CN104631053B - 电机驱动装置及具有该电机驱动装置的洗涤物处理设备 - Google Patents

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Abstract

一种电机驱动装置及具有该电机驱动装置的洗涤物处理设备，该洗涤物处理设备包括洗涤槽，使洗涤槽旋转电机，驱动电机的驱动部，驱动部包括将直流电源转换为交流电源并向电机输出交流电源的变频器，检测对电机施加的输出电压的输出电压检测部，基于输出电压来控制变频器以驱动电机的变频器控制部，输出电压检测部包括电连接在变频器和电机之间的多个电阻器件，比较从多个电阻器件中的一部分电阻器件检测的电压与基准电压来检测基于脉冲宽度调制的输出电压的比较器，在第一模式中，向变频器控制部输出由比较器输出的基于脉冲宽度调制的输出电压；在第二模式中，向变频器控制部输出从多个电阻器件中的另一部分电阻器件检测的电压。

Description

电机驱动装置及具有该电机驱动装置的洗涤物处理设备
技术领域
本发明涉及电机驱动装置及具有该电机驱动装置的洗涤物处理设备，更详细地，涉及在不具有用于检测电机的转子位置的位置传感器的无传感器方式的洗涤物处理设备中能够有效检测对电机施加的电压的电机驱动装置及具有该电机驱动装置的洗涤物处理设备。
背景技术
通常，在洗涤物处理设备中，在将洗涤剂、洗涤水及洗涤物投入于洗涤槽内的状态下，利用接收电机的驱动力来旋转的洗涤槽和洗涤物的摩擦力进行洗涤，从而能够呈现洗涤物几乎不受损，且洗涤物不相互绞缠在一起的洗涤效果。
通常的洗涤物处理设备具有用于检测电机的转子位置的位置传感器。
但是，为了减少制造费用等，正在开发一种不使用位置传感器的洗涤物处理设备，并讨论这种情况下，以无需位置传感器的方式准确推算电机转子的位置的方案。
发明内容
本发明的目的在于，提供在无传感器方式的洗涤物处理设备中，能够有效检测对电机施加的电压的电机驱动装置及具有该电机驱动装置的洗涤物处理设备。
用于达成上述目的的本发明实施例的洗涤物处理设备包括：洗涤槽，电机，用于使洗涤槽旋转，以及驱动部，用于驱动电机；驱动部包括：变频器，用于将直流电源转换为交流电源，并向电机输出交流电源，输出电压检测部，用于检测对电机施加的输出电压，以及变频器控制部，用于基于输出电压来控制变频器，以驱动电机的方式；输出电压检测部包括：多个电阻器件，电连接在变频器和电机之间，以及比较器，用于比较从多个电阻器件中的一部分电阻器件检测的电压与基准电压，来检测基于脉冲宽度调制的输出电压；在变频器的至少一个开关器件接通的第一模式中，向变频器控制部输出从比较器所输出的基于脉冲宽度调制的输出电压；在变频器的所有开关器件断开的第二模式中，向变频器控制部输出从多个电阻器件中的另一部分电阻器件检测的电压。
并且，用于达成上述目的的本发明实施例的电机驱动装置包括：变频器，用于将直流电源转换为交流电源，并向电机输出交流电源，输出电压检测部，用于检测对电机施加的输出电压，以及变频器控制部，用于基于输出电压来控制变频器，以驱动电机；输出电压检测部包括：多个电阻器件，电连接在变频器和电机之间电连接，以及比较器，用于比较从多个电阻器件中的一部分电阻器件检测的电压与基准电压，来检测基于脉冲宽度调制的输出电压；在变频器的至少一个开关器件接通的第一模式中，向变频器控制部输出由比较器输出的基于脉冲宽度调制的输出电压；在变频器的所有开关器件断开的第二模式中，向变频器控制部输出从多个电阻器件中的另一部分电阻器件检测的电压。
根据本发明的实施例，电机驱动装置及具有该电机驱动装置的洗涤物处理设备涉及不具有用于检测电机的转子位置的位置传感器的无传感器方式的电机驱动装置及具有该电机驱动装置的洗涤物处理设备，使用电连接在变频器和电机之间的多个电阻器件和比较从多个电阻器件中的第一电阻器件检测的电压与基准电压来检测基于脉冲宽度调制的输出电压的比较器，由此能够有效且准确地检测对电机施加的输出电压。
