inf1中,即便电源变动信息Vfl(具体而言,电源电压V0发生变动的情况下的输入侧电压即整流后电压V1的值)发生变化,升压目标值Tp也并非始终被保持为一定值,而是根据电源变动信息Vfl使升压目标值Tp发生变化。图5是横轴为电源电压V0、纵轴为电压值、以表示本实施方式的升压目标值Tp如何与电源变动信息Vfl(即输入侧电压即整流后电压V1的值)的变化一起发生变化的图。具体而言,在图5中,电源电压V0的值较小,因此,整流后电压V1的值越小,则升压目标值Tp为越小的值,相反地,电源电压V0的值较大,因此,整流后电压V1的值越大,则升压目标值Tp为越大的值。更进一步而言,在目标值关联信息Inf1中,升压目标值Tp在其与电源变动信息Vfl之间具有伴随着电源变动信息Vfl的变化而线性变化的关系,以使升压目标值Tp伴随着电源电压V0的值的上升按规定值上升。这种目标值关联信息Inf1由以下的式子(1)表示。
Tp=Vfl+Vα (1)
上式(1)的“Vα”是常数,相当于上述规定值。上式(1)表示升压目标值Tp是通过将每个时刻的电源变动信息Vfl(具体而言为输入侧电压即整流后电压V1的值)与常数Vα相加而求出的。换言之,上式(1)表示升压部34的升压量“Vα”与升压部34的输入侧电压即整流后电压V1的值的变化无关系而始终为一定。藉此,流动至升压部34内的电流与整流后电压V1的值无关系而为一定,因此,构成升压部34的线圈L34a~L34c、电源模块即晶体管Q34a~Q34c中的电力损失也大致是一定的。
特别地,上式(1)所示的目标值关联信息Inf1是根据驱动电压输出部37的动作范围、具体而言是根据驱动电压输出部37中的逆变器38的动作范围而确定的。更具体而言,如图5所示,无论在预测到电源电压V0的变动的范围内产生的电源变动信息Vfl中的整流后电压V1变为哪种值,升压目标值Tp的值也都被确定为能供逆变器38使用升压后电压V2毫无问题地进行动作的范围内的值。其理由如下。
如上式(1)所示,与电源变动信息Vfl的变化一起,使升压目标值Tp发生变化。这种升压目标值Tp被反映为升压后电压V2,因此,与升压目标值Tp相同的值的升压后电压V2被供给至驱动电压输出部37的逆变器38。但是,升压后电压V2因升压目标值Tp的变化而变为较低的值或较高的值,当升压后电压V2变为逆变器38所不能允许的值时,逆变器38不能正常地进行动作,进而可能导致压缩机用电动机M12的驱动的异常。因此,在上式(1)所示的目标值关联信息Inf1中,如图5所示,根据电源变动信息Vfl发生变化的升压目标值Tp被确定为始终在逆变器38的动作范围内。
此外,本实施方式的上式(1)所示的目标值关联信息Inf1不仅根据驱动电压输出部37的动作范围,也根据升压目标值Tp处于构成电动机驱动装置30的电子零件的额定电压以下的条件来加以确定。此处所述的电子零件可例举出构成位于升压部34的后段侧的功能部的电子零件。具体而言,作为电子零件,可列举出平滑电容36、构成驱动电压输出部37的逆变器28的晶体管Q38a~Q38f。
即,在本实施方式的电动机驱动装置30中,如上式(1)所示,根据电源变动信息Vfl确定升压目标值Tp。这样,因电源变动信息Vfl而使从升压部34输出的升压后电压V2上升,可能超过作为该升压后电压V2的施加目的地的升压部34的后段侧(具体而言为平滑电容36及驱动电压输出部37)的耐压(即额定电压值)。但是,此处,以升压目标值Tp处于平滑电容36、晶体管Q38a~Q38f的各额定电压以下的方式确定目标值关联信息Inf1。因此,即便因根据电源电压V0的变动使升压目标值Tp变化而导致升压后电压V2的值发生变化,也能将升压后电压V2的值抑制到平滑电容36、晶体管Q38a~Q38f的各额定电压以下。
升压目标值Tp始终收容于逆变器38的动作范围内,且以升压目标值Tp始终收容于平滑电容36及晶体管Q38a~Q38b的各额定电压以下的方式确定升压目标值Tp,因此,在上式(1)中,常数Vα是重要的关键参数。这是因为:可能因常数Vα采用的值而导致将电源变动信息Vfl与常数Vα相加而获得的升压目标值Tp超过逆变器38的动作范围,或超过平滑电容36及晶体管Q38a~Q38f的各额定电压。因此,较为理想的是,常数Vα至少根据逆变器38的动作范围、预测到电源电压V0的变动的范围、以及平滑电容36及晶体管Q38a~Q38f的各额定电压以下的范围通过桌面计算(desktop calculations)、模拟、实验等恰当地加以确定。
此处,上述“预测到电源电压V0的变动的范围内”是指例如在相对于电源电压V0的基准值-20%~+20%的范围内电源电压V0发生变动的情况。
另外,关于常数Vα的确定,也可还考虑了升压驱动部40的式样、栅极驱动器39的式样等来确定常数Vα。
(2-9-2)CPU
