排水泵用直流无刷电动机系统、及其控制方法和控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及排水泵技术领域，更具体地，本发明涉及一种家用电器的排水泵用直流无刷电动机的控制方法及控制装置、以及一种家用电器的排水泵用直流无刷电动机系统。
【背景技术】
[0002]目前，单相交流永磁同步电机以其高能量效率和优秀的稳态特性被广泛应用于洗碗机、洗衣机等家用电器排水泵领域。然而，单相交流永磁同步电机在启动和运行性能方面有一定的局限性。
[0003]例如，在洗衣机排水泵应用中，为了解决排水泵启动时负荷大容易烧毁电机的问题，需要增设启动装置，该启动装置主要由设有启动筋的联轴器和设有启动凸台的启动腔组成，在电机启动瞬间，需要先空转一定角度，当启动筋转到与启动凸台接触后才能带动叶轮转动，从而实现空载启动的效果，有效地解决了因启动负载大而烧毁电机的问题。由于启动筋与启动凸台接触时会发出碰撞的噪声，为了减低这种噪声，可在启动筋两侧边或启动凸台两侧边分别设有减震垫。这种电机结构比较复杂，装配工艺繁琐，且启动腔与减震垫的增加也使成本大大增加，多次启动后存在减震垫的失效问题。
[0004]其次，单相交流永磁同步电机本身无法实现定向旋转和调速，需要在转子结构上增加止逆机构来防止电机反向旋转，并且通过调节供电电压的频率来实现单相交流永磁同步电机的调速，其在空载运转时振动、噪声较大且温升较高，而在排水过程后期，残留少量的水与空气混合，导致排水泵处于半水半空气状态，而电机无法识别此状态，叶轮仍高速旋转，产生了半水半空气噪音。
[0005]已经提出了一种识别单相交流永磁同步电机的这种半水半空气状态的技术。在中国专利申请公布号CN102444570A的专利文献中公开了一种家用电器排放泵的控制方法及实施该方法的处理单元，其通过计算电机相电流函数的零电流平台和与相同的相位相关的反电动势信号的过零点之间的相差，识别单相交流永磁同步电机的半水半空气状态。然而，其只是对单相交流永磁同步电机进入半水半空气运行的临界状态进行识别，并切断对电机的供电，待水位恢复到一定值之后，再次启动电机。这种控制方法带来的缺点是残留的水并不能通过电机完全排出，因此并未彻底的解决排水过程中半水半空气噪音问题。
[0006]随着绿色家电理念的提出和环保意识的增强，现有的排水泵已无法满足大家对居住环境舒适度越来越高的要求。因此，需要一种新型的排水泵，其结构简单，体积较小，效率较高，工作噪音较小。
【发明内容】
[0007]为了解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，提供了一种排水泵用直流无刷电动机的控制方法及控制装置、以及一种排水泵用直流无刷电动机系统，其可以识别排水泵的半水半空气状态，并且通过在此状态下降低直流无刷电动机的目标转速来降低半水半空气噪音。
[0008]根据本发明的另一方面，提供了一种排水泵用直流无刷电动机的控制方法，包括:在所述直流无刷电动机的转速达到第一预定转速之后，将给所述直流无刷电动机的定子绕组供电的电压脉冲的占空比与第一临界占空比进行比较；以及在所述电压脉冲的占空比低于所述第一临界占空比的情况下，判断所述排水泵进入半水半空气运行状态，并且将所述直流无刷电动机的目标转速设置为第二预定转速，其中，所述第二预定转速低于所述第一预定转速。
[0009]根据本发明实施例，在所述直流无刷电动机处于空载运行状态下时，给所述直流无刷电动机的定子绕组供电的电压脉冲的占空比为第一占空比；在所述直流无刷电动机处于额定负载运行状态下时，给所述直流无刷电动机的定子绕组供电的电压脉冲的占空比为第二占空比；其中，所述第一临界占空比大于所述第一占空比，并且小于所述第二占空比。
[0010]根据本发明实施例，在所述电压脉冲的占空比持续降低并且低于所述第一临界占空比的情况下，才判断所述排水泵进入半水半空气运行状态，并且将所述直流无刷电动机的目标转速设置为第二预定转速。
