专利名称：用于制动洗衣机的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制动洗衣机的方法。尤其涉及通过在恢复电压处于预定电平或在预定电平以下时调整脉冲相位和脉冲占空比并且在恢复电压达到预定电平以上时应用最小电容动力制动电阻器来控制电机制动系统中的恢复电压以制动洗衣机的方法。
参考
图1，用于洗衣机的传统制动系统包括把系统的AC电源转换为DC电压的整流器101；平滑整流的DC电压的电容滤波器102；通过应用平滑化的DC电压来驱动电机的电机驱动器103；在电机M被突然制动时检测系统的电压的电压检测器104；比较电压检测器104检测的电压与在系统中预先设定的参考电压的电压比较器105；根据电压比较器105的比较结果确定动力制动电阻器R1的开／关状态的开关元件106；检测电机M的旋转位置和速度的检测器107；控制电机整个操作来解决系统中的过电压的微计算机108；以及根据微计算机108的控制产生控制信号的信号输出装置109。
动力制动电阻器R1把恢复电压转换成为热能以在电机或负载的惯性能转换为电能时保护系统，该电能导致在电容滤波器102中充电的恢复电压的电平提高。
参考图1，后面将描述如上所述的用于洗衣机的传统制动系统的整个操作。
首先，整流器101把从外部电源提供的民用AC电源转换为DC电压，然后，在提供给电机驱动器103之前，该DC电压被电容滤波器102平滑化。
洗衣机作为电机驱动器103操作并转换由电容滤波器102平滑化的DC电压来驱动电机M。
但是，在脱水过程或洗衣机桶的非平衡状态被检测到期间洗衣机盖被打开的情况下，快速旋转的电机M必须被快速制动来使洗衣机桶突然停止。
由于电机M是无刷DC电机，当电机M在正常洗衣操作期间被加载时，电流从电容滤波器102沿放电方向流动到电机M。
但是，当快速旋转的电机M突然被制动时，电机M成为一个能量发生器，电流沿从电机M向电容滤波器102的充电方向流动，这是由于来自电机M的感应电动能引起电容滤波器102的电压电平升高导致的。
如果在电容滤波器102中充电的恢复电压不被放电，电压电平提高到超出设计的电路的内部电压，该电压会损坏周围电路和装置。
因此，配备有电压检测器104、电压比较器105和动力制动电阻器R1，以放掉在电机M制动期间系统中的溢出电压。
在洗衣或脱水过程中电机M被制动的情况下，电压检测器104测量电容滤波器102和电机M之间的电压，并且把检测到的测量电压传递到电压比较器105。
此后，电压比较器105比较参考电压Vref与从电压检测器104传递来的检测到的电压Vdc，并发送比较的结果到开关元件106。基于从电压比较器105发送的比较结果，开关元件106操作开／关控制功能。
如果确定检测到的电压Vdc超出参考电压Vref，则在开关经来自电压比较器105的输出的电源被旋向接通的状态时动力制动电阻器R1被激励。
结果，在电容滤波器102和电机M之间的溢出电压不会流向电容滤波器102，而是流向动力制动电阻器R1，从而当溢出电压被放电为热能时，系统被维持在规则的电压电平。
如果电容滤波器102和电机M之间检测到的电压Vdc低于参考电压Vref电平时，则在溢出电压放电过程期间，通过开关元件106制动电阻器R1被转向断开状态。然后当电流仅流向电容滤波器102而不流向动力制动电阻器R1时电机M操作。
但是，在电机M被很快降低速度或电机M的负载惯量变大的情况下，由电机M产生的恢复能变大。结果恢复能被恢复到电机驱动器103，充电到电容滤波器102的电压的提高。并且，当DC电压达到超出380V，动力制动电阻器R1被接通来把恢复能放电成为热能。
传统方法的一个缺点是检测到的电压仅与一个参考电平相比，仅在检测到的电压超出参考电平的情况下开关元件106被操作来启动动力制动电阻器R1，这导致根据电机制动正确处理恢复电压方面很困难，并且还有不能快速而平滑操作电机的问题。
