檢知三相電機(jī)界限電流持續(xù)時(shí)間的方法及電路及洗衣的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了檢知三相電機(jī)界限電流持續(xù)時(shí)間的方法，為電學(xué)領(lǐng)域，解決三相電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間維持在界限電流下而無(wú)法被檢知的問(wèn)題，通過(guò)比較電路、方波切割電路和MCU實(shí)現(xiàn)，首先預(yù)設(shè)基準(zhǔn)電壓Vref，然后將三相電機(jī)的任一相的相電流轉(zhuǎn)換為模擬電壓Ui，接著通過(guò)比較電路將模擬電壓Ui與基準(zhǔn)電壓Vref進(jìn)行比較并輸出電壓比較信號(hào)Uo，同時(shí)由MCU向方波切割電路輸出周期為Tm的方波脈沖信號(hào)Po，利用方波切割電路和Po信號(hào)將Uo信號(hào)切割為與Po信號(hào)同步且反相的Up信號(hào)，將Up信號(hào)反饋給MCU，由MCU記錄Up信號(hào)的邊緣觸發(fā)次數(shù)N，從而估算出界限電流的持續(xù)時(shí)間，本發(fā)明主要用于檢知三相電機(jī)如洗衣機(jī)馬達(dá)的異常工作狀態(tài)。另外本發(fā)明還提供了應(yīng)用上述方法的電路及具有該電路的洗衣機(jī)。
【專利說(shuō)明】檢知三相電機(jī)界限電流持續(xù)時(shí)間的方法及電路及洗衣機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及三相電機(jī)工作異常檢知，特別是一種檢知三相電機(jī)界限電流持續(xù)時(shí)間 的方法以及應(yīng)用該方法的電路，以及具有該電路來(lái)檢知洗衣機(jī)馬達(dá)在界限電流環(huán)境下持續(xù) 時(shí)間的洗衣機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，在洗衣機(jī)的馬達(dá)控制回路中一般設(shè)有相電流實(shí)時(shí)檢知電路和過(guò)電流檢知電 路。比如相電流檢知電路是將洗衣機(jī)馬達(dá)的任一相電流通過(guò)電流檢知相電阻Rshunt轉(zhuǎn)換 為模擬電壓信號(hào)Ui，再經(jīng)過(guò)放大電路反饋給MCU，MCU通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)采樣bit值來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)控洗衣 機(jī)馬達(dá)各相電流；過(guò)電流檢知電路則是通過(guò)將電流檢知相電阻Rshunt檢出的電壓Ui與基 準(zhǔn)電阻設(shè)定的過(guò)電流基準(zhǔn)電壓Uref作比較，若Ui > Uref，則比較器輸出高電平反饋給MCU 中斷端口來(lái)切斷PWM驅(qū)動(dòng)波形的輸出而實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。上述相電流檢知電路在洗衣機(jī)異常 運(yùn)轉(zhuǎn)檢知方面存在兩個(gè)弊端：①在洗衣機(jī)馬達(dá)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于回路噪聲干擾比較大，導(dǎo)致 模擬信號(hào)端口采樣誤差偏大，無(wú)法準(zhǔn)確量化洗衣機(jī)馬達(dá)實(shí)時(shí)電流的真實(shí)情況；②洗衣機(jī)各 行程中洗衣機(jī)馬達(dá)的電流值介于正常工作電流和過(guò)電流臨界值之間時(shí)，我們稱之為界限電 流，在洗衣機(jī)馬達(dá)低速運(yùn)轉(zhuǎn)且電流值長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)界限電流時(shí)，上述的檢知電路是無(wú)法準(zhǔn)確 做出異常檢知并且實(shí)施相應(yīng)的保護(hù)功能?？