專(zhuān)利名稱(chēng)：電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)PWM(脈沖寬度調(diào)制)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速時(shí)開(kāi)關(guān)信號(hào)的生成。
通常，作為先有的技術(shù)，有特開(kāi)平3-261375號(hào)公報(bào)(圖1)登載的專(zhuān)利。該公報(bào)登載的專(zhuān)利，是用一個(gè)微處理器控制一個(gè)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)(轉(zhuǎn)速)，在微處理器內(nèi)生成6個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)，利用這些開(kāi)關(guān)信號(hào)來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)。
在這樣構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)方法中，由于從微處理器輸出6個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)，所以，微處理器至少需要6個(gè)輸出端口。因此，將該微處理器用于其它電氣機(jī)器的控制時(shí)，則用于控制其它機(jī)器的端口就不夠了。
本發(fā)明就是針對(duì)這一問(wèn)題，提供解決端口不足的驅(qū)動(dòng)方法。
本發(fā)明具有微處理器、倒相電路和開(kāi)關(guān)元件，微處理器生成以三相PWM(脈沖寬度調(diào)制)為根據(jù)的3種開(kāi)關(guān)信號(hào)，倒相電路使該微處理器輸出的這些開(kāi)關(guān)信號(hào)倒相;開(kāi)關(guān)元件根據(jù)由該倒相電路倒相后的開(kāi)關(guān)信號(hào)和上述倒相前的開(kāi)關(guān)信號(hào)進(jìn)行開(kāi)/關(guān)(ON/OFF)，利用由這些開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行開(kāi)/關(guān)(ON/OFF)的直流電驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。
另外，在上述結(jié)構(gòu)中，轉(zhuǎn)換電路中具有當(dāng)開(kāi)關(guān)信號(hào)從關(guān)(OFF)變?yōu)殚_(kāi)(ON)時(shí)使開(kāi)(ON)信號(hào)的傳遞延遲指定時(shí)間的電路。
在上述結(jié)構(gòu)中，還具有由微處理器進(jìn)一步生成以三相PWM(脈沖寬度調(diào)制)為根據(jù)的6種開(kāi)關(guān)信號(hào)并根據(jù)該微處理器輸出的開(kāi)關(guān)信號(hào)進(jìn)行開(kāi)/關(guān)(ON/OFF)的且與上述開(kāi)關(guān)元件不同的開(kāi)關(guān)元件，利用由這些開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行開(kāi)/關(guān)(ON/OFF)的直流電驅(qū)動(dòng)與上述電動(dòng)機(jī)不同的電動(dòng)機(jī)。
另外，微處理器還對(duì)其它電氣裝置進(jìn)行控制。
最后，在上述結(jié)構(gòu)中，一種電動(dòng)機(jī)是用于驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的電動(dòng)機(jī)，另一種電動(dòng)機(jī)是送風(fēng)用電動(dòng)機(jī)，微處理器裝配在將使用壓縮機(jī)、冷凝器、減壓裝置和蒸發(fā)器的制冷循環(huán)分為使用端機(jī)組和熱源端機(jī)組安裝的分離型空調(diào)機(jī)的熱源端機(jī)組中。
使用這種結(jié)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)方法，可以減少微處理器的輸出端口，并且可將這部分輸出端口用于其它目的。
下面，參照


本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1是使用本發(fā)明時(shí)由室內(nèi)機(jī)組和室外機(jī)組構(gòu)成的空調(diào)機(jī)的簡(jiǎn)圖。
圖2是表示圖1所示的空調(diào)機(jī)的制冷循環(huán)的制冷劑回路圖。
圖3是表示圖1所示的室內(nèi)機(jī)組的電路的主要部分的框圖。
圖4是表示圖1所示的室外機(jī)組的電路的簡(jiǎn)圖。
圖5是表示圖4所示簡(jiǎn)圖的主要部分的電路圖。
圖6是和圖5相同的電路圖，是用于驅(qū)動(dòng)送風(fēng)機(jī)(電動(dòng)機(jī))的電路圖。
圖7是表示基極激勵(lì)電路的電路圖。
圖8是表示延遲電路的電路圖。
圖9是表示由延遲電路產(chǎn)生的主要部分的信號(hào)電平(高/低(H/L))的時(shí)間圖。
圖10是表示微處理器的主要部分結(jié)構(gòu)的框圖。
圖11是微處理器生成開(kāi)關(guān)信號(hào)時(shí)的原理圖。
圖12是表示改變調(diào)制波的振幅時(shí)的ON/OFF信號(hào)的圖。
圖13是生成ON/OFF信號(hào)時(shí)波形生成器247內(nèi)主要部分的方框電路圖。
圖14是進(jìn)行頻率f和電壓v的設(shè)定的程序圖。
圖15是表示存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)的正弦波數(shù)據(jù)的圖。
圖16是生成從微處理器的端口輸出的開(kāi)關(guān)信號(hào)時(shí)的說(shuō)明圖。
圖17是表示開(kāi)關(guān)信號(hào)的變化的圖。
圖18是表示微處理器的主要?jiǎng)幼?主程序)的程序圖。
