專利名稱：電動機驅(qū)動裝置以及洗滌干燥機的電動機驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用多個逆變電路同時驅(qū)動多個電動機的熱泵式 洗滌干燥機等的電動機驅(qū)動裝置。
背景技術(shù)：
作為這種電動機驅(qū)動裝置的例子，日本專利申請?zhí)亻_2006-116066 號公報公開了一種利用第一逆變電路驅(qū)動洗滌滾筒(dmm)電動機， 利用第2逆變電路驅(qū)動熱泵的壓縮機電動機的洗滌干燥機。在這種電動機驅(qū)動裝置中，由于多個逆變電路共用直流電源，因 此，各個逆變電路的電流檢測電路將會受到其它的逆變電路的電流以 及開關(guān)噪聲(switching noise)的影響。其結(jié)果是出現(xiàn)逆變電流的檢測 精度下降這樣的問題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的電動機驅(qū)動裝置具有供給直流電力的正負直流電源母 線、多個逆變電路、多個電動機、與多個逆變電路的各自的負電壓一 側(cè)的端子相連接的分流電阻、控制多個逆變電路的控制電路。多個逆變電路被并聯(lián)配置于正負直流電源母線之間，控制電路被 配置于正負直流電源母線的外側(cè)。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由于直流電源的共同阻抗減少，因此電流以及開 關(guān)噪聲的相互影響減少，從而防止了逆變電流的檢測精度的下降。


圖1是本發(fā)明的實施方式1的電動機驅(qū)動裝置的方框圖。 圖2是該電動機驅(qū)動裝置的逆變電路的詳細電路圖。 圖3是該電動機驅(qū)動裝置的電流信號放大電路的詳細電路圖。 圖4是該電動機驅(qū)動裝置的控制電路的載波信號、PWM控制信號 與電路檢測A/D轉(zhuǎn)換的時序圖。
圖5是在該電動機驅(qū)動裝置的電路檢測電路中追加過電流檢測電 路的方框圖。圖6是該電動機驅(qū)動裝置的過電流檢測電路的詳細電路圖。圖7是本發(fā)明的實施方式2的洗滌干燥機的電動機驅(qū)動裝置的方框圖。圖8是該洗滌干燥機的電動機驅(qū)動裝置的控制基板上的電源組件、 電流檢測組件以及處理器的配置圖。
具體實施方式
以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。另外，本發(fā)明并 不局限于該實施方式。 (實施方式1)圖1是表示本發(fā)明的第1實施方式的電動機驅(qū)動裝置的方框圖。在圖1中，從交流電源1向由全波整流電路20與電解電容器21 構(gòu)成的整流電路施加交流電力構(gòu)成轉(zhuǎn)換成直流電力的直流電源2，從直 流電源2的正負直流電源母線2A、 2B供給直流電力，通過第1逆變 電路3A、第2逆變電路3B以及第3逆變電路3C將直流電力轉(zhuǎn)換成三 相交流電力，驅(qū)動第1電動機4A、第2電動機4B以及第3電動機4C。 通過與各個逆變電路的下橋臂開關(guān)晶體管的發(fā)射極端子Nu、 Nv、 Nw 連接的檢測電動機電流的第1電流檢測電路5A、第2電流檢測電路5B 以及第3電流檢測電路5C和控制電路6，檢測出第1電動機4A、第2 電動機4B以及第3電動機4C的各自的電動機電流并實施矢量控制、 無傳感器矢量控制或者無傳感器正弦波驅(qū)動。控制電路6由通過微型計算機等構(gòu)成的第1處理器60A和第2處 理器60B、時鐘電路61、信號電路電源或者供給處理器直流電源電壓 的開關(guān)電源62構(gòu)成，通過由電流檢測電路5A、 5B、 5C檢測出的電動 機電流信號驅(qū)動逆變電路3A、 3B、 3C，對多個電動機同時進行矢量控 制或者無傳感器正弦波驅(qū)動。第1處理器60A由內(nèi)置PWM控制逆變電路3A的PWM控制電路 (圖中未示)和高速A/D轉(zhuǎn)換電路(圖中未示)的微型計算機或者數(shù) 字信號處理器(簡稱DSP)等的高速處理器構(gòu)成，根據(jù)柵極信號GA5 來控制逆變電路3A控制第1電動機4A，第2處理器60B由內(nèi)置多個 同步PWM控制逆變電路3B、 3C的PWM控制電路(圖中未示)和高 速A/D轉(zhuǎn)換電路(圖中未示)的微型計算機或者數(shù)字信號處理器(簡 稱DSP)等的高速處理器構(gòu)成，根據(jù)柵極信號GB、 GC同時驅(qū)動逆變 電路3B、 3C，并且按照各不相同的旋轉(zhuǎn)速度同時控制第2電動機4B 與第3電動機4C。此處，從電流檢測電路5A、 5B、 5C發(fā)送到被內(nèi)置 于處理器60A、 60B中的A/D轉(zhuǎn)換電路的電流信號在圖中并未表示。并且，圖1所示的實施例表示的是2個處理器3個逆變器驅(qū)動方 式，但是，至少在1個處理器中內(nèi)置多個PWM控制電路與多個A/D 轉(zhuǎn)換電路，通過在處理器內(nèi)部保持多個載波信號的同步有可能由1個 處理器3個逆變器驅(qū)動方式實現(xiàn)同樣的控制。