梢耘e例說(shuō)明，例如洗衣機(jī)在正常洗滌時(shí)，洗衣機(jī) 馬達(dá)的相電流最大3A左右，當(dāng)桶出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)時(shí)，由于皮帶張力原因，洗衣機(jī)馬達(dá)不一定會(huì)被 完全鎖定，而是出現(xiàn)皮帶與馬達(dá)傳動(dòng)軸上的帶輪打滑摩擦而過(guò)負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)相電流持續(xù) 在6?7A，該電流沒(méi)有達(dá)到過(guò)電流檢知電路的預(yù)設(shè)檢知臨界值10A，并且洗衣機(jī)馬達(dá)轉(zhuǎn)速也 未低至下限報(bào)警值，出現(xiàn)上述情況時(shí)，上述相電流檢知電路和過(guò)電流檢知電路是無(wú)法做出 異常檢知并實(shí)施保護(hù)措施的。在皮帶磨斷之前，洗衣機(jī)馬達(dá)線圈和功率驅(qū)動(dòng)元件（如IGBT) 一直維持在界限電流6?7A的工作狀態(tài)而無(wú)法做出異常判斷，最終洗衣機(jī)馬達(dá)線圈和功率 驅(qū)動(dòng)元件的溫度持續(xù)上升，可能導(dǎo)致馬達(dá)線圈、功率驅(qū)動(dòng)元件等部件損毀或產(chǎn)生不安全隱 患。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要達(dá)到的目的就是提供一種檢知三相電機(jī)界限電流持續(xù)時(shí)間的方法，能 夠讓MCU及時(shí)判斷并處置三相電機(jī)在長(zhǎng)時(shí)間界限電流下的異常工作狀態(tài)。
[0004] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：檢知三相電機(jī)界限電流持續(xù)時(shí)間 的方法，通過(guò)比較電路、方波切割電路和MCU實(shí)現(xiàn)，步驟如下，首先預(yù)設(shè)界限電流的等價(jià)基 準(zhǔn)電壓Vref，然后將三相電機(jī)的任一相的相電流轉(zhuǎn)換為實(shí)時(shí)的模擬電壓Ui，接著通過(guò)比較 電路將模擬電壓Ui與基準(zhǔn)電壓Vref進(jìn)行比較，比較電路被配置為當(dāng)Ui > Vref時(shí)輸出的 電壓比較信號(hào)Uo為直流高電平信號(hào)，同時(shí)由MCU向方波切割電路輸出周期為Tm的方波脈 沖信號(hào)P〇,利用方波切割電路和方波脈沖信號(hào)P〇將直流高電平的電壓比較信號(hào)Uo切割為 與方波脈沖信號(hào)P〇同步且反相的方波脈沖信號(hào)Up，將Up信號(hào)反饋給MCU的邊沿觸發(fā)端口， 最后由MCU的邊緣觸發(fā)端口記錄方波脈沖信號(hào)Up的邊緣觸發(fā)次數(shù)N，N為大于等于零的整 數(shù)，從而估算出界限電流的持續(xù)時(shí)間ST，δΤ^ΝΧΤπι。
[0005] 作為優(yōu)選的方案，所述三相電機(jī)的任一相的相電流通過(guò)Rshunt電阻轉(zhuǎn)換為實(shí)時(shí) 的模擬電壓Ui。
[0006] 本發(fā)明還提供了應(yīng)用上述方法的電路，包括比較電路以及方波切割電路，三相電 機(jī)的任一相的相電流通過(guò)Rshunt電阻轉(zhuǎn)換為實(shí)時(shí)的模擬電壓Ui，模擬電壓Ui和界限電流 的等價(jià)基準(zhǔn)電壓Vref輸入到比較電路進(jìn)行比較，比較電路輸出電壓比較信號(hào)Uo,方波切割 電路由三極管構(gòu)成，三極管的基極與MCU的方波脈沖信號(hào)輸出端口 P0連接，三極管的集電 極連接在比較電路的輸出端上，三極管的發(fā)射極接地，比較電路的輸出端連接三極管的集 電極后與MCU的邊緣觸發(fā)端口 IRQ連接。
[0007] 作為優(yōu)選的方案，所述比較電路由比較器構(gòu)成，模擬電壓Ui接入比較器的同相輸 入端，界限電流基準(zhǔn)電壓Vref接入比較器的反相輸入端，比較器的輸出端連接限流電阻后 與三極管的集電極連接，接著并聯(lián)一濾波電容后與MCU的邊緣觸發(fā)端口 IRQ連接。
