專利名稱：用于制動洗衣機(jī)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制動洗衣機(jī)的方法。尤其涉及通過在恢復(fù)電壓處于預(yù)定電平或在預(yù)定電平以下時調(diào)整脈沖相位和脈沖占空比并且在恢復(fù)電壓達(dá)到預(yù)定電平以上時應(yīng)用最小電容動力制動電阻器來控制電機(jī)制動系統(tǒng)中的恢復(fù)電壓以制動洗衣機(jī)的方法。
參考

圖1，用于洗衣機(jī)的傳統(tǒng)制動系統(tǒng)包括把系統(tǒng)的AC電源轉(zhuǎn)換為DC電壓的整流器101；平滑整流的DC電壓的電容濾波器102；通過應(yīng)用平滑化的DC電壓來驅(qū)動電機(jī)的電機(jī)驅(qū)動器103；在電機(jī)M被突然制動時檢測系統(tǒng)的電壓的電壓檢測器104；比較電壓檢測器104檢測的電壓與在系統(tǒng)中預(yù)先設(shè)定的參考電壓的電壓比較器105；根據(jù)電壓比較器105的比較結(jié)果確定動力制動電阻器R1的開／關(guān)狀態(tài)的開關(guān)元件106；檢測電機(jī)M的旋轉(zhuǎn)位置和速度的檢測器107；控制電機(jī)整個操作來解決系統(tǒng)中的過電壓的微計算機(jī)108；以及根據(jù)微計算機(jī)108的控制產(chǎn)生控制信號的信號輸出裝置109。
動力制動電阻器R1把恢復(fù)電壓轉(zhuǎn)換成為熱能以在電機(jī)或負(fù)載的慣性能轉(zhuǎn)換為電能時保護(hù)系統(tǒng)，該電能導(dǎo)致在電容濾波器102中充電的恢復(fù)電壓的電平提高。
參考圖1，后面將描述如上所述的用于洗衣機(jī)的傳統(tǒng)制動系統(tǒng)的整個操作。
首先，整流器101把從外部電源提供的民用AC電源轉(zhuǎn)換為DC電壓，然后，在提供給電機(jī)驅(qū)動器103之前，該DC電壓被電容濾波器102平滑化。
洗衣機(jī)作為電機(jī)驅(qū)動器103操作并轉(zhuǎn)換由電容濾波器102平滑化的DC電壓來驅(qū)動電機(jī)M。
但是，在脫水過程或洗衣機(jī)桶的非平衡狀態(tài)被檢測到期間洗衣機(jī)蓋被打開的情況下，快速旋轉(zhuǎn)的電機(jī)M必須被快速制動來使洗衣機(jī)桶突然停止。
由于電機(jī)M是無刷DC電機(jī)，當(dāng)電機(jī)M在正常洗衣操作期間被加載時，電流從電容濾波器102沿放電方向流動到電機(jī)M。
但是，當(dāng)快速旋轉(zhuǎn)的電機(jī)M突然被制動時，電機(jī)M成為一個能量發(fā)生器，電流沿從電機(jī)M向電容濾波器102的充電方向流動，這是由于來自電機(jī)M的感應(yīng)電動能引起電容濾波器102的電壓電平升高導(dǎo)致的。
如果在電容濾波器102中充電的恢復(fù)電壓不被放電，電壓電平提高到超出設(shè)計的電路的內(nèi)部電壓，該電壓會損壞周圍電路和裝置。
因此，配備有電壓檢測器104、電壓比較器105和動力制動電阻器R1，以放掉在電機(jī)M制動期間系統(tǒng)中的溢出電壓。
在洗衣或脫水過程中電機(jī)M被制動的情況下，電壓檢測器104測量電容濾波器102和電機(jī)M之間的電壓，并且把檢測到的測量電壓傳遞到電壓比較器105。
此后，電壓比較器105比較參考電壓Vref與從電壓檢測器104傳遞來的檢測到的電壓Vdc，并發(fā)送比較的結(jié)果到開關(guān)元件106。基于從電壓比較器105發(fā)送的比較結(jié)果，開關(guān)元件106操作開／關(guān)控制功能。
如果確定檢測到的電壓Vdc超出參考電壓Vref，則在開關(guān)經(jīng)來自電壓比較器105的輸出的電源被旋向接通的狀態(tài)時動力制動電阻器R1被激勵。
結(jié)果，在電容濾波器102和電機(jī)M之間的溢出電壓不會流向電容濾波器102，而是流向動力制動電阻器R1，從而當(dāng)溢出電壓被放電為熱能時，系統(tǒng)被維持在規(guī)則的電壓電平。
如果電容濾波器102和電機(jī)M之間檢測到的電壓Vdc低于參考電壓Vref電平時，則在溢出電壓放電過程期間，通過開關(guān)元件106制動電阻器R1被轉(zhuǎn)向斷開狀態(tài)。然后當(dāng)電流僅流向電容濾波器102而不流向動力制動電阻器R1時電機(jī)M操作。
