CN103856116B - 洗衣机专用节能控制电路及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种洗衣机专用节能控制电路，包括电源，与该电源构成回路的H桥，连接在该H桥中的电机，以及与所述H桥并联的制动电阻，其特征在于，在所述电源与H桥之间还设置有继电器，所述制动电阻的一端与该继电器的一个触点连接，同时，还设置有与所述H桥并联的用于收集所述电机工作电能的超级电容，以及与该超级电容并联的双向DC‑DC控制器。本发明还提供相应的节能控制方法，通过本发明，有效地实现了洗衣机工作时的节能控制，而且提高了安全性和可靠性，具有很大的实用价值和推广价值。

Description

洗衣机专用节能控制电路及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种洗衣机节能技术，具体地说，是涉及一种洗衣机专用节能控制电路及其控制方法。
背景技术
洗衣机是一种十分常见的家用电器，由于使用十分频繁，因此在所有的家用电器中，属于耗电量大的电器之一。
众所周知，洗衣机工作时，是通过电机的正反交叉转动来带动洗衣机的搅拌轴转动，从而使洗衣机内的水和洗衣粉、洗衣液充分混合，同时对衣物形成正反交替的冲洗，最终达到清洁衣物上污渍的目的。但是，在洗衣机工作过程中，电机并非持续不断地工作，而是在正转与反转之间存在间隙，即电机在一次正转之后，会停止工作一定的时间，然后再进行反转，反转之后，再停止一定的时间，然后再正转，如此周而复始，直到洗衣机停止工作。在这一过程中，电机的转动与停止，会消耗大量的电能，也就造成了一定的电能浪费，如果能将电机浪费的电能收集起来，用于带动电机工作，将可以大大节约电能，有效提高电能利用率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种洗衣机专用节能控制电路，解决现有技术中存在的电能浪费问题，提高洗衣机工作时的电能利用率。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
洗衣机专用节能控制电路，包括电源，与该电源构成回路的H桥，连接在该H桥中的电机，以及与所述H桥并联的制动电阻，在所述电源与H桥之间还设置有继电器，所述制动电阻的一端与该继电器的一个触点连接，同时，还设置有与所述H桥并联的用于收集所述电机工作电能并用于与电源交替为电机供电的超级电容，以及与该超级电容并联、用于检测超级电容当前电量以判断超级电容是否能够带动电机转动和作为切断电源依据的第一电压检测电路和与该 超级电容串联的第一电流检测电路，以及与该超级电容并联并根据所述第一电压检测电路和第一电流检测电路控制的检测结果来完成超级电容通断控制的双向DC-DC控制器。
进一步地，还设置有用于检测所述电机工作电压的第二电压检测电路，和用于检测所述电机工作电流的第二电流检测电路。
更进一步地，还设置有由检修开关和检修电阻组成的串联支路，该串联支路与所述超级电容并联。
更进一步地，所述双向DC-DC控制器还并联有电解电容。
优选地，所述电机为永磁直流有刷电机。如此使得启动阶段便提供恒定的电枢电流，此时双向DC-DC控制器便相当于恒压源，使24V端电压稳定，不至于造成电机在启动阶段端电压下降。
以上述硬件电路为基础，本发明还公开了相应的洗衣机专用节能控制方法，包括以下步骤：
(1)打开电源，使洗衣机开始工作，电机在H桥的控制下开始顺时针与逆时针之间的间隙性交叉转动；
(2)在电机工作过程中，通过双向DC-DC控制器和H桥的作用，将电机工作产生的电能收集到超级电容之中；与此同时，第一电压检测电路和第一电流检测电路实时检测超级电容内的电量，并判断其电量是否能够带动电机转动；
(3)当超级电容内的电量能够带动电机转动时，则由继电器切断电源，通过超级电容供电，使电机启动，继续工作；当超级电容内的电量无法带动电机转动时，双向DC-DC控制器断开超级电容，同时继电器导通电源，使电机继续工作；
(4)循环操作步骤(2)和(3)，直到洗衣机停止工作。
为保证洗衣机的工作安全，在电机工作过程中，由第二电压检测电路和第二电流检测电路实时检测电机的电压、电流状况，当电机的电压、电流异常时，由双向DC-DC控制器和H桥断开电机的电源。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过改变现有洗衣机的电机控制电路，增设收集电机工作过程中电能的超级电容，和相应的控制器，从而有效地避免了电能浪费，提高了电能的利用率。
(2)本发明专门设置的第一电压检测电路和第一电流检测电路，可以实时地检测超级电容内的电能，而专门设置的双向DC-DC控制器则可以由此对超级电容的充电、放电状态进行准确控制，使电机产生的能量得到了及时有效的利用，同时还提高了安全可靠性；
(3)本发明专门配置的第二电压检测电路和第二电流检测电路，对电机的工作状态进行了全程检测，从根本上杜绝了电机异常的隐患存在，安全性能大大提升。
(4)本发明还设置有检修开关和检修电阻，在检修前通过闭合检修开关，利用检修电阻来实现超级电容内电能的放电，从而进一步保证了检修的安全性和可靠性，安全保障万无一失。
附图说明
图1为本发明的控制原理框图。
图2为本发明中第一电压检测电路和第一电流检测电路的电路原理图。
图3为本发明中第二电压检测电路和第二电流检测电路的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例
如图1所示，本发明公开的洗衣机专用节能控制电路，其核心思想是在洗衣机现有控制电路的基础上，增加超级电容，用于收集电机在制动之后中产生的电能，并通过其他辅助控制器件的配合，在适当的时机将超级电容内的电能释放出来，为电机供电，从而将电能利用率最大化，达到有效避免能源浪费的目的。
