專利名稱：控制電動機(jī)工作的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制電動機(jī)工作的裝置及其控制方法，它能夠根據(jù)洗衣機(jī)中電動機(jī)溫度升高造成的相電阻變化來操縱電動機(jī)。


圖1表示控制無傳感器的BLCD電動機(jī)的通用裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
參照圖1，控制無傳感器的BLCD電動機(jī)的通用裝置包括一個通過對比電動機(jī)5的用戶需求指令速度(速度信號)wr和電動機(jī)5的推定速度而輸出比較信號的比較器1；一個通過接收比較器1的比較信號而輸出速度控制信號的速度控制器2；一個通過接收速度控制器2輸出的速度控制信號和電動機(jī)5的轉(zhuǎn)子位置信號而產(chǎn)生電流和電壓指令的電流/電壓指令發(fā)生器3；一個變換器4，將利用電壓指令產(chǎn)生的直流電壓轉(zhuǎn)換為三相交流電壓并將經(jīng)過轉(zhuǎn)換的交流電壓輸出到電動機(jī)5；一個電流/電壓檢測器6，通過檢測供給到電動機(jī)5的三相電的相電壓和相電流而輸出電流/電壓檢測信號；以及一個速度/位置計(jì)算單元7，它通過檢測相電壓和相電流而計(jì)算在電動機(jī)5內(nèi)的轉(zhuǎn)子位置從而輸出位置信號，并且通過計(jì)算電動機(jī)的實(shí)時速度而輸出速度信號。
下面說明控制無傳感器的BLCD電動機(jī)的通用裝置的操作過程。
首先，比較器1對比電動機(jī)的用戶需求指令速度(速度信號)和電動機(jī)5的推定速度信號，然后輸出相應(yīng)的比較信號。
速度控制器2接收來自比較器1的比較信號，從而輸出速度控制信號。即，如果計(jì)算的電動機(jī)5速度比電動機(jī)5的用戶需求指令速度慢，那么速度控制器2根據(jù)比較信號輸出增加電動機(jī)5速度的速度控制信號；如果計(jì)算的電動機(jī)5速度比電動機(jī)5的用戶需求指令速度高，那么輸出降低電動機(jī)5速度的速度控制信號。
然后，電流/電壓指令發(fā)生器3接收速度控制器2輸出的速度控制信號和來自速度/位置計(jì)算單元7的電動機(jī)5內(nèi)的轉(zhuǎn)子位置信號，從而產(chǎn)生電流和電壓指令。隨后，電流/電壓指令發(fā)生器3發(fā)送電流和電壓指令到變換器4中的相應(yīng)開關(guān)件。在此情況下，變換器4把由電壓指令產(chǎn)生的直流電壓轉(zhuǎn)換為三相交流電壓，并將轉(zhuǎn)換得到的三相交流電壓輸出到電動機(jī)5。此時，電動機(jī)5由變換器4產(chǎn)生的三相交流電壓驅(qū)動。
同時，電流/電壓檢測器6檢測供給到電動機(jī)5的三相電的相電壓和相電流，并將檢測到的電流/電壓檢測信號輸出到速度/位置計(jì)算單元7。
隨后，速度/位置計(jì)算單元7接收來自電流/電壓檢測器6的相電壓和相電流數(shù)值，計(jì)算接收到的相電壓和相電流數(shù)值以計(jì)算在電動機(jī)5內(nèi)的轉(zhuǎn)子位置，計(jì)算對應(yīng)的位置信號和電動機(jī)5的實(shí)時速度，并將對應(yīng)的速度信號分別輸出到電流/電壓指令發(fā)生器3以及比較器1。在這種情況下，利用公式1，速度/位置計(jì)算單元7計(jì)算電動機(jī)5的速度和轉(zhuǎn)子在電動機(jī)5中的位置。[公式1]KEwrsinθr＝Va-Ria-Lsdia/dtKEwrsin(θr+120)＝Vb-Rib-Lsdib/dt
KEWrsin(θr+240)＝Vc-Ric-Lsdic/dt這里，R是電阻，θr是電動機(jī)中轉(zhuǎn)子的位置，Ls是電感系數(shù)，wr是電動機(jī)速度，Va、Vb、Vc是供給到電動機(jī)的相電壓，ia、ib、ic是供給到電動機(jī)的相電流，KE是反向電動勢。
不幸的是，控制無傳感器的BLCD電動機(jī)的通用裝置不能避免改變電動機(jī)的相電阻值，電阻變化是由于電動機(jī)長時間工作而使溫度升高造成的。結(jié)果，不能精確地控制電動機(jī)的工作以及降低電動機(jī)的驅(qū)動力。
