直流无刷电机的驱动控制装置制造方法及图纸

直流无刷电机由具有三相绕组的定子和转子构成。在三相中分别设置前、后极晶体管的开关电路，使１相的前极晶体管和另１相的后极晶体管导通，进行向２个相绕组通电的２相通电，根据在剩余的１个非通电相绕组中产生的感应电压Ｖ１检测转子的转动位置，然后顺序转换２相通电，使转子继续转动。并且，在２相通电转换后开始的指定期间，在导通定时的２个晶体管中，使从２相通电转换前处于导通定时的晶体管连续导通，使新导通定时的晶体管断续导通。本发明专利技术的目的在于提供能防止产生流向整流电路的逆向电流。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及空调器等使用的直流无刷电机的驱动控制装置和驱动方法。直流无刷电机由绕着相绕组的定子和具有永磁铁的转子构成。这种电机有2极式和4极式，在2极式中，将按星形连接的三相绕组以相互错开120°的机械位置绕在定子上，将一个永磁铁（磁极N和S）设在转子上。在4极式中，将2组相同的按星形连接的三相绕组以相互错开180°的机械位置绕在定子上，将两个永磁铁以相互错开90°的机械位置设在转子上。2极式和4极式的动作的差别在于，在2极式中转子的机械角的1个周期与三相绕组的电角的1个周期绕组相对应，而在4极式中转子的机械角的1个周期与三相绕组通电的电角的2个周期相对应。下面，以电角和机械角1对1的2极式为例进行说明。驱动这种直流无刷电机时，要使用对交流电源电压进行整流的整流电路和利用开关将该整流电路的输出变换为所希望的频率的交流电压的开关电路，并将该开关电路的输出电压加到定子的三相绕组上。作为这样的例子，有特愿平5-74439号专利。同样的专利示于-->图8。图1是本专利技术的一个实施例的控制部分的结构框图。图2是表示上述实施例中的通电模式和各晶体管的动作的对应关系的格式图。图3是用于说明上述实施例的作用的信号波形图。图4是表示上述实施例中电流的流向图。图5是图3中的直流电流波形的放大图。图6是先有装置中的直流电流波形的放大图。图7是用于说明另一个实施例的信号波形图。图8是一个实施例和先有装置的总体结构图。图9是先有装置中的控制部分的结构框图。图10是表示先有装置的通电模式和各晶体管的动作的对应关系的格式图。图11是用于说明先有装置的作用的信号波形图。图12是表示先有装置中电流的流向例图。图13是表示先有装置中的逆向电流图。1-直流无刷电机4-开关电路10-控制部分20-位置检测电路21-定时计数器22-控制电路23-通电模式计数器24-存储器-->25-驱动电路31，32，33-寄存器41，42，43-比较器图中，1是直流无刷电机，由具有按星形接法的三相绕组Lu、Lv、Lw的定子（图中未示出）和具有永磁铁的转子（图中未示出）构成。整流电路3与三相交流电源2连接，开关电路4与该整流电路3的输出端连接。该开关电路4是按三相分别设立前级开关元件和后级开关元件的串联电路，设置晶体管Tu+和Tu-作为U相用的前级和后级开关元件;设置晶体管Tv+和Tv-作为V相用的前级和后级开关元件;设置晶体管Tw+和Tw-作为W相用的前级和后级开关元件。整流电路3的输出电压加到各相的串联电路上。用于防止反电动势的阻尼二极管D与各晶体管并联。相绕组Lu的非结点端与开关电路4的晶体管Tu+和Tu-的相互连接点相连接;相绕组Lv的非结点端与晶体管Tv+和Tv-的相互连接点相连接;相绕组Lw的非结点端与晶体管Tw+和Tw-的相互连接点相连接。电阻5和电阻6的串联电路与整流电路3的输出端连接，以电阻6上产生的电压为基准电压Vo输入比较器7，8，9的反相输入端（-）。选择电阻5和6的阻值，使电阻6上产生的电压为整流电路3的输出电压的1/2的电平。并且，相绕组Lu的端电压输入比较器7的非反相输入端（+）;相绕组Lv的端电压输入比较器8的非反相输入端（+）;相绕组Lw的端电压输入比较器9的非反相输入端（+）。输入非反相输入端（+）的输入电压小于基准电压Vo时，比较器7，8，9便输出逻辑“0”信号;输入非反相输入端（+）的输入电压与基准-->电压Vo相同或大于基准电压Vo时，输出逻辑“1”信号。比较器7，8，9的输出供给控制部分10。该控制部分10通过比较器7，8，9检测在向绕组Lu，Lv，Lw中感应的电压V1，根据该感应电压V1的变换检测转子的转动位置，作成对开关电路4的各晶体管的驱动信号。这些驱动信号输送给开关电路4的各晶体管的基极。即，通过使开关电路4的各串联电路中一个串联电路的前级晶体管和另一个串联电路的后级晶体管导通，使两个相绕组进行通电即所谓的2相通电。由2相通电产生磁场时，利用它和永磁铁产生的磁场的相互作用，对转子产生转动力矩，从而使转子开始转动。这时，由于随着永磁铁的转动而转动的磁场的作用，在非通电的1个相绕组中感应出电压。根据该感应电压的变化检测转子的转动位置，根据该转动位置顺序转换上述2相通电。通过反复进行2相通电的转换即所谓的换向，使转子继续转动。如果不换向，当定子的磁通和转子的磁通平行时将停止转动，所以，必须根据感应电压的变化检测转子的转动位置进行换向，以使定子的磁通和转子的磁通总是接近正交状态。关于转动速度的控制，是在2相通电用的作为导通定时的2个开关元件中，使1个连续导通，使另1个断续导通（断续开关），通过调节该断续导通的通断占空比即所谓的PWM（脉冲宽度调制）控制，将转动速度设定为目标值。控制部分10的具体例子示于图9。首先，比较器7，8，9的输出信号输入位置检测电路20。该位置检测电路20根据后面所述的通电模式计数器23的输出（与通电模式A-->，B，C，D，E，F对应的计数值）选择与非通电的相绕组对应的比较器的输出信号（感应电压V1与基准电压V0的比较结果），在从接收后面所述的比较器42输出的位置检测容许指令的时刻到通电模式计数器23的计数值发生变化（换向）为止的期间，监视该比较输出信号的逻辑电平的变化点（从逻辑“0”到逻辑“1”或从逻辑“1”到逻辑“0”的变化点），如果有变化点，就捕捉它作为转子的转动基准位置，输出位置检测信号。从位置检测电路20输出的位置检测信号输送给定时计数器21和控制电路22。定时计数器21接收到位置检测信号时，将这时的计数值作为数据输出，再开始进行新的计数。即，利用定时计数器21测量从检测到转动基准位置后到检测到下一个转动位置的时间间隔T（与电角度60°相当）。控制电路22接收到位置检测信号时，输入定时计数器21的输出数据（计数值T），计算出转子的转动速度，并控制驱动电路25输出的通断信号的通断占空比（PWM：脉冲宽度控制），以使其与目标速度的差值等于零。另外，控制电路22还计算出定时计数器21的输出数据（计数值T）的1/2的值（＝T/2，与电角度30°对应），将它设定到寄存器31中，并且计算出输出数据的3/4的值（＝3T/4，与电角度45°对应），将它设定到寄存器32中。向寄存器31存放的设定值“T/2”（电角30°）相当于到换向为止的剩余期间。向寄存器32存放的设定值“3T/4”（电角45°）相当于到换向为止的剩余期间（电角度30°）和换向后的感应电压V1的检测禁止期间（电角15°）之和。关于检测禁止期间（电角15°），即使由于换向时电流切断而引起-->的反电动势以噪音的形式叠加到感应电压V1上，也应不论该噪音如何，由确实检测到在转动基准位置时的感应电压V1和基准电压V0的交点来决定，这是基于噪音重叠期间基本上限制在电角15°的期间内的判断。寄存器31和32的设定值由比较器41和42分别将其与定时计数器21的计数值进行比较。如果定时计数器21的计数值达到了寄存器31的设定值就从比较器41发出换向指令。该换向指令输送给通电模式计数器23。如果定时计数器21的计数值达到了寄存器32的设定值，就从比较器42发出位置检测容许指令。该位置检测容许指令输送给位置检测电路20。通本文档来自技高网...