CPU43进行升压部34的动作控制。CPU43在驱动压缩机用电动机M12的期间、更具体而言在从升压部34的动作前到动作结束后为止的期间,根据升压部34的电阻R34c的电阻值和每隔规定时间的电阻R34c的两端电压Vr1-Vr2的值算出流动至升压部34内部的电流即升压内部电流的值。CPU43将每隔规定时间算出的升压内部电流一个一个地写入存储器42。此外,CPU43使用算出的每个时刻的升压内部电流及此时的输出侧检测部35的检测结果(即升压后电压V2的值),以由升压部34输出的升压后电压V2与升压目标值Tp一致的方式,对使升压部34的各晶体管Q34a~Q34c导通及断开的幅度进行调节。即,CPU43使用实时的升压内部电流及升压后电压V2的值对各晶体管Q34a~Q34c进行PWM控制,从而对升压部34的升压动作进行反馈控制。
特别地,本实施方式的CPU43根据输入侧检测部33的检测结果(即电源变动信息Vfl)和存储器42所存储的目标值关联信息Inf1确定升压目标值Tp。具体而言,CPU43通过将每个时刻检测出的电源变动信息Vfl(即,输入侧电压即整流后电压V1的值)应用于表示目标值关联信息Inf1的上式(1),从而确定出基于此时的电源电压V0的升压目标值Tp。因此,在电源电压V0发生变动的情况下,CPU43根据与变动的电源电压V0相关的整流后电压V1的值(即,电源变动信息Vf1)使升压目标值Tp变化。
此处,主要使用图6,说明当电源电压V0发生变动时、由CPU43确定的升压目标值Tp及从升压部34输出的升压后电压V2的具体例。以下,假定上式(1)中的常数Vα为“15V”。
首先,假设整流后的电源电压V0即整流后电压V1的峰值为“176V”。在该情况下,输入侧检测部33的检测结果为“176V”,CPU43根据该检测结果及上式(1)将升压目标值Tp确定为“191V”(176+15=191)。CPU43生成与升压目标值Tp“191V”相对应的升压驱动信号Con,并输出至升压驱动部40。藉此,从升压驱动部40,将用于以升压后电压V2变为“191V”的方式使各晶体管Q34a~Q34c导通或断开的栅极电压输出至各晶体管Q34a~Q34c。各晶体管Q34a~Q34c的脉冲幅度被控制,升压部34能输出大约“191V”即升压后电压V2。在大约“191V”的升压后电压V2被持续输出的区间A的期间,为了维持该升压后电压V2的值,每隔规定时间(例如10msec)进行根据电阻R34c的两端电压Vr2-Vr1进行的升压内部电流的算出、以及输出侧检测部35的检测动作,并进行对升压部34的反馈控制。另外,输入侧检测部33也每隔规定时间进行检测动作,其检测结果被用于由CPU43监视电源电压V0是否正在产生变动。
接着,假设电源电压V0变动(电源电压变动1),不久整流后电压V1的峰值上升为“200V”。在该情况下,输入侧检测部33的检测结果为“200V”,CPU43根据该检测结果及上式(1)使升压目标值Tp由“191V”上升为“215V”(200+15=215V)。CPU43生成与升压目标值Tp“215V”相对应的升压驱动信号Con,并输出至升压驱动部40。藉此,从升压驱动部40,将用于使升压后电压V2变为“215V”的栅极电压输出至各晶体管Q34a~Q34c,由升压部34输出的升压后电压V2从大约“191V”变化为大约“215V”。在大约“215V”的升压后电压V2被持续输出的区间B的期间,为了维持该升压后电压V2的值,也每隔规定时间(例如10msec)进行根据电阻R34c的两端电压Vr2-Vr1进行的升压内部电流的算出、以及输出侧检测部35的检测动作,并进行对升压部34的反馈控制。另外,输入侧检测部33也每隔规定时间进行检测动作,其检测结果被用于由CPU43监视电源电压V0是否正在产生变动。藉此,升压部34能稳定地持续进行升压动作。
接着,假设电源电压V0进一步变动(电源电压变动2),不久整流后电压V1的峰值上升为“244V”。在该情况下,输入侧检测部33的检测结果为“244V”,CPU43根据该检测结果及上式(1)使升压目标值Tp由“215V”进一步上升为“259V”(244+15=259V)。CPU43生成与升压目标值Tp“259V”相对应的升压驱动信号Con,并输出至升压驱动部40。藉此,从升压驱动部40,将用于使升压后电压V2变为“259V”的栅极电压输出至各晶体管Q34a~Q34c,由升压部34输出的升压后电压V2从大约“215V”变化为大约“259V”。在大约“259V”的升压后电压V2被持续输出的区间C的期间,为了维持该升压后电压V2的值,也每隔规定时间(例如10msec)进行根据电阻R34c的两端电压Vr2-Vr1进行的升压内部电流的算出、以及输出侧检测部35的检测动作,并进行对升压部34的反馈控制。另外,输入侧检测部33也每隔规定时间进行检测动作,其检测结果被用于由CPU43监视电源电压V0是否正在产生变动。