本發(fā)明的一個目的是提供一種控制電動機(jī)工作的裝置及其控制方法，它能夠通過補(bǔ)償由正工作的電動機(jī)的溫度升高造成的相電阻變化來穩(wěn)定和精確地操縱電動機(jī)。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種控制電動機(jī)工作的裝置及其控制方法，它能夠防止由正工作的電動機(jī)的溫度升高造成的電動機(jī)驅(qū)動力的降低。
本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目的和特征的一部分列舉在下述說明書中。并且其它部分對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，研究下文說明后會顯而易見，或者從本發(fā)明的實(shí)施中體會到。本發(fā)明的目的和其它優(yōu)點(diǎn)可以利用在書面說明書和權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)和獲得。
為了達(dá)到本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)并根據(jù)本發(fā)明的目的，正如這里進(jìn)行概括說明的那樣，提供了一種按照本發(fā)明控制電動機(jī)工作的方法，包括步驟檢測在電動機(jī)正向旋轉(zhuǎn)區(qū)和反向旋轉(zhuǎn)區(qū)之間供給到電動機(jī)的相電壓和相電流；根據(jù)檢測到的相電壓和相電流值來計(jì)算相電阻；以及根據(jù)計(jì)算得到的相電阻值控制施加到電動機(jī)上的電壓，從而控制電動機(jī)的工作。
在本發(fā)明的另一方面，控制電動機(jī)操作的裝置包括一個旋轉(zhuǎn)區(qū)檢測單元，它基于施加到電動機(jī)的相電壓和相電流計(jì)算電動機(jī)的工作頻率，并根據(jù)計(jì)算得到的工作頻率檢測電動機(jī)的工作區(qū)，從而輸出一個區(qū)檢測信號；一個計(jì)算單元，接收根據(jù)區(qū)檢測信號所得的相電壓和相電流值以計(jì)算相電阻值；一個速度/位置計(jì)算單元，它通過檢測計(jì)算得到的相電阻、相電壓和相電流來計(jì)算電動機(jī)的轉(zhuǎn)子位置，并且計(jì)算電動機(jī)的速度；以及一個電壓指令發(fā)生器，根據(jù)轉(zhuǎn)子位置和電動機(jī)速度產(chǎn)生將電壓供給到電動機(jī)的電壓指令。
應(yīng)該理解，本發(fā)明的前述和下述詳細(xì)說明是示意性的和解釋性的，在權(quán)利要求書中提供對本發(fā)明的進(jìn)一步解釋。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明現(xiàn)在詳細(xì)參照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其實(shí)例表示在附圖中。
圖2表示按照本發(fā)明的控制無傳感器的BLCD電動機(jī)的裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
參照圖2，按照本發(fā)明的控制無傳感器的BLCD電動機(jī)的裝置包括一個通過對比電動機(jī)15的用戶需求速度(速度信號)wr和電動機(jī)15的速度信號而輸出比較信號的比較器11；一個通過接收比較器11的比較信號而輸出速度控制信號的速度控制器12；一個接收速度控制器12輸出的速度控制信號和電動機(jī)15的轉(zhuǎn)子位置信號并根據(jù)接收到的信號產(chǎn)生電流和電壓指令的電流/電壓指令發(fā)生器13；一個變換器14，將由電壓指令產(chǎn)生的直流電壓轉(zhuǎn)換為三相交流電壓并將經(jīng)過轉(zhuǎn)換的交流電壓輸出到電動機(jī)15；一個電流/電壓檢測器16，通過檢測供給到電動機(jī)15的三相電的各相的相電壓和相電流值而輸出電流/電壓檢測信號；一個旋轉(zhuǎn)區(qū)檢測單元18，它利用相電壓和相電流計(jì)算電動機(jī)15的工作頻率，并通過根據(jù)計(jì)算得到的工作頻率檢測在電動機(jī)15的正向旋轉(zhuǎn)區(qū)和反向旋轉(zhuǎn)區(qū)之間的中間區(qū)，從而輸出區(qū)檢測信號；一個計(jì)算單元19，接收根據(jù)旋轉(zhuǎn)區(qū)檢測單元18的區(qū)檢測信號所得的電壓/電流檢測信號來計(jì)算相電阻值；一個用于獲得計(jì)算電阻平均值的濾波單元20；以及一個速度/位置計(jì)算單元17，它計(jì)算在電動機(jī)15內(nèi)的轉(zhuǎn)子位置并根據(jù)轉(zhuǎn)子位置輸出一個位置信號，計(jì)算電動機(jī)15的實(shí)時速度，根據(jù)計(jì)算速度輸出一個速度信號。在此情況下，計(jì)算單元19使用相電壓和相電流值計(jì)算電動機(jī)15的工作頻率，然后基于計(jì)算的工作頻率計(jì)算位于電動機(jī)正向旋轉(zhuǎn)區(qū)和反向旋轉(zhuǎn)區(qū)之間的相電阻值。