尤其，在变频器内的至少一个开关器件接通的第一模式中，变频器控制部从比较器接收基于脉冲宽度调制的输出电压进行处理，由此能够有效且准确地检测对电机施加的输出电压。
具体地，无需低通滤波等额外的转换，直接仅通过基于电压分配的电平调整，因而能够迅速检测脉冲形态的输出电压。并且，在变频器控制部内，不需要额外的模数转换器，从而当运算通电占空比时，能够进行准确的运算。另一方面，由于通过比较器与基准电压进行比较，因而能够去除干扰成分。
尤其，检测基于脉冲宽度调制的输出电压，基于检测出的输出电压来推算电机的转子位置及电机的速度，并基于推算出的转子位置及电机的速度来输出用于控制变频器的开关控制信号，由此能够准确执行无传感器方式中的电机控制。
另一方面，在变频器内的所有开关器件断开的第二模式中，变频器控制部可接收从输出电压检测部内的多个电阻器件中的另一部分电阻器件检测的电压，并运算反电动势。因此，能够提高无传感器驱动时的性能。
另一方面，当电机初始启动时，对电机依次施加第一电平的恒定电流和第二电平的恒定电流，由此能够准确推算电机的定子电阻。
附图说明
图1为图示本发明一实施例的洗涤物处理设备的立体图。
图2为图1的洗涤物处理设备的侧面剖视图。
图3为图1的洗涤物处理设备的内部框图。
图4为图3的驱动部的内部电路图。
图5A为图4的变频器控制部的内部框图。
图5B为图5A的推算部的内部框图。
图6A、图6B及图6C为示出向图4的电机供给的交流电流的一例的图。
图7A为例示洗涤物处理设备的输出电压检测部的电路图。
图7B至图7C为用于说明图7A的输出电压检测部的工作的参照图。
图8A为例示本发明实施例的洗涤物处理设备的输出电压检测部的一例的电路图。
图8B及图8C为用于说明图8A的输出电压检测部的工作的参照图。
图8D为例示本发明实施例的洗涤物处理设备的输出电压检测部的再一例的电路图。
图9A、图9B及图9C为示出本发明一实施例的洗涤物处理设备的驱动部内的变频器的图。
图10A至图10C为例示图9A、图9B及图9C的变频器的各相的输出电压检测部的图。
图11为图示本发明再一实施例的洗涤物处理设备的再一例的立体图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明进行更为详细的说明。
针对以下说明中所使用的结构要素的后缀“组件”及“部”只是简单考虑容易撰写本说明书而赋予的，它们本身并不赋予特别重要的含义或作用。因此，上述“组件”及“部”也可相互混用。
在本说明书中记载的洗涤物处理设备为不具有用于检测用于使洗涤槽旋转的电机的转子位置的位置检测部的能够以无传感器(sensorless)方式推算电机的转子位置的洗涤物处理设备。以下，对无传感器方式的洗涤物处理设备进行说明。
图1为图示本发明一实施例的洗涤物处理设备的立体图，图2为图1的洗涤物处理设备的侧面剖视图。
参照图1及图2，本发明一实施例的洗涤物处理设备100为洗涤物沿着上部方向投入于洗涤槽内的顶置(top load)方式的洗涤物处理设备。这种顶置方式的洗涤物处理设备为包括投入洗涤物而执行洗涤、漂洗、脱水等的洗衣机或者投入湿洗涤物而执行烘干的烘干机等的概念，以下，以洗衣机为中心进行说明。
洗衣机100包括：壳体110，用于形成洗衣机100的外观；操作键，用于从用户接收各种控制指令；控制面板115，具有用于显示洗衣机100的工作状态的信息的显示器等，用于提供用户界面；以及门113，以可旋转的方式设置于壳体110，用于开闭用于投入或取出洗涤物的出入孔。
壳体110可包括本体111和顶盖112，本体111的内部形成有用于可收容洗衣机100的各种构成品的空间，顶盖112设置于本体111的上侧，并形成有洗涤物出入孔，以便向内槽122内投入洗涤物。
说明了壳体110包括本体111和顶盖112，但作为壳体110，只要是可形成洗衣机100的外观的就可以，并不局限于此。
另一方面，支撑杆135与构成壳体110的结构之一的顶盖112相结合，但并不局限于此，能够明确的是，支撑杆135也可与壳体110的任意固定部分相结合。