接着,假设电源电压V0进一步变动(电源电压变动3),不久整流后电压V1的峰值下降为“231V”。在该情况下,输入侧检测部33的检测结果为“231V“,CPU43根据该检测结果及上式(1)使升压目标值Tp由“259V”下降为“246V”(231+15=246V)。CPU43生成与升压目标值Tp“246V”相对应的升压驱动信号Con,并输出至升压驱动部40。藉此,从升压驱动部40,将用于使升压后电压V2变为“246V”的栅极电压输出至各晶体管Q34a~Q34c,由升压部34输出的升压后电压V2从大约“259V”变化为大约“246V”。在大约“246V”的升压后电压V2被持续输出的区间D的期间,为了维持该升压后电压V2的值,也每隔规定时间(例如10msec)进行根据电阻R34c的两端电压Vr2-Vr1进行的升压内部电流的算出、以及输出侧检测部35的检测动作,并进行对升压部34的反馈控制。另外,输入侧检测部33也每隔规定时间进行检测动作,其检测结果被用于由CPU43监视电源电压V0是否正在产生变动。藉此,无需将多余的能量积存于升压部34,因此,能抑制构成升压部34的各种电子零件的发热。
另外,如上所述,上式(1)所示的目标值关联信息Inf1是考虑了逆变器38的动作范围、平滑电容36及晶体管Q38a~Q38f的各额定电压以下的范围而确定的。因此,在图6的各区间A~D中从升压部34输出的升压后电压V2的各值“191V”“215V”“246V”“259V”是逆变器38的动作范围内的值,且处于平滑电容36及晶体管Q38a~Q38f的各额定电压以下,这点是毋庸置疑的。
此处,作为本实施方式的CPU43进行上述升压目标值Tp的确定动作的期间,与各检测部33、35的检测时间点相同,可列举出压缩机用电动机M12实际进行驱动的期间、以及压缩机用电动机M12的起动前。即,当压缩机用电动机M12起动时,升压部34根据基于即将起动前的电源变动信息Vfl确定的升压目标值Tp进行使整流后电压V1升压的动作。在压缩机用电动机M12起动后,升压部34根据基于每隔规定时间检测出的电源变动信息Vfl确定的升压目标值Tp进行使整流后电压V1升压的动作。
(3)动作
接着,特别地着眼于升压部34的升压动作,使用图7说明本实施方式的电动机驱动装置30所进行的动作。
步骤S1:在通过遥控器等发出空调装置10的运转开始指示的情况下,电动机驱动装置30的CPU43认为发出了压缩机用电动机M12的起动指示(S1的“是”)。在未发出空调装置10的运转开始指示的情况下(S1的“否”),电动机驱动装置30的CPU43及驱动电压输出部37维持压缩机用电动机M12的驱动停止状态。
步骤S2~S3:在压缩机用电动机M12实际起动之前,输入侧检测部33对电源变动信息Vfl、即作为相对于升压部34的输入侧电压的整流后电压V1的值进行检测(S2)。此外,CPU43根据步骤S2中检测出的电源变动信息Vfl和基于逆变器38的动作范围等预先确定的目标值关联信息Inf1对电动机驱动装置30内的升压部34的升压目标值Tp进行确定(S3)。
步骤S4:在步骤S3之后,CPU43及驱动电压输出部37实际使压缩机用电动机M12的起动开始。
步骤S5:压缩机用电动机M12刚开始起动之后,输入侧检测部33每隔规定时间对电源变动信息Vfl进行检测,CPU43对电源变动信息Vfl进行监视。另外,CPU43也每隔规定时间进行升压内部电流的算出。输出侧检测部35每隔规定时间进行升压后电压V2的检测。只要电源电压V0不发生变动,CPU43就使用每隔规定时间的升压后电压V2及升压内部电流对升压部34的升压动作进行反馈控制。
步骤S6~S7:在根据监视着的电源变动信息Vfl认为电源电压V0发生了变动的情况下(S6的“是”),CPU43根据当前的电源变动信息Vfl和存储器42内的目标值关联信息Inf1改变升压目标值Tp(S7)。另外,在步骤S6中,在未认为电源电压V0发生了变动的情况下(S6的“否”),电动机驱动装置30不进行步骤S7的动作。
步骤S8:在步骤S7之后,或在步骤S6中电源电压V0未发生变动的情况下(S6的“否”),电动机驱动装置30反复进行步骤S5以后的动作,直至经由遥控器等发出空调装置10的运转停止指示为止(S8的“否”)。在发出了空调装置10的运转停止指示的情况下(S8的“是”),电动机驱动装置30结束一系列的动作。
(4)特征
(4-1)
根据本实施方式的电动机驱动装置30,当整流后的电源电压V0即整流后电压V1作为输入侧电压被输入时,升压部34将该整流后电压V1升压,以生成升压后电压V2。升压后电压V2被供给至驱动电压输出部37的逆变器38。输入侧检测部33检测出发生电源变动的情况下的整流后电压V1的值以作为电源变动信息Vfl。在存储器42中,存储有升压目标值Tp和电源变动信息Vfl相关联的目标值关联信息Inf1。