下面詳細(xì)解釋按照本發(fā)明的控制無傳感器的BLCD電動機(jī)工作的方法。
首先，比較器11對比電動機(jī)15的用戶需求速度wr(速度信號)和推定速度信號，然后將相應(yīng)的比較信號輸出到速度控制器12。
隨后，速度控制器12接收來自比較器11的比較信號，從而輸出對應(yīng)的速度控制信號到電流/電壓指令發(fā)生器13。即，如果電動機(jī)15的推定速度比電動機(jī)15的用戶需求速度慢，那么速度控制器12根據(jù)比較信號輸出增加電動機(jī)15速度的速度控制信號；如果電動機(jī)15的推定速度比電動機(jī)15的用戶需求速度快，那么輸出降低電動機(jī)15速度的速度控制信號。
然后，電流/電壓指令發(fā)生器13接收速度控制器12輸出的速度控制信號和來自速度/位置計(jì)算單元17的電動機(jī)15內(nèi)的推定轉(zhuǎn)子位置信號，從而產(chǎn)生對應(yīng)的電流和電壓指令。隨后，電流/電壓指令發(fā)生器13將電流和電壓指令發(fā)送到變換器14中的相應(yīng)開關(guān)件。
隨后，變換器14把由電壓指令產(chǎn)生的直流電壓(DC)轉(zhuǎn)換為可變?nèi)嘟涣麟妷海⒔?jīng)過轉(zhuǎn)換的三相交流電壓輸出到電動機(jī)15。此時，電動機(jī)15利用變換器14產(chǎn)生的三相交流電壓驅(qū)動。
然后，電流/電壓檢測器16檢測供給到電動機(jī)15的三相電的各自相電壓和相電流，并將檢測到的電流/電壓檢測信號分別輸出到旋轉(zhuǎn)區(qū)檢測單元18和速度/位置計(jì)算單元17。
旋轉(zhuǎn)區(qū)檢測單元18利用相電壓和相電流計(jì)算電動機(jī)15的工作頻率，并通過利用計(jì)算得到的工作頻率檢測電動機(jī)15的正向旋轉(zhuǎn)區(qū)和反向旋轉(zhuǎn)區(qū)之間的中間區(qū)，從而輸出區(qū)檢測信號。
此時，使用無傳感器的BLCD電動機(jī)的洗衣機(jī)長時間工作時，在洗衣機(jī)內(nèi)部的電動機(jī)15的溫度升高。在此時刻，為檢測電動機(jī)15內(nèi)部的溫度，利用正向旋轉(zhuǎn)區(qū)和反向旋轉(zhuǎn)區(qū)之間的中間區(qū)中電動機(jī)15的工作頻率接近‘0’這一事實(shí)，計(jì)算單元19計(jì)算相電阻值。即，如果區(qū)檢測信號輸入到計(jì)算單元19，則后者通過相電壓除以相電流來計(jì)算相電阻值。然后，計(jì)算單元19輸出計(jì)算相電阻值到速度/位置計(jì)算單元17。
此外，洗衣機(jī)停止工作時，計(jì)算單元19計(jì)算每個預(yù)定時間的相電阻值。此時，濾波單元20獲得計(jì)算得到的電阻平均值，從而將該平均值輸出到速度/位置計(jì)算單元17。
速度/位置計(jì)算單元17計(jì)算相電阻平均值、相電壓值和相電流值以計(jì)算確定在電動機(jī)15內(nèi)的轉(zhuǎn)子位置，然后輸出對應(yīng)的位置信號到電流/電壓指令發(fā)生器13。并且速度/位置計(jì)算單元17計(jì)算相電阻平均值(或相電阻值)、相電壓值和相電流值以計(jì)算確定在電動機(jī)15實(shí)時速度，輸出對應(yīng)的速度信號到比較器11，以及計(jì)算電動機(jī)15的轉(zhuǎn)子位置和實(shí)時速度。這樣，速度/位置計(jì)算單元17重復(fù)該操作過程，以便驅(qū)動電動機(jī)15。此時，相電阻值是一個根據(jù)在電動機(jī)15或類似裝置內(nèi)溫度而變化的數(shù)值。
下面詳細(xì)解釋電動機(jī)的正向和反向旋轉(zhuǎn)區(qū)。
圖3表示按照本發(fā)明的電動機(jī)正向旋轉(zhuǎn)和反向旋轉(zhuǎn)的曲線圖。