如后述詳細說明，為了消除電流檢測時的開關(guān)噪聲相互干擾，使 逆變電路3A、 3B、 3C的載波頻率為整數(shù)倍數(shù)，并且，必須保持載波 信號的同步，共用時鐘單元61將時鐘信號ck同時提供給第1處理器 60A與第2處理器60B，并且，第1處理器60A與第2處理器60B根 據(jù)同步信號syc保持載波信號的同步。電流檢測電路5A、 5B、 5C采用三分流式電流檢測方式，由3個 或者2個分流電阻與電流信號放大電路構(gòu)成，電流檢測電路5A、 5B、 5C的基本結(jié)構(gòu)相同，因為對應(yīng)于電動機電流分流電阻值各異，因此， 以下對有代表性的例子進行說明。分流電阻的一個端子與三相全橋逆變電路下橋臂晶體管的各個發(fā) 射極端子(Nu、 Nv、 Nw)連接，分流電阻的另一個端子與直流電源 母線的負電源線2B連接，因為分別由3個分流電阻構(gòu)成故稱其為三分 流方式。因三分流式電流檢測方式是下橋臂晶體管在完全導(dǎo)通狀態(tài)的 時刻檢測出電流，所以，不會受到逆變電路開關(guān)晶體管的開關(guān)噪聲的 影響，與單分流方式相比，電阻單個的損失減少，所以，如果電阻損失相等，那么，具有能夠增大電阻值并提高檢測精度的優(yōu)點。而且，即便在A/D轉(zhuǎn)換控制程序簡單，載波頻率較高的情況下也 能進行電流檢測。特別是在同時驅(qū)動多個逆變電路的本實施方式的情 況下，在電流檢測時發(fā)生開關(guān)噪聲相互干擾這樣的問題，將同時工作 的所有逆變電路的電流檢測電路設(shè)置為三分流方式，并且，全部逆變
電路的載波周期相同，或者為整數(shù)倍數(shù)保持同步，在全部晶體管打開 或關(guān)閉的狀態(tài)下進行電流檢測，由此就可以消除開關(guān)噪聲相互干擾。逆變電路3A、 3B、 3C如圖2所詳述，由內(nèi)置控制IC與電源開關(guān) 元件的電源組件構(gòu)成，通常必須向其控制電源端子VB施加15V左右 的直流電壓，接近控制電源端子VB與負電源端子N之間連接用于解 決噪聲問題的逆變電路去耦電容器300。另外，接近處理器的電源端子 Vcc與地線GND端子之間連接用于解決噪聲問題的處理器去耦電容器 600a、 600b，由此就能防止開關(guān)噪聲引起的誤操作。逆變電路3A、 3B、 3C被配置在直流電源2的正負直流電源母線2A、 2B之間，控制電路 6被配置在正負直流電源母線2A、 2B之間的外側(cè)，在多個逆變電路 3A、 3B、 3C與處理器60A、 60B之間配置有負直流電源母線2B，處 理器60A、 60B的地線端子GND和逆變電路的控制IC的負電源端子 N與負直流電源母線2B連接構(gòu)成共同接地。根據(jù)上述配置，多個逆變電路與處理器之間的負直流電源母線2B 實質(zhì)上成為控制電路的地線，逆變電路控制IC的去耦電容器300a、 300b、 300c的負電壓側(cè)端子、處理器去耦電容器600a、 600b的負電壓 端子接近負直流電源母線2B變得易于配置，從而可以實現(xiàn)有效地防止 噪聲誤操作的配置。此外，在圖1中表示的是2個處理器3個逆變器驅(qū)動方式的實施 例，但是通過1個處理器同時驅(qū)動3個逆變電路的驅(qū)動方式也同樣， 由于可以減少零件數(shù)量，因此，具有能夠?qū)崿F(xiàn)低價格的電動機驅(qū)動裝 置的優(yōu)點。圖2是本發(fā)明的第一實施方式中的逆變電路的詳細電路圖，采用 由6個晶體管和二極管以及控制用IC組成的電源組件構(gòu)成逆變電路。此處，對三相橋臂的一個U相橋臂30A進行說明，串聯(lián)連接由絕 緣柵極雙極晶體管(以下簡稱IGBT)構(gòu)成的上橋臂晶體管31al與反 并聯(lián)二極管32al的并聯(lián)連接體、和由IGBT構(gòu)成的下橋臂晶體管31a2 與反并聯(lián)二極管32a2的并聯(lián)連接體，上橋臂晶體管31al的集電極端 子與逆變電路的正直流電源母線端子P連接，上橋臂晶體管31al的發(fā) 射極端子與向電動機4的輸出端子U連接，下橋臂晶體管31a2的發(fā)射 極端子Nu通過構(gòu)成電流檢測電路5的U相分流電阻50a與負直流電
源母線2B連接。并且，控制IC (柵極驅(qū)動電路)的接地端子N與負 直流電源母線2B連接。上橋臂晶體管31al根據(jù)上橋臂驅(qū)動信號Up由上橋臂柵極驅(qū)動電 路33al驅(qū)動，下橋臂晶體管31a2根據(jù)下橋臂驅(qū)動信號Un由下橋臂柵 極驅(qū)動電路33a2控制其開關(guān)轉(zhuǎn)換。上橋臂柵極驅(qū)動電路33al內(nèi)置根 據(jù)微分信號設(shè)置/重置(setreset)的RS觸發(fā)器(flip-flop)電路，通過 上橋臂驅(qū)動信號Up的上升而使上橋臂晶體管31al打開，通過上橋臂 驅(qū)動信號Up的下降而使上橋臂晶體管31al關(guān)閉。在下橋臂柵極驅(qū)動 電路33a2中不需要RS觸發(fā)器電路，并未內(nèi)置。IGBT的柵極施加電壓必須是10至15V，當使下橋臂晶體管31a2 打開，從15V的直流電源控制端子VB通過自舉電阻34a、自舉二極管 35a使自舉電容器36a被充電，因此，利用自舉電容器36a的蓄積能量 可以對上橋臂晶體管31al進行打開關(guān)閉轉(zhuǎn)換。