圖19是表示發(fā)生中斷時(shí)的處理的程序圖。
圖20是表示開(kāi)關(guān)信號(hào)的時(shí)間范圍的關(guān)系的說(shuō)明圖。
9-壓縮機(jī)19-送風(fēng)機(jī)111-微處理器214-219-開(kāi)關(guān)元件228-230-延遲電路圖1是采用本發(fā)明時(shí)由室內(nèi)機(jī)組和室外機(jī)組構(gòu)成的空調(diào)機(jī)的簡(jiǎn)圖。圖中，1是室外機(jī)組，通過(guò)構(gòu)成制冷循環(huán)的制冷劑配管2，3和信號(hào)線(xiàn)及動(dòng)力線(xiàn)4與室內(nèi)機(jī)組5連接。6是電源插頭，從工頻交流電源供給交流電。
另外，該空調(diào)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)是在室內(nèi)機(jī)組5接受到遙控器(圖中未示出)的無(wú)線(xiàn)控制信號(hào)后進(jìn)行的。
圖2是表示圖1所示的空調(diào)機(jī)的制冷循環(huán)的制冷劑回路圖。圖中，9是制冷劑壓縮機(jī)，10是四通轉(zhuǎn)換閥，11是室外熱交換器，12，14是過(guò)濾器，13是減壓裝置，例如電動(dòng)膨脹閥，15是室內(nèi)交換器，16是消音器，17是儲(chǔ)壓器，通過(guò)制冷劑配管連接成環(huán)狀，構(gòu)成制冷循環(huán)。
18是電磁開(kāi)閉閥，開(kāi)時(shí)構(gòu)成制冷劑的分流回路，19，20是送風(fēng)裝置，送風(fēng)裝置19向室外熱交換器11送風(fēng)，使用螺旋式風(fēng)扇。送風(fēng)裝置20向室內(nèi)熱交換器15送風(fēng)，使用橫流式風(fēng)扇。
冷氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，從壓縮機(jī)9排出的高溫高壓制冷劑沿實(shí)線(xiàn)箭頭方向流動(dòng)，室外熱交換器11起冷凝器的作用，室內(nèi)熱交換器15起蒸發(fā)器的作用，利用室內(nèi)熱交換器15對(duì)空調(diào)房間進(jìn)行冷氣運(yùn)轉(zhuǎn)。
暖氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，從壓縮機(jī)9排出的高溫高壓制冷劑沿虛線(xiàn)箭頭方向流動(dòng)，室內(nèi)熱交換器15起冷凝器的作用，室外熱交換器11起蒸發(fā)器的作用，利用室內(nèi)熱交換器15對(duì)空調(diào)房間進(jìn)行暖氣運(yùn)轉(zhuǎn)。
除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，除了暖氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)制冷劑的流動(dòng)外，電磁閥18也打開(kāi)，所以，制冷劑沿帶點(diǎn)的實(shí)線(xiàn)箭頭方向流動(dòng)。即，從壓縮機(jī)9排出的一部分高溫高壓制冷劑向起蒸發(fā)器作用的室外熱交換器11循環(huán)，使室外熱交換器11的溫度上升，進(jìn)行室外熱交換器11的除霜運(yùn)轉(zhuǎn)。
圖3是表示圖1所示的室內(nèi)機(jī)組5的電氣回路中主要部分的框圖。圖中，21是微處理器(國(guó)際通訊公司產(chǎn)品87C196MC，存儲(chǔ)著程序)，根據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)部的ROM中的程序而動(dòng)作，進(jìn)行空調(diào)機(jī)的控制。這種控制首先通過(guò)信號(hào)接收器，輸入遙控器23傳送來(lái)的控制信號(hào)及室溫值，并在輸入由室溫傳感器24檢測(cè)的室內(nèi)熱交換器15的吸入空氣溫度和由熱交換溫度傳感器25檢測(cè)的室內(nèi)熱交換器15的溫度后，控制送風(fēng)裝置20的送風(fēng)量(直流風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速)和風(fēng)門(mén)擋板電機(jī)28的轉(zhuǎn)動(dòng)角度(由室內(nèi)機(jī)組5排出的調(diào)解空氣的排出角度)，同時(shí)，計(jì)算空調(diào)房間所需要的制冷能力，通過(guò)串行電路26，27(是用指定的波特率調(diào)制用高/低(H/L)電壓表示的信號(hào)的電路，也是對(duì)室外機(jī)組傳送來(lái)的同樣的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)的電路)將表示該制冷能力的信號(hào)輸給信號(hào)線(xiàn)4。
信號(hào)線(xiàn)4分別由動(dòng)力專(zhuān)用線(xiàn)P、信號(hào)專(zhuān)用線(xiàn)S和動(dòng)力及信號(hào)的公用線(xiàn)G構(gòu)成。另外，串行電路27是將信號(hào)一側(cè)的線(xiàn)與公用線(xiàn)G連接起來(lái)的電路。
30是電源繼電器，其觸點(diǎn)的開(kāi)閉由微處理器21的輸出通過(guò)激勵(lì)器29進(jìn)行控制。通過(guò)觸點(diǎn)的閉合，將從插頭6得到的交流電供給端子31。33是電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，是將6個(gè)功率開(kāi)關(guān)元件連接成三相橋路而構(gòu)成的，各個(gè)開(kāi)關(guān)元件根據(jù)微處理器21的信號(hào)進(jìn)行開(kāi)/關(guān)(ON/OFF)，控制直流風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。該微處理器輸出的信號(hào)是在根據(jù)直流風(fēng)扇電機(jī)的非通電定子線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓的變化求出轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角后，根據(jù)該旋轉(zhuǎn)角得到的。(參見(jiàn)USP4495450號(hào)專(zhuān)利)。