传统方法的另一个缺点是安装在系统外部上的动力制动电阻器R1的尺寸和容量大，使得系统更复杂，系统的制造成本增加。
本发明的一个目的是提供一种通过用硬件和软件处理电机制动的恢复电压来快速且平滑地制动洗衣机的方法。
本发明的另一个目的是降低动力制动电阻器R1的尺寸和容量以降低系统体积和成本。
满足这些和其它的目的的用于制动洗衣机的方法包括步骤确定电机是否制动；在前面步骤确定的操作模式为制动模式时，通过根据在系统中流动的电压建立初始相位和占空比来发射PWM(脉冲宽度调制)控制信号；比较检测到的电压的容量和变量与由前面步骤预先确定的参考电压；在前面步骤的比较结果表明电压的容量和变量低于预先确定的参考电平时，通过再建立控制相位和占空比来控制电机驱动器直到电机停止。
图1是传统反相器洗衣机的制动系统的框图；图2是根据本发明的反相器洗衣机的制动系统的框图；图3是根据本发明的电机驱动器和电机的截面框图；图4是用于执行根据本发明的制动反相器洗衣机的方法的流程图；图5是图示根据本发明的PWM信号的占空比的波形图；图6是根据本发明在电机制动期间示例恢复电压的波形图。
现在参考附图对本发明的制动洗衣机的方法的优选实施例做如下描述。
图2是根据本发明的反相器洗衣机的制动系统的框图。图3是表示电机驱动器和电机的截面框图。
参考图2和3，根据本发明的反相器洗衣机的制动元件包括把系统的AC电源转换为DC电压的整流器201；平滑整流的DC电压的电容滤波器202；通过把平滑化的DC电压转换为三相电压和频率来驱动电机M的电机驱动器203；实时检测平滑化的DC电压的电压检测器204；实时检测电机M的相位差和旋转速度的传感器205；基于根据电机M速度和电压检测器204中检测到的电压的预定相位和占空比发射控制信号到电机驱动器203的微计算机206；和用于通过利用微计算机206的控制在电机M的紧急制动情况下耗尽恢复电压的紧急制动装置207。
参考图3，电机驱动器203包括多个高速开关装置Q1到Q6；反平行连接于开关装置Q1到Q6的活轮(free wheeling)二极管D1到D6。
在电机驱动器203中，连接于高电压的开关装置Q1，Q2和Q3分别与连接于低电压的开关装置Q4，Q5和Q6配对以提供AC电压给电机M的各个相U，V，W。
紧急制动元件207构成为其开／关功能由从微计算机206发送来的控制信号确定的开关装置Q7，和一个动力制动电阻器R2以在开关处于接通的状态的情况下通过转换为热能来对恢复电压放电。
本发明的优选实施例将参考相关附图在后面描述。
参考图2和3，当带有通常在家庭，商业区和工厂中使用的统一频率和统一宽度如200V／60Hz的民用AC电源从外部电源流入时，AC电源被整流器201整流为DC电压，然后在被提供给电机驱动器203之前由电容滤波器202把DC电压平稳地平滑化。
电机驱动器203通过应用三相AC电压U，V，W和频率经带有多个开关装置Q1到Q6的高速开关来驱动电机M以任意控制经电容滤波器202提供给电机的电压或当前电容以及频率，从而执行洗衣过程、冲洗过程和脱水过程。
开关装置Q1到Q6是高速开关装置，诸如IGBT(绝缘栅极双极晶体管)。开关装置Q1到Q6分别由与相应低压部分独立配对的高电压部分构成Q1和Q4，Q2和Q5，Q3和Q6，以提供特定的AC电压给电机的相应相U，V，W。当开关装置Q1到Q6在断开状态时，恢复电流(I+)流经反平行连接于开关装置Q1到Q6的二极管D1到D6。
电压检测器204实时检测平滑化的DC电压，检测的电压被输出到微计算机206。传感器205基于电机M的各个相U，V，W中的旋转位置和相位差信息检测旋转速度。之后，检测到的旋转速度被输出到微计算机206。
微计算机206将从电压检测器204输入的检测的电压VDC和从传感器205发送的检测的旋转速度与预先编程的要求速度作比较。比较结果被用来控制电机驱动器203的开关装置Q1到Q6，使得电机速度达到要求的速度。