[0008] 進(jìn)一步優(yōu)選的方案，所述三相電機(jī)為洗衣機(jī)馬達(dá)。
[0009] 本發(fā)明還提供了一種洗衣機(jī)，包括洗衣機(jī)馬達(dá)，所述洗衣機(jī)馬達(dá)為三相電機(jī)，洗衣 機(jī)具有上述電路用于檢知洗衣機(jī)馬達(dá)在界限電流環(huán)境下的持續(xù)時(shí)間。
[0010] 采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：將比較電路配置為，當(dāng)三相電機(jī)出現(xiàn) 界限電流，即Ui > Vref時(shí)，輸出的電壓比較信號(hào)Uo為直流高電平信號(hào)，MCU輸出方波脈沖 信號(hào)P〇的周期為Tm，利用方波切割電路將直流高電平的電壓比較信號(hào)Uo切割為與Po同步 且反相的方波脈沖信號(hào)Up，Up信號(hào)反饋給MCU，可通過(guò)MCU記錄方波脈沖信號(hào)Up的邊緣觸 發(fā)次數(shù)N(即高電平變成低電平的次數(shù)），N為大于等于零的整數(shù)，從而估算出界限電流的持 續(xù)時(shí)間S Τ，δ T?NXTm?？梢酝ㄟ^(guò)MCU將δ T與預(yù)設(shè)的限制界限電流最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間Tset 進(jìn)行比較，若S T > Tset，則發(fā)出異常檢知信號(hào)并中斷三相電機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，例如在洗衣機(jī) 中應(yīng)用，就可以避免洗衣機(jī)馬達(dá)的線圈、功率驅(qū)動(dòng)元件等部件長(zhǎng)時(shí)間維持在界限電流環(huán)境 下，降低洗衣機(jī)品質(zhì)損耗，保證洗衣機(jī)馬達(dá)的線圈、功率驅(qū)動(dòng)元件等部件的使用壽命，避免 相關(guān)的一些安全性問(wèn)題。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明：
[0012] 圖1為本發(fā)明中電路的示意圖；
[0013] 圖2為比較電路中電壓信號(hào)的邏輯關(guān)系示意圖；
[0014] 圖3為方波切割電路中電壓信號(hào)的邏輯關(guān)系示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015] 實(shí)施例一：
[0016] 本實(shí)施例提供了檢知三相電機(jī)界限電流持續(xù)時(shí)間的檢知方法，界限電流被定義為 三相電機(jī)任一相中介于正常工作電流和過(guò)電流臨界值之間的相電流，上述檢知方法通過(guò)比 較電路、方波切割電路和MCU實(shí)現(xiàn)，步驟如下，首先預(yù)設(shè)界限電流基準(zhǔn)電壓Vref，然后將三 相電機(jī)的任一相的相電流轉(zhuǎn)換為實(shí)時(shí)的模擬電壓Ui，接著通過(guò)比較電路將模擬電壓Ui與 界限電流基準(zhǔn)電壓Vref進(jìn)行比較，比較電路被配置為當(dāng)Ui > Vref時(shí)輸出的電壓比較信號(hào) Uo為直流高電平信號(hào)，同時(shí)由MCU向方波切割電路輸出周期為Tm的方波脈沖信號(hào)Po,利用 方波切割電路和方波脈沖信號(hào)P〇將直流高電平的電壓比較信號(hào)Uo切割為與方波脈沖信號(hào) P〇同步且反相的方波脈沖信號(hào)Up，將Up信號(hào)反饋給MCU的邊沿觸發(fā)中斷端口，最后由MCU 記錄方波脈沖信號(hào)Up的邊緣觸發(fā)次數(shù)N，N為大于等于零的整數(shù)，從而估算出界限電流的持 續(xù)時(shí)間δ Τ，δ T?NXTm。
[0017] 模擬電壓Ui可以由三相電機(jī)的任一相的相電流通過(guò)Rshunt電阻轉(zhuǎn)換而來(lái)，這種 方法非常簡(jiǎn)單，而且實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確。除此之外，也可以采用其他方式得到模擬電壓Ui。