[0011]根据本发明实施例，在所述直流无刷电动机处于额定负载运行状态下的转速达到第一预定转速之后，在所述电压脉冲的占空比低于所述第一临界占空比的情况下，才判断所述排水泵进入半水半空气运行状态，并且将所述直流无刷电动机的目标转速设置为所述第二预定转速。
[0012]根据本发明实施例，在所述直流无刷电动机的定子绕组供电的电压脉冲的占空比继续降低至第二临界占空比的情况下，将所述排水泵直流无刷电动机的目标转速设置为所述第三预定转速，其中，所述第二临界占空比大于所述第一占空比，并且小于所述第一临界占空比，所述第三预定转速高于所述第二预定转速。
[0013]根据本发明实施例，所述第一预定转速等于或低于所述直流无刷电动机的额定转速，所述第三预定转速等于所述直流无刷电动机的额定转速；所述第一临界占空比等于所述第二临界占空比。
[0014]根据本发明的又一方面，提供了一种排水泵用直流无刷电动机的控制装置，包括:占空比比较部件，其在所述直流无刷电动机的转速达到第一预定转速之后，将给所述直流无刷电动机的定子绕组供电的电压脉冲的占空比与第一临界占空比进行比较，并且得到第一比较结果；以及目标转速设置部件，其在所述第一比较结果指示所述电压脉冲的占空比低于所述第一临界占空比的情况下，判断所述排水泵进入半水半空气运行状态，并且将所述直流无刷电动机的目标转速设置为第二预定转速，其中，所述第二预定转速低于所述第一预定转速。
[0015]根据本发明实施例，在所述直流无刷电动机处于空载运行状态下时，给所述直流无刷电动机的定子绕组供电的电压脉冲的占空比为第一占空比；在所述直流无刷电动机处于额定负载运行状态下时，给所述直流无刷电动机的定子绕组供电的电压脉冲的占空比为第二占空比；其中，所述第一临界占空比大于所述第一占空比，并且小于所述第二占空比。
[0016]根据本发明实施例，在所述直流无刷电动机处于额定负载运行状态下的转速达到第一预定转速之后，目标转速设置部件在所述第一比较结果指示所述电压脉冲的占空比低于所述第一临界占空比的情况下，才判断所述排水泵进入半水半空气运行状态，并且将所述直流无刷电动机的目标转速设置为所述第二预定转速。
[0017]根据本发明实施例，所述占空比比较部件还将给所述直流无刷电动机的定子绕组供电的电压脉冲的占空比与第二临界占空比进行比较，并且得到第二比较结果；所述目标转速设置部件还在所述第二比较结果指示所述电压脉冲的占空比低于第二临界占空比的情况下，将所述直流无刷电动机的目标转速设置为所述第三预定转速，其中，所述第二临界占空比大于所述第一占空比，并且小于所述第一临界占空比，所述第三预定转速高于所述第二预定转速。
[0018]根据本发明实施例，所述第一预定转速等于或低于所述直流无刷电动机的额定转速，所述第三预定转速等于所述直流无刷电动机的额定转速；所述第一临界占空比等于所述第二临界占空比。
[0019]根据本发明又一方面，提供了一种排水泵用直流无刷电动机系统，包括:直流无刷电动机，包括:定子组件和转子组件，定子组件包括定子铁芯以及在定子铁芯槽中绕制的定子绕组，转子组件包括转子磁极；以及电动机控制系统，包括:驱动模块、位置检测模块和控制模块，其中，所述位置检测模块检测所述直流无刷电动机中的转子磁极的位置，所述控制模块根据所述位置检测模块检测的所述转子磁极的位置计算所述转子磁极的实际转速，并且根据所述直流无刷电动机的目标转速和所述直流无刷电动机的实际转速输出用于控制所述驱动模块的控制脉冲信号；其中，所述控制模块还在所述驱动模块输出的电压脉冲的占空比低于第一临界占空比时，判断所述排水泵进入半水半空气状态，并且降低所述直流无刷电动机的目标转速。
[0020]根据本发明实施例，所述定子铁芯槽的数量与转子磁极的数量相同，转子磁极和定子铁芯所形成的径向气隙为不均匀气隙。
[0021]根据本发明实施例，所述驱动模块包括H桥逆变器；以及所述控制模块输出的控制脉冲