另外，即使在下橋臂的 反并聯(lián)二極管32a2導(dǎo)通的情況下，自舉電容器36a也同樣被充電。通過對逆變電路3的切斷信號端子Of施加過電流檢測信號，逆變 電路3的U相、V相、W相各個下橋臂晶體管瞬間關(guān)閉。V相橋臂30B、 W相橋臂30C也是同樣的連接，各橋臂的下橋臂 晶體管的發(fā)射極端子Nv、 Nw與構(gòu)成電流檢測電路5的V相分流電阻 50b、 W相分流電阻50c連接，V相分流電阻50b、 W相分流電阻50c 的另一個端子與直流電源負電位端子N連接。當采用IGBT或者電源 MOSFET構(gòu)成下橋臂晶體管時，由于通過控制柵極電壓可以進行開關(guān) 控制，所以，選定電阻值，使得采用IGBT時與發(fā)射極端子連接、采用 電源MOSFET時與源極端子連接的分流電阻的電壓為IV以下，這樣 就可以在開關(guān)操作時幾乎不產(chǎn)生影響的狀態(tài)下通過電壓控制進行打開 關(guān)閉轉(zhuǎn)換控制，通過檢測出UVW各相分流電阻50a、 50b、 50c的電壓 veu、 vev、 vew，可以檢測出逆變電路輸出電流，即檢測出電動機電流。圖3是表示采用單電源放大電路構(gòu)成本發(fā)明的電流檢測電路5的 電流信號放大電路的詳細電路圖，其利用非反轉(zhuǎn)放大器轉(zhuǎn)換放大通過 UVW各相分流電阻50a、 50b、 50c檢測出來的交流電流信號，并且進 行電平變換至內(nèi)置于處理器中的A/D變換器能夠檢測出來的DC電壓 電平Vcc。
由于UVW各相電流信號放大電路51a、 51b、 51c為同一電路，所 以對U相電流信號放大電路51a進行說明。在U相分流電阻50a中產(chǎn) 生的電壓veu的峰值與逆變電路3的U相輸出電流對應(yīng)，U相分流電 阻電壓veu相對于電流信號放大電路的接地電位而變化為正和負。因 內(nèi)置在微型計算機等中的A/D變換器以規(guī)定的直流電壓Vcc進行動作， 所以有必要將直流電壓Vcc的中心值(1/2 Vcc)設(shè)為電流零并且按 照相對中心值變化的方式使放大電平轉(zhuǎn)移。換言之，在A/D變換器的 輸入動態(tài)范圍內(nèi)設(shè)定使得電動機電流信號發(fā)生變化。按照與U相分流電阻50a并聯(lián)連接的方式連接電容器500a，通過 U相分流電阻50a串聯(lián)連接第1輸入電阻501a與第2輸入電阻502a， 在U相電流信號放大電路51a的直流電源端子55上拉(pull-up)連接 第2輸入電阻502a。使第1輸入電阻501a (電阻值R2)與第2輸入電 阻502a (電阻值Rl)的連接點與運算放大器503a的非反轉(zhuǎn)輸入端子 連接，在運算放大器503a的輸出端子與反轉(zhuǎn)輸入端子之間連接反饋電 阻504a (電阻值R4)，在反轉(zhuǎn)輸入端子與接地電位之間連接電阻505a (電阻值R3)構(gòu)成非反轉(zhuǎn)放大器。如果假設(shè)U相分流電阻50a的電阻 值為Ro，那么分流電阻50a的電壓veu為電阻值Ro與電流Iu的積 (veu=R0XIu)，如果假設(shè)第1輸入電阻501a與第2輸入電阻502a的 分壓比k為l^R2/ (Rl+R2)，反饋放大率K為K=R4/R3，那么，電流 信號放大電路51a的輸出電壓vau如下式1所表示。vau=KXVeu (l-k)十KXkXVcc-RoXIuX (K-0.5)十0.5XVcc (公式1)此處，如果使分壓比k與反饋放大率K的積為kXKX).5，那么， 以A/D變換器的直流電源電壓Vcc的1/2為中心被轉(zhuǎn)換為與電流Iu對 應(yīng)的電壓信號。例如，如果假設(shè)分壓比k4.1、反饋放大率K-5、分流電阻值Ro=0.2 歐姆、施加在直流電源端子上的電壓Vc(^5V，那么，電流信號放大電 路51a的輸出電壓以vau=0.9XIu+2.5表示。即，如果A/D變換器的 DC電壓為5V，那么中心值2.5相當于0A，動態(tài)范圍相對于士2.5V能 夠檢測出大約到士2.5A為止的電流。電阻506a與二極管507a、 508a連接用于A/D轉(zhuǎn)換電路的過電壓保護。使用有圖3所說明的非反轉(zhuǎn)放大器的電流信號放大電路51a，如前 所述，如果上拉連接的直流電源電壓與A/D變換器的直流電源電壓 (Vcc)相等，使第l輸入電阻和上拉連接的第2輸入電阻的分壓比k 與反饋放大率K的積(kXK)大致為0.5，則可以電平轉(zhuǎn)換為A/D轉(zhuǎn) 換電路的直流電源電壓(Vcc)的中心值。如上所述，本發(fā)明的電流檢測電路利用較少的零件數(shù)量和單電源 的運算放大器就能夠容易并且廉價地進行電流檢測。并且，因為通過 運算放大器放大分流電阻的電流信號，所以，即便是低電阻的分流電 阻也可以檢測出電流，并且能夠減少分流電阻的損失，使分流電阻小 型化從而可以使分流電阻與電流信號放大單元形成為一體化的電流檢 測組件小型化。另外，因為可以縮短分流電阻與運算放大器的配線， 因此，幾乎能夠消除配線引起的電流檢測誤差。并且，由于電流信號放大電路作為緩沖器，高速開關(guān)噪聲并未被 直接輸入A/D變換器中，因此，A/D變換器不會誤操作或者鎖定。