用于洗衣机的电机制动的设备和方法技术

技术编号:16066727 阅读:43 留言:0更新日期:2017-08-22 18:08
一种用于洗衣机的电机制动单元在防止对DC链中的电容器过度充电的同时可提供高的制动效率。电机制动单元基于电机的速度来确定将被提供至电机的电流。电机制动单元参照基准电压动态地监测电容器上的电压。如果电容器电压低于基准电压,则增加电流分量Iq以便增加制动扭矩;并且如果电容器电压大于基准电压,则减小电流Iq分量以防止电机对电容器过度充电。

Apparatus and method for motor braking of a washing machine

A motor braking unit for a washing machine provides high braking efficiency while preventing excessive charging of the capacitor in the DC chain. The motor braking unit determines the current to be supplied to the motor based on the speed of the motor. The motor braking unit dynamically monitors the voltage on the capacitor in reference to the reference voltage. If the capacitor voltage is lower than the reference voltage, increase current component Iq in order to increase the braking torque; and if the capacitor voltage is greater than the reference voltage, reduces the current Iq components to prevent excessive charging of the capacitor motor.

【技术实现步骤摘要】
用于洗衣机的电机制动的设备和方法
本专利技术涉及一种洗衣机,且特别地涉及一种用于洗衣机的电机制动机构。
技术介绍
洗衣机市场中存在着需要洗衣机提供操作多样性的多种选项的趋势。多种操作多样性的实现需要对洗衣机的电机进行精确控制。通常,洗衣机使用电机和控制单元来驱动洗涤桶进行旋转。为了精确控制电机,通常会使用逆变器。图1是示出洗衣机中的包括逆变器的电机控制系统的构造的框图。参照图1,常规的电机控制系统包括将AC功率源整流成DC(直流)功率的整流单元101以及存储由整流单元101整流的功率并提供稳定的DC功率的电容器102。稳定的DC功率被提供至逆变器103,并进而通过晶体管被提供至电机105。此外,为了防止在电机制动期间对直流链电容器(DClinkcapacitor)102过度充电,电机控制系统使用电压检测单元104来检测电容器102上的电压。所检测的电压值被发送至微型计算机107。为了控制电机105,通过传感器106来检测电机105的定子电流以及转子位置,并且所检测的信息也被发送至微型计算机107。微型计算机107将晶体管的开/关信号传输至逆变器103,以允许逆变器103基于电容器102上的电压、电机105的定子电流和转子位置信息向电机105提供所需的电压。在洗衣机工作时,电机105驱动洗涤桶旋转。当洗涤桶依照如洗涤操作模式中规划的方式停止旋转时,电机105被制动。为了使电机制动,电流被提供至电机105,以产生用于制动扭矩的反电动势。该反电动势试图使电机105沿反方向旋转。在这种情况下,可通过被启动以用于电机105的制动转矩的晶体管将基于电机105的反电动势产生的能量传输至功率单元。该能量可被充电至DC链电容器102中。电压检测单元104感测电容器102上的电压,并将所感测的值发送至微型计算机107。作为响应,微型计算机107确定电容器102上的电压是否超出预定限制。如果是,微型计算机107进行操作以通过将从电机105中产生的能量转移至电容器102减小电机105的制动扭矩。如果电容器102的电压低于限制,则保持制动扭矩,直至电机105停止。在制动操作中,由电动机105产生的能量通过对电容器102进行充电而被耗散。在洗衣机的常规电机控制系统中,在电机制动期间,对电容器102重复进行如上所述的充电和放电。遗憾的是,在洗衣机的高速操作期间,微型计算机107不能产生最佳的制动扭矩。这是因为,由于包括电机105的设计状态、电容器102上的容许电压限制和对电机105的反电动势的影响在内的各种因素,被提供至电机105的电压下降。