[0018] 界限電流基準(zhǔn)電壓Vref-般設(shè)定為大于三相電機(jī)的相電流I在正常工作時(shí)最大 值所對(duì)應(yīng)的模擬電壓，例如，三相電機(jī)的相電流I在正常工作時(shí)最大值為3A左右，則Vref 可以設(shè)定為 RshuntX (4 ?5)A，而 Ui = IXRshunt。
[0019] 實(shí)施例二：
[0020] 本實(shí)施例為在洗衣機(jī)中應(yīng)用實(shí)施例一中的方法來(lái)檢知洗衣機(jī)馬達(dá)在界限電流環(huán) 境下持續(xù)時(shí)間的電路，具體包括比較電路1以及方波切割電路2,如圖1所示，洗衣機(jī)的馬達(dá) 控制回路一般都有用于配合檢知洗衣機(jī)馬達(dá)的相電流的電流檢知相電阻Rshunt，電流檢知 相電阻Rshunt與洗衣機(jī)馬達(dá)Μ的A相串聯(lián)，因此可以在電流檢知相電阻Rshunt與洗衣機(jī) 馬達(dá)Μ的A相之間輸出實(shí)時(shí)的模擬電壓Ui，Ui = IXRshunt，I為洗衣機(jī)馬達(dá)Μ的相電流， 比較電路1由比較器Ν構(gòu)成，比較器Ν的同相輸入端上串聯(lián)一限流電阻R1，模擬電壓Ui接 入比較器N的同相輸入端，界限電流基準(zhǔn)電壓Vref與比較器N的反相輸入端連接，模擬電 壓Ui和界限電流基準(zhǔn)電壓Vref通過(guò)比較器N進(jìn)行比較并輸出電壓比較信號(hào)Uo,方波切割 電路2由三極管Q構(gòu)成，三極管Q的基極串聯(lián)一分壓電阻R3與MCU的方波脈沖信號(hào)輸出端 口 P0連接，三極管Q的發(fā)射極接地，比較器N的輸出端連接分壓電阻R2后與三極管Q的集 電極連接，接著并聯(lián)一濾波電容C1后與MCU的邊緣觸發(fā)端口 IRQ連接。
[0021] 當(dāng)洗衣機(jī)馬達(dá)出現(xiàn)界限電流，即Ui > Vref時(shí)，比較電路輸出的電壓比較信號(hào)Uo 為直流高電平信號(hào)，Ui信號(hào)對(duì)應(yīng)Uo信號(hào)的邏輯關(guān)系如圖2所示，P0端口輸出方波脈沖信號(hào) P〇的周期為Tm，利用三極管的開(kāi)關(guān)特性，將Uo信號(hào)切割為與Po信號(hào)同步且反相方波脈沖 信號(hào)Up,Uo信號(hào)和Po信號(hào)對(duì)應(yīng)Up信號(hào)的邏輯關(guān)系如圖3所不，Up的周期也為Tm，Up信號(hào) 反饋給MCU邊緣觸發(fā)端口 IRQ后，可通過(guò)邊緣觸發(fā)端口 IRQ記錄Up信號(hào)的邊緣觸發(fā)次數(shù)N， 從而估算出界限電流的持續(xù)時(shí)間ST，δΤ^ΝΧΤπι，例如圖3中，δΤ~3ΧΤπι。接下來(lái)就 可以通過(guò)MCU將δΤ與預(yù)設(shè)的限制界限電流最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間Tset進(jìn)行比較，若δΤ彡Tset， 則發(fā)出異常檢知信號(hào)并中斷洗衣機(jī)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，避免馬達(dá)線圈、功率驅(qū)動(dòng)元件等部件 長(zhǎng)時(shí)間維持在界限電流環(huán)境下，降低洗衣機(jī)品質(zhì)損耗，保證馬達(dá)線圈、功率驅(qū)動(dòng)元件等部件 的使用壽命，避免相關(guān)的一些安全性問(wèn)題。洗衣機(jī)馬達(dá)正常工作，即Ui < Vref，則電壓比較 信號(hào)Uo保持為低電平信號(hào)，MCU邊緣觸發(fā)端口 IRQ記錄的邊緣觸發(fā)次數(shù)為0,也就不會(huì)出現(xiàn) 誤判的情況。
[0022] 本實(shí)施例也可以用于檢知洗衣機(jī)馬達(dá)B相或C相的界限電流持續(xù)時(shí)間。而除了洗 衣機(jī)馬達(dá)之外，也可以應(yīng)用在其它三相電機(jī)上。
[0023] 實(shí)施例三：