从微计算机206传送到电机驱动器203的信号是PWM(脉冲宽度调制)控制信号，其控制电机驱动器203的各个开关装置Q1到Q6以及反平行连接于开关装置的二极管D1到D6的开／关功能，从而输出脉冲宽度被变换来使电机M中的电流变为近似正弦波。
在脱水过程或洗衣机桶的非平衡状态被检测到期间洗衣机盖被打开的情况下，微计算机206立刻制动快速旋转的电机M使洗衣机桶突然停止。当电机M突然制动时，电机被电机驱动器203降低速度时，电机M用作感应电机，恢复电压流向电机驱动器203。然后恢复电压被充电到电容滤波器202，其使得电压电平增加。
微计算机206经电压检测器204检测电容滤波器202和电机驱动器203之间的电压VDC，以建立初始相位和占空比，并且PWN控制信号被输出到电机驱动器203。结果，建立电机M的各相电压U，V和W与电容滤波器202之间的逻辑充放电环路，相位和占空比被改变。此后，电压检测器204实时检测的电压VDC的容量和变量宽度与预定的内部参考电平Vref相比，用△V确定紧急制动装置的操作。
如果检测的电压VDC的容量和变量宽度低于参考电平，则仅控制相位和占空比被复位，PWM控制信号被输出到电机驱动器203来驱动电机M。
换言之，如果从电机M恢复的电压不超出预定内部电平或电压的变量宽度是最小的，则当相位和占空比被调整到恢复电压时电机M被驱动。
另一方面，在电压检测器204检测到的电压VDC的大小和变量宽度超出预定内部参考电平时，微计算机206识别状态为紧急制动模式，并且紧急制动装置207的开关装置Q7被转向接通状态。连接于集电极的动力制动电阻器R2通过把它转换为热能而耗尽恢复能。
图4是根据本发明的制动反相器洗衣机的方法的流程图。
参考图4，如果确定洗衣机的制动已发生，微计算机接收从电压检测器204检测的电压和来自传感器205的检测的旋转速度以建立相应的初始相位和占空比。基于该相位和占空比，PWM控制信号被输出到电机驱动器203(参考图4的S1，S2，S3和S4)。
即，一旦微计算机206检测到DC电压和旋转速度，相应的初始相位和占空比被建立，平行连接于电机驱动器203的各个开关装置Q1到Q6的二极管D1到D6被选择地接通或断开，从而建立相应于用于电机M的各相U，V，W的恢复电压的充电(I+)和放电(I-)的逻辑环路。
图5是用于本发明的PWM占空比的波形图。参考图5，PWM占空比由下面的数学等式描述Dratio=TonTon+Toff]]>其中，Ton是开关装置Q1到Q6的接通区间的时间，Toff是开关装置Q1到Q6的断开区间的时间。由于占空比的分母是固定值，占空比由Ton值确定。
因此，当占空比提高时Ton值也提高，这意味着电机M的恢复电压的充电量的增加及电容滤波器202的充电量的减少。反之，如果占空比平均值(means)小Ton值也小，这意味着电机M的恢复电压的充电量的减少及电容滤波器202的充电量的增加。
然后，由电压检测器204实时检测的电压VDC1，VDC2(步骤S5)与预定内部参考电压Vref相比，以确定是执行正常制动操作还是执行紧急制动操作(参考图4的S5和S6)。如果检测的电压VDC1，VDC2低于内部参考电压Vref，电压的变量宽度(VDC1-VDC2)与内部临界电压△V相比(参考图4的S7)。
电压的变量宽度表示电压的突然增加或降低。因此，为检测电压电平的增加率，变量宽度(Vdc1-Vdc2)必须与内部临界电压△V相比。
此时，如果电压的变量宽度(Vdc1-Vdc2)低于内部临界电压△V，控制相位和占空比被复位，相应于控制相位和占空比的控制信号被连续传送到电机驱动器203，直到电机的旋转速度完全停止(参考图4的S8，S9，S4)。
控制电机驱动器203的各个开关装置Q1到Q6和各个二极管D1到D6的过程在相应于检测到的电压VDC和速度的控制脉冲的相位和占空比变化时被重复。结果电机M被平滑地停止。