如 果采用圖3所示的非反轉(zhuǎn)放大器，則用于采用單電源動作，因此，可 以簡化控制電路直流電源。圖4是圖1所示的電動機驅(qū)動裝置的控制電路的載波信號、PWM 控制信號與電流檢測A/D轉(zhuǎn)換的時序圖。Ca表示逆變電路3A的載波 信號，Cb表示逆變電路3B的載波信號，Cc表示逆變電路3C的載波 信號，載波信號Cb、 Cc的載波頻率完全相同并且同步，載波信號Ca、 Cb的載波頻率以1比4的整數(shù)比同步設(shè)定。Gpal、 Gnal是逆變電路3A的U相上橋臂與下橋臂的PWM控制 信號，A/Da表示檢測出電流檢測電路5A的電流信號的A/D轉(zhuǎn)換電路 的觸發(fā)信號，在載波信號Ca變?yōu)榉逯档臅r間t3進行A/D轉(zhuǎn)換操作。 Gpbl 、Gnbl是逆變電路3B的U相上橋臂與下橋臂的PWM控制信號， A/Db表示檢測出電流檢測電路5B的電流信號的A/D轉(zhuǎn)換電路的觸發(fā) 信號，在載波信號Cb變?yōu)榉逯档臅r間tl、 t3、 t5進行A/D轉(zhuǎn)換。Gpcl、 Gncl是逆變電路3C的U相上橋臂與下橋臂的PWM控制信號，A/Dc 表示檢測出電流檢測電路10c的電流信號的A/D變換電路的觸發(fā)信號， 在載波信號Cc變?yōu)榉逯档臅r間t2、 t4進行A/D轉(zhuǎn)換操作。逆變電路
3B與3C交互地A/D轉(zhuǎn)換載波信號，逆變電路3A的A/D轉(zhuǎn)換時間是 在逆變電路3B、 3C的載波信號為峰值(t3)的時間進行A/D轉(zhuǎn)換，因 此，能夠消除開關(guān)噪聲引起的相互干擾。在圖4的時序圖中，逆變電路3C的A/D轉(zhuǎn)換時間t2、 t4與逆變 電路3A的開關(guān)時間有時會重合，但是，如果增大逆變電路3C的分流 電阻，那么，就幾乎能夠消除共用阻抗引起的電流檢測誤差。換言之， 與逆變電路3A、 3B相比，通過減小逆變電路3C的輸出電流，增大分 流電阻，就可以錯開A/D轉(zhuǎn)換時間。如果全部逆變電路3A、 3B、 3C 的輸出電流較大時，逆變電路3A、 3B的A/D轉(zhuǎn)換時間設(shè)定為tl、 t3、 t5中的任意一個，那么，就可以完全消除開關(guān)噪聲相互干擾引起的電 流檢測誤差。圖5是表示在電流檢測電路中追加過電流檢測電路的電流檢測組 件的方塊圖，在如圖3所示的電流檢測電路5中追加過電流檢測電路 56，檢測出流經(jīng)分流電阻50a、 50b、 50c的電流，由此進行對逆變電 路3A、 3B、 3C或者電動機4A、 4B、 4C的各自的過電流的檢測，并 輸出過電流檢測信號Fo。過電流檢測信號Fo被提供給處理器60a的外 部插入輸入端子IRQ與逆變電路的輸出禁止端子Of使得逆變電路輸出 瞬間切斷。其它的構(gòu)造與圖3同樣，在此省略對其的詳細說明。電流檢測電路5a是在分流電阻50a、 50b、 50c與電流信號放大電 路51a、 51b、 51c以及其它的端子中追加設(shè)置過電流檢測電路56、過 電流輸出信號端子57以及過電流設(shè)定端子58而作為組件，通過處理 器60a對過電流設(shè)定端子58施加與過電流設(shè)定值相對應(yīng)的信號Vref， 當過電流設(shè)定值以上的電流流經(jīng)分流電阻時，過電流檢測電路56檢測 出過電流，然后過電流信號Fo通過過電流輸出信號端子57被提供給 控制電路60a的異常信號插入端子IRQ，控制單元60a根據(jù)異常插入信 號來關(guān)閉逆變電路3A的控制信號GA (Up、 Un、 Vp、 Vn、 Wp、 Wn)。另外，由于過電流信號Fo也被提供給與圖2中所說明的同樣的逆 變電路3A的切斷信號端子Of，并且瞬間使逆變電路3A的輸出停止， 因此，由逆變電路3A的切斷功能與基于控制單元6的異常插入信號的 切斷功能組成的雙重保護功能，保護避免受到過電流的破壞。對于電 動機4的過負荷引起的過電流或者失步引起的過電流，依據(jù)控制電路6
的異常插入信號的切斷響應(yīng)速度沒有問題，但是，當逆變電路3A的上下橋臂短路時，必須有數(shù)微妙以內(nèi)的切斷響應(yīng)速度，由過電流信號Fo 直接使逆變電路3A切斷。圖6是過電流檢測電路56的詳細的電路圖。過電流檢測電路56 利用電壓比較器檢測出分流電阻50a、 50b、 50c各自的端子電壓，OR 連接3個電壓比較器的輸出端子，任意的過電流信號被輸出至過電流 輸出信號端子57。檢測出U相分流電阻50a的電流的U相過電流檢測電路56a，通 過由連接于分流電阻50a的電阻561a與電容器562a構(gòu)成的積分電路， 將電壓信號veu施加給電壓比較器560a的反轉(zhuǎn)輸入端子，與被施加在 電壓比較器560a的非反轉(zhuǎn)輸入端子的設(shè)定電壓信號Vref相比，如果電 壓信號veu比設(shè)定電壓信號Vref高，那么，輸出端子電壓下降至Lo。 在電壓比較器560a的反轉(zhuǎn)輸入端子與電路電源電壓端子Vcc連接電阻 563a，通過施加正的偏置電壓，在電動機中流經(jīng)異常電流，-0.3V以上 的負的異常電壓不會施加在電壓比較器560a的反轉(zhuǎn)輸入端子。