控制面板115包括操作键117和显示器118，操作键117用于操作洗涤物处理设备100的运转状态，显示器118配置于操作键117的一侧，用于显示洗涤物处理设备100的运转状态。
门113用于开闭形成于顶盖112的洗涤物出入孔(未图示)，且可包括钢化玻璃等透明部件，以便观察本体111的内部。
洗衣机100可包括洗涤槽120。洗涤槽120可包括外槽124和内槽122，外槽124用于装入洗涤水，内槽122以可旋转的方式设置于外槽124内，用于收容洗涤物。在洗涤槽120的上部可设有用于补偿洗涤槽120旋转时发生的偏心的平衡器134。
另一方面，洗衣机100可包括以可旋转的方式设置于洗涤槽120的下部的波轮133。
驱动装置138提供用于使内槽122和/或波轮133旋转的驱动力。可具有离合器(未图示)，上述离合器用于选择性地传递驱动装置138的驱动力，来仅使内槽122旋转，或者仅使波轮133旋转，或者使内槽122和波轮133同时旋转。
另一方面，驱动装置138借助图3的驱动部220，即驱动电路工作。对此，将在下文中参照图3以下的图进行说明。
另一方面，顶盖112具有可引出的洗涤剂盒114，上述洗涤剂盒114用于收容洗涤用洗涤剂、纤维柔软剂和/或漂白剂等各种添加剂，通过供水流路123供给的洗涤水经由洗涤剂盒114之后，向内槽122内供给。
在内槽122形成有多个孔(未图示)，向内槽122供给的洗涤水通过多个孔向外槽124流动。可具有用于限制供水流路123的供水阀125。
通过排水流路143排出外槽124内的洗涤水，可设有用于限制排水流路143的排水阀145以及用于抽吸洗涤水的排水泵141。
支撑杆135用于将外槽124悬挂于壳体110内，支撑杆135的一端与壳体110相连接，支撑杆135的另一端借助悬架150与外槽124相连接。
悬架150用于在洗衣机100工作的过程中缓冲外槽124的振动。例如，随着内槽122旋转而发生振动，这种振动可引起外槽124振动，在内槽122旋转的过程中，悬架150可缓冲因收容于内槽122内的洗涤物偏心、内槽122的转速或共振特性等各种因素而引起外槽124振动。
图3为图1的洗涤物处理设备的内部框图。
参照附图，在洗涤物处理设备100中，借助控制部210的控制工作来控制驱动部220，而驱动部220驱动电机230。由此，洗涤槽120借助电机230旋转。
控制部210从操作键1017接收工作信号并工作。由此，可执行洗涤、漂洗、脱水行程。
并且，控制部210可控制显示器118使其显示洗涤过程、洗涤时间、脱水时间、漂洗时间等或当前工作状态等。
另一方面，控制部210可控制驱动部220，从而驱动部20使电机230工作。此时，电机230的内部或外部未设有用于检测电机的转子位置的位置检测部。即，驱动部220以无传感器(sensorless)方式控制电机230。
驱动部220用于驱动电机230，可具有变频器(未图示)、变频器控制部(未图示)、用于检测在电机230中流动的输出电流的输出电流检测部E(图4)和用于检测对电机230施加的输出电压vo的输出电压检测部F(图4)。并且，驱动部220可以为还包括用于供给向变频器(未图示)输入的直流电源的转换器等的概念。
例如，驱动部220内的变频器控制部430(图4)基于输出电流io及输出电压vo来推算电机230的转子位置。然后，基于推算出的转子位置来控制电机230使其旋转。
具体地，若变频器控制部430(图4)基于输出电流io及输出电压vo来生成脉冲宽度调制(PWM)方式的开关控制信号Sic(图4)，并向变频器(未图示)输出，则变频器(未图示)进行高速开关工作，并向电机230供给预定频率的交流电源。于是，电机230借助预定频率的交流电源进行旋转。
对于驱动部220，将在下文中参照图4进行说明。
另一方面，控制部210可基于从电流检测部220检测的电流io等来检测洗涤物量。例如，在洗涤槽120旋转的期间，可基于电机230的电流值io来检测洗涤物量。