更具体地,如图2所示,Imax200对应于为保护逆变器103和电机105而设定的电流限制,Vmax202对应于在电机的给定速度的情况下基于DC链电容器102上的电压可被提供至电机105的电流的范围。功率限制Pg=Pr204对应于如下制动操作点,在该操作点,洗涤桶在电机105的转子中产生的功率等于内部绕组电阻消耗的功率,使得被传输至电容器102的功率等于"0"。因此,稳定制动操作的操作点应当位于对应于电流限制200的图形圆圈和对应于电压限制202的图形圆圈内。优选地,操作点位于表示功率限制204的圆周上,使得被传输至电容器102的功率等于"0"。另外,为了快速制动,在满足上述三个条件的范围内,电机105应当在q轴的负方向上具有最大电流,使得电机105可产生最大制动扭矩。例如,鉴于以上三个条件,当电机105以400rpm旋转时,图2的划圈数字①中的制动操作点可以为最佳制动操作点。然而,如果在电机高速(例如,1000rpm)旋转时启动制动,则可将图2的划圈数字②中的制动操作点用作最佳制动操作点。这会出现问题,原因在于常规电机控制系统未考虑逆变器的电压限制。因此,由于逆变器103具有电压限制且不能向电机105提供对应于划圈数字②中的制动操作点的电流,因此可能无法正确地执行电流控制。在这种情况下,电机制动可能不稳定。换言之,常规地,在将电容器102的电压限制作为考虑因素的情况下确定制动扭矩,以防止对DC链电容器102过度充电。然而,如果电机105高速旋转,那么因反电动势的效应会限制从逆变器103提供至电机105的电压和电流。如果不考虑来自逆变器103的电压限制,那么DC链电压控制器可能不能正常工作,由此无法抑制DC链电容器102上的电压的上升。
技术实现思路
因此,本专利技术的实施例提供了洗衣机上的经过改善的制动机构。在电机制动操作中,电机产生基于DC链电容器上的电压限制以及将被从逆变器输入至电机的电压限制预先计算的制动扭矩。有利地,可以在稳定的状态下控制电机的制动,而不管电机的旋转速度如何。电机可以为永磁(PM)同步电机。根据本专利技术,在洗衣机的PM同步电机的制动期间,基于DC链电容器上的电压限制条件和被从逆变器输入至电机的电压限制条件,可计算电机的制动扭矩,并将其提供至电机,由此即使在洗衣机的低速或高速操作期间也能够稳定地控制电机的制动。附图说明通过结合附图的以下详细描述,将更清楚地理解本专利技术的上述和其它目的、特征和优点,其中:图1是示出逆变器洗衣机的电机控制系统的构造的框图;图2是示出取决于洗衣机电机的速度的制动扭矩操作点的示例设定的曲线图;图3是示出根据本专利技术的实施例的示例性制动单元的构造的框图;图4是示出根据本专利技术的实施例的洗衣机的制动单元中的制动控制的示例性操作的流程图;图5是示出根据本专利技术的实施例的对应于洗衣机电机的速度的制动扭矩操作点移动的曲线图;并且图6和图7是示出根据本专利技术的实施例的当洗衣机电机的制动时电机的DC链电容器电压、dq轴电流和速度变化的波形曲线图。具体实施方式在下面的详细说明中,将参考形成为说明书的一部分的附图。详细说明、附图以及权利要求中说明的说明性实施例不意味着进行限制。在不背离本文所呈现的主题的精神或范围的情况下,可以利用其它实施例,并且可以作出其它变化。在下文中,将参照附图更全面地说明本专利技术的一个或多个示例性实施例,其中,本领域技术人员可以容易地确定本专利技术的一个或多个示例性实施例。如本领域技术人员将认识到的,所说明的示例性实施例可以以各种不同的方式进行修改,所有修改均不脱离本专利技术的不限于本文所说明的示例性实施例的精神或范围。应当注意,附图是示意性的,并且不一定按照尺寸示出。附图中的部件的相对尺寸和比例可以在其尺寸上被夸大或缩减,并且预定尺寸仅仅是示例性的且不是限制性的。相同的附图标记表示在多个附图中示出的相同结构、元件或部分,以便展现类似的特性。本专利技术的示例性附图更详细地示出本专利技术的理想示例性实施例。因此,可期望对附图进行各种修改。因此,示例性实施例不限于所示区域的特定形式,并且例如可包括通过制造进行的形式修改。在下文中,将参照附图详细说明本专利技术的实施例的操作原理。在以下说明中,如果众所周知的功能或构造将不必要地模糊本专利技术主题的特征,则不对它们进行详细说明。另外,下面要说明的术语是考虑到本专利技术中的功能而定义的,并且可以根据使用者或操作者的意图或实践而变化。因此,可以在整个说明书的基础上进行定义。本文提供了一种制动控制方法,在该方法中,确定制动操作点,以满足待被提供至电机的电流限制和电压限制,并防止在制动期间电机对DC链电容器过度充电。这可以有利地提高电机制动的稳定本文档来自技高网
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用于洗衣机的电机制动的设备和方法