34是電源基板，由電流熔斷器35、整流電路36、直流風(fēng)扇電機(jī)的驅(qū)動(dòng)用電源電路37和用于微處理器21等的控制用電源電路38構(gòu)成。
圖4是表示圖1所示的室外機(jī)組1的電路簡(jiǎn)圖。端子39通過(guò)信號(hào)線(xiàn)與圖3所示的端子31相連接，并且保持各個(gè)端子的序號(hào)一致。
113，114分別是檢測(cè)大氣溫度的熱敏電阻和檢測(cè)室外熱交換器11的溫度的熱敏電阻。由于這兩個(gè)熱敏電阻113和114通過(guò)外加電路將輸出線(xiàn)性化后，該輸出加到微處理器111(國(guó)際通信公司產(chǎn)品之80C196MC)的A/D變換輸入端子上，所以，微處理器111可以輸入大氣溫度和熱交換器11的溫度。
微處理器111通過(guò)輸入大氣溫度，按照預(yù)先存儲(chǔ)的程序動(dòng)作，控制室外送風(fēng)機(jī)19(電動(dòng)機(jī))的送風(fēng)量(轉(zhuǎn)速)。冷氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，隨著大氣溫度升高，控制電動(dòng)機(jī)19，使其轉(zhuǎn)速增高;暖氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，隨著大氣溫度降低，控制電動(dòng)機(jī)19，使其轉(zhuǎn)速增高。
四通閥10、電磁閥18通過(guò)來(lái)自微處理器111的信號(hào)，控制光電三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)(圖中未示出)來(lái)進(jìn)行開(kāi)/關(guān)(ON/OFF)。另外，除霜運(yùn)轉(zhuǎn)是在上述大氣溫度和上述熱交換器溫度與屏蔽時(shí)間的關(guān)系滿(mǎn)足指定的條件時(shí)進(jìn)行的。
120是串行信號(hào)電路(接口電路)，是用于在室內(nèi)機(jī)組的微處理器21和微處理器111之間進(jìn)行信號(hào)的傳送和接收的接口電路。
在圖4中，通過(guò)接續(xù)器39供給的單相100V交流電，通過(guò)噪音濾波器121和扼流圈122供給進(jìn)行全波整流的整流電路123，124和125是平滑電容器，與整流電路123一起構(gòu)成倍壓整流電路。因此，可以得到大約280V(實(shí)際上，由于噪音濾波器等的電壓降，約為250V)的直流電。
經(jīng)過(guò)該倍壓整流后的直流電壓通過(guò)噪音濾波器126，經(jīng)電容器127平滑后供給倒相電路128。倒相電路128由連接成三相橋路狀的6個(gè)功率開(kāi)關(guān)元件(晶體三極管、FET、IGBT等)構(gòu)成，各個(gè)開(kāi)關(guān)元件根據(jù)由PWM理論得到的開(kāi)/關(guān)(ON/OFF)信號(hào)(由微處理器111供給)而進(jìn)行開(kāi)/關(guān)動(dòng)作，將由三相模擬正弦波構(gòu)成的三相交流電供給壓縮機(jī)9(三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī))。因此，壓縮機(jī)9的能力(轉(zhuǎn)速)可以由三相模擬正弦波的頻率決定。
131是C.T.(電流變換器)，用于檢測(cè)由接續(xù)器39供給的交流電的電流。該C.T.131的輸出由電流檢測(cè)電路132變換為直流電壓后，和熱敏電阻113，114的溫度檢測(cè)一樣輸入微處理器111，進(jìn)行電流控制。
微處理器111將三相模擬正弦波的頻率向負(fù)的方向修正，以使C.T.131檢測(cè)的電流不超過(guò)設(shè)定值，例如15A。即，使頻率降低到電流小于15A。這樣，由接續(xù)器39供給的交流電就不會(huì)超過(guò)15A。
136是檢測(cè)壓縮機(jī)9的高溫處的溫度的熱敏電阻，微處理器111將三相模擬正弦波的頻率向負(fù)方向修正，以使該溫度不超過(guò)設(shè)定溫度，例如104℃。這樣，便可防止壓縮機(jī)9由于過(guò)負(fù)荷引起溫度上升。
149是開(kāi)關(guān)電源電路，它輸出+5V和+12V的穩(wěn)定低電壓。
150-155是和上述一樣的整流電路、平滑電容器、噪音濾波器、平滑電容器和倒相電路，微處理器111的ON/OFF開(kāi)關(guān)信號(hào)供給倒相電路155。156是延遲電路，它根據(jù)微處理器111輸出的3種開(kāi)關(guān)信號(hào)生成6種開(kāi)關(guān)信號(hào)，同時(shí)，在開(kāi)關(guān)信號(hào)從OFF變?yōu)镺N時(shí)進(jìn)行信號(hào)傳遞的延遲。
另外，使開(kāi)關(guān)元件都關(guān)(OFF)的信號(hào)由微處理器111供給倒相電路155。
圖5是圖4所示的簡(jiǎn)圖主要部分的電路圖，圖中，201-206是構(gòu)成倒相電路128的功率開(kāi)關(guān)元件，相互連接構(gòu)成三相橋路。
207-212是功率開(kāi)關(guān)元件201-206的基極激勵(lì)電路。光耦合器用電源+5V和相互絕緣的電源V1-V3供給基極激勵(lì)電路207-209;光耦合器用電源+5V和共同電源V4供給基極激勵(lì)電路210-212。這些電源+5V和V1-V4由開(kāi)關(guān)電源149供給。另外，V1-V4是+6V的直流電壓。
該基極激勵(lì)電路，特別是在開(kāi)關(guān)信號(hào)從ON變?yōu)镺FF時(shí)，使功率開(kāi)關(guān)元件的基極-發(fā)射極之間的積累電荷迅速放電后，能迅速使開(kāi)關(guān)元件截止的電路。這些基極激勵(lì)電路207-212的主要部分也可以用混合電路整體地構(gòu)成。另外，也可以整體地組裝在倒相電路128(將6個(gè)晶體三極管模壓為一整體的微型組件)中。(作為這種微型組件，有三洋電機(jī)公司生產(chǎn)的STK650-316等)。