但是，在電機(jī)M被很快降低速度或電機(jī)M的負(fù)載慣量變大的情況下，由電機(jī)M產(chǎn)生的恢復(fù)能變大。結(jié)果恢復(fù)能被恢復(fù)到電機(jī)驅(qū)動器103，充電到電容濾波器102的電壓的提高。并且，當(dāng)DC電壓達(dá)到超出380V，動力制動電阻器R1被接通來把恢復(fù)能放電成為熱能。
傳統(tǒng)方法的一個缺點是檢測到的電壓僅與一個參考電平相比，僅在檢測到的電壓超出參考電平的情況下開關(guān)元件106被操作來啟動動力制動電阻器R1，這導(dǎo)致根據(jù)電機(jī)制動正確處理恢復(fù)電壓方面很困難，并且還有不能快速而平滑操作電機(jī)的問題。
傳統(tǒng)方法的另一個缺點是安裝在系統(tǒng)外部上的動力制動電阻器R1的尺寸和容量大，使得系統(tǒng)更復(fù)雜，系統(tǒng)的制造成本增加。
本發(fā)明的一個目的是提供一種通過用硬件和軟件處理電機(jī)制動的恢復(fù)電壓來快速且平滑地制動洗衣機(jī)的方法。
本發(fā)明的另一個目的是降低動力制動電阻器R1的尺寸和容量以降低系統(tǒng)體積和成本。
滿足這些和其它的目的的用于制動洗衣機(jī)的方法包括步驟確定電機(jī)是否制動；在前面步驟確定的操作模式為制動模式時，通過根據(jù)在系統(tǒng)中流動的電壓建立初始相位和占空比來發(fā)射PWM(脈沖寬度調(diào)制)控制信號；比較檢測到的電壓的容量和變量與由前面步驟預(yù)先確定的參考電壓；在前面步驟的比較結(jié)果表明電壓的容量和變量低于預(yù)先確定的參考電平時，通過再建立控制相位和占空比來控制電機(jī)驅(qū)動器直到電機(jī)停止。
圖1是傳統(tǒng)反相器洗衣機(jī)的制動系統(tǒng)的框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的反相器洗衣機(jī)的制動系統(tǒng)的框圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)驅(qū)動器和電機(jī)的截面框圖；圖4是用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的制動反相器洗衣機(jī)的方法的流程圖；圖5是圖示根據(jù)本發(fā)明的PWM信號的占空比的波形圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明在電機(jī)制動期間示例恢復(fù)電壓的波形圖。
現(xiàn)在參考附圖對本發(fā)明的制動洗衣機(jī)的方法的優(yōu)選實施例做如下描述。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的反相器洗衣機(jī)的制動系統(tǒng)的框圖。圖3是表示電機(jī)驅(qū)動器和電機(jī)的截面框圖。
參考圖2和3，根據(jù)本發(fā)明的反相器洗衣機(jī)的制動元件包括把系統(tǒng)的AC電源轉(zhuǎn)換為DC電壓的整流器201；平滑整流的DC電壓的電容濾波器202；通過把平滑化的DC電壓轉(zhuǎn)換為三相電壓和頻率來驅(qū)動電機(jī)M的電機(jī)驅(qū)動器203；實時檢測平滑化的DC電壓的電壓檢測器204；實時檢測電機(jī)M的相位差和旋轉(zhuǎn)速度的傳感器205；基于根據(jù)電機(jī)M速度和電壓檢測器204中檢測到的電壓的預(yù)定相位和占空比發(fā)射控制信號到電機(jī)驅(qū)動器203的微計算機(jī)206；和用于通過利用微計算機(jī)206的控制在電機(jī)M的緊急制動情況下耗盡恢復(fù)電壓的緊急制動裝置207。
參考圖3，電機(jī)驅(qū)動器203包括多個高速開關(guān)裝置Q1到Q6；反平行連接于開關(guān)裝置Q1到Q6的活輪(free wheeling)二極管D1到D6。
在電機(jī)驅(qū)動器203中，連接于高電壓的開關(guān)裝置Q1，Q2和Q3分別與連接于低電壓的開關(guān)裝置Q4，Q5和Q6配對以提供AC電壓給電機(jī)M的各個相U，V，W。
