[发明专利]空调器及其无刷电动机控制单元

说明书

本发明涉及无刷电动机控制单元及其由该无刷电动机驱动的空调器。

当前，为防止全球变暖，迫切要求节省能量。这对于空调器也是一样的。据此，为了高效运行，目前空调器所用的方法是用无刷电动机带动各个空调系统的室外单元的压缩机和风机运转。这种采用无刷电动机的传统方法在日本专利特开平-8-35713(1996)中已经作过描述。该现有技术示于图11中。

微机8接收压缩机无刷电动机5的位置检测电路9和风机无刷电动机7的位置检测电路10的信号，估计各个无刷电动机的转子的磁极位置，产生驱动逆变器4和6的开关元件的信号，根据各个无刷电动机的转子的磁极位置使开关元件接通，然后使各个无刷电动机以不同的速度转动。微机还将a.d.c电压控制到设定值上，并产生驱动增压斩波器3的开关元件31的信号，形成传送到整流电路2的电流波形(形成正弦波)，消除输入电路中的大谐波分量，提高功率因子，上述设定电压值由压缩机电动机的负载和每分钟的转数确定。

上述处理过程可以使压缩机无刷电动机和风机无刷电动机在逆变器4的控制下按不同的速度转动。这样可以使得空调器有较高的效率。

上述现有技术公开的微机8具有控制压缩机无刷电动机5，风机无刷电动机7和增压斩波器3的功能。但是，现有技术没有涉及到控制空调器整个室外单元的问题。换句话说，除了控制两个逆变器4和6以及两个无刷电动机5和7以外，要求微机8控制包括冷却阀，继电器等在内的整个室外单元。所以微机8应当根据各个单元的控制循环按照规定的时间进行不同的操作。这样就使得微机8的软件相当复杂。此外，为了改善空调器的冷却循环或改变空调器的工作顺序，就必须对微机8的软件进行很大的改变，这样也就增加了功能改变的步骤。

根据上面所述的问题，本发明的空调器包括一个用于控制室外单元的两个无刷电动机的微机和一个用于控制整个室外单元的微机。这样就可以分开控制无刷电动机及逆变器和控制整个室外单元，避免各个微机的软件复杂化。只要改变微机软件的程序就可以改变冷却循环和顺序，从而控制整个室外单元。

另外，将本发明用于控制无刷电动机的微机设计成可以同时取出两个无刷电动机的位置检测信号，并估计它们的转子极的位置，这样就不用增加控制无刷电动机的微机的负载。

图1是本发明空调器的室外单元的电路示意图；

图2是本发明空调器的室外单元的功能方框图；

图3是本发明无刷电动机控制电路的功能方框图；

图4表示检测无刷电动机转子的磁极位置和产生逆变器连续(ON)信号的时间曲线；

图5是根据本发明检测磁极位置的流程图；

图6是根据本发明用于检测无刷电动机磁极位置和产生逆变器连续(ON)信号的微机的运行框图；

图7是位置信号图形表、逆变器(ON)信号图形表和指示器构型；

图8是根据本发明检测磁极位置的流程图；

图9是用于驱动本发明无刷电动机模块的剖面图；

图10是本发明空调系统的运行框图；

图11是传统空调器的室外单元的电路图。

现在参见图1，该图是本发明空调器的室外单元的电路示意图，微机81根据室内单元和室外温度的运行指令产生用于控制冷却阀开/闭的指令、增压斩波器的直流(DC)电压指令、压缩机的转数(RPM)指令、风机的转数(RPM)指令。将压缩机无刷电动机5的RPM指令和风机无刷电动机7的RPM指令从微机81传送到微机82。反之，将无刷电动机5和7的运行状态从微机82传送到微机81。

图2示出了微机81和82运行时起的作用。微机81接收室内单元的运转指令，并按照预定的顺序将这些指令传送给室外单元的各个部件。另外，微机81收集各个部件的运行状态和传感器的信息，并将它们传送给室内单元。如果检测到室外单元的某个部件有问题时，微机81按照预定的顺序向各个部件发出指令，使它们执行保护运行。

微机82接收压缩机和风机的RPM信号，根据RPM信号控制逆变器4和6，分别使压缩机无刷电动机5和风机无刷电动机7按不同的速度运转。图3是无刷电动机的控制简图，它适用于压缩机无刷电动机和风机无刷电动机。微机82根据位置检测电路9和10(见图1)输出的位置检测信号估计无刷电动机5和7的转子磁极位置，并根据估计的磁极位置产生逆变器连续(ON)信号。另外微机82根据各个磁极位置信号的循环时段计算各个无刷电动机的转数(RPM)，并且PWM-控制输出电压，使无刷电动机的实际RPM能够等于指令的RPM。