213是倒相緩沖器，將微處理器111的端口P30-端口P35輸出的ON/OFF(高電平電壓/低電平電壓)開(kāi)關(guān)信號(hào)進(jìn)行倒相和功率放大。該倒相緩沖器213的輸出分別供給各個(gè)基極激勵(lì)電路207-212。
利用倒相電路128輸出的三相模擬正弦波驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)9。另外，通過(guò)改變?cè)撃M正弦波的頻率，可以改變壓縮機(jī)9的轉(zhuǎn)速。
圖6是和圖5一樣的電路圖，是用于驅(qū)動(dòng)送風(fēng)機(jī)19(電動(dòng)機(jī))的電路。圖中，開(kāi)關(guān)元件214-219與開(kāi)關(guān)元件201-206對(duì)應(yīng)，基極激勵(lì)電路220-225與基極激勵(lì)電路207-212對(duì)應(yīng)，緩沖器226(輸出不倒相)與倒相緩沖器213對(duì)應(yīng)?；鶚O激勵(lì)電路220-225同樣以開(kāi)關(guān)電源149為電源。
227是開(kāi)關(guān)元件，接收到來(lái)自微處理器111的端口P9的ON信號(hào)后，作為導(dǎo)通狀態(tài)，使基極激勵(lì)電路220-225的光電耦合器處于可動(dòng)作狀態(tài)。開(kāi)關(guān)元件227截止時(shí)，由于光電耦合器不動(dòng)作，不能傳遞信號(hào)，所以，開(kāi)關(guān)元件214-219全部變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)。
228-230是延遲電路(圖4所示的延遲電路156)，輸出從微處理器111的端口P54-端口P56輸出的開(kāi)關(guān)信號(hào)(ON/OFF信號(hào))和與該開(kāi)關(guān)信號(hào)相反的信號(hào)，同時(shí)，當(dāng)開(kāi)關(guān)信號(hào)從OFF變?yōu)镺N時(shí)，使信號(hào)的傳遞延遲指定的時(shí)間。
圖7是表示基極激勵(lì)電路(例如207)的電路圖，圖中，231是光電耦合器，根據(jù)微處理器111的開(kāi)關(guān)信號(hào)進(jìn)行開(kāi)/關(guān)(ON/OFF)。232-234是開(kāi)關(guān)晶體三極管，根據(jù)開(kāi)關(guān)信號(hào)進(jìn)行開(kāi)/關(guān)(ON/OFF)，從而使功率晶體三極管203進(jìn)行開(kāi)/關(guān)(ON/OFF)。功率晶體三極管203截止時(shí)，晶體三極管234變?yōu)閷?dǎo)通，所以，功率晶體三極管203的基極電位比發(fā)射極電位低，相差電容器235的端電壓的大小，所以，基極積累的電荷容易放電。另外，電容器235的端子電壓是二極管236的正向電壓的大小(約0.7V)。(參見(jiàn)實(shí)公平2-18710號(hào)公報(bào))其他基極激勵(lì)電路都是同樣的電路結(jié)構(gòu)，所以說(shuō)明從略。
圖8是延遲電路228(其它延遲電路229，230都是同樣的電路結(jié)構(gòu))的電路圖。圖中，237是比較器，由電阻238和電容器249構(gòu)成的積分電路與非反相輸入端子連接，微處理器111的開(kāi)關(guān)信號(hào)(ON+5V的高電平電壓;OFFOV的低電平電壓)通過(guò)該積分電路供給。由電阻240，241分壓的電壓(2.5V)加到反相輸入端子上。242是比較器237的輸出電阻。243是“與非”門(mén)電路，244是“或”門(mén)電路，分別為Q、Q輸出，輸給緩沖器226。
圖9是表示延遲電路228主要部分的信號(hào)電平(H/L)的時(shí)間圖。S表示微處理器111輸出的開(kāi)關(guān)信號(hào)，+表示輸給比較器237的非反相輸入端子上的信號(hào)電平(通過(guò)積分電路后的信號(hào)波形)，Comp表示比較器237的輸出信號(hào)電平，NAND表示通過(guò)“與非”門(mén)電路243后的信號(hào)電平，OR表示通過(guò)“或”門(mén)電路244后的信號(hào)電平。由該時(shí)間圖可知，在“與非”門(mén)電路243的低電平輸出和“或”門(mén)電路244的低電平輸出之間，確保有一時(shí)間td。由于確保該時(shí)間，可以防止構(gòu)成倒相電路的功率開(kāi)關(guān)元件上下同時(shí)處于導(dǎo)通狀態(tài)。該時(shí)間td可由積分電路的常數(shù)求出，在本實(shí)施例中設(shè)定為10μs。
圖10是表示微處理器111的主要部分結(jié)構(gòu)的框圖。圖中，245是CPU(運(yùn)算部分)，按照預(yù)先存儲(chǔ)在ROM(存儲(chǔ)部分)246中的程序而動(dòng)作。247是波形生成器，通過(guò)給定的數(shù)據(jù)，根據(jù)PWM(脈沖寬度調(diào)制)，生成模擬正弦波的開(kāi)關(guān)信號(hào)。248是插入控制器，定時(shí)器的時(shí)間已到時(shí)，輸出信號(hào)，在程序的執(zhí)行過(guò)程中插入。
圖11是微處理器111生成開(kāi)關(guān)信號(hào)時(shí)的原理圖。例如，是得到圖5所示的開(kāi)關(guān)元件201的開(kāi)/關(guān)(ON/OFF)信號(hào)時(shí)的說(shuō)明圖。開(kāi)關(guān)元件204的開(kāi)/關(guān)(ON/OFF)信號(hào)是將開(kāi)關(guān)元件201的開(kāi)/關(guān)(ON/OFF)信號(hào)倒相后的信號(hào)。
在圖11中，CD是載波(例如三角波、階段狀的三角波、正弦波等)，MO是調(diào)制波(例如正弦波、階段狀的正弦波等)。載波CO、調(diào)制波MO的頻率以及頻率比不限于這里給出的情況。圖11中表示的是便于說(shuō)明和容易理解的頻率。開(kāi)/關(guān)(ON/OFF)信號(hào)SO是調(diào)制波MO＞載波CO時(shí)成為開(kāi)(ON)狀態(tài)的信號(hào)。
