CN103975102A - 涌入电流控制系统 - Google Patents

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Abstract

提供了一种适于通过工作流体来处理衣物(220)的洗衣机(200)。该洗衣机(200)包括：滚筒(215)，该滚筒(215)用于容置衣物(220)；电加热器装置(280)，该电加热器装置(280)配置成加热工作流体；至少一个电气装置(105)；以及逆变器电源块(100)，该逆变器电源块(100)用于电气供应至少一个电气装置(105)；该逆变器电源块(100)包括大容量电容器(130)。该洗衣机(200)还包括限制器电路(300、280)，该限制器电路(300、280)配置成在大容量电容器(130)充电阶段期间暂时限制由逆变器电源块(100)汲取的充电电流。限制器电路(300、280、330)配置成选择性地迫使充电电流经过电加热器装置(208)。

Description

涌入电流控制系统
技术领域
本发明涉及洗衣机。具体地，本发明涉及一种用于限制通过洗衣机的逆变器电源块汲取的涌入电流的控制系统。
背景技术
在本说明书中，术语“洗衣机”将指适于通过工作流体来处理(例如，洗涤、烘干或洗涤/烘干)衣物的洗涤机、滚筒式烘干机以及洗涤/烘干机；根据洗衣机的类型，在本说明书中，术语“工作流体”可以指水或混合有洗涤和/或漂洗产品的水(洗涤机和洗涤/干燥机)，或者指干燥的空气(滚筒式烘干机和洗涤/烘干机)。
通常，洗衣机设置有适于容纳衣物的可旋转的滚筒；该可旋转的滚筒通过诸如无刷马达或异步马达之类的电动马达操作。为了控制这种电动马达的旋转速度，已知的是通过逆变器电源块(即，包括逆变器的电源)来将电力供应给电动马达。逆变器电源块可以有利地利用于对洗衣机的诸如例如压缩机、泵和风扇之类的其他装置供电。
图1在功能元件方面示意性地示出了用于对洗衣机(未图示)的电动马达105供电的已知逆变器电源块100的示例。
逆变器电源块100安装在印刷电路板(PCB)110上，该印刷电路板110安装在洗衣机的壳体内。逆变器电源块100适于从AC电源(例如，电源)通过输入开关112选择性地接收输入AC电压Vin，输入开关112的断开和闭合通过诸如洗衣机的控制单元之类的逻辑电路块113来设定。例如，电源块100包括具有第一端子114和第二端子116的输入端口，其中，第一端子114通过输入开关112联接至电源的在图中由附图标记115表示的线端子，第二端子116直接联接至电源的在图中由附图标记117表示的中性端子。
当输入开关112闭合时，输入电压Vin提供至逆变器电源块100，该逆变器电源块100输出一组对应的、待被提供至电动马达105的AC电源电压Vs1、Vs2和Vs3，以用于该电动马达105的运行。
逆变器电源块100包括适于将输入电压Vin(其为正弦电压)转换成单极整流电压Vr的整流电路120(例如，二极管桥)。整流电压Vr的振幅的变化通过包括大容量电容器130的滤波电路125减小。即使滤波电压Vf仍包含不可避免的取决于时间的部件，由滤波电路130输出的滤波电压Vf基本上为DC电压。滤波电压Vf馈送至逆变器电路135，其相应地通过由时序逻辑电路140驱动的开关元件(未图示)产生了电源电压Vs1、Vs2和Vs3。逆变器电路135配置成使得电源电压Vs1、Vs2和Vs3大致以特别地设定为正确地驱动马达105的具有特定振幅和特定相互相位差的一定频率振荡。
由于大容量电容器130通常具有相当大的容量，例如类似为4-500μF，因此上述逆变器电源块100具有较高的涌入电流。如本领域技术人员众所周知的，术语“涌入电流”意味着在导通时通过电气装置汲取的最大瞬时输入电流。当输入开关112闭合时，并且输入电压Vin被第一次提供至逆变器电源块100时，大容量电容器130完全放电。因此，最初从电源通过逆变器电源块100汲取的用于给大容量电容器130充电的输入电流(即，电源块100的涌入电流)具有高的值。用于给大容量电容器130充电所花费的时间周期在下文中将被称为“大容量电容器充电阶段”。由于这种高涌入电流可以逐渐损坏逆变器电源块100的部件，并且可能导致电源的熔断器(未图示)的喷吹和/或断路器(也未图示)的触发，因此限制器电路145通常设置在开关112与提供输入电压Vin的电源之间(如图1所示)，或在开关112与逆变器电源块110的输入之间，以在大容量电容器充电阶段期间限制通过逆变器电源块110汲取的电流。