另一方面，控制部210也可检测洗涤槽120的偏心量，即洗涤槽120的不平衡(UB，unbalance)。这种偏心量的检测可基于从电流检测部220检测的电流io的纹波成分或洗涤槽120的转速变化量执行。
图4为图3的驱动部的内部电路图。
参照附图，本发明实施例的驱动部220用于驱动无传感器方式的电机，可包括转换器410、变频器420、变频器控制部430、直流端电压检测部B、平滑电容器C、输出电流检测部E及输出电压检测部F。并且，驱动部220也可包括输入电流检测部A、电抗器L等。
电抗器L配置于商用交流电源(vs)405和转换器410之间，用于执行功率因数校正或升压工作。并且，电抗器L也可执行用于限制由转换器410的高速开关引起的谐波电流的功能。
输入电流检测部A可检测从商用交流电源405输入的输入电流is。为此，作为输入电流检测部A，可使用电流互感器(CT，current transformer)、分流电阻器等。检测的输入电流is可作为脉冲形态的离散信号(discrete signal)向变频器控制部430输入。
转换器410将经由电抗器L的商用交流电源405转换为直流电源并输出。图中示出来商用交流电源405为单相交流电源，但也可以为三相交流电源。转换器410的内部结构根据商用交流电源405的种类而不同。
另一方面，转换器410也能够以无需开关器件的方式由二极管等构成，从而无需额外的开关动作地执行停留动作。
例如，单相交流电源的情况下，能够以桥形态使用4个二极管，三相交流电源的情况下，能够以桥形态使用6个二极管。
另一方面，例如，转换器410可使用由2个开关器件及4个二极管连接而成的半桥形的转换器，三相交流电源的情况下，也可使用6个开关器件及6个二极管。
转换器410具有开关器件的情况下，可借助相应开关器件的开关动作，执行升压动作，改善功率因数，并转换直流电源。
平滑电容器C对所输入的电源进行平滑并储存。在图中，作为平滑电容器C，例示了一个器件，但也可设置多个，以确保器件稳定性。
另一方面，图中例示了平滑电容器C与转换器410的输出端相连接，但并不局限于此，也可直接输入直流电源。例如，太阳能电池的直流电源可直接向平滑电容器C输入，或者经直流/直流转换后输入。以下，以图中例示的部分为主进行说明。
另一方面，平滑电容器C的两端用于储存直流电源，因而也可将上述平滑电容器C的两端命名为直流端或直流连接端。
直流端电压检测部B可检测作为平滑电容器C的两端的直流端电压Vdc。为此，直流端电压检测部B可包括电阻器件、放大器等。检测出的直流端电压Vdc可作为脉冲形态的离散信号(discrete signal)向变频器控制部430输入。
变频器420具有多个变频器开关器件，可借助开关器件的接通/断开动作将平滑的直流电源Vdc转换为预定频率的三相交流电源va、vb、vc，并向三相同步电机230输出。
在变频器420中，分别相互串联的上臂开关器件Sa、Sb、Sc及下臂开关器件S'a、S'b、S'c成为一对，共三对上臂开关器件及下臂开关器件Sa&S'a、Sb&S'b、Sc&S'c以相互并联方式相连接。在各开关器件Sa、S'a、Sb、S'b、Sc、S'c，二极管以逆并联方式进行连接。
变频器420内的开关器件基于来自变频器控制部430的变频器开关控制信号Sic，执行各开关器件的接通/断开动作。由此，具有预定频率的三相交流电源向三相同步电机230输出。
变频器控制部430可基于无传感器方式来控制变频器420的开关动作。为此，变频器控制部430可接收从输出电流检测部E检测的输出电流io和从输出电压检测部F检测的输出电压vo。
变频器控制部430向变频器420输出变频器开关控制信号Sic，以控制变频器420的开关动作。变频器开关控制信号Sic作为脉冲宽度调制(PWM)方式的开关控制信号，基于由输出电流检测部E检测的输出电流io和由输出电压检测部F检测的输出电压vo生成并被输出。对于变频器控制部430内的变频器开关控制信号Sic的详细输出动作，将在下文中参照图5A至图5B进行说明。