電壓比較器560a的輸出端通常由開路集電極晶體管構(gòu)成，輸出電 阻564a被上拉連接能夠容易地構(gòu)成邏輯OR電路。V相過電流檢測電 路56b、 W相過電流檢測電路56c (圖中未示)也是同樣的連接，直接 連接輸出端子從而可以構(gòu)成OR電路。另外，由于在各個非反轉(zhuǎn)輸入 端子上施加設(shè)定電壓信號Vref，因此，當UVW相各個分流電阻50a、 50b、 50c的任意一個電壓變?yōu)樵O(shè)定電壓信號Vref以上時，那么，有效 Lo的過電流信號Fo被輸出至過電流輸出信號端子57。如上所述，本發(fā)明的電流檢測電路通過構(gòu)成將多個分流電阻、用 于放大多個電流信號的運算放大器、用于多個過電流檢測的電壓比較 器以及電阻、電容器等電路零件一體化的電流檢測組件，使分流電阻 與運算放大器之間的配線以及分流電阻與電壓比較器之間的配線變 短，不僅能夠減小圖形配線阻抗，也能減少由配線圖形引起的噪聲， 因此，可以減少噪聲引起的誤操作，從而進行正確的電流檢測以及過 電流檢測。如上所述，本發(fā)明利用多個逆變電路將直流電力轉(zhuǎn)換成交流電力， 并且同吋正弦波驅(qū)動多個電動機，在供給直流電源的直流電力的正負
直流電源母線之間并聯(lián)配置同時分別驅(qū)動多個電動機的多個逆變電 路，在多個逆變電路的各自的負電壓端子一側(cè)設(shè)置檢測出電動機電流 的分流電阻，在正負直流電源母線的外側(cè)配置檢測出電動機電流同時 控制多個逆變電路的控制電路，在控制單元和多個逆變電路的邊界附 近配置圖形寬度大的負直流母線。這樣，當縮短多個逆變電路與同時驅(qū)動多個逆變電路的處理器之 間的配線距離時，可以同時實現(xiàn)接地電位的共同化和共用阻抗的降低， 并且降低由逆變電路的開關(guān)引起的感應(yīng)噪聲(di/dt噪聲)的信號線的重疊，因此，可以防止過電流檢測電路或者被內(nèi)置在處理器中的A/D 轉(zhuǎn)換電路的誤操作，降低與電流檢測信號重疊的開關(guān)噪聲，并且能夠 防止多個逆變電路同時驅(qū)動時的相互干擾。并且，由于可以縮短處理 器與逆變電路之間的配線距離，因此，能夠降低與來自處理器的柵極 驅(qū)動信號重疊的開關(guān)噪聲，防止逆變電路的誤操作或者噪聲引起的破 壞。另外，檢測出電動機過電流或者逆變電路過電流，減少由瞬間切 斷逆變電路的過電流檢測電路的噪聲引起的誤操作，可以實現(xiàn)正確的 過電流保護操作。 (實施方式2)圖7是本發(fā)明的第2實施方式中洗滌干燥機的電動機驅(qū)動裝置的 方框圖，表示熱泵式洗滌干燥機的實施例。在圖7中，從交流電源1向由全波整流電路20與電解電容器21 構(gòu)成的整流電路施加交流電力構(gòu)成轉(zhuǎn)換為直流電力的直流電源2，通過 直流電源2的正負直流電源母線2A、 2B供給直流電力，禾擁第1逆 變電路3A、第2逆變電路3B以及第3逆變電路3C將直流電力轉(zhuǎn)換成 3相交流電力，同時驅(qū)動熱泵用壓縮機電動機(第1電動機)4A、旋 轉(zhuǎn)滾筒驅(qū)動電動機(第2電動機)4B以及送風風扇電動機(第3電動 機)4C。通過與各個逆變電路的下橋臂開關(guān)晶體管的發(fā)射極端子連接 并且檢測電動機電流的第1電流檢測電路5A、第2電流檢測電路5B 以及第3電流檢測電路5C、控制電路6A，檢測出熱泵用壓縮機電動 機(第1電動機)4A、旋轉(zhuǎn)滾筒驅(qū)動電動機(第2電動機)4B以及送 風風扇電動機(第3電動機)4C各個電動機電流，并實施無傳感器矢 量控制、矢量控制、或者無傳感器正弦波驅(qū)動。第1逆變電路3A驅(qū)動壓縮機電動機4A，利用與壓縮機電動機4A 一體的制冷劑壓縮機(圖中未示)從凝縮器7向蒸發(fā)器8送出制冷劑 進行熱交換，第2逆變電路3B驅(qū)動旋轉(zhuǎn)滾筒驅(qū)動電動機4B并驅(qū)動旋 轉(zhuǎn)滾筒9,第3逆變電路3C旋轉(zhuǎn)驅(qū)動與送風風扇電動機4C直接連結(jié) 的送風風扇IO，從凝縮器7向旋轉(zhuǎn)滾筒9內(nèi)送出溫風，從而使旋轉(zhuǎn)滾 筒9內(nèi)的衣物干燥。來自旋轉(zhuǎn)滾筒9的高溫高濕度排氣空氣通過蒸發(fā) 器8除濕熱交換，并被返回送風風扇10的吸氣一側(cè)?？刂齐娐?A根據(jù)來自旋轉(zhuǎn)鼓滾筒驅(qū)動電動機4B的轉(zhuǎn)子位置檢測 電路40b的位置信號與通過電流檢測電路5B檢測出來的電動機電流信 號驅(qū)動逆變電路3B并矢量控制旋轉(zhuǎn)滾筒驅(qū)動電動機4B，通過電流檢 測電路5A、 5C檢測出熱泵用壓縮機電動機(第1電動機)4A以及送 風風扇電動機4C各自的電動機電流，并分別控制逆變電路3A、 3C， 進行無傳感器正弦波驅(qū)動，以此來進行低噪聲、高效率運轉(zhuǎn)。控制電路6A，由內(nèi)置多個對逆變電路3A、 3B、 3C進行PWM控 制的PWM控制電路(圖中未示)以及高速A/D轉(zhuǎn)換電路(圖中未示) 的至少一個或者2個高速處理器構(gòu)成，同時地控制并正弦波驅(qū)動逆變 電路3A、 3B、 3C，分別以不同的旋轉(zhuǎn)速度控制壓縮機電動機4A、旋 轉(zhuǎn)滾筒驅(qū)動電動機4B、送風風扇電動機4C。 .第1逆變電路3A用于無傳感器矢量控制壓縮機電動機4A，通過感器正弦波驅(qū)動，比較根據(jù)被存儲在控制電路6A中的電動機參數(shù)與施 加在電動機上的施加電壓計算求出的電流與檢測電流，推定計算轉(zhuǎn)子 位置，修正控制程序內(nèi)的假定d-q軸控制轉(zhuǎn)子相位。壓縮機電動機4A 因壓縮機構(gòu)的構(gòu)造方面的原因，由于機械的轉(zhuǎn)子位置扭矩將會發(fā)生變 動，因此，必須進行盡量正確的位置推定運算，特別是與q軸相比， 推進電流相位，即所謂的定時控制(timing control)(弱磁場控制)中， 位置推定運算的精度出現(xiàn)問題，因此，確保電流檢測精度與確保電動 機參數(shù)的精度以及位置推定算法成為課題。第2逆變電路3B用于矢量控制旋轉(zhuǎn)鼓驅(qū)動電動機4B，通過位置 檢測電路40b檢測出轉(zhuǎn)子永久磁鐵的位置，通過第2電流檢測電路5B 檢測出旋轉(zhuǎn)滾筒驅(qū)動電動機4B的電動機電流，并坐標轉(zhuǎn)換(d-q轉(zhuǎn)換) 成與轉(zhuǎn)子永久磁鐵的d軸方向成直角的q軸方向的矢量，然后矢量控 制旋轉(zhuǎn)滾筒驅(qū)動電動機4B。此外，旋轉(zhuǎn)滾筒驅(qū)動電動機4B為表面磁 鐵電動機時，也可以通過不進行電流檢測的開環(huán)矢量控制進行正弦波 驅(qū)動，通過計算求出電流值進行控制。通過矢量控制旋轉(zhuǎn)滾筒驅(qū)動電 動機4B或者矢量計算電動機電流，瞬時求出扭矩電流Iq與d軸電流 Id，因此，不僅能夠檢測出瞬時扭矩，而且能夠判定旋轉(zhuǎn)滾筒7的負荷 狀態(tài)或者非平衡狀態(tài)。另外，在高速脫水運轉(zhuǎn)時根據(jù)電流檢測可以正 確控制的進角控制的進角。第3逆變電路3C用于通過無效電流定值控制位置無傳感器正弦波 驅(qū)動送風風扇電動機4C，正弦波電流流過送風風扇電動機4C，積分控 制相對電動機施加電壓的無效電流并控制其穩(wěn)定化。當永久磁鐵同步 電動機的旋轉(zhuǎn)速度使驅(qū)動頻率f一定吋，那么，與電源電壓變動或負荷 變動無關(guān)，送風風扇電動機4C的旋轉(zhuǎn)速度變?yōu)橐欢?，所以，如果進行 無效電流定值控制，那么，就能實現(xiàn)驅(qū)動頻率定值控制，從而能夠使 旋轉(zhuǎn)數(shù)變動幾乎為零。當對送風風扇電動機4C進行如無效電流定值控 制那樣的開環(huán)驅(qū)動頻率定值控制時，不受直流電源電壓變動的影響， 可以使驅(qū)動送風風扇10的送風風扇電動機4C的旋轉(zhuǎn)速度一定，所以， 送風風扇IO的風扇噪聲沒有變化，從而能夠消除旋轉(zhuǎn)速度變動引起的 刺耳的風扇噪聲變動。電流檢測電路5A、 5B、 5C如圖1中所述，采用3分流式電流檢 測方式，并且由3個或2個分流電阻和電流信號放大單元構(gòu)成，電流 檢測電路5A、 5B、 5C的基本結(jié)構(gòu)完全相同，通過使全部逆變電路的 載波頻率為整數(shù)倍數(shù)并保持載波信號的同步，則可以防止電流檢測時 的開關(guān)噪聲相互干擾。對于電流檢測的時間，因已經(jīng)說明故將其省略。壓縮機電動機4A的輸出為600至750W，旋轉(zhuǎn)數(shù)為1000至 6500r/m，最大輸出電流為3至5Arms，旋轉(zhuǎn)滾筒驅(qū)動電動機4B輸出 為50至500W，旋轉(zhuǎn)數(shù)為30至1600r/m，最大輸出電流為5至8Arms， 送風風扇電動機4C輸出為30至150W，旋轉(zhuǎn)數(shù)為4000至6000r/m， 最大輸出電流為0.5至1.5Arms,所以，逆變電路輸出順序為逆變電路 3A、 3B、 3C。旋轉(zhuǎn)滾筒驅(qū)動電動機4B在洗凈或者干燥運轉(zhuǎn)的低速旋
轉(zhuǎn)時，電動機輸出變得非常少為50W左右，在脫水高速運轉(zhuǎn)時，則變?yōu)?50至500W的最大輸出，但是運轉(zhuǎn)時間與其它的過程相比更短。 但是，驅(qū)動熱泵的壓縮機電動機4A的輸出較大，并且，運轉(zhuǎn)時間為數(shù) 小時非常長，因此，會發(fā)生溫度上升的問題。特別是分流電阻、配線 圖形、電源半導(dǎo)體的發(fā)熱及其散熱成為課題。而且，因逆變電路開關(guān) 噪聲大，所以，為了減少輻射噪聲，必須盡量減少逆變電路電流流經(jīng) 的環(huán)面積，減少電磁場的產(chǎn)生。圖8是洗滌干燥機的電動機驅(qū)動裝置的控制基板上的電源組件、 電流檢測組件以及處理器的封裝配置圖，是從正負直流電源母線2A、 2B的配線圖形、構(gòu)成逆變電路3A、 3B、 3C的電源組件3a、 3b和3c、 各個電流檢測組件5a、 5b、 5c以及控制單元6A的處理器60a、 60b的零件一面所觀察到的配置圖。