緊急制動元件207構(gòu)成為其開／關(guān)功能由從微計算機(jī)206發(fā)送來的控制信號確定的開關(guān)裝置Q7，和一個動力制動電阻器R2以在開關(guān)處于接通的狀態(tài)的情況下通過轉(zhuǎn)換為熱能來對恢復(fù)電壓放電。
本發(fā)明的優(yōu)選實施例將參考相關(guān)附圖在后面描述。
參考圖2和3，當(dāng)帶有通常在家庭，商業(yè)區(qū)和工廠中使用的統(tǒng)一頻率和統(tǒng)一寬度如200V／60Hz的民用AC電源從外部電源流入時，AC電源被整流器201整流為DC電壓，然后在被提供給電機(jī)驅(qū)動器203之前由電容濾波器202把DC電壓平穩(wěn)地平滑化。
電機(jī)驅(qū)動器203通過應(yīng)用三相AC電壓U，V，W和頻率經(jīng)帶有多個開關(guān)裝置Q1到Q6的高速開關(guān)來驅(qū)動電機(jī)M以任意控制經(jīng)電容濾波器202提供給電機(jī)的電壓或當(dāng)前電容以及頻率，從而執(zhí)行洗衣過程、沖洗過程和脫水過程。
開關(guān)裝置Q1到Q6是高速開關(guān)裝置，諸如IGBT(絕緣柵極雙極晶體管)。開關(guān)裝置Q1到Q6分別由與相應(yīng)低壓部分獨立配對的高電壓部分構(gòu)成Q1和Q4，Q2和Q5，Q3和Q6，以提供特定的AC電壓給電機(jī)的相應(yīng)相U，V，W。當(dāng)開關(guān)裝置Q1到Q6在斷開狀態(tài)時，恢復(fù)電流(I+)流經(jīng)反平行連接于開關(guān)裝置Q1到Q6的二極管D1到D6。
電壓檢測器204實時檢測平滑化的DC電壓，檢測的電壓被輸出到微計算機(jī)206。傳感器205基于電機(jī)M的各個相U，V，W中的旋轉(zhuǎn)位置和相位差信息檢測旋轉(zhuǎn)速度。之后，檢測到的旋轉(zhuǎn)速度被輸出到微計算機(jī)206。
微計算機(jī)206將從電壓檢測器204輸入的檢測的電壓VDC和從傳感器205發(fā)送的檢測的旋轉(zhuǎn)速度與預(yù)先編程的要求速度作比較。比較結(jié)果被用來控制電機(jī)驅(qū)動器203的開關(guān)裝置Q1到Q6，使得電機(jī)速度達(dá)到要求的速度。
從微計算機(jī)206傳送到電機(jī)驅(qū)動器203的信號是PWM(脈沖寬度調(diào)制)控制信號，其控制電機(jī)驅(qū)動器203的各個開關(guān)裝置Q1到Q6以及反平行連接于開關(guān)裝置的二極管D1到D6的開／關(guān)功能，從而輸出脈沖寬度被變換來使電機(jī)M中的電流變?yōu)榻普也ā?br> 在脫水過程或洗衣機(jī)桶的非平衡狀態(tài)被檢測到期間洗衣機(jī)蓋被打開的情況下，微計算機(jī)206立刻制動快速旋轉(zhuǎn)的電機(jī)M使洗衣機(jī)桶突然停止。當(dāng)電機(jī)M突然制動時，電機(jī)被電機(jī)驅(qū)動器203降低速度時，電機(jī)M用作感應(yīng)電機(jī)，恢復(fù)電壓流向電機(jī)驅(qū)動器203。然后恢復(fù)電壓被充電到電容濾波器202，其使得電壓電平增加。
微計算機(jī)206經(jīng)電壓檢測器204檢測電容濾波器202和電機(jī)驅(qū)動器203之間的電壓VDC，以建立初始相位和占空比，并且PWN控制信號被輸出到電機(jī)驅(qū)動器203。結(jié)果，建立電機(jī)M的各相電壓U，V和W與電容濾波器202之間的邏輯充放電環(huán)路，相位和占空比被改變。此后，電壓檢測器204實時檢測的電壓VDC的容量和變量寬度與預(yù)定的內(nèi)部參考電平Vref相比，用△V確定緊急制動裝置的操作。
如果檢測的電壓VDC的容量和變量寬度低于參考電平，則僅控制相位和占空比被復(fù)位，PWM控制信號被輸出到電機(jī)驅(qū)動器203來驅(qū)動電機(jī)M。
換言之，如果從電機(jī)M恢復(fù)的電壓不超出預(yù)定內(nèi)部電平或電壓的變量寬度是最小的，則當(dāng)相位和占空比被調(diào)整到恢復(fù)電壓時電機(jī)M被驅(qū)動。