输出电流检测部E检测在变频器420和三相电机230之间流动的输出电流io。即，检测在电机230中流动的电流。输出电流检测部E可全部检测各相的输出电流ia、ib、ic，或者也可利用三相平衡来检测两相的输出电流。
输出电流检测部E可位于变频器420和电机230之间，且可使用电流互感器、分流电阻器等来检测电流。
使用分流电阻器的情况下，3个分流电阻器位于变频器420和同步电机230之间，或者在变频器420的3个下臂开关器件S'a、S'b、S'c可分别连接3个分流电阻器的一端。另一方面，也可利用三相平衡来使用2个分流电阻器。另一方面，使用1个分流电阻器的情况下，在如上所述的电容器C和变频器420之间也可配置相应分流电阻器。
检测出的输出电流io可作为脉冲形态的离散信号(discrete signal)施加于变频器控制部430，可基于检测出的输出电流io来生成变频器开关控制信号Sic。以下，也可与检测出的输出电流io为三相的输出电流ia、ib、ic的情况一同进行说明。
输出电压检测部F位于变频器420和电机230之间，用于检测从变频器420向电机230施加的输出电压。变频器420借助基于脉冲宽度调制(PWM)的开关控制信号工作的情况下，输出电压可以为基于脉冲宽度调制(PWM)的脉冲形态的电压。
为了检测基于脉冲宽度调制(PWM)的脉冲形态的电压，输出电压检测部F可具有电连接在变频器420和电机230之间的电阻器件和与电阻器件的一端相连接的比较器。对于输出电压检测部F，将在下文中参照图8A进行详细说明。
另一方面，检测出的基于脉冲宽度调制的输出电压Vo可作为脉冲形态的离散信号(discrete signal)施加于变频器控制部430，可基于检测出的输出电压vo来生成变频器开关控制信号Sic。以下，也可与检测出的输出电压vo为三相的输出电压va、vb、vc的情况一同进行说明。
另一方面，三相电机230具有定子(stator)和转子(rotor)，对各相(a、b、c相)的定子的线圈施加预定频率的各相交流电源，使得转子旋转。
例如，这种电机230可包括表面式永磁同步电机(SMPMSM，Surface-MountedPermanent-Magnet Synchronous Motor)、内置式永磁同步电机(IPMSM，InteriorPermanent Magnet Synchronous Motor)、同步磁阻电机(Synrm，Synchronous ReluctanceMotor)等。其中，表面式永磁同步电机和内置式永磁同步电机为永磁同步电机(PMSM，Permanent Magnet Synchronous Motor)，而同步磁阻电机的特征为没有永久磁铁。
另一方面，转换器410具有开关器件的情况下，变频器控制部430可控制转换器410内的开关器件的开关动作。为此，变频器控制部430可接收从输入电流检测部A检测的输入电流is。并且，变频器控制部430可向转换器410输出转换器开关控制信号Scc，以控制转换器410的开关动作。这种转换器开关控制信号Scc作为脉冲宽度调制(PWM)方式的开关控制信号，可基于从输入电流检测部A检测的输入电流is生成并被输出。
图5A为图4的变频器控制部的内部框图，图5B为图5A的推算部的内部框图。
参照图5A，变频器控制部430可包括轴转换部510、推算部520、电流指令生成部530、电压指令生成部540、轴转换部550及开关控制信号输出部560。
轴转换部510可接收由输出电流检测部E检测的输出电流ia、ib、ic，并转换为静止坐标系的二相电流iα、iβ及旋转坐标系的二相电流id、iq。
另一方面，轴转换部510接收由输出电压检测部F检测的基于脉冲宽度调制的输出电压va、vb、vc，来运算占空比(duty)，并基于运算出的占空比运算极电压(pole voltage)Vpn。以下数学式1例示极电压运算方式。