此外,CPU43根据目标值关联信息Inf1和每个时刻的电源变动信息Vfl确定升压目标值Tp。特别地,目标值关联信息Inf1根据驱动电压输出部37(具体而言是逆变器38)的动作范围进行确定,以使升压目标值Tp处于该动作范围内。因此,从升压部34输出的升压后电压V2的值能变为逆变器38的动作范围内的值。藉此,即便电源电压V0发生变动,也能确保逆变器38可靠地进行动作,且能将升压部34的电压的升压量抑制为恰当的量。即,即便不使用大型零件以作为构成升压部34的零件,也能抑制该零件(例如线圈L34a~L34c及晶体管Q34a~Q34c)在电源电压V0发生变动时的发热量。因此,能实现该零件的小型化。
(4-2)
此外,在本实施方式中,不仅满足驱动电压输出部37的动作范围,还满足升压目标值Tp处于构成电动机驱动装置30的电子零件的额定电压以下的条件,以确定目标值关联信息Inf1。
因此,即便电源电压V0发生变动而使升压目标值Tp变为哪个值,施加于电子零件的电压都被抑制为额定电压以下。因此,能防止电子零件的故障。
(4-3)
如上所述,在本实施方式的电动机驱动装置30中,根据电源变动信息Vfl确定升压目标值Tp。这样,因不同情况而使升压部34所生成的升压后电压V2上升,位于供升压后电压V2施加的升压部34的后段侧的功能部(具体而言是平滑电容36及驱动电压输出部37)的耐压成为问题。
但是,在本实施方式中,升压目标值Tp被确定为位于升压部34的后段的平滑电容36、及驱动电压输出部37内的晶体管Q38a~Q38f的各额定电压以下。因此,即便因根据电源电压V0的变动使升压目标值Tp变化而导致升压后电压V2的值发生变化,也能可靠地防止平滑电容36及晶体管Q38a~Q38f的故障。
(4-4)
另外,在本实施方式中,输入侧检测部33进行的电源变动信息Vfl的检测动作以及CPU43进行的升压目标值Tp的确定动作是在压缩机用电动机M12的驱动开始前进行的,即是在起动前进行的。
藉此,根据压缩机用电动机M12起动前的电源变动信息Vfl确定的升压目标值Tp是在压缩机用电动机M12的起动开始时实际应由升压部34升压的电压值。因此,朝驱动电压输出部37中的逆变器38供给具有在压缩机用电动机M12起动前确定的值的升压后电压V2。
(4-5)
另外,在本实施方式中,输入侧检测部33进行的电源变动信息Vfl的检测动作以及CPU43进行的升压目标值Tp的确定动作也是在压缩机用电动机M12的驱动中进行的。
藉此,确定出压缩机用电动机M12起动后的与每个时刻的电源变动信息Vfl相应的升压目标值Tp。因此,应由升压部34升压的电压值变为与电源电压V0的实时变动相对应的值,具有该值的升压后电压V2被供给至驱动电压输出部37中的逆变器38。因此,能进一步可靠地确保驱动电压输出部37的逆变器38可进行动作。而且,能将升压部34进行的电压的升压量抑制为更恰当的量,因此,也能进一步可靠地抑制构成升压部34的零件的发热量。
(4-6)
特别地,本实施方式的CPU43根据电源变动信息Vfl使升压目标值Tp发生变化。
藉此,具有根据电源变动信息Vfl变化的值的升压后电压V2被供给至驱动电压输出部37的逆变器38。因此,能进一步可靠地确保驱动电压输出部37的逆变器38可进行动作。而且,能将升压部34进行的电压的升压量抑制为更恰当的量,因此,也能进一步可靠地抑制构成升压部34的零件的发热量。
(4-7)
特别地,在本实施方式的目标值关联信息Inf1中,如图5及上式(1)所示,以伴随着电源电压V0的值(更具体而言是整流后电压V1的值)的上升使升压目标值Tp每次上升规定值的方式,使电源变动信息值Vfl和升压目标值Tp相关联。
即,在本实施方式中,如图5所示,电源变动信息Vfl越高,则升压目标值Tp就越高,相反地,电源变动信息Vfl越小,则升压目标值Tp就越低。因此,相对于电源电压的值较低、电源变动信息Vfl较小,升压目标值较高,因此,能可靠地防止因流动至例如构成升压部的零件的电流变大而导致构成升压部的零件的发热量变大。
(5)变形例
(5-1)变形例A
在上述实施方式中,对电源变动信息Vfl是朝升压部34输入的输入侧电压的值、即整流后电压V1的值的情况进行了说明。但是,电源变动信息Vfl也可以是输入侧电压即整流后电压V1相对于基准值的变动幅度ΔV,以代替整流后电压V1的值。此处,作为整流后电压V1的基准值,可列举出电源被输入至电动机驱动装置130时的整流后电压V1的值、或者施加了设置有空调装置10的地域中的商用电源91的额定电压值时的整流后电压V1的值等。
在该情况下,虽未图示,但除了图1的电阻33a、33b之外,输入侧检测部33还由电容、峰值保持电路、AD转换器、具有存储器42及CPU43的控制器41实现,以能检测出上述变动幅度ΔV,这是较为理想的。即,输入侧检测部33的结构大体上被分为从电阻33a、33b至AD转换器为止的结构和控制器41的结构这两个。在该情况下,利用前者的结构对输入侧电压即整流后电压V1的值进行检测。利用后者的结构,根据整流后电压V1的值和预先存储的基准值对变动幅度ΔV进行检测。