具体地说，本发明公开的洗衣机专用节能控制电路，主要包括电源、H桥、 电机、制动电阻、继电器、超级电容、双向DC-DC控制器、第一电压检测电路、第一电流检测电路、第二电压检测电路和第二电流检测电路。其中，H桥通过继电器与电源形成回路，电机连接在H桥内，制动电阻一端与电源负极连接，另一端与继电器的一个触点连接；双向DC-DC控制器与H桥并联，第一电压检测电路串联一个电阻后构成双向DC-DC控制器的一条并联支路，第一电流检测电路与超级电容串联后构成双向DC-DC控制器的另一条并联支路；第二电压检测电路和第二电流检测电路则设置在电机所在的支路上，用于实时检测电机的电压、电流是否异常。第一电压检测电路和第一电流检测电路的电路原理图如图2所示，第二电压检测电路和第二电流检测电路的电路原理图如图3所示。
图1中，Q1～Q6均为MOS管，洗衣机工作时，首先打开电源，电机开始转动。假设电机首先正转，则H桥中Q6一直导通，Q5无动作，这样Q3、Q4就构成了正向降压的双向DC/DC模块，Q3、Q4采用互补PWM控制，通过控制Q3、Q4的占空比实现恒定的电枢电流；反转时，Q4常导通，Q3无动作，Q5、Q6构成正向降压的双向DC/DC模块。
在电机转动一定时间后，开始进入制动状态，此时电机变成了发电机，即起着发电机的功能，电源变成了负载。假设电机在正转时发生制动，则Q6依旧常导通，Q3、Q4构成反向升压的双向DC/DC电路，使其反向恒定地输出电流。对于馈能电流，由超级电容来吸收主要能量，当超级电容内的电能超过某一阀值后，双向DC/DC电路停止工作，由制动电阻单独消耗剩余能量。反转同理。
在整个洗衣机的工作过程中，第一电压检测电路、第一电流检测电路实时检测其电能大小，并判断是否能够带动电机工作。当超级电容内收集的电能足以带动电机工作时，继电器切断电源，双向DC-DC控制器导通超级电容，从而利用超级电容来启动电机，使其继续工作；当超级电容内的电能释放到电机工作的临界值时，继电器接通电源，由电源为电机供电，而双向DC-DC控制器则断开超级电容，使超级电容由释放电能转变为收集电能。
采用上述方法，通过电源与超级电容的循环交替供电，使洗衣机在工作过程中的电能得到充分利用，有效地避免了电能浪费，洗衣机的节能控制得到了 真正实现。
在整个工作过程中，第二电压检测电路和第二电流检测电路实时检测电机的电压、电流状态，若出现异常，则通过双向DC-DC控制器和H桥自动切断电机的电源，以保证电机的安全。
另外，为了确保检修时的安全性，本发明还设置有检修开关和检修电阻，两者串联后与超级电容并联。检修时，闭合检修开关，利用检修电阻将超级电容内残留的电能消耗掉，从而确保检修人员的人身安全。
本发明不仅从设计原理上实现了洗衣机工作时的有效节能，而且提高了洗衣机工作时的安全性，和后续维护时的安全性，与现有技术相比，具有显著的技术进步和突出的实质性特点，属于洗衣机设计理念上的一大技术革新。而且，本发明的设计理念同样可以运用到其他类似的电机工作环境中，达到类似的技术效果。
上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.洗衣机专用节能控制电路，包括电源，与该电源构成回路的H桥，连接在该H桥中的电机，以及与所述H桥并联的制动电阻，其特征在于，在所述电源与H桥之间还设置有继电器，所述制动电阻的一端与该继电器的一个触点连接，同时，还设置有与所述H桥并联的用于收集所述电机工作电能并用于与电源交替为电机供电的超级电容，以及与该超级电容并联、用于检测超级电容当前电量以判断超级电容是否能够带动电机转动和作为切断电源依据的第一电压检测电路和与该超级电容串联的第一电流检测电路，以及与该超级电容并联并根据所述第一电压检测电路和第一电流检测电路控制的检测结果来完成超级电容通断控制的双向DC-DC控制器。
2.根据权利要求1所述的洗衣机专用节能控制电路，其特征在于，还设置有用于检测所述电机工作电压的第二电压检测电路，和用于检测所述电机工作电流的第二电流检测电路。
3.根据权利要求2所述的洗衣机专用节能控制电路，其特征在于，还设置有由检修开关和检修电阻组成的串联支路，该串联支路与所述超级电容并联。
4.根据权利要求3所述的洗衣机专用节能控制电路，其特征在于，所述双向DC-DC控制器还并联有电解电容。
5.根据权利要求4所述的洗衣机专用节能控制电路，其特征在于，所述电机为永磁直流有刷电机。
6.洗衣机专用节能控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）打开电源，使洗衣机开始工作，电机在H桥的控制下开始顺时针与逆时针之间的间隙性交叉转动；
（2）在电机工作过程中，通过双向DC-DC控制器和H桥的作用，将电机工作产生的电能收集到超级电容之中；与此同时，第一电压检测电路和第一电流检测电路实时检测超级电容内的电量，并判断其电量是否能够带动电机转动；
（3）当超级电容内的电量能够带动电机转动时，则由继电器切断电源，通过超级电容供电，使电机启动，继续工作；当超级电容内的电量无法带动电机转动时，双向DC-DC控制器断开超级电容，同时继电器导通电源，使电机继续工作；
（4）循环操作步骤（2）和（3），直到洗衣机停止工作。
7.根据权利要求6所述的洗衣机专用节能控制方法，其特征在于，在电机工作过程中，由第二电压检测电路和第二电流检测电路实时检测电机的电压、电流状况，当电机的电压、电流异常时，由双向DC-DC控制器和H桥断开电机的电源。
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