開(kāi)關(guān)元件202的開(kāi)/關(guān)(ON/OFF)信號(hào)是使圖11調(diào)制波MO的位相角超前120度時(shí)在調(diào)制波MO＞載波CO的情況下得到的開(kāi)/關(guān)(ON/OFF)信號(hào);開(kāi)關(guān)元件205的開(kāi)/關(guān)(ON/OFF)信號(hào)是將開(kāi)關(guān)元件202的開(kāi)/關(guān)(ON/OFF)信號(hào)倒相后的信號(hào);開(kāi)關(guān)元件203的開(kāi)/關(guān)(ON/OFF)信號(hào)是使圖11的調(diào)制波MO的位相角落后120度時(shí)在調(diào)制波MO＞載波CO的情況下得到的開(kāi)/關(guān)(ON/OFF)信號(hào);開(kāi)關(guān)元件206的開(kāi)/關(guān)信號(hào)是將開(kāi)關(guān)元件203的開(kāi)/關(guān)(ON/OFF)信號(hào)倒相后的信號(hào)。
通過(guò)使用這樣的開(kāi)/關(guān)(ON/OFF)信號(hào)，直流電力可以以和圖11所示的開(kāi)/關(guān)(ON/OFF)信號(hào)相同的特性進(jìn)行開(kāi)/關(guān)(ON/OFF)，生成模擬正弦波。調(diào)制波MO的周期和頻率信號(hào)f相同，通過(guò)改變調(diào)制波MO的周期，可以改變模擬正弦波的頻率。如果減小載波CO的周期，則可增加模擬正弦波的1個(gè)周期中的開(kāi)/關(guān)(ON/OFF)次數(shù)，從而可以增加模擬正弦波的分辨率。在圖11中，為了便于說(shuō)明，增大了載波的頻率。
圖12是表示改變調(diào)制波的振幅時(shí)的開(kāi)/關(guān)(ON/OFF)信號(hào)的圖，在比調(diào)制波MO的振幅大的調(diào)制波M1的情況下，模擬正弦波S1的模擬電壓(根據(jù)將模擬正弦波加到感應(yīng)電動(dòng)機(jī)上時(shí)流過(guò)壓縮機(jī)9(電動(dòng)機(jī))的電流求出的電壓)增高。最大導(dǎo)通時(shí)間與最小導(dǎo)通時(shí)間之差即電壓的振幅增大，從而電壓增高。另外，使用比調(diào)制波MO的振幅小的調(diào)制波M2時(shí)，則為模擬正弦波S2。該模擬正弦波S2的模擬電壓小于模擬正弦波SO的模擬電壓。
因此，通過(guò)改變調(diào)制波的振幅，可以改變供給壓縮機(jī)9的三相交流電壓;通過(guò)改變調(diào)制波的頻率，可以改變?nèi)嘟涣麟姷念l率。
圖13是生成開(kāi)/關(guān)(ON/OFF)信號(hào)時(shí)的波形生成器247內(nèi)的主要部分的電路框圖。圖中，249是16比特的升/降計(jì)數(shù)器，與時(shí)鐘同步地進(jìn)行計(jì)數(shù)值的加法計(jì)算，當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到FFFFH時(shí)，與時(shí)鐘同步地進(jìn)行計(jì)數(shù)值的減法計(jì)算，當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到OH時(shí)，再次變?yōu)橛?jì)數(shù)值的加法計(jì)算，以后，反復(fù)進(jìn)行加法計(jì)算和減法計(jì)算。因此，計(jì)數(shù)器249的輸出(計(jì)數(shù)值)變?yōu)槿遣?載波)形狀。
250是正弦波控制部分，在存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)以O(shè)-FFFFH的數(shù)據(jù)變動(dòng)形成頻率f、電壓V(振幅)的正弦波。該正弦波的形成按照?qǐng)D14所示的程序圖進(jìn)行。首先，在步S11中，對(duì)f，V置初始值(f＝0，v＝0.80)。另外，例如，為了便于說(shuō)明，令f為f＝0和10≤f≤150Hz，令v為0.50≤v≤1.00，但是，也可以不限這些值。
在步S12中，當(dāng)判斷頻率f或電壓v變更時(shí)，進(jìn)入步S13，改寫(xiě)存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)的正弦波數(shù)據(jù)。這時(shí)，預(yù)先將正弦波數(shù)據(jù)乘以V值后再修正正弦波數(shù)據(jù)。圖15的正弦波265-267表示存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)的正弦波數(shù)據(jù)。正弦波265是f＝10，V＝1.00的基波，在序號(hào)0-N10之間，其存儲(chǔ)的數(shù)值如圖所示的那樣變化。正弦波266是f＝10，V＝0.66時(shí)的正弦波數(shù)據(jù)，正弦波267是f＝20，v＝1.00時(shí)的正弦波數(shù)據(jù)。N10，N20的數(shù)值由所使用的時(shí)鐘的頻率決定。例如，使用100KHz的時(shí)鐘時(shí)，N10＝10000，N20＝5000。
正弦波(1/2周期部分)262，263，264表示存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器251中的正弦波數(shù)據(jù)的值(OH-FFFFH)。在該存儲(chǔ)器251內(nèi)，以1Hz的節(jié)距存儲(chǔ)正弦波數(shù)據(jù)。f10，f15，f20分別表示正弦波數(shù)據(jù)的開(kāi)始。這些正弦波數(shù)據(jù)的振幅隨著頻率增高而增大。即，對(duì)于預(yù)先設(shè)定的負(fù)荷，設(shè)定v/f為一定值。
例如，正弦波265的值＝FFFFH/2±正弦波262/2，正弦波266的值＝FFFFH/2±0.66×正弦波262/2。同樣也可以求出其它正弦波。即，只要得到頻率f和電壓V，在圖14中的步S13中，就可以改寫(xiě)存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)的正弦波數(shù)據(jù)。