另外,在该情况下,电源变动信息Vfl的内容与上述实施方式不同,目标值关联信息Inf1的详细、升压目标值Tp的确定方法等与上述实施方式相同。因此,省略了详细的说明。
(5-2)变形例B
在上述实施方式中,如图5的目标值关联信息Inf1及上式(1)所示,对以伴随着电源电压V0的上升使升压目标值Tp线性变化的方式使电源变动信息Vfl与升压目标值Tp相关联的情况进行了说明。
但是,在本发明的电动机驱动装置中,只要根据电源变动信息Vfl的变化使升压部34的输出即升压后电压V2不是一定的而是变化的即可。因此,本发明的目标值关联信息并不限定于图5及上式(1)。
作为目标值关联信息的另一例,例如可列举出图8所示的目标值关联信息Inf2。在图8中,横轴为电源电压V0,纵轴为电压值,表示升压目标值Tp’如何与电源变动信息Vfl的变化一起发生变化。在图8中,根据电源电压V0的值及电源变动信息Vfl的变化,升压目标值Tp’并不是线性的,而呈台阶状变化。具体而言,若电源电压V0的值及电源变动信息Vfl在规定的范围之间,则升压目标值Tp’具有相同的值,当电源电压V0的值及电源变动信息Vfl超过规定的范围时,升压目标值Tp’的值发生变化。
另外,当在整体上观察图8所示的目标值关联信息Inf2时,电源电压V0的值及电源变动信息Vfl越小,则升压目标值Tp’处于采用越小的值的倾向,相反地,电源电压V0的值及电源变动信息Vfl越大,升压目标值Tp’处于采用越大的值的倾向,这点与上述实施方式的图5共通。
这样,在目标值关联信息Inf2中,也可根据电源电压V0的值及电源变动信息Vfl,以升压目标值Tp’呈台阶状地变化的方式,使电源变动信息Vfl与升压目标值Tp’相关联。在这种情况下,如图8所示,目标值关联信息Inf2至少根据逆变器38的动作范围来加以确定。即,升压目标值Tp’即便发生变化,也始终收容于逆变器38的动作范围内。因此,能防止构成升压部34的线圈L34a~L34c等的零件中的发热,并能使逆变器38无问题地进行动作。
另外,目标值关联信息Inf2与上述实施方式的目标值关联信息Inf1相同,也可以不仅考虑逆变器38的动作范围,还考虑升压目标值Tp’处于平滑电容36及晶体管Q38a~Q38f的各额定电压以下的条件来加以确定。
另外,上述规定的范围及呈台阶状变化的升压目标值Tp’的幅度与上述实施方式的常数Vα相同,根据逆变器38的动作范围、预测出电源电压变化V0的范围通过桌面计算(desktop calculations)、模拟、实验等恰当地加以确定,这是较为理想的。此外,上述规定的范围及呈台阶状变化的升压目标值Tp’的幅度根据升压目标值Tp’处于平滑电容36及晶体管Q38a~Q38f的各额定电压以下的范围通过桌面计算等恰当地加以确定,这是更为理想的。
另外,关于本变形例B,不仅电源变动信息Vfl是整流后电压V1的值的情况,在是整流后电压V1相对于基准值的变动幅度ΔV的情况下,也是相同的。
(5-3)变形例C
在上述实施方式中,如图5的目标值关联信息Inf1及上式(1)所示,对升压目标值Tp是通过每个时刻的电源变动信息Vfl与常数Vα相加而获得的情况进行了说明。
但是,作为电源变动信息Vf1的相加对象的“Vα”也可以不是常数。“Vα”也可以是根据电源变动信息Vfl恰当变化的值。
另外,关于本变形例C,不仅电源变动信息Vfl是整流后电压V1的值的情况,在是整流后电压V1相对于基准值的变动幅度ΔV的情况下,也是相同的。
(5-4)变形例D
在上述实施方式中,如图7所示,说明了:输入侧检测部33进行的电源变动信息Vfl的检测动作及CPU43进行的升压目标值Tp的确定动作在压缩机用电动机M12的起动前及驱动中这两个过程中进行。
但是,由输入侧检测部33对电源变动信息Vfl进行检测的检测动作以及由CPU43对升压目标值Tp进行确定的确定动作也可不在压缩机用电动机M12的驱动中进行,而是仅在压缩机用电动机M12起动前进行。
图9中示出了该情况下的电动机驱动装置30的动作。
步骤S11:在通过遥控器等发出空调装置10的运转开始指示的情况下,电动机驱动装置30的CPU43认为发出了压缩机用电动机M12的起动指示(S1的“是”)。在未发出空调装置10的运转开始指示的情况下(S1的“否”),电动机驱动装置30的CPU43及驱动电压输出部37维持压缩机用电动机M12的驱动停止状态。
步骤S12~S13:在压缩机用电动机M12实际起动之前,输入侧检测部33对电源变动信息Vf1进行检测(S12)。此外,CPU43根据步骤S12中检测出的电源变动信息Vfl和基于逆变器38的动作范围等预先确定的目标值关联信息Inf1对电动机驱动装置30内的升压部34的升压目标值Tp进行确定(S13)。