根据本领域中已知的解决方案，限制器电路145包括与开关155并联连接的负温度系数(NTC)热敏电阻150，开关155的断开和关闭例如通过驱动开关112的相同逻辑电路块113来设定。如本领域技术人员众所周知的，NTC热敏电阻具有随着其温度的增加而减小的电阻。最初，开关155断开，并且NTC热敏电阻150具有相对较高的电阻。当开关112闭合时，通过逆变器电源块100从电源汲取的用于对(初始放电的)大容量电容器130进行充电的电流由于NTC热敏电阻150的电阻而被限制，并且因此对应的涌入电流值有利地为较低的。最初通过NTC热敏电阻150——其影响提供给逆变器电源块100的输入的实际电压——的相对较高的电阻引入的压降随时间减小，原因在于电流流加热NTC热敏电阻150，相应地减小NTC热敏电阻150的电阻。在以允许大容量电容器130被充分充电的方式设定的预定量时间之后，开关155闭合。因此，在大容量电容器充电阶段完成后，NTC热敏电阻150被绕过，使得提供给逆变器电源块100的输入的实际电压等于由电源提供的输入电压Vin。
发明内容
根据本申请，用于限制洗衣机的逆变器电源块的涌入电流的前述解决方案在成本、设计要求以及容置洗衣机的所有部件的壳体内的占用空间方面不是有效的。确实，上述解决方案需要包括NTC热敏电阻的专用限制器电路，该专用限制器电路在衣物处理设备的壳体内必须与逆变器电源块一起安装并且与逆变器电源块适当地互相连接。
本申请人已经观察到洗衣机已经设置有电阻元件，该电阻元件具有能够与通常用于减小涌入电流的NTC热敏电阻的电阻值相比较的电阻值。已经安装在洗衣机中的这种电阻元件为电阻加热器，该电阻加热器通常包括在洗衣机加热器装置中并且用于加热适于处理(例如，洗涤或烘干)容置在洗衣机滚筒中的衣物的工作流体(例如，在洗涤机或洗涤/烘干机中的例如混合有洗涤和/或漂洗产品的水，或者滚筒式烘干机或洗涤/烘干机中的空气)。本申请人已经发现上述缺点可以借助于通过采用这种已经存在的电阻元件替代使用专用NTC热敏电阻来限制涌入电流来解决。换句话说，根据本发明，已经存在在机器中的电阻元件在大容量电容器的充电期间有利地用于限制涌入电流。
本发明的一方面提供了一种适于通过工作流体来处理衣物的洗衣机，该洗衣机包括：滚筒，该滚筒用于容置衣物；电加热器装置，该电加热器装置配置成加热工作流体；至少一个电气装置；以及逆变器电源块，该逆变器电源块用于电气供应至少一个电气装置，该逆变器电源块包括大容量电容器。洗衣机还包括限制器电路，该限制器电路配置成在大容量电容器充电阶段期间暂时限制由逆变器电源块汲取的充电电流。限制器电路配置成选择性地迫使充电电流通过电加热器装置。
与已知解决方案相比，所提出的限制器电路较便宜且不需要安装专用NTC热敏电阻。
电加热器装置包括至少一个电阻加热器，限制器电路有利地配置成在大容量电容器充电阶段期间选择性地迫使充电电流通过至少一个电阻加热器。
根据本发明的实施方式，限制器电路还包括能够在第一构造与第二构造之间切换的开关，在第一构造中，逆变器电源块联接至AC电源，用于接收通过至少一个电阻加热器的充电电流，在第二构造中，逆变器电源块联接至AC电源，用于接收绕过电阻加热器的充电电流。
AC电源包括第一电源端子和第二电源端子。电加热器装置联接在第一电源端子与第二电源端子之间。根据本发明的实施方式，逆变器电源块包括第一输入端子和第二输入端子，其中，第一输入端子能够通过另一开关选择性地连接至第一电源端子，第二输入端子能够通过开关选择性地连接至第二电源端子或连接至电加热器装置。