数学式1
在这里，Vdc表示由直流端电压检测部B检测的直流端电压，T表示控制周期，即用于生成脉冲宽度调制(PWM)开关控制信号的载波信号的单位周期。并且，Ton表示单位周期T内的通电时间，即占空比。
另一方面，轴转换部510与三相的基于脉冲宽度调制的输出电压va、vb、vc相对应地，分别运算三相的极电压Vun、Vvn、Vwn。
然后，如数学式2，轴转换部510可利用三相的极电压Vun、Vvn、Vwn来运算偏移电压Voffset。
数学式2
Voffset＝(Vun+Vvn+Vwn)/3
并且，如数学式3，轴转换部510可利用三相的极电压Vun、Vvn、Vwn及偏移电压Voffset，来运算对电机230的各相施加的相电压Vas、Vbs、Vcs。
数学式3
Vas＝Vun-Voffset
Vbs＝Vvn-Voffset
Vcs＝Vwn-Voffset
并且，如数学式4，轴转换部510可利用三相的相电压Vas、Vbs、Vcs来运算静止坐标系的二相电压Vα、Vβ。另一方面，轴转换部510也可将静止坐标系的二相电压Vα、Vβ转换为旋转坐标系的二相电压vd、vq。
数学式4
另一方面，轴转换部510可向外部输出已转换的静止坐标系的二相电流iα、iβ、静止坐标系的二相电压vα、vβ、旋转坐标系的二相电流id、iq和旋转坐标系的二相电压vd、vq。
推算部520可接收由轴转换部510轴转换的静止坐标系的二相电流iα、iβ和静止坐标系的二相电压vα、vβ，来推算电机230的转子位置θ和速度ω。
具体地，参照图5B，推算部520可具有反电动势推算部523和速度推算部526，反电动势推算部523用于推算电机230中产生的反电动势(back electromotive force)，速度推算部526用于推算电机230的转子位置和速度
反电动势推算部523可从轴转换部510接收静止坐标系的二相电流iα、iβ和静止坐标系的二相电压vα、vβ，并利用基于静止坐标系的全阶反电动势观测器(Back EmfObserver)来推算静止坐标系的二相反电动势Emfα、Emfβ。
另一方面，如数学式5，静止坐标系的二相反电动势Emfα、Emfβ能够以电机的转速和电机的转子位置的函数表示。
数学式5
在这里，ωr可表示电机的转速，θr可表示电机的转子位置，λ可表示观测磁通量。
另一方面，速度推算部526可利用推算出的反电动势Emfα、Emfβ，并利用如数学式6的反正切(arctangent)运算，来推算电机230的转子位置
数学式6
另一方面，速度推算部526在进行反正切(arctangent)运算之后，可重新利用全阶速度观测器(Speed Observer)来推算最终电机230的转子位置和速度
最终，推算部520可基于所输入的静止坐标系的二相电流iα、iβ和静止坐标系的二相电压vα、vβ，来输出推算位置和推算速度
另一方面，电流指令生成部530基于推算速度和速度指令值ω* r来生成电流指令值i* q。例如，电流指令生成部530可基于推算速度和速度指令值ω* r之差，在比例积分(PI)控制器535中执行比例积分控制，并生成电流指令值i* q。在图中，作为电流指令值，例示了q轴电流指令值i* q，但与图不同，也可一同生成d轴电流指令值i* d。另一方面，d轴电流指令值i* d的值也可设定为0。
另一方面，电流指令生成部530还可具有限幅器(未图示)，上述限幅器用于限制电平，以防止电流指令值i* q超过公差范围。
然后，电压指令生成部540可基于由轴转换部利用二相旋转坐标系轴转换的d轴、q轴电流id、iq和电流指令生成部530等中的电流指令值i* d、i* q，来生成d轴、q轴电压指令值v* d、v* q。例如，电压指令生成部540可基于q轴电流iq和q轴电流指令值i* q之差在比例积分控制器544中执行比例积分控制，并生成q轴电压指令值v* q。并且，电压指令生成部540可基于d轴电流id和d轴电流指令值i* d之差在比例积分控制器548中执行比例积分控制，并生成d轴电压指令值v* d。另一方面，d轴电压指令值v* d的值与d轴电流指令值i* d的值设定为0的情况相对应地，也可设定为0。
