[发明专利]同步马达的启动控制方法和控制装置及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及将同步马达的转速控制到所需的速度的一种控制器、通过应用上述的控制器控制它的内部压缩机/鼓风机驱动同步马达来进行室内空气调节的空调器、通过应用该控制器控制它的内部压缩机/鼓风机驱动同步马达来进行制冷的冰箱、通过应用该控制器控制它的搅拌器/脱水甩干桶驱动同步马达进行洗衣的洗衣机以及通过应用该控制器控制它的鼓风机驱动同步马达清洁房间的真空吸尘器。

背景技术

由于它们易于保养，在空调器、冰箱、洗衣机等中都使用这种具有永磁体转子和定子线圈组件的无刷直流(DC)马达。无刷DC马达驱动控制要求在转子的磁极位置和需要通电的定子线圈的位置之间紧密的链接。驱动空调器的压缩机或其它电器的马达应用无传感器位置检测方案，在这种方案中应用定子线圈与转子的磁极的相互作用在定子线圈中所感应的反电动势检测转子的磁极位置，而不应用转子位置检测传感器比如霍尔元件。

然而，由于通过转子的旋转将上述的反电动势感应在定子线圈中，当马达处于停止状态时，应用相关的方法并不能检测转子的磁极的位置。由于这种原因，中已有技术中使用所谓的低频启动方法，在这种方法中在马达启动的过程中首先通过对两个所需相位的定子线圈通电使转子的位置固定，然后在已经启动电流转换并通过同步操作已经逐步地降低电流转换的时间间隔以便能够应用反电动势进行无传感器位置检测之后，将驱动模式切换到基于无传感器位置检测的驱动。通过从控制单元预先设定的时序和值确定相应的电流转换时间间隔和在这个时间所施加的电压。

在日本专利申请特开平07-107777中描述了这样的已有技术：通过在马达启动的过程中改变要施加的电压独立于转子位置进行电流转换，然后应用电压在将强制地给出电流转换时间间隔的时序中将电流转换信号发送到定子线圈的所有的相中，在该时序下未通电的相的电量变化。

如果启动负载转矩总是保持恒定，虽然在预先设定的电压和时序中启动马达，但是在压缩机中和在洗衣机中使用马达的情况下启动负载转矩总是未知的。因此，当启动电流转换时间间隔太短并且要施加的电压太低时，虽然如果负载转矩足够小仍然可以启动马达，但是如果负载转矩太大则不可能启动马达，因为马达的输出转矩可能不足够。

相反地，当启动电流转换时间间隔足够长并且要施加的启动电压足够高时，即使负载转矩太大仍然能够启动马达，但是万一在负载转矩太小的情况下，这将极大地增加马达电流，因此容易产生涡流电流，在最糟糕的情况下，损坏变换器模块和马达。总而言之，在基于已有技术的低频启动方法中，由于在同步操作的过程中产生独立于马达位置的电流转换，如果负载转矩未知，则很难正确地启动马达。

此外，在已有技术的情况下，由于在同步操作的过程中产生独立于转子位置的电流转换，如果启动负载变化极大，在转子的位置和负载变化的周期时间之间的关系不可能使马达启动。此外，在同步操作的过程中，由于产生了独立于转子位置的电流转换，在马达的输出转矩中的可能的极大变化可能使在其中包围着马达的框架产生极大的振动。在已有技术中，由于在同步操作过程中电流转换独立于转子位置，并不能有效地利用马达的特性，因此马达很难用于在其中需要快速地增加马达转速的产品中。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种能够使同步马达可靠地快速地启动的同步马达启动方法和控制装置，即使它的启动负载转矩未知。

本发明的另一个目的是提供一种能够根据转子的特定位置快速地转换电流的同步马达的启动方法和控制装置。

本发明另一个目的是提供一种能够正确地启动同步马达的同步马达的启动方法和控制装置，即使它的启动负载转矩变化。

本发明另一发明目的是提供一种能够使在同步马达的启动输出转矩的任何变化最小化由此抑制在其中包围着马达的框架的振动的同步马达的启动方法和控制装置。

本发明另一发明目的是提供一种能够在它的启动的过程中使同步马达的转速快速地增加的同步马达的启动方法和控制装置。

本发明另一发明目的是提供一种能够使由于在马达的旋转过程中所产生的反电动势引起的马达电流的任何降低最小化并由此防止它的启动输出转矩不足的同步马达的启动方法和控制装置。

本发明另一发明目的是提供一种能够通过根据启动负载转矩抑制马达电流并降低在输出电路上的负载使同步马达以较高的效率启动的同步马达的启动方法和控制装置。

本发明另一目的是提供一种由上述的受控制的同步马达输送电能的电气，特别是空调器、冰箱、洗衣机以及真空吸尘器。