逆变器电源块包括：整流电路，该整流电路适于将通过AC电源提供的正弦输入电压转换成单极整流电压；以及滤波电路，该滤波电路适于从整流电压产生滤波电压，滤波电路包括大容量电容器。逆变器电源块还包括逆变器电路，该逆变器电路适于从滤波电压产生用于至少一个电气装置的电源电压。
根据本发明的实施方式，洗衣机可以是洗涤机、烘干机或洗涤/烘干机。
根据本发明的实施方式，所述电气装置包括电动马达、压缩机、泵和风扇中的至少一者。
本发明的另一方面涉及一种用于操作适于通过工作流体来处理衣物的洗衣机的方法。所述洗衣机包括：滚筒，该滚筒用于容置衣物；电加热器装置，该电加热器装置配置成加热工作流体；至少一个电气装置；以及逆变器电源块，该逆变器电源块用于电气供应至少一个电气装置。该逆变器电源块包括大容量电容器。该方法包括：在大容量电容器充电阶段期间暂时限制由逆变器电源块汲取的充电电流。所述暂时限制充电电流包括选择性地迫使充电电流通过电加热器装置。
根据本发明的实施方式，所述选择性地迫使充电电流通过通过电加热器装置包括在大容量电容器充电阶段期间选择性地迫使充电电流通过至少一个电阻加热器。
根据本发明的实施方式，所述方法还包括：在大容量电容器充电阶段期间，将逆变器电源块通过至少一个电阻加热器联接至AC电源；以及在大容量电容器充电阶段之后将逆变器电源块绕过电阻加热器联接至AC电源。
附图说明
本发明的这些及其他特征和优点通过本发明的一些示例性的且非限制性的实施方式的下列描述将变得显而易见；出于对本发明的这些及其他特征和优点的更好的理解，应参照所附附图来理解下列描述，其中：
图1在功能元件方面示意性地示出了用于对洗衣机的电动马达供电的已知逆变器电源块；
图2为洗衣机的示意性截面图；
图3在功能元件方面示意性地示出了用于限制根据本发明的实施方式的图1的逆变器电源块的涌入电流的限制器电路；以及
图4A-4C示出了通过根据本发明的实施方式的通过逆变器电源块汲取的电流流。
具体实施方式
参照附图，图2为洗衣机的示意性截面图，在洗衣机中，可以应用根据本发明的实施方式的解决方案。在本文中考虑的示例性实施方式中，洗衣机为洗涤机；然而，本发明也可以应用于洗涤/烘干机以及滚筒式烘干机。
洗涤机200包括在其中设置有洗涤桶210的外壳或壳体205，洗涤桶210包含可以装载待洗涤衣物220的可旋转的穿孔滚筒215。桶210和滚筒215两者均优选地呈大致圆筒状。中空空间225限定在桶210与滚筒215之间。壳体205设置有允许进入洗涤桶210和滚筒215的装载/卸载门230。桶210有利地通过未在所附附图中示出的大量线圈弹簧以及减震器优选地以浮动的方式悬挂在壳体205内。桶210通过弹性波纹管235或垫圈优选地连接至壳体205。
滚筒215通过诸如图1的马达105之类的电动马达有利地旋转，该电动马达有利地通过带/带轮系统250来优选地将旋转运动传递至滚筒215的轴245。在本发明的未图示的不同实施方式中，马达105可以与滚筒215的轴245直接相关联。马达105被供应有通过逆变器电源块产生的一组AC电源电压Vs1、Vs2、Vs3，该逆变器电源块包括诸如图1的逆变器电源块100之类的逆变器。如上所述，逆变器电源块100安装在位于壳体205内、例如靠近马达105本身的PCB110上。
进水回路255优选地设置在洗涤机200的上部中，并且适于将包括水和洗涤/漂洗产品(即，洗涤剂、软化剂等)的工作流体供应到桶210中。进水回路255优选地包括可移除的抽屉260，该可移除的抽屉260设置有适于填充有洗涤和/或漂洗产品的各种隔间。洗涤机的进水回路在本领域中是众所周知的，并且因此将不再详细描述。在本文中所述的实施方式中，水通过使其流过抽屉260而有利地供应到桶210中。
洗涤机200还包括出水回路265。出水回路265有利地包括排水泵270、将桶210连接至排水泵270的第一管道275以及在壳体205外部终止的出口管道278。出水回路265适于将工作流体从桶210排放至外部。优选地，出水回路265包括未图示的过滤装置，该过滤装置连接在排水泵270的上游，以用于保护排水泵免受来自衣物的外物。