步骤S14:在步骤S13之后,CPU43及驱动电压输出部37实际使压缩机用电动机M12的起动开始。在压缩机用电动机M12的驱动中,升压部34输出具有在步骤S13中确定的升压目标值Tp的升压后电压V2。另外,CPU43每隔规定时间进行升压内部电流的算出,输出侧检测部35每隔规定时间进行升压后电压V2的检测。CPU43就使用每隔规定时间的升压后电压V2及升压内部电流对升压部34的升压动作进行反馈控制。
步骤S15:电动机驱动装置30驱动压缩机用电动机M12,直至通过遥控器等发出空调装置10的运转停止指示为止(S15的“否”)。在发出了空调装置10的运转停止指示的情况下(S15的“是”),电动机驱动装置30结束一系列的动作。
即,如上所述,在本变形例D的情况下,不进行图7的S5~S7的动作。
藉此,至少输入侧检测部33也可不在压缩机用电动机M12的驱动中进行动作。因此,在本变形例D的情况下,与上述实施方式的情况相比,能抑制电动机驱动装置30整体的消耗电流。
另外,本变形例D的升压目标值Tp既可以根据上述实施方式的图5所示的目标值关联信息Inf1加以确定,也可以根据上述变形例A的图8所示的目标值关联信息Inf2加以确定。
另外,关于本变形例D,不仅电源变动信息Vfl是整流后电压V1的值的情况,在是整流后电压V1相对于基准值的变动幅度ΔV的情况下,也是相同的。
(5-5)变形例E
相反地,由输入侧检测部33对电源变动信息Vfl进行检测的检测动作以及由CPU43对升压目标值Tp进行确定的确定动作也可不在压缩机用电动机M12起动前进行,而是仅在压缩机用电动机M12的驱动中进行。
图10中示出了该情况下的电动机驱动装置30的动作。
步骤S21:在通过遥控器等发出空调装置10的运转开始指示的情况下,电动机驱动装置30的CPU43认为发出了压缩机用电动机M12的起动指示(S21的“是”)。在未发出空调装置10的运转开始指示的情况下(S21的“否”),电动机驱动装置30的CPU43及驱动电压输出部37维持压缩机用电动机M12的驱动停止状态。
步骤S22:CPU43及驱动电压输出部37实际使压缩机用电动机M12的起动开始。另外,作为该情况下的升压目标值Tp,可以使用预先确定的初始值。
步骤S23:压缩机用电动机M12刚开始起动之后,输入侧检测部33每隔规定时间对电源变动信息Vfl进行检测,CPU43对电源变动信息Vfl进行监视。另外,CPU43也每隔规定时间进行升压内部电流的算出。输出侧检测部35每隔规定时间进行升压后电压V2的检测。只要电源电压V0不发生变动,CPU43就使用每隔规定时间的升压后电压V2及升压内部电流对升压部34的升压动作进行反馈控制。
步骤S24~S43:在根据监视着的电源变动信息Vfl认为电源电压V0发生了变动的情况下(S24的“是”),CPU43根据当前的电源变动信息Vfl和存储器42内的目标值关联信息Inf1改变升压目标值Tp(S25)。另外,在步骤S24中,在未认为电源电压V0发生了变动的情况下(S24的“否”),电动机驱动装置30不进行步骤S25的动作。
步骤S26:在步骤S25之后,或在步骤S24中电源电压V0未发生变动的情况下(S24的“否”),电动机驱动装置30反复进行步骤S23以后的动作,直至经由遥控器等发出空调装置10的运转停止指示为止(S26的“否”)。在发出了空调装置10的运转停止指示的情况下(S26的“是”),电动机驱动装置30结束一系列的动作。
即,如上所述,在本变形例E的情况下,不进行图7的S2~S3的动作。
藉此,即便压缩机用电动机M12的驱动中产生了电源电压V0的变动,升压部34应升压的电压值也成为基于电源电压V0的实时变动的值,并被供给至逆变器38。因此,能进一步可靠地确保逆变器38可进行动作。而且,能将升压部34进行的电压的升压量抑制为更恰当的量,因此,也能进一步可靠地抑制构成升压部34的零件的发热量。
另外,本变形例E的升压目标值Tp既可以根据上述实施方式的图5所示的目标值关联信息Inf1加以确定,也可以根据上述变形例B的图8所示的目标值关联信息Inf2加以确定。
另外,关于本变形例E,不仅电源变动信息Vfl是整流后电压V1的值的情况,在是整流后电压V1相对于基准值的变动幅度ΔV的情况下,也是相同的。
(5-6)变形例F
此外,在本发明中,输入侧检测部33进行电源变动信息Vfl的检测动作的时期也可与升压部34的升压动作相关联。
例如,输入侧检测部33也可在升压部34的升压动作即将开始之前进行电源变动信息Vfl的检测动作。或者,输入侧检测部33也可在升压部34进行升压动作的期间进行电源变动信息Vfl的检测动作。或者,在从升压部34即将进行升压动作之前到实际进行升压动作的期间、甚至到刚结束升压动作之后的期间,输入侧检测部33也可进行电源变动信息Vfl的检测动作。
另外,输入侧检测部33也可在从电源被输入至电动机驱动装置30时起到压缩机用电动机M12的驱动结束为止的期间,进行电源变动信息Vfl的检测动作。