在圖的正面左側(cè)配置有直流電源(圖中未示)，在正負直流電源母 線2A、 2B之間按照逆變電路輸出從大到小的順序，即驅(qū)動壓縮機電 動機4A的第1逆變電路3A的電源組{牛3a、驅(qū)動旋轉(zhuǎn)滾筒驅(qū)動電動機 4B的第2逆變電路3B的電源組件3b、驅(qū)動送風風扇電動機4C的第3 逆變電路3C的電源組件3c的順序進行配置，在正負直流電源母線2A、 2B之間的外側(cè)配置驅(qū)動電源組件3a并控制壓縮機電動機4A的處理器 60a與驅(qū)動電源組件3b、3c并控制旋轉(zhuǎn)滾筒驅(qū)動電動機4B和送風風扇 電動機4C的處理器60b，在電源組件3a、 3b、 3c與處理器60a、 60b 之間配置負的直流電源母線2B，電源組件的控制IC的負電源端子與 處理器的接地端子以共同接地的方式配線。電源組件3a、 3b、 3c分別由圖2中所示的零件(電容器除外)構(gòu) 成，形狀為DIP (Dual In Line)型，在封裝箱的兩端分別配置端子。 在封裝箱一側(cè)設(shè)置高壓直流電源端子P、 U相輸出端子U、 V相輸出端 子V、 W相輸出端子W、下橋臂晶體管發(fā)射極端子Nu、 Nv、 Nw，在 相對封裝箱的另一側(cè)設(shè)置各個柵極控制端子Up、 Un、 Vp、 Vn、 Wp、 Wn與切斷信號端子Of (圖中未示)以及控制IC電源端子VB (圖中 未示)。與電源組件3a、 3b、 3c接近配置有各個電流檢測組件5a、 5b、 5c，驅(qū)動電源組件3a的處理器60a和驅(qū)動電源組件3b、 3c的處理器 60b夾著負直流電源母線2B配置在與各自驅(qū)動的電源組件的配線最短
的位置。
如圖8所示，通過在一條直線上并列配置電源組件3a、 3b、 3c， 使向冷卻用散熱片的安裝變得容易，因此，在一個散熱片上安裝并封 裝多個電源組件變得容易。
也可以延長電源組件3a、 3b、 3c的端子引線，在電源組件3a、 3b、 3c與印刷(print)基板之間，即在電源組件的正下方配置電流檢測組 件5a、 5b、 5c。由于正負直流電源母線2A、 2B的配線圖形以與電源 組件3a、 3b、 3c的高壓直流電源端子P以及發(fā)射極端子Nu、 Nv、 Nw 最近的方式進行配線，因此，如果電流檢測組件5a、 5b、 5c配置在電 源組件下部或者電源組件的側(cè)面，那么，各個電流檢測組件與處理器 60a、 60b之間的配線變得最短。
從下橋臂晶體管發(fā)射極端子通過分流電阻對負直流電源母線2B 進行配線時，如果配線變長，那么，電感增加，由于雜散電感引起的 開關(guān)時的反電動勢，IGBT或者MOSFET被鎖定破壞。另外，如果分 流電阻與放大電路的配線變長，那么，開關(guān)噪聲容易通過信號線傳播， 而且，由于通過共用阻抗同時動作的逆變電路電流檢測精度將會下降。
但是，通過在正負直流電源母線2A、 2B的配線圖形之間配置多 個電源組件3a、 3b、 3c，這樣，全部多個電源組件從下橋臂晶體管發(fā) 射極端子通過分流電阻向負直流電源母線2B的配線變得容易，可以使 與同時驅(qū)動多個電源組件的處理器的配線距離最短，減少雜散電感等 的配線阻抗，共用阻抗也幾乎消失，電流檢測單元和處理器的向A/D 轉(zhuǎn)換單元的配線也變短，從而可以提高電流檢測精度。
進一步，由于從處理器向電源組件的配線與負直流電源母線2B成 直角交叉，所以，不易受到因負直流電源母線2B而產(chǎn)生的高頻電磁場 的影響，因此，具有幾乎不會發(fā)生向電源組件的柵極信號配線與來自 電流檢測電路的電流信號配線重疊的感應(yīng)噪聲(di/dt噪聲)的優(yōu)點。
與圖8不同，當通過1個處理器控制熱泵的壓縮機電動機和送風 風扇電動機，通過另一個處理器控制旋轉(zhuǎn)滾筒驅(qū)動電動機時，也可以 按照將壓縮機電動機驅(qū)動逆變電路配置成與直流電源最接近，依次送 風風扇電動機驅(qū)動逆變電路、旋轉(zhuǎn)滾筒驅(qū)動逆變電路的順序進行配置。 由于一般情況下使用同時驅(qū)動空調(diào)機的壓縮機電動機與送風風扇電動
機的處理器并且價格也便宜，因此，在采用雙處理器方式時挪用空調(diào) 機用處理器，并且在價格優(yōu)先的情況下也可以采用上述的配置。
如上所述，本發(fā)明是在熱泵式洗滌干燥機的正負直流電源母線之 間并聯(lián)配置由壓縮機電動機驅(qū)動逆變電路、旋轉(zhuǎn)滾筒電動機驅(qū)動逆變 電路、送風風扇電動機驅(qū)動逆變電路以及與各個逆變電路連接的電流 檢測電路組成的多個逆變電路模塊，在多個逆變電路與同時驅(qū)動多個 逆變電路的處理器之間配置負直流電源母線圖形，縮短逆變電路與處 理器的接地配線并減少共用阻抗，縮短逆變電路與處理器之間的柵極 信號以及電流檢測信號的配線距離。因此，可以減少對處理器的通用
模式噪聲(common mode noise)和逆變電路與處理器之間的正常模式 噪聲，防止逆變電路的誤操作，減少與電流檢測信號重疊的噪聲，從 而能夠提高電流檢測精度，可以在1個控制基板上封裝多個逆變電路， 實現(xiàn)廉價并且可靠性高的控制基板。