另外，在圖15中，為了便于說(shuō)明，將正弦波262，263，264表示出1/2周期，但是，為了減少存儲(chǔ)器的占有率，也可以只表示出1/4周期。
圖13中的252是正弦波的值的分配器，每120度生成位相偏移的值。例如，f＝10，v＝1.00(圖15所示的正弦波265)時(shí)，1周期的長(zhǎng)度為O-N10(＝10000)。每120度位相偏離的位置為0，N10/3＝3333、N10×2/3＝6666的步長(zhǎng)位置。
因此，設(shè)基本計(jì)數(shù)器為C(用時(shí)鐘驅(qū)動(dòng))，則CX＝C(0≤C≤N10＝10000，C＝N10+1時(shí)，C＝0)、CY＝CX+N10/3(CY＞N10＝10000時(shí)，CY＝CX+N10/3-N10＝CX+3333-10000)、CZ＝CX+N10×2/3(CZ＞N10＝10000時(shí)，CZ＝CX+N10×2/3-N10＝CX＝6666-10000)。
與計(jì)數(shù)器的值CX，CY，CZ對(duì)應(yīng)的正弦波的值，與圖15所示的正弦波265的值對(duì)應(yīng)。因此，改變計(jì)數(shù)器C的值時(shí)正弦波的值的變化如圖13所示的波形253，254，255。波形253-255的位相依次偏離120度。
另外，為了便于說(shuō)明，圖15中的正弦波265-267表示出1個(gè)周期，但是，也可以減少為1/4周期，以減少存儲(chǔ)器的占有率。
這樣，只要給出頻率f和電壓V的值，便可用頻率f，電壓V獲得相位相互偏移120度的三相正弦波的值。
在圖13中，256-258是比較數(shù)值大小的比較器，比較從升/降計(jì)數(shù)器249供給的三角波(載波)的值和以波形253-255表示的正弦波(調(diào)制波)的值的大小，當(dāng)調(diào)制波的值大于載波的值時(shí)，則輸出為ON(高電平電壓)。比較器256-258的輸出分別為圖5所示的開(kāi)關(guān)元件201，202，203的開(kāi)/關(guān)(ON/OFF)信號(hào)。
259-261是倒相電路，將比較器256-258的開(kāi)/關(guān)(ON/OFF)輸出倒相后作為開(kāi)關(guān)元件204，295，206的開(kāi)/關(guān)(ON/OFF)信號(hào)。
另外，如果開(kāi)關(guān)元件201-206的導(dǎo)通/截止(特別是從導(dǎo)通→截止(ON→OFF))時(shí)的延遲時(shí)間長(zhǎng)時(shí)，就在將開(kāi)/關(guān)(ON/OFF)信號(hào)供給開(kāi)關(guān)元件的電路內(nèi)插入延遲電路(是信號(hào)從OFF→ON時(shí)將該變化延遲指定時(shí)間的電路，即圖8所示的電路)。
另外，將供給比較器256-258的值進(jìn)行D/A變換后作為模擬電壓電平，在比較器中，也可以用來(lái)比較模擬電壓的大小。
這樣構(gòu)成的開(kāi)關(guān)信號(hào)，分別從微處理器111的端口P30-P35輸出。因此，CPU245通過(guò)把頻率f和電壓V的值存儲(chǔ)到指定的寄存器中，可以自動(dòng)地生成并輸出PWM(脈沖寬度調(diào)制)為依據(jù)的開(kāi)關(guān)信號(hào)。
圖16是生成從微處理器111的端口P54-P56輸出的開(kāi)關(guān)信號(hào)時(shí)的說(shuō)明圖，表示構(gòu)成倒相電路的6個(gè)功率晶體三極管中的1個(gè)功率晶體三極管(例如開(kāi)關(guān)元件214)的導(dǎo)通/截止(ON/OFF)的開(kāi)關(guān)信號(hào))。通過(guò)生成三相開(kāi)關(guān)信號(hào)，可以得到三相模擬正弦波。
導(dǎo)通/截止(ON/OFF)的開(kāi)關(guān)信號(hào)在載波的1個(gè)周期內(nèi)分別各產(chǎn)生1次，如圖16所示。因此，在載波的1個(gè)周期內(nèi)，只要改變導(dǎo)通/截止(ON/OFF)的開(kāi)關(guān)信號(hào)的時(shí)間，便可得到所希望的開(kāi)關(guān)信號(hào)。在圖16中，T1-T4是載波的1個(gè)周期，該時(shí)間T(秒)約為例如T＝1/3K(秒)。如果在載波的1個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通/截止(ON/OFF)的開(kāi)關(guān)信號(hào)對(duì)稱(chēng)，只要求出時(shí)刻to(to1，to2，to3，to4)，則時(shí)刻tf(tf1，tf2，tf3，tf4)為tf＝T-to。
為了得到以PWM為依據(jù)的模擬正弦波，只要使導(dǎo)通(ON)的開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出的時(shí)間(tf-to)按正弦波形式變化就行了。因此，在載波的1個(gè)周期內(nèi)，開(kāi)關(guān)信號(hào)從OFF→ON的時(shí)刻可以取為to＝Axsin(wt)+T/4。A是常數(shù)，to如圖17所示的那樣變化。在圖17中，(a)是常數(shù)A小時(shí)的導(dǎo)通/截止(ON/OFF)的開(kāi)關(guān)信號(hào)，(b)，(c)是使常數(shù)A順序增大時(shí)的導(dǎo)通/截止(ON/OFF)的開(kāi)關(guān)信號(hào)。
通過(guò)使常數(shù)A增大，可使導(dǎo)通(ON)的開(kāi)關(guān)信號(hào)的時(shí)間變化幅度ts1-tm1(ts2-tm2，ts3-tm3)增大。即，模擬正弦波的振幅增大，從而可以增大供非感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的三相交流電的等效電壓。
因此，只要改變常數(shù)A的值，就可以控制該電壓。另外，如果使wt的變化速度加快，就可以使模擬正弦波的頻率發(fā)生變化。通過(guò)利用微處理器按照程序生成這一方式，可以得到導(dǎo)通/截止(ON/OFF)的開(kāi)關(guān)信號(hào)。該開(kāi)關(guān)信號(hào)從微處理器111的端口P54-P56輸出。