另外,关于本变形例F,不仅电源变动信息Vfl是整流后电压V1的值的情况,在是整流后电压V1相对于基准值的变动幅度ΔV的情况下,也是相同的。
(5-7)变形例G
在上述实施方式中,如图1所示,对升压部34与整流部32的后段连接的情况进行了说明。
但是,也可不设置整流部32。在该情况下,升压部34的输入侧电压是电源电压V0自身。
另外,在图1中,对在整流部32的前方设有滤波器31的情况进行了说明。但是,也可不设置滤波器31。
另外,关于本变形例G,不仅电源变动信息Vfl是整流后电压V1的值的情况,在是整流后电压V1相对于基准值的变动幅度ΔV的情况下,也是相同的。
(5-8)变形例H
在上述实施方式中,如图1所示,对输入侧检测部33位于整流部32的后段的情况进行了说明。
但是,输入侧检测部33只要能对输入至升压部34的输入侧电压进行检测即可,其位置并未限定于图1所示的位置。例如,在整流部32的前段另行设有整流电路的情况下,输入侧检测部也可设于该电路的输出。
另外,关于本变形例H,不仅电源变动信息Vfl是整流后电压V1的值的情况,在是整流后电压V1相对于基准值的变动幅度ΔV的情况下,也是相同的。
(5-9)变形例1
在上述实施方式中,对构成升压部34的电阻R34a~Q34c是用于对流动至晶体管Q34a~Q34c的电流进行检测的分流电阻的情况进行了说明。
但是,升压部34也可包括电流传感器,以代替电阻R34a~R34c。
另外,关于本变形例I,不仅电源变动信息Vfl是整流后电压V1的值的情况,在是整流后电压V1相对于基准值的变动幅度ΔV的情况下,也是相同的。
(5-10)变形例J
在上述实施方式中,说明了:控制器41进行驱动电压输出部37的控制及升压部34的控制。
但是,进行驱动电压输出部37的控制的控制部分和进行升压部34的控制的部分也可由不同的CPU、IC构成。
另外,关于本变形例J,不仅电源变动信息Vfl是整流后电压V1的值的情况,在是整流后电压V1相对于基准值的变动幅度ΔV的情况下,也是相同的。
(5-11)变形例K
在上述实施方式中,说明了:上式(1)所示的常数Vα至少根据逆变器38的动作范围、预测出电源电压V0的变动的范围等加以确定。
但是,也可根据逆变器38的动作范围等确定升压目标值Tp自身的上限值及下限值中的至少一个,以代替根据逆变器38的动作范围等确定常数Vα。或者,也可根据逆变器38的动作范围等确定常数Vα,并确定升压目标值Tp自身的上限值及下限值中的至少一个。
另外,在上述实施方式中,根据输入侧电压即整流后电压V1使升压目标值Tp发生变化,从而使施加于驱动电压输出部37的逆变器38的升压后电压V2发生变化。但是,也可根据逆变器38自身的负载使升压目标值Tp发生变化,从而使施加于逆变器38的升压后电压V2发生变化。但是,在该情况下,升压目标值Tp的上限值及下限值在逆变器38的动作范围内,且以升压部34正常进行动作的范围的方式被预先设定。
藉此,即便电源电压V0发生变动,施加于驱动电压输出部37的逆变器38的升压后电压V2也可靠地处于逆变器38的动作范围内。
另外,关于本变形例K,不仅电源变动信息Vfl是整流后电压V1的值的情况,在是整流后电压V1相对于基准值的变动幅度ΔV的情况下,也是相同的。
(5-12)变形例L
在上述实施方式中,说明了:目标值关联信息Inf1根据逆变器38的动作范围、处于平滑电容36及晶体管Q38a~Q38f的各额定电压以下的条件加以确定。
但是,目标值关联信息Inf1只要至少根据逆变器38的动作范围进行确定即可。因此,目标值关联信息Inf1也未必要考虑平滑电容36及晶体管Q38a~Q38f的各额定电压以下的条件来加以确定。
另外,在上述实施方式中,作为成为额定电压的考虑对象的电子零件,可列举出位于升压部34的后段的功能部的构成零件(即,平滑电容36及晶体管Q38a~Q38f)。但是,成为额定电压的考虑对象的电子零件既可以是除了平滑电容36及晶体管Q38a~Q38f以外的构件,也可以是这些构件中的任一个。另外,在成为额定电压的考虑对象的电子零件中,也可还包括位于升压部34的前段的电子零件。
另外,关于本变形例L,不仅电源变动信息Vfl是整流后电压V1的值的情况,在是整流后电压V1相对于基准值的变动幅度ΔV的情况下,也是相同的。
(5-13)变形例M
上述实施方式所示的所有电容并不限定于平滑电容及电解电容。
(5-14)变形例N
在上述实施方式中,对电动机驱动装置30的驱动对象是压缩机用电动机M12的情况进行了说明。但是,电动机驱动装置30的驱动对象并不限定于压缩机用电动机M12。作为驱动对象的其他例子,可例举出风扇电动机。
另外,关于本变形例M,不仅电源变动信息Vfl是整流后电压V1的值的情况,在是整流后电压V1相对于基准值的变动幅度ΔV的情况下,也是相同的。
符号说明