【技术保护点】
洗衣机的电机制动单元,所述电机制动单元包括:制动扭矩产生器,其被构造成:感测所述洗衣机的电机的速度;并基于所述速度确定将被提供至所述电机的制动电流,其中,所述电机响应于所述制动电流来产生制动扭矩,其中,所述制动电流包括第一分量和第二分量;电容器,其耦接至DC链;以及DC链电压控制器,其被构造成:将所述电容器上的测量电压与基准电压进行比较;并基于所述比较来产生变化信号,其中,所述变化信号用于调节所述第一分量。

【技术特征摘要】
2016.02.16 KR 10-2016-00180311.洗衣机的电机制动单元,所述电机制动单元包括:制动扭矩产生器,其被构造成:感测所述洗衣机的电机的速度;并基于所述速度确定将被提供至所述电机的制动电流,其中,所述电机响应于所述制动电流来产生制动扭矩,其中,所述制动电流包括第一分量和第二分量;电容器,其耦接至DC链;以及DC链电压控制器,其被构造成:将所述电容器上的测量电压与基准电压进行比较;并基于所述比较来产生变化信号,其中,所述变化信号用于调节所述第一分量。2.根据权利要求1所述的电机制动单元,其中,所述基准电压对应于用于防止所述电容器上的过电压的上限电压。3.根据权利要求1所述的电机制动单元,其还包括:电流限制器,其被构造成:接收所述变化信号;并调节所述第一分量的最大值和最小值;以及电流控制器,其被构造成:基于由所述制动扭矩产生器确定的所述第二分量和经调节的所述第一分量,计算将被提供至所述电机的经调节的所述制动电流。4.根据权利要求3所述的电机制动单元,其中,响应于所述电容器上的所述测量电压小于所述基准电压的确定,所述变化信号指示在负方向上增加所述第一分量,并且其中,响应于所述测量电压大于所述基准电压的确定,所述变化信号指示减小所述第一分量。5.根据权利要求3所述的电机制动单元,其中,所述第一分量的所述最大值和所述最小值被调节成使所述电容器上的电压保持小于或等于所述基准电压。6.根据权利要求4所述的电机制动单元,其中,基于对响应于所述制动电流在所述电机上的施加而由所述电机产生的功率的指定限制,所述第一分量的所述最大值和所述最小值被进一步调节。7.根据权利要求1所述的电机制动单元,其中,所述制动扭矩产生器被构造成:基于对将由所述电机提供的电流和电压的指定限制并还基于对将响应于所述制动电流在所述电机上的施加而由所述电机的反电动势产生的功率的指定限制,确定所述制动电流。8.根据权利要求3所述的电机制动单元,其中,所述电流控制器被构造成:计算对应于经调节的所述制动电流的电压;并且将所计算的电压提供至所述电机。9.根据权利要求1所述的电机制动单元,其中,所述制动扭矩产生器基于所述电机的电流限制、功率限制和电压限制来确定所述制动电流,并且其中,所述电流限制是基于所述电机的电流保护确定的,且所述功率限制和所述电压限制是基于所述电机的所述速度确定的。10.根据权利要求1所述的电机制动单元,其中,所述电机包括永磁同步电机,所述永磁同步电机被构造成驱动洗涤桶,并且其中,所述第一分量和所述第二分量位于dq轴平面中。11.洗衣机的电机制动方法,所述方法包括:确定将被提供至所述洗衣机的电机的制动电流,其中,所述制动电流包括第一分量和第二分量;将所述制动电流提供至所述电机以产生制动扭矩;测量耦接至DC链的电容器上的测量电压;将所述测量电压和基准电压进行对比;基于所...

【专利技术属性】
技术研发人员:郑熙锡南明俊金钟贤赵官烈金学源
申请(专利权)人:东部大宇电子株式会社韩国交通大学校产学协力団
类型:发明
国别省市:韩国,KR

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