另外，模擬正弦波的生成方式不限于上述實(shí)施例，只要能改變模擬正弦波的頻率及等效電壓就行。
圖18是表示微處理器111的主要?jiǎng)幼?主程序)的程序圖。在該程序圖中，步S21是進(jìn)行微處理器111的初始化的動(dòng)作。在步S22中，進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入。即，輸入利用熱敏電阻113，114，139檢測(cè)的各個(gè)溫度、利用C.T.131檢測(cè)的電流值、通過(guò)接續(xù)器39，接口電路120輸入的運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)。
在步S23中，利用這些輸入數(shù)據(jù)計(jì)算供給壓縮機(jī)9的電壓的頻率和供給送風(fēng)機(jī)19的電壓的頻率。在步S24中，將供給壓縮機(jī)9的電壓的頻率f和電壓V存儲(chǔ)到指定的存儲(chǔ)器內(nèi)。因此，波形發(fā)生器247根據(jù)該頻率f和電壓V自動(dòng)地將開(kāi)關(guān)信號(hào)從微處理器111的端口P30-端口P35輸出。
步S25，步S26是從微處理器111的端口P54-端口P56輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)時(shí)的動(dòng)作。首先，設(shè)定wt值。在載波的每個(gè)周期，wt的值都是變化的，有后面所述的標(biāo)志AU、BU(U相的情況)的設(shè)定時(shí)，求下一個(gè)wt的值，執(zhí)行步S26，求下一個(gè)區(qū)間(載波的1個(gè)周期的時(shí)間)的導(dǎo)通/截止(ON/OFF)的變化時(shí)間，設(shè)定到后面所述的定時(shí)器的時(shí)間范圍內(nèi)，然后將標(biāo)志清除。對(duì)于標(biāo)志AV、BV(V相的情況)以及標(biāo)志AW、BW(W相的情況)也按照同樣的方法進(jìn)行。
在步S27中，根據(jù)輸入數(shù)據(jù)控制三通閥10等的動(dòng)作。在步S27中判斷輸入數(shù)據(jù)是否需要保護(hù)動(dòng)作，需要保護(hù)動(dòng)作時(shí)，執(zhí)行指定的保護(hù)動(dòng)作，并進(jìn)行顯示。
圖19是表示發(fā)生中斷時(shí)的處理程序圖。各個(gè)定時(shí)器(U、V、W)計(jì)時(shí)到設(shè)定時(shí)間時(shí)，發(fā)生中斷。在下面的說(shuō)明中只說(shuō)明U相，但其它相也是同樣的動(dòng)作。
在步S21中，如果發(fā)生中斷(時(shí)間到)，在進(jìn)行指定的處理后，便從主程序(圖18所示的程序圖)移到流程序圖。然后，在步S22中，對(duì)定時(shí)器U設(shè)定下一個(gè)定時(shí)時(shí)間。該時(shí)間設(shè)定為圖解20所示的定時(shí)時(shí)間范圍TNP(導(dǎo)通時(shí)間)、TFP(截止時(shí)間)、TNS(導(dǎo)通時(shí)間)、TFS(截止時(shí)間)。對(duì)定時(shí)器U設(shè)定的時(shí)間從圖20的左邊向右順序推進(jìn)。
這些時(shí)間通過(guò)設(shè)定的標(biāo)志，利用主程序計(jì)算后進(jìn)行設(shè)定。
在步S23，步S24中，判斷在步S22中設(shè)定的時(shí)間是否為時(shí)間范圍TNP，TNS。是TNP時(shí)，設(shè)定標(biāo)志AU;是TNS時(shí)，設(shè)定標(biāo)志BU。其次，在步S27中，將端口的輸出設(shè)定并保持為ON。另外，不滿(mǎn)足步S23，步S24的條件時(shí)，進(jìn)入步S28，將端口的輸出設(shè)定并保持為OFF。
在步S22中，使已設(shè)定時(shí)間的定時(shí)器U開(kāi)始計(jì)時(shí)，在步S30中，返回到主程序。
圖20是表示端口的ON/OFF變化的說(shuō)明圖。圖中，T是載波的1個(gè)周期。首先，在最初的中斷(INT)處，端口變?yōu)镺N，同時(shí)，定時(shí)器U開(kāi)始時(shí)間TNP的計(jì)時(shí)。這時(shí)，由于設(shè)定了標(biāo)志AU，所以，由主程序計(jì)算下一個(gè)wt(載波的1個(gè)周期時(shí)間)，并求出下一個(gè)wt的OFF時(shí)間、ON時(shí)間、OFF時(shí)間。頭一個(gè)OFF時(shí)間加到時(shí)間TFP上，ON時(shí)間設(shè)定在TNS內(nèi)，后面一個(gè)OFF時(shí)間設(shè)定在TFS內(nèi)。
在下一個(gè)中斷(INT)處，端口變?yōu)镺N，同時(shí)，定時(shí)器U開(kāi)始時(shí)間TNS的計(jì)時(shí)。這時(shí)，由于設(shè)定了標(biāo)志BU，所以，由主程序計(jì)算下一個(gè)wt(載波的1個(gè)周期時(shí)間)，并求出下一個(gè)wt的OFF時(shí)間、ON時(shí)間、OFF時(shí)間。頭一個(gè)OFF時(shí)間加到時(shí)間TFS上，ON時(shí)間設(shè)定在TNP內(nèi)，后一個(gè)OFF時(shí)間設(shè)定在時(shí)間TFP內(nèi)。在下一個(gè)中斷(INT)處，端口變?yōu)镺FF，同時(shí)，計(jì)時(shí)器U開(kāi)始時(shí)間TFS的計(jì)時(shí)。
以后，在主程序中順序設(shè)定時(shí)間TNP、TFP、TNS、TFS，每次發(fā)生中斷時(shí)，通過(guò)改變端口的ON/OFF，可以得到開(kāi)關(guān)信號(hào)。