有利地，洗涤机200包括用于加热桶210内的工作流体(例如，自由水和/或混合有洗涤和/或漂洗产品的水)的加热器电路或装置280(在下文中简称为加热器装置)。优选地，加热器装置280位于设置在桶210的底部处的集水槽内并且流体地连接至出水回路265。在考虑的实施方式中，加热器装置280包括一个或更多个绝缘电阻加热器(图2中未示出)，所述一个或更多个绝缘电阻加热器构造成在由洗涤机200执行的洗涤程序需要加热桶210内的工作流体时，通过闭合适当的开关来选择性地激活。
在所附附图中示出的实施方式中，洗衣机为洗涤机，并且因此电加热器装置280可以设置用于加热自由水和/或混合有洗涤和/或漂洗产品的水，以便利用具有设定温度的工作流体来洗涤衣物；还在洗涤/烘干机的情况下，电加热器装置280可以设置用于加热自由水和/或混合有洗涤和/或漂洗产品的水。
然而，在洗衣机为滚筒式烘干机的不同实施方式中，但还在洗涤/烘干机的情况下，电加热器装置280可以在将空气引入滚筒中之前设置用于加热(或烘干)该空气，以便烘干容置在滚筒中的衣物。
洗涤机200包括诸如图1中示出的控制单元113之类的控制单元。控制单元113连接至衣物洗涤机200的多个部件以确保衣物洗涤机200的运行。控制单元113优选地但并非必须连接至进水回路255、出水回路265、加热器装置280、电动马达105和逆变器电源块100。
根据本发明的实施方式，逆变器电源块100的涌入电流在大容量电容器充电阶段期间通过迫使该涌入电流流过加热器装置280的电阻加热器来限制。由于洗涤机200(或者，更一般地，洗衣机)已经设置有这样的电阻元件，根据本发明的实施方式的解决方案使得能够避免安装包括诸如图1的限制器电路145之类的NTC热敏电阻的专用限制器电路。
图3在功能元件方面示意性地示出了根据本发明的实施方式的限制器电路300，该限制器电路300用于在大容量电容器充电阶段期间限制逆变器电源块100的涌入电流。清楚地，下列描述可以在两种情况下应用：在如果加热器装置280包括在洗涤机或洗涤/烘干机中并且设置用于加热水或混合有洗涤/漂洗产品的水的情况下；以及还在如果加热器装置280包括在滚筒式烘干机或洗涤/烘干机中并且设置用于加热干燥空气的情况下。
与已经在图1和图2中示出的那些元件对应的元件由相同的附图标记表示，并且为简洁起见省略了对这些元件的说明。
加热器装置280在图中概要表示，其中，电阻加热器315具有通过开关320联接至线端子115的第一端子以及通过开关325联接至中性端子117的第二端子。开关320和325均通过诸如洗涤机的控制单元113之类的逻辑电路控制。在未图示的另一实施方式中，开关320和325可以包括在加热器装置280中。当加热器装置280被激活时，例如，在洗涤机的情况下，加热器装置280用于加热包括在水桶210(参见图2)中的工作流体，开关320和325均闭合，使得电流从线端子115流过电阻加热器315至中性端子117。类似的考虑在加热器装置280以不同方式构造的情况下应用，例如，以多个电阻加热器并联连接在线端子305与中性端子310之间并且能够例如通过对应的开关来单独激活。
根据本发明的实施方式，用于在大容量电容器充电阶段期间限制逆变器电源块100的涌入电流的限制器电路300包括电阻加热器315和开关320、325、以及双向开关330，该双向开关330具有联接至逆变器电源块100的第二端子116的输入端子331、联接至电阻加热器315(电路节点335)的第一端子的第一输出端子332、以及联接至中性端子117的第二输出端子333。双向开关330例如通过洗涤机的控制单元113以输入端子331能够选择性地或连接至第一输出端子332或连接至双向开关的第二输出端子333的方式来控制。
根据本发明的实施方式，限制器电路300允许用以下列方式减小的涌入电流来对滤波电路125的(初始放电的)大容量电容器130充电。
在闭合开关112之前，并且因此在激活逆变器电源块100之前，双向开关330具有连接至第一输出端子332的输入端子331，使得逆变器电源块100的第二端子116联接至电路节点335；此外，开关320和325断开。在图4A中示出的这种情况下，电流不通过逆变器电源块100汲取。