另一方面，在電壓檢測器204檢測到的電壓VDC的大小和變量寬度超出預(yù)定內(nèi)部參考電平時，微計算機(jī)206識別狀態(tài)為緊急制動模式，并且緊急制動裝置207的開關(guān)裝置Q7被轉(zhuǎn)向接通狀態(tài)。連接于集電極的動力制動電阻器R2通過把它轉(zhuǎn)換為熱能而耗盡恢復(fù)能。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的制動反相器洗衣機(jī)的方法的流程圖。
參考圖4，如果確定洗衣機(jī)的制動已發(fā)生，微計算機(jī)接收從電壓檢測器204檢測的電壓和來自傳感器205的檢測的旋轉(zhuǎn)速度以建立相應(yīng)的初始相位和占空比。基于該相位和占空比，PWM控制信號被輸出到電機(jī)驅(qū)動器203(參考圖4的S1，S2，S3和S4)。
即，一旦微計算機(jī)206檢測到DC電壓和旋轉(zhuǎn)速度，相應(yīng)的初始相位和占空比被建立，平行連接于電機(jī)驅(qū)動器203的各個開關(guān)裝置Q1到Q6的二極管D1到D6被選擇地接通或斷開，從而建立相應(yīng)于用于電機(jī)M的各相U，V，W的恢復(fù)電壓的充電(I+)和放電(I-)的邏輯環(huán)路。
圖5是用于本發(fā)明的PWM占空比的波形圖。參考圖5，PWM占空比由下面的數(shù)學(xué)等式描述Dratio=TonTon+Toff]]>其中，Ton是開關(guān)裝置Q1到Q6的接通區(qū)間的時間，Toff是開關(guān)裝置Q1到Q6的斷開區(qū)間的時間。由于占空比的分母是固定值，占空比由Ton值確定。
因此，當(dāng)占空比提高時Ton值也提高，這意味著電機(jī)M的恢復(fù)電壓的充電量的增加及電容濾波器202的充電量的減少。反之，如果占空比平均值(means)小Ton值也小，這意味著電機(jī)M的恢復(fù)電壓的充電量的減少及電容濾波器202的充電量的增加。
然后，由電壓檢測器204實時檢測的電壓VDC1，VDC2(步驟S5)與預(yù)定內(nèi)部參考電壓Vref相比，以確定是執(zhí)行正常制動操作還是執(zhí)行緊急制動操作(參考圖4的S5和S6)。如果檢測的電壓VDC1，VDC2低于內(nèi)部參考電壓Vref，電壓的變量寬度(VDC1-VDC2)與內(nèi)部臨界電壓△V相比(參考圖4的S7)。
電壓的變量寬度表示電壓的突然增加或降低。因此，為檢測電壓電平的增加率，變量寬度(Vdc1-Vdc2)必須與內(nèi)部臨界電壓△V相比。
此時，如果電壓的變量寬度(Vdc1-Vdc2)低于內(nèi)部臨界電壓△V，控制相位和占空比被復(fù)位，相應(yīng)于控制相位和占空比的控制信號被連續(xù)傳送到電機(jī)驅(qū)動器203，直到電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度完全停止(參考圖4的S8，S9，S4)。
控制電機(jī)驅(qū)動器203的各個開關(guān)裝置Q1到Q6和各個二極管D1到D6的過程在相應(yīng)于檢測到的電壓VDC和速度的控制脈沖的相位和占空比變化時被重復(fù)。結(jié)果電機(jī)M被平滑地停止。
在檢測的電壓VDC1，VDC2超出參考電壓Vref的情況下，則被視為緊急制動環(huán)境，并且緊急制動裝置207的開關(guān)裝置Q7被轉(zhuǎn)向接通狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)被接通時，恢復(fù)電壓通過連接于開關(guān)裝置集電極與電容濾波器202以及電機(jī)驅(qū)動器203之間的動力制動電阻器R2而以熱能形式被放電壓(參考圖4的S6和S10)。
接著，電機(jī)M的旋轉(zhuǎn)速度被監(jiān)測，如果電機(jī)M被檢測到正旋轉(zhuǎn)，重復(fù)步驟S4到S10。
而且，如果電壓的變量寬度(VDC1-VDC2)超出閾值電壓△V，緊急制動裝置207的開關(guān)裝置Q7被激勵，動力制動電阻器R2以熱能形式對恢復(fù)電壓放電(參考圖4的S7，S10)。
此后，如果電機(jī)被檢測到正旋轉(zhuǎn)，執(zhí)行把相應(yīng)于電壓和旋轉(zhuǎn)速度的控制信號發(fā)送到電機(jī)驅(qū)動器203的過程(參考圖4的S9，S4)。
恢復(fù)到電容濾波器202的電壓的容量和變量寬度降低到內(nèi)部參考電平之下，控制相位和占空比被復(fù)位，緊急制動裝置207的開關(guān)裝置Q7被制止(參考圖4的S8)。