如此所述，在上述實(shí)施例中，使用由分立式元件構(gòu)成的硬件電路得到的以PWM為依據(jù)的開(kāi)關(guān)信號(hào)的方法和根據(jù)程序中設(shè)定的定時(shí)時(shí)間得到開(kāi)關(guān)信號(hào)的方法，得到2種電機(jī)用的開(kāi)關(guān)信號(hào)，但是，也可以使用硬件電路得到兩種開(kāi)關(guān)信號(hào)，另外，也可以根據(jù)定時(shí)時(shí)間的變化求出兩種開(kāi)關(guān)信號(hào)。
如上所述，按照本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)方法，可以從1個(gè)微處理器得到2個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)信號(hào)，同時(shí)，由于利用微處理器的外加電路，可以根據(jù)3種開(kāi)關(guān)信號(hào)得到6種開(kāi)關(guān)信號(hào)，所以，可以減少微處理器的使用端口，有效地利用端口。
權(quán)利要求
1.電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于具有微處理器、轉(zhuǎn)換電路和開(kāi)關(guān)元件，微處理器生成以三相PWM(脈沖寬度調(diào)制)為依據(jù)的3種開(kāi)關(guān)信號(hào)；反相電路使由該微處理器輸出的開(kāi)關(guān)信號(hào)反相；開(kāi)關(guān)元件根據(jù)由該反相電路轉(zhuǎn)換后的開(kāi)關(guān)信號(hào)和上述反相前的開(kāi)關(guān)信號(hào)進(jìn)行開(kāi)/關(guān)(ON/OFF)，利用由這些開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行開(kāi)/關(guān)(ON/OFF)的直流電驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。
2.按權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)方法，其特征是反相電路具有當(dāng)開(kāi)關(guān)信號(hào)從OFF變?yōu)镺N時(shí)使ON信號(hào)的傳遞延遲指定時(shí)間的電路。
3.按權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)方法，其特征是微處理器具有進(jìn)一步生成以三相PWM(脈沖寬度調(diào)制)為依據(jù)的6種開(kāi)關(guān)信號(hào)，并與根據(jù)該微處理器輸出的開(kāi)關(guān)信號(hào)進(jìn)行開(kāi)/關(guān)(ON/OFF)的上述開(kāi)關(guān)元件不同的開(kāi)關(guān)元件，利用由這些開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行開(kāi)/關(guān)(ON/OFF)的直流電驅(qū)動(dòng)與上述電動(dòng)機(jī)不同的電動(dòng)機(jī)。
4.按權(quán)利要求3所述的電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)方法，其特征是微處理器還對(duì)其它電氣裝置進(jìn)行控制。
5.按權(quán)利要求3所述的電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)方法，其特征是一個(gè)電動(dòng)機(jī)是驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的電動(dòng)機(jī)，另一個(gè)電動(dòng)機(jī)是送風(fēng)用電動(dòng)機(jī)，微處理器安裝在將使用壓縮機(jī)、冷凝器、減壓裝置、蒸發(fā)器的制冷循環(huán)分為使用端機(jī)組和熱源端機(jī)組裝配的分離型空調(diào)機(jī)的熱源機(jī)組內(nèi)。
6.電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)方法的特征在于在具有使用壓縮機(jī)、冷凝器、減壓裝置、蒸發(fā)器的制冷循環(huán)的空調(diào)機(jī)中，具有微處理器和倒相電路，微處理器根據(jù)預(yù)先存儲(chǔ)的指定的程序輸出開(kāi)關(guān)信號(hào);倒相電路根據(jù)該開(kāi)關(guān)信號(hào)進(jìn)行開(kāi)/關(guān)(ON/OFF)，向壓縮機(jī)用電動(dòng)機(jī)供給以PWM(脈沖寬度調(diào)制)為依據(jù)的模擬正弦波電壓，同時(shí)，還具有根據(jù)上述微處理器按照上述程序輸出的別的開(kāi)關(guān)信號(hào)進(jìn)行開(kāi)/關(guān)(ON/OFF)、并向風(fēng)扇電機(jī)等其它裝置供給以PWM(脈沖寬度調(diào)制)為依據(jù)的模擬正弦波電壓的其它倒相電路。
全文摘要
本發(fā)明旨在從一個(gè)微處理器得到2個(gè)系統(tǒng)的PWM用開(kāi)關(guān)信號(hào)，有效地利用微處理器的端口。利用微處理器生成以三相PWM(脈沖寬度調(diào)制)為依據(jù)的三種開(kāi)關(guān)信號(hào)(供給由6個(gè)開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成的倒相電路的各支路前級(jí)/后級(jí)的3個(gè)開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)信號(hào))，由微處理器的外加電路將這三種開(kāi)關(guān)信號(hào)變換為6種開(kāi)關(guān)信號(hào)后供給倒相電路的各個(gè)開(kāi)關(guān)元件。
文檔編號(hào)H02M7/48GK1090100SQ9312066
公開(kāi)日1994年7月27日 申請(qǐng)日期1993年11月27日 優(yōu)先權(quán)日1992年11月27日
發(fā)明者時(shí)崎久, 津久井直登 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社