为了对洗涤机200的马达105供电，开关112一闭合用于激活逆变器电源块100，开关325就闭合。以此方式，如图4B所示，逆变器电源块100从电源汲取电流I1。该电流I1源于线端子115，并且穿过开关112经由逆变器电源块100的第一端子114进入逆变器电源块100。相同的电流I1经由逆变器电源块100的第二端子116分别穿过双向开关330、电阻加热器315和开关325被提供回到中性端子117。因此，电流I1(的一小部分)开始对大容量电容器130充电。由于电阻加热器315的存在，通过逆变器电源块100汲取的电流I1——即，逆变器电源块的涌入电流——结果被限于足够低的值，以避免(或至少减小)逆变器电源块100的部件的损坏和/或熔丝的烧断。
随着时间的流逝，大容量电容器130变得充分地充电，并且电流I1的最大值下降。
在取决于大容量电容器130的容量以及取决于电阻加热器315和开关112、330、325的电阻的一定量的时间之后，控制单元113以输入端子331连接至第二输出端子333的方式驱动双向开关330，使得逆变器电源块100的第二端子116结果被联接至中性端子117。通过逆变器电源块100汲取的电流——在图4C中以附图标记I2示出——仍源于线端子115，并且穿过开关112经由逆变器电源块100的第一端子114进入逆变器电源块100。相同的电流I2经由逆变器电源块100的第二端子116、穿过双向开关330被提供回到中性端子117，在此情况下电流I2绕过电阻加热器315。由于这种布置，一旦大容量电容器130被充分充电，则移除通过电阻加热器315(参见图4B)先前引入的压降，使得逆变器电源块100被馈以通过电源提供的(大致)全部输入电压Vin，并非仅被馈以输入电压的一部分。
与已知解决方案相比较，由于其采用已经存在的电阻元件(包括在电阻加热器中)，根据本发明的限制器电路300不设置专用NTC热敏电阻。因此，根据本发明的解决方案在成本和占用空间方面更有效。
尽管在本说明书中已经明确参照用于洗涤机的马达的逆变器电源块，但是本发明的概念可以扩展到适于驱动的电源块和包括在洗涤机中的诸如例如压缩机、泵和/或风扇之类的其他电气装置。
在未图示的另一实施方式中，与上述限制器电路类似的单一限制器电路可以应用来限制设置在洗衣机中的两个或更多个不同的逆变器电源块——例如用于使滚筒旋转的马达的逆变器电源块以及排水泵的马达的逆变器电源块——的充电电流(涌入电流)；在该实施方式中，单一限制器电路以这种不同逆变器电源块的输入端口彼此并联地连接至单一限制器电路的方式连接至不同逆变器电源块的输入端口。
很明显，与例如洗涤/烘干机的情况一样，如果洗衣机设置有多于一个的电加热器装置，并且设置有用于对多于一个的电气装置(例如，用于使滚筒旋转的马达以及排水泵或风扇)供电的多于一个的逆变器电源块，则存在使用与上述限制器电路类似的不同的限制器电路中的每个电加热器装置的可能性，以限制设置在洗衣机中的逆变器电源块中的一个或更多个逆变器电源块中的充电电流。

Claims (10)

1.一种适于通过工作流体来处理衣物(220)的洗衣机(200)，所述洗衣机(200)包括：
-滚筒(215)，所述滚筒(215)用于容置所述衣物(220)；
-电加热器装置(280)，所述电加热器装置(280)配置成加热所述工作流体；
-至少一个电气装置(105)；
-逆变器电源块(100)，所述逆变器电源块(100)用于电气供应所述至少一个电气装置(105)，所述逆变器电源块(100)包括大容量电容器(130)，以及
-限制器电路(300；280)，所述限制器电路(300；280)配置成在大容量电容器(130)充电阶段期间暂时限制由所述逆变器电源块(100)汲取的充电电流，
其特征在于，
所述限制器电路(300；280；330)配置成选择性地迫使所述充电电流经过所述电加热器装置(280)。