在检测的电压VDC1，VDC2超出参考电压Vref的情况下，则被视为紧急制动环境，并且紧急制动装置207的开关装置Q7被转向接通状态。当开关被接通时，恢复电压通过连接于开关装置集电极与电容滤波器202以及电机驱动器203之间的动力制动电阻器R2而以热能形式被放电压(参考图4的S6和S10)。
接着，电机M的旋转速度被监测，如果电机M被检测到正旋转，重复步骤S4到S10。
而且，如果电压的变量宽度(VDC1-VDC2)超出阈值电压△V，紧急制动装置207的开关装置Q7被激励，动力制动电阻器R2以热能形式对恢复电压放电(参考图4的S7，S10)。
此后，如果电机被检测到正旋转，执行把相应于电压和旋转速度的控制信号发送到电机驱动器203的过程(参考图4的S9，S4)。
恢复到电容滤波器202的电压的容量和变量宽度降低到内部参考电平之下，控制相位和占空比被复位，紧急制动装置207的开关装置Q7被制止(参考图4的S8)。
因此，在电机制动期间，如果恢复到电容滤波器202的电压的容量和变量宽度低于参考电平，则电机驱动器203的控制相位和占空比被改变，直到电机M停止。且如果恢复到电容滤波器202的电压的容量和变量宽度超出参考电平，则紧急制动装置207的动力制动电阻器R2以热能形式放电恢复电压，直到它达到参考电平以下。
而且，计时器被用于测量制动洗衣机花费的时间并且测量的时间被补偿到洗衣操作中。
如上所述，本发明在电机制动洗衣机时，如果恢复到电容滤波器202的电压的容量和宽度低于固定的电平时动力制动电阻器不被激励，而是对脉冲信号的相位和占空比复位。从而动力制动电阻器的容量和大小可被最小化，由于动力制动电阻器的容量和大小的减小整个成本也被降低。而且，系统可用更好的外观来简单地构造。
权利要求
1．一种用于制动洗衣机的方法，包括步骤(a)确定电机是否制动；(b)在步骤(a)确定的操作模式为制动模式时，通过根据在系统中流动的电压建立初始相位和占空比来发射PWM(脉冲宽度调制)控制信号；(c)比较检测到的电压的容量和变量与由所述步骤(b)预先确定的参考电压；(d)在步骤(c)的比较结果表明电压的容量和变量低于预先确定的参考电平时，通过再建立控制相位和占空比来控制电机驱动器直到电机停止。
2．根据权利要求1的方法，其中如果检测到的电压容量超出预定参考电平，动力制动电阻器通过把它转换为热能而对恢复电压放电，直到检测到的电压处于参考电平之下。
3．根据权利要求1的方法，其中如果检测到的电压容量超出内部预定参考电平，动力制动电阻器把恢复电压放电为热能，直到检测到的电压的变量宽度处于预定参考电平之下。
4．根据权利要求1的方法，其中计时器测量电机制动洗衣机的时间并且在电机制动时把测量的时间补偿到洗衣操作中。
5．一种用于制动洗衣机的方法，包括步骤(a)确定电机是否制动；(b)在确定制动模式时，比较检测到的系统电压的容量和变量宽度与参考电平；(c)在系统电压的容量和变量宽度低于参考电平时通过利用第一制动方法制动洗衣机；(d)在系统电压的容量和变量宽度超出参考电平时通过利用第二制动方法制动洗衣机。
6．根据权利要求5的方法，其中所述第一制动方法中，通过经根据检测到的电压和变量宽度建立控制相位和占空比来控制电机以制动洗衣机。
7．根据权利要求5的方法，其中所述第二制动方法中，应用动力制动电阻器来制动洗衣机。
全文摘要
本发明涉及一种用于制动洗衣机的方法包括步骤:确定电机是否制动;在前面步骤确定的操作模式为制动模式时,通过根据在系统中流动的电压建立初始相位和占空比来发射PWM(脉冲宽度调制)控制信号;比较检测到的电压的容量和变量与由前面步骤预先确定的参考电压;在前面步骤的比较结果表明电压的容量和变量低于预先确定的参考电平时,通过再建立控制相位和占空比来控制电机驱动器直到电机停止。
文档编号H02P6/24GK1292602SQ00121679
公开日2001年4月25日 申请日期2000年7月24日 优先权日1999年10月12日
发明者君相哲, 李周焕, 季彻雄, 罗仁焕 申请人:Lg电子株式会社