參照圖3，在洗衣機(jī)內(nèi)的電動機(jī)15的工作區(qū)具有一個洗滌預(yù)停止區(qū)、洗滌正向和反向旋轉(zhuǎn)區(qū)，以及一個甩干預(yù)停止區(qū)。即，當(dāng)洗滌過程中的電動機(jī)15工作區(qū)處于正向旋轉(zhuǎn)區(qū)和反向旋轉(zhuǎn)區(qū)之間的中間區(qū)時，本發(fā)明檢測或計(jì)算相電阻值。此時，相電阻值利用公式2計(jì)算[公式2]KEwrsinθr＝Va-Ria-d/dt(Lsia)
這里，R是電阻，θr是電動機(jī)中的轉(zhuǎn)子位置，Ls是電感系數(shù)，wr是電動機(jī)速度，Va、Vb、Vc是相電壓，ia、ib、ic是相電流，KE是反向電動勢。
然后，基于比較信號，電流/電壓指令發(fā)生器13分別接收來自速度控制器12的速度控制信號和在電動機(jī)15中的轉(zhuǎn)子位置信號，從而產(chǎn)生對應(yīng)的電壓指令。然后，電流/電壓指令發(fā)生器13輸出電壓指令到變換器14。
隨后，變換器14將由電壓指令產(chǎn)生的直流電壓轉(zhuǎn)換為可變?nèi)嘟涣麟妷翰⑤敵鲛D(zhuǎn)換的電壓到電動機(jī)15。此時，電動機(jī)15接收三相交流電壓而被驅(qū)動。供給到電動機(jī)15的電壓大小正比于計(jì)算相電阻值的大小。
使用按照本發(fā)明的無傳感器的BLCD電動機(jī)的洗衣機(jī)工作幾個小時后，在洗衣機(jī)內(nèi)部的電動機(jī)15的溫度升高。在此時刻，為精確檢測電動機(jī)15內(nèi)部的溫度(依賴電動機(jī)內(nèi)的線圈)，利用正向旋轉(zhuǎn)區(qū)和反向旋轉(zhuǎn)區(qū)之間的中間區(qū)中電動機(jī)15的工作頻率接近‘0’這一事實(shí)，計(jì)算單元19檢測相電阻值。然后，根據(jù)電動機(jī)15內(nèi)的溫度升高情況，使用檢測得到的相電阻值來控制電動機(jī)15的操作。
因此，洗衣機(jī)工作幾個小時后，本發(fā)明精確檢測由于電動機(jī)內(nèi)線圈溫度升高造成的相電阻值的變化，以及根據(jù)檢測的相電阻值控制電動機(jī)的操作。這樣，能夠防止電動機(jī)驅(qū)動力的降低以及使得電動機(jī)穩(wěn)定工作數(shù)小時。
本發(fā)明的上述實(shí)施例只是示例性的并非限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的原理可以容易地應(yīng)用到其它類型的設(shè)備。本發(fā)明的說明書是為了說明，并不限制本權(quán)利要求書的范圍。對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，許多變更、修正和變化是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種控制電動機(jī)工作的方法，包括以下步驟檢測在電動機(jī)正向旋轉(zhuǎn)區(qū)和反向旋轉(zhuǎn)區(qū)之間施加給電動機(jī)的相電壓和相電流；根據(jù)檢測到的相電壓和相電流值來計(jì)算相電阻值；以及根據(jù)計(jì)算得到的相電阻值來控制施加到電動機(jī)上的電壓，從而控制電動機(jī)的工作。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述電動機(jī)是無傳感器的無刷直流電動機(jī)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述電動機(jī)用于洗衣機(jī)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述施加給電動機(jī)的電壓正比于相電阻的大小。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟計(jì)算電動機(jī)停止時的每個預(yù)定時刻的相電阻值；以及利用計(jì)算所得的相電阻值的平均值來控制施加給電動機(jī)的電壓。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述相電阻值是利用當(dāng)電動機(jī)的工作頻率接近‘0’時的相電壓除以相電流而計(jì)算得到的。