【技术保护点】
直流无刷电机的驱动控制装置包括由具有星形三相绕组的定子和具有永磁铁的转子构成的直流无刷电机、在三相中分别按照电流方向设置前级和后级的一对开关元件的串联电路的开关电路、以及向该开关电路的各串联电路施加整流电路的输出电压的部件，将上述各个相绕组的非结点端与各串联电路的开关元件的相互连接点相连接，使开关电路中的１个串联电路的前级开关元件和另一个串联电路的后级开关元件导通，进行向２个相绕组通电的２向通电，检测在其余的１个非通电的相绕组中产生的感应电压，根据该感应电压检测上述转子的转动位置，顺序转换上述２相通电，并且在２相通电中用作导通定时的２个开关元件中使１个连续导通，另一个断续导通而进行速度调节，该直流无刷电机的驱动控制装置的特征在于：设有在２相通电转换后开始的指定期间使作为导通定时的２个开关元件中从２相通电转换前处于导通定时的开关元件连续导通，而使新导通定时的开关元件断续导通的部件。

【技术特征摘要】
JP 1993-8-25 210708/931、直流无刷电机的驱动控制装置包括由具有星形三相绕组的定子和具有永磁铁的转子构成的直流无刷电机、在三相中分别按照电流方向设置前级和后级的一对开关元件的串联电路的开关电路、以及向该开关电路的各串联电路施加整流电路的输出电压的部件，将上述各个相绕组的非结点端与各串联电路的开关元件的相互连接点相连接，使开关电路中的1个串联电路的前级开关元件和另一个串联电路的后级开关元件导通，进行向2个相绕组通电的2向通电，检测在其余的1个非通电的相绕组中产生的感应电压，根据该感应电压检测上述转子的转动位置，顺序转换上述2相通电，并且在2相通电中用作导通定时的2个开关元件中使1个连续导通，另一个断续导通而进行速度调节，该直流无刷电机的驱动控制装置的特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：植杉通可，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]