另外，通過接近直流電源并且按照壓縮機電動機驅(qū)動逆變電路、 旋轉(zhuǎn)滾筒電動機驅(qū)動逆變電路、送風風扇電動機驅(qū)動逆變電路的順序 進行配置，這樣就能縮短較大電流流經(jīng)的直流電源母線的配線距離， 因此，可以降低逆變電路電流引起的直流電源母線的配線的電壓下降 和配線圖形發(fā)熱，而且，遠離直流電源的送風風扇電動機逆變電路的 自由度增加，配線變得容易，因此，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)基板的小型化，而 且能夠?qū)崿F(xiàn)廉價并且可靠性高的熱泵式洗滌干燥機。
由于可以在一條直線上并列配置電源組件，因此，冷卻用散熱片 的安裝變得容易，可以在1個散熱片上安裝多個電源組件，所以具有 能夠?qū)崿F(xiàn)基板小型化的優(yōu)點。
在圖8中表示的是使用兩個微型計算機等的處理器的實施例，但 是，在使用一個處理器三個逆變器驅(qū)動的情況下，其方法相同，只要 配置在配線均勻變短的位置即可。另外，按照從直流電源開始由近到 遠的順序配置電源組件3a、 3b、 3c，但是，很明顯即便使電源組件3a、 3b按照相反的方式配置，除了直流電源母線圖形的發(fā)熱以外，可以獲 得大致同樣的效果。特別是例如在溫風脫水過程中，同時驅(qū)動熱泵的 壓縮機電動機與旋轉(zhuǎn)滾筒驅(qū)動電動機的高速脫水運轉(zhuǎn)中，由于大電流 流經(jīng)旋轉(zhuǎn)滾筒驅(qū)動電動機，可以降低共用阻抗引起的電壓下降。
另外，表示了采用三分流方式構(gòu)成電流檢測電路的實施例，但是， 如果與電流信號重疊的開關(guān)噪聲為容許范圍以下，那么，即使是在單 分流方式中，發(fā)明的效果也相同。
權(quán)利要求
1.一種電動機驅(qū)動裝置，其特征在于，包括直流電源；供給所述直流電源的直流電力的正負直流電源母線；將所述直流電源的直流電力轉(zhuǎn)換成交流電力的多個逆變電路；被所述多個逆變電路分別驅(qū)動的多個電動機；與所述多個逆變電路的各自的負電壓側(cè)端子連接，檢測所述電動機電流的多個電流檢測電路；和根據(jù)所述電流檢測電路的輸出信號，控制所述多個逆變電路并同時驅(qū)動所述多個電動機的控制電路，在所述正負直流電源母線之間并聯(lián)配置所述逆變電路，在所述正負直流電源母線的外側(cè)配置所述控制電路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電動機驅(qū)動裝置，其特征在于 所述多個逆變電路具有同步的載波信號， 所述控制電路至少具有1個夢理器，所述電流檢測電路具有與所述多個逆變電路的下橋臂發(fā)射極端子 分別連接的分流電阻，與所述載波信號同步進行電流檢測。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動機驅(qū)動裝置，其特征在于 在所述多個逆變電路與所述處理器之間配置所述負直流電源母線，在向所述多個逆變電路的控制信號的配線最短的位置配置所述處 理器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電動機驅(qū)動裝置，其特征在于 所述逆變電路包括具有開關(guān)晶體管、二極管和控制IC的電源組件，所述控制IC的負側(cè)電源端子和所述處理器的接地端子共同連接于所述 負直流電源母線。
5. —種洗滌干燥機的電動機驅(qū)動裝置，其特征在于，包括 直流電源；供給所述直流電源的直流電力的正負直流電源母線； 將所述直流電源的直流電力轉(zhuǎn)換為交流電力的第一、第二、第三 逆變電路；被所述第一、第二、第三逆變電路分別驅(qū)動的熱泵的壓縮機電動機、旋轉(zhuǎn)滾筒驅(qū)動電動機、送風風扇電動機；與所述多個逆變電路的各自的負電壓側(cè)端子連接，檢測電動機電流的多個電流檢測電路；和根據(jù)所述電流檢測電路的輸出信號，控制所述多個逆變電路并驅(qū) 動所述多個電動機的控制電路，在所述正負直流電源母線之間并聯(lián)配置所述多個逆變電路，在所 述正負直流電源母線的外側(cè)配置所述控制電路。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的洗滌干燥機的電動機驅(qū)動裝置，其特征 在于所述第一逆變電路配置成比所述第二和第三逆變電路更接近所述直流電源。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的洗滌干燥機的電動機驅(qū)動裝置，其特征在于所述第二逆變電路配置成比所述第一和第三逆變電路更接近所述直流電源。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電動機驅(qū)動裝置，其在正負直流電源母線之間并列配置多個逆變電路，在正負直流電源母線的外側(cè)配置控制電路。通過該配置，除去多個逆變電路之間的開關(guān)噪聲的相互干擾。
文檔編號H02P6/00GK101166008SQ20071016230
公開日2008年4月23日 申請日期2007年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月18日
發(fā)明者木內(nèi)光幸, 濱口涉 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社