因此，在電機(jī)制動期間，如果恢復(fù)到電容濾波器202的電壓的容量和變量寬度低于參考電平，則電機(jī)驅(qū)動器203的控制相位和占空比被改變，直到電機(jī)M停止。且如果恢復(fù)到電容濾波器202的電壓的容量和變量寬度超出參考電平，則緊急制動裝置207的動力制動電阻器R2以熱能形式放電恢復(fù)電壓，直到它達(dá)到參考電平以下。
而且，計時器被用于測量制動洗衣機(jī)花費(fèi)的時間并且測量的時間被補(bǔ)償?shù)较匆虏僮髦小?br> 如上所述，本發(fā)明在電機(jī)制動洗衣機(jī)時，如果恢復(fù)到電容濾波器202的電壓的容量和寬度低于固定的電平時動力制動電阻器不被激勵，而是對脈沖信號的相位和占空比復(fù)位。從而動力制動電阻器的容量和大小可被最小化，由于動力制動電阻器的容量和大小的減小整個成本也被降低。而且，系統(tǒng)可用更好的外觀來簡單地構(gòu)造。
權(quán)利要求
1．一種用于制動洗衣機(jī)的方法，包括步驟(a)確定電機(jī)是否制動；(b)在步驟(a)確定的操作模式為制動模式時，通過根據(jù)在系統(tǒng)中流動的電壓建立初始相位和占空比來發(fā)射PWM(脈沖寬度調(diào)制)控制信號；(c)比較檢測到的電壓的容量和變量與由所述步驟(b)預(yù)先確定的參考電壓；(d)在步驟(c)的比較結(jié)果表明電壓的容量和變量低于預(yù)先確定的參考電平時，通過再建立控制相位和占空比來控制電機(jī)驅(qū)動器直到電機(jī)停止。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中如果檢測到的電壓容量超出預(yù)定參考電平，動力制動電阻器通過把它轉(zhuǎn)換為熱能而對恢復(fù)電壓放電，直到檢測到的電壓處于參考電平之下。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中如果檢測到的電壓容量超出內(nèi)部預(yù)定參考電平，動力制動電阻器把恢復(fù)電壓放電為熱能，直到檢測到的電壓的變量寬度處于預(yù)定參考電平之下。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中計時器測量電機(jī)制動洗衣機(jī)的時間并且在電機(jī)制動時把測量的時間補(bǔ)償?shù)较匆虏僮髦小?br> 5．一種用于制動洗衣機(jī)的方法，包括步驟(a)確定電機(jī)是否制動；(b)在確定制動模式時，比較檢測到的系統(tǒng)電壓的容量和變量寬度與參考電平；(c)在系統(tǒng)電壓的容量和變量寬度低于參考電平時通過利用第一制動方法制動洗衣機(jī)；(d)在系統(tǒng)電壓的容量和變量寬度超出參考電平時通過利用第二制動方法制動洗衣機(jī)。
6．根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述第一制動方法中，通過經(jīng)根據(jù)檢測到的電壓和變量寬度建立控制相位和占空比來控制電機(jī)以制動洗衣機(jī)。
7．根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述第二制動方法中，應(yīng)用動力制動電阻器來制動洗衣機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制動洗衣機(jī)的方法包括步驟:確定電機(jī)是否制動;在前面步驟確定的操作模式為制動模式時,通過根據(jù)在系統(tǒng)中流動的電壓建立初始相位和占空比來發(fā)射PWM(脈沖寬度調(diào)制)控制信號;比較檢測到的電壓的容量和變量與由前面步驟預(yù)先確定的參考電壓;在前面步驟的比較結(jié)果表明電壓的容量和變量低于預(yù)先確定的參考電平時,通過再建立控制相位和占空比來控制電機(jī)驅(qū)動器直到電機(jī)停止。
文檔編號H02P6/24GK1292602SQ00121679
公開日2001年4月25日 申請日期2000年7月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月12日
發(fā)明者君相哲, 李周煥, 季徹雄, 羅仁煥 申請人:Lg電子株式會社