7.一種控制電動機(jī)工作的方法，包括以下步驟檢測在洗衣機(jī)內(nèi)置的無傳感器的無刷直流電動機(jī)正向旋轉(zhuǎn)區(qū)和反向旋轉(zhuǎn)區(qū)之間的中間區(qū)域上施加給電動機(jī)的相電壓和相電流；根據(jù)檢測到的相電壓和相電流值來計(jì)算相電阻值；以及根據(jù)計(jì)算得到的相電阻值來控制施加到電動機(jī)上的電壓，從而控制電動機(jī)的工作。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述施加給電動機(jī)的電壓正比于相電阻值的大小。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟計(jì)算電動機(jī)停止時的每個預(yù)定時刻的相電阻值；以及利用計(jì)算所得的相電阻值的平均值來控制施加給電動機(jī)的電壓。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述相電阻值是利用當(dāng)電動機(jī)的工作頻率接近‘0’時的相電壓除以相電流來計(jì)算得到的。
11.一種控制電動機(jī)操作的裝置，其特征在于，它包括旋轉(zhuǎn)區(qū)檢測單元，它基于施加給電動機(jī)的相電壓和相電流來計(jì)算電動機(jī)的工作頻率，并根據(jù)計(jì)算得到的工作頻率檢測電動機(jī)的工作區(qū)，從而輸出一個區(qū)檢測信號；計(jì)算單元，它接收根據(jù)區(qū)檢測信號而定的相電壓和相電流值，以計(jì)算相電阻值；速度/位置計(jì)算單元，它通過檢測計(jì)算得到的相電阻、相電壓和相電流值來計(jì)算電動機(jī)的轉(zhuǎn)子位置，并且計(jì)算電動機(jī)的轉(zhuǎn)速；以及電壓指令發(fā)生器，它根據(jù)轉(zhuǎn)子位置和電動機(jī)轉(zhuǎn)速產(chǎn)生一個將電壓供給到電動機(jī)的電壓指令。
12.如權(quán)利要求11所述裝置，其特征在于，所述工作區(qū)是在電動機(jī)正向旋轉(zhuǎn)區(qū)和反向旋轉(zhuǎn)區(qū)之間的中間區(qū)。
13.如權(quán)利要求11所述裝置，其特征在于，所述計(jì)算單元計(jì)算在電動機(jī)正向旋轉(zhuǎn)區(qū)和反向旋轉(zhuǎn)區(qū)之間的中間區(qū)的相電阻值。
14.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述電動機(jī)是無傳感器的無刷直流電動機(jī)。
15.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述電動機(jī)用于洗衣機(jī)。
16.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述施加給電動機(jī)的電壓正比于相電阻值的大小。
17.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述計(jì)算單元計(jì)算每個預(yù)定時刻的相電阻值，并計(jì)算上述運(yùn)算所得相電阻值的平均值。
18.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述計(jì)算單元利用當(dāng)電動機(jī)的工作頻率接近‘0’時的相電壓除以相電流來計(jì)算相電阻值。
全文摘要
公開了一種控制電動機(jī)工作的裝置及其控制方法，能夠在洗衣機(jī)工作多個小時時，防止電動機(jī)驅(qū)動力的降低以及使得電動機(jī)穩(wěn)定工作數(shù)小時。本發(fā)明的方法包括下述步驟檢測在電動機(jī)正向旋轉(zhuǎn)區(qū)和反向旋轉(zhuǎn)區(qū)之間供給到電動機(jī)的相電壓和相電流；根據(jù)檢測到的相電壓和相電流值來計(jì)算相電阻；以及根據(jù)計(jì)算得到的相電阻值控制施加到電動機(jī)上的電壓，從而控制電動機(jī)的工作。
文檔編號D06F37/30GK1393988SQ0114446
公開日2003年1月29日 申請日期2001年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月29日
發(fā)明者梁淳培, 趙貫烈, 洪讃熙 申請人:Lg電子株式會社