2.根据权利要求1所述的洗衣机(200)，其中，所述电加热器装置(280)包括至少一个电阻加热器(315)，所述限制器电路(300；280；330)配置成在所述大容量电容器(130)充电阶段期间选择性地迫使所述充电电流经过所述至少一个电阻加热器(315)。
3.根据权利要求2所述的洗衣机(200)，其中，所述限制器电路(300；280；330)还包括能够在第一构造和第二构造之间切换的开关(330)：
-第一构造，其中，所述逆变器电源块(100)联接至AC电源(115；117)，用于接收通过所述至少一个电阻加热器(315)的所述充电电流，以及
-第二构造，其中，所述逆变器电源块联接至所述AC电源(115、117)，用于接收绕过所述电阻加热器(315)的所述充电电流。
4.根据权利要求3所述的洗衣机(200)，其中：
-所述AC电源包括第一电源端子(115)和第二电源端子(117)，所述电加热器装置(280)联接在所述第一电源端子(115)与所述第二电源端子(117)之间，以及
-所述逆变器电源块(100)包括第一输入端子(114)和第二输入端子(116)，所述第一输入端子(114)能够通过另一开关(112)选择性地连接至所述第一电源端子(115)，所述第二输入端子(116)能够通过所述开关(330)选择性地连接至所述第二电源端子(117)或连接至所述电加热器装置(280)。
5.根据权利要求4所述的洗衣机(200)，其中，所述逆变器电源块(100)包括：
-整流电路(120)，所述整流电路(120)适于将由所述AC电源提供的正弦输入电压(Vin)转换成单极整流电压(Vr)；
-滤波电路(125)，所述滤波电路(125)适于从所述整流电压(Vr)产生滤波电压(Vf)，所述滤波电路(125)包括所述大容量电容器(130)，以及
-逆变器电路(135)，所述逆变器电路(135)适于从所述滤波电压(Vf)产生用于所述至少一个电气装置(105)的电源电压(Vs1、Vs2、Vs3)。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的洗衣机(200)，其中，所述洗衣机(200)为在以下中选择的一者：
-洗涤机；
-烘干机，以及
-洗涤/烘干机。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的洗衣机(200)，其中，所述电气装置(105)包括以下中的至少一者：
-电动马达，
-压缩机，
-泵，以及
-风扇。
8.一种用于操作适于通过工作流体来处理衣物(220)的洗衣机(200)的方法，所述洗衣机(200)包括：
-滚筒(215)，所述滚筒(215)用于容置所述衣物(220)；
-电加热器装置(280)，所述电加热器装置(280)配置成加热所述工作流体；
-至少一个电气装置(105)；
-逆变器电源块(100)，所述逆变器电源块(100)用于电气供应所述至少一个电气装置(105)，所述逆变器电源块(100)包括大容量电容器(130)，所述方法包括：
-在大容量电容器(130)充电阶段期间暂时限制由所述逆变器电源块(100)汲取的充电电流，
其特征在于，
所述暂时限制充电电流包括选择性地迫使所述充电电流通过所述电加热器装置(280)。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述选择性地迫使所述充电电流通过所述电加热器装置(280)包括在所述大容量电容器充电阶段期间选择性地迫使所述充电电流通过所述至少一个电阻加热器(315)。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括：
-在所述大容量电容器充电阶段期间将所述逆变器电源块(100)通过所述至少一个电阻加热器(315)联接至AC电源(115；117)，以及
-在所述大容量电容器充电阶段之后将所述逆变器电源块(100)绕过所述电阻加热器(315)联接至所述AC电源(115；117)。
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