另一方面，电压指令生成部540还可具有限幅器(未图示)，上述限幅器用于限制电平，以防止d轴、q轴电压指令值v* d、v* q超过公差范围。
另一方面，所生成的d轴、q轴电压指令值v* d、v* q向轴转换部550输入。
轴转换部550从推算部520接收推算位置和d轴、q轴电压指令值v* d、v* q，并执行轴转换。
首先，轴转换部550将二相旋转坐标系转换为二相静止坐标系。此时，可使用推算部520中推算位置
然后，轴转换部550将二相静止坐标系转换为三相静止坐标系。通过这种转换，轴转换部1050输出三相输出电压指令值v* a、v* b、v* c。
开关控制信号输出部560基于三相输出电压指令值v* a、v* b、v* c来生成脉冲宽度调制(PWM)方式的变频器用开关控制信号Sic并输出。
所输出的变频器开关控制信号Sic可由栅极驱动部(未图示)转换为栅极驱动信号，并向变频器420内的各开关器件的栅极输入。由此，变频器420内的各开关器件Sa、S'a、Sb、S'b、Sc、S'c执行开关动作。
图6A、图6B及图6C为示出向图4的电机供给的交流电流的一例的图。
参照附图，随着变频器420的开关动作，在电机230中流动的电流如图。
若具体说明，电机230的动作区间可区分为作为初始动作区间的启动运转区间T1和常规运转区间T2、T3。
启动运转区间T1也可命名为对电机230施加恒定电流的电机整列(align)区间。即，为了使停止的电机230的转子整列在规定位置，接通变频器420的3个上臂开关器件中的一个开关器件，并接通不与接通的上臂开关器件成对的其余2个下臂开关器件。
另一方面，在启动运转区间T1期间，电机230的转子位置停留在规定的位置。因此，若利用此时的输出电压和输出电流信息，则可检测电机230的定子电阻Rs。
但是，若存在电压误差△V，则电阻的检测值也存在电阻误差△R。
为了解决这种问题，以在启动运转区间T1，在变频器控制部430的控制下，对电机依次施加第一电平的恒定电流和第二电平的恒定电流。
即，若对电机依次施加第一电平的恒定电流和第二电平的恒定电流并进行计算，则可去除共同所包含的电压误差△V。因此，可检测准确的定子电阻值Rs。
在初始启动区间T1之后，电机的转速逐渐增加，而以常规运转驱动。另一方面，常规运转区间T2、T3可区分为低速运转区间T2和高速运转区间T3。
根据在本说明书中所记载的无传感器方式的位置推算方式，在作为0至100rpm区间的低速运转区间T2，不使用输出电压检测部F，而是仅借助输出电流检测部E中的输出电流来推算转子位置的情况下，具有位置误差增加的倾向。相反，在作为100rpm以上的区间的高速运转区间T3，具有这种位置误差不增加的倾向。
由此，在本发明中，除了使用输出电流检测部E之外，还使用输出电压检测部F。
图7A为例示洗涤物处理设备的输出电压检测部的电路图，图7B至图7C为用于说明图7A的输出电压检测部的动作的参照图。
参照附图，图7A的输出电压检测部700作为常规的电压检测部具有电阻器件R1、R2及电容器C。
图7A的输出电压检测部700在变频器420的各三相端子Uo、Vo、Wo中的一个端子连接电阻器件R1、R2及电容器C。
根据图7A的输出电压检测部700，电阻器件R2和电容器C作为RC滤波器执行低通滤波。由此，由各三相端子检测的脉冲形态的波形借助低通滤波转换为模拟信号，变频器控制部430接收低通滤波的模拟信号。由此，变频器控制部430为了重新将模拟信号转换为离散信号(discrete)，需要具有模数转换器720。
图7B为借助图7A的输出电压检测部700将实际输出电压的平均电压Vav和作为图7A的U1端子的电压的经低通滤波的电压Vfiltering进行比较并例示的。