10 空调装置
11 室外单元
M12 压缩机用电动机
21 室内单元
30 电动机驱动装置
31 滤波器
32 整流部
33 输入侧检测部(电源变动信息检测部)
34 升压部
35 输出侧检测部
36 平滑电容
37 驱动电压输出部
38 逆变器
39 栅极驱动器
40 升压驱动部
41 控制器
42 存储器(存储部)
43 CPU(确定部)
51 电源配线
52 GND配线
100 电动机驱动***
Con 升压驱动信号
Inf1、Inf2 目标值关联信息
Pwm 电动机驱动信号
SU~SW 电动机驱动电压
Tp 升压目标值
V0 电源电压
V1 整流后电压(输入侧电压)
V2 升压后电压
Vfl 电源变动信息
Val 升压后电压的值
Vr1-Vr2 电阻R34c的两端电压
Vα 常数
ΔV 变动幅度
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2000-14153号公报
Claims (8)
1.一种电动机驱动装置(30),其特征在于,包括:
升压部(34),该升压部(34)被施加与电源电压(V0)相关的电压以作为输入侧电压,并将该输入侧电压升压以生成升压后电压(V2);
驱动电压输出部(37),该驱动电压输出部(37)使用所述升压后电压以生成用于驱动电动机(M12)的驱动电压(SU~SW),并将所述驱动电压输出至所述电动机;
电源变动信息检测部(33),该电源变动信息检测部(33)检测出产生电源变动的情况下的所述输入侧电压的值或所述输入侧电压相对于基准值的变动幅度以作为电源变动信息;
存储部(42),该存储部(42)对所述升压部应生成的所述升压后电压的目标值即升压目标值与所述电源变动信息相关联的目标值关联信息进行存储;以及
确定部(43),该确定部(43)根据检测出的所述电源变动信息及所述目标值关联信息确定所述升压目标值,
根据所述驱动电压输出部的动作范围确定所述目标值关联信息,
所述确定部根据所述电源变动信息使所述升压目标值发生线性变化,
在所述目标值关联信息中,以伴随着所述电源电压的值的上升使所述升压目标值每次上升规定值的方式,使所述电源变动信息与所述升压目标值相关联。
2.如权利要求1所述的电动机驱动装置(30),其特征在于,
还根据所述升压目标值处于构成所述电动机驱动装置的电子零件的额定电压以下这一条件确定所述目标值关联信息。
3.如权利要求2所述的电动机驱动装置(30),其特征在于,
所述电动机驱动装置(30)还包括平滑电容(36),该平滑电容(36)位于所述升压部的输出侧且位于所述驱动电压输出部的输入侧,所述平滑电容(36)将所述升压后电压平滑后供给至所述驱动电压输出部,
所述驱动电压输出部包括通过进行导通或断开而生成所述驱动电压的多个开关元件(Q38a~Q38f),
在所述电子零件中包括所述平滑电容及所述开关元件中的至少一个。
4.如权利要求1至3中任一项所述的电动机驱动装置(30),其特征在于,
所述目标值关联信息中的所述升压目标值的上限值及下限值中的至少一个根据所述驱动电压输出部的动作范围加以确定。
5.如权利要求1至3中任一项所述的电动机驱动装置(30),其特征在于,
所述电源变动信息检测部在所述电动机开始驱动之前进行所述电源变动信息的检测动作,
所述确定部在所述电动机开始驱动之前进行所述升压目标值的确定动作。
6.如权利要求1至3中任一项所述的电动机驱动装置(30),其特征在于,
所述电源变动信息检测部在所述电动机进行驱动的期间进行所述电源变动信息的检测动作,
所述确定部在所述电动机进行驱动的期间进行所述升压目标值的确定动作。
7.如权利要求6所述的电动机驱动装置(30),其特征在于,
所述确定部算出流动至所述升压部的内部的升压内部电流的值,并使用实时的所述升压内部电流及所述升压后电压的值对所述升压部的升压动作进行反馈控制。
8.如权利要求1至3中任一项所述的电动机驱动装置(30),其特征在于,
所述输入侧电压施加于第一配线(51)与第二配线(52)之间,
所述升压部具有第一连接结构和第二连接结构,
所述第一连接结构包括:
第一线圈,该第一线圈连接至所述第一配线与第一连接点之间;
第一二极管,该第一二极管具有与所述第一连接点连接的第一阳极端子和输出所述升压后电压的第一阴极端子;以及
第一开关,该第一开关连接至所述第一连接点与所述第二配线之间,并用于对所述第一线圈的充放电进行控制,
所述第二连接结构包括:
第二线圈,该第二线圈连接至所述第一配线与第二连接点之间;
第二二极管,该第二二极管具有与所述第二连接点连接的第二阳极端子和与所述第一阴极端子连接的第二阴极端子;以及
第二开关,该第二开关连接至所述第二连接点与所述第二配线之间,并用于对所述第二线圈的充放电进行控制。
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