[0024] 本實(shí)施例提供一種洗衣機(jī)，包括洗衣機(jī)馬達(dá)，洗衣機(jī)馬達(dá)為三相電機(jī)，洗衣機(jī)具有 實(shí)施例二中的電路，能夠應(yīng)用實(shí)施例一中的方法來(lái)檢知洗衣機(jī)馬達(dá)在界限電流環(huán)境下的持 續(xù)時(shí)間。
[0025] 本發(fā)明中的"連接"均是指電連接。除上述優(yōu)選實(shí)施例外，本發(fā)明也還有其他的實(shí) 施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明作出各種改變和變形，只要不脫離本發(fā)明的精神， 均應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求書中所定義的范圍。
【權(quán)利要求】
1. 檢知三相電機(jī)界限電流持續(xù)時(shí)間的方法，其特征在于：通過(guò)比較電路、方波切割電 路和MCU實(shí)現(xiàn)，步驟如下，首先預(yù)設(shè)界限電流的等價(jià)基準(zhǔn)電壓Vref，然后將三相電機(jī)的任一 相的相電流轉(zhuǎn)換為實(shí)時(shí)的模擬電壓Ui，接著通過(guò)比較電路將模擬電壓Ui與基準(zhǔn)電壓Vref 進(jìn)行比較，比較電路被配置為當(dāng)Ui > Vref時(shí)輸出的電壓比較信號(hào)Uo為直流高電平信號(hào)， 同時(shí)由MCU向方波切割電路輸出周期為Tm的方波脈沖信號(hào)Po,利用方波切割電路和方波 脈沖信號(hào)P〇將直流高電平的電壓比較信號(hào)Uo切割為與方波脈沖信號(hào)Po同步且反相的方 波脈沖信號(hào)Up，將Up信號(hào)反饋給MCU的邊沿觸發(fā)端口，最后由MCU的邊緣觸發(fā)端口記錄方 波脈沖信號(hào)Up的邊緣觸發(fā)次數(shù)N，N為大于等于零的整數(shù)，從而估算出界限電流的持續(xù)時(shí)間 δ Τ，δ T ~ NXTm。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述三相電機(jī)的任一相的相電流通過(guò) Rshunt電阻轉(zhuǎn)換為實(shí)時(shí)的模擬電壓Ui。
3. 應(yīng)用權(quán)利要求2所述方法的電路，其特征在于：包括比較電路以及方波切割電路，三 相電機(jī)任一相的相電流通過(guò)Rshunt電阻轉(zhuǎn)換為實(shí)時(shí)的模擬電壓Ui，模擬電壓Ui和界限電 流的等價(jià)基準(zhǔn)電壓Vref輸入到比較電路進(jìn)行比較，比較電路輸出電壓比較信號(hào)Uo,方波切 割電路由三極管構(gòu)成，三極管的基極與MCU的方波脈沖信號(hào)輸出端口 P0連接，三極管的集 電極連接在比較電路的輸出端上，三極管的發(fā)射極接地，比較電路的輸出端連接三極管的 集電極后與MCU的中斷端口 IRQ連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電路，其特征在于：所述比較電路由比較器構(gòu)成，模擬電壓 Ui接入比較器的同相輸入端，界限電流基準(zhǔn)電壓Vref接入比較器的反相輸入端，比較器的 輸出端連接限流電阻后與三極管的集電極連接，接著并聯(lián)一濾波電容后與MCU的中斷端口 IRQ連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的電路，其特征在于：所述三相電機(jī)為洗衣機(jī)馬達(dá)。
6. 洗衣機(jī)，包括洗衣機(jī)馬達(dá)，所述洗衣機(jī)馬達(dá)為三相電機(jī)，其特征在于：洗衣機(jī)具有權(quán) 利要求3所述的電路用于檢知洗衣機(jī)馬達(dá)在界限電流環(huán)境下的持續(xù)時(shí)間。
【文檔編號(hào)】H02H7/08GK104052025SQ201410266790
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年6月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月16日
【發(fā)明者】程凱 申請(qǐng)人:松下家電研究開(kāi)發(fā)（杭州）有限公司, 杭州松下家用電器有限公司