由于图7A的低通滤波器，检测出的脉冲宽度调制平均电压的大小及相位无法避免误差。进而，运转频率越高，电压信息误差就越大，由此，可能降低无传感器运转性能。
另一方面，图7C为用于在变频器控制部430内求得极电压的参照图。若借助图7A的输出电压检测部700，则额外需要模数转换器720，因而会根据ADC触发点，检测出的电压信息会产生大小误差。
在本发明中，为了解决这种问题，提出无需转换为额外的模拟信号，而是利用电阻器件及比较器，可直接检测脉冲形态的基于脉冲宽度调制的输出电压的输出电压检测部。
图8A为例示本发明实施例的洗涤物处理设备的输出电压检测部的一例的电路图，图8B及图8C为用于说明图8A的输出电压检测部的动作的参照图。
参照附图，本发明实施例的洗涤物处理设备的输出电压检测部800a具有电阻器件R1、R2、R3及比较器Op。
第一电阻器件R1电连接在变频器420和电机230之间。具体地，电连接在变频器420的各输出端子Uo、Vo、Wo中的一个端子Uo。
第二电阻器件R2连接在第一电阻器件R1和第三电阻器件R3之间。即，第一电阻器件R1、第二电阻器件R2及第三电阻器件R3相互串联，由此对由变频器420的输出端子Uo输出的输出电压进行电压分配。
另一方面，比较器OP连接在第一电阻器件R1和第二电阻器件R2之间，即节点U1和变频器控制部430之间。
由第二电阻器件R2及第三电阻器件R3分配的输出电压向比较器Op输入，比较器Op对被分配的输出电压和基准电压Verf进行比较，并输出其结果值。
第三电阻器件R3连接在第二电阻器件R2和接地端之间。由此，对从变频器420的输出端子Uo输出的输出电压中的与第三电阻器件R3相对应的电压进行分配。
由第三电阻器件R3分配的输出电压向变频器控制部430输入。
另一方面，在变频器420的至少一个开关器件接通的第一模式中，输出电压检测部800a向变频器控制部430输出从比较器Op输出的基于脉冲宽度调制的输出电压，在变频器的所有开关器件断开的第二模式中，输出电压检测部800a向变频器控制部430输出从多个电阻器件中的第三电阻器件R3检测的电压。
即，在第一模式中，变频器控制部430从比较器Op接收基于脉冲宽度调制的输出电压，在第二模式中，变频器控制部430接收从多个电阻器件中的第三电阻器件R3检测的模拟电压。
根据图8A的输出电压检测部800a，则在第一模式中，从变频器420的输出端子Uo输出基于脉冲宽度的脉冲形态的输出电压的情况下，利用电阻器件R1、R2、R3进行电压分配，且脉冲形态的分配电压直接向比较器Op输入。并且，只有在基准电压vref以上的情况下，输出相应脉冲形态的电压。
由此，即使没有额外的模数转换器的情况下，变频器控制部430也可接收脉冲形态的检测出的输出电压。另一方面，变频器控制部430可利用捕获部Cu直接捕获脉冲形态的检测出的输出电压，之后直接执行占空比运算。
图8B的(a)部分例示用于生成脉冲宽度调制开关控制信号的载波信号的单位周期T，图8B的(b)部分例示基于脉冲形态的检测出的输出电压的占空比。
即，如图8B所示，可基于脉冲形态的检测出的输出电压，在载波信号的单位周期T内，运算通电时间，即占空比(duty)。并且，如上述数学式1，可利用占空比Ton、直流端电压Vdc及载波信号的单位周期T，来运算平均极电压(pole voltage)Vpn。
最终，若借助图8A的输出电压检测部800a，则无需低通滤波等额外的转换，直接仅通过基于电压分配的电平调整，就能够迅速检测脉冲形态的输出电压。并且，在变频器控制部430内，不需要额外的模数转换器，从而当运算通电占空比时，可进行准确的运算。另一方面，由于通过比较器Op与基准电压进行比较，因而可去除干扰成分。
然后，变频器控制部430在运算平均极电压Vpn之后，可利用如上所述的数学式2至数学式6，来运算偏移电压Voffset、三相的相电压Vas、Vbs、Vcs、静止坐标系的二相电压Vα、Vβ、推算出的反电动势Emfα、Emfβ、推算位置
并且，变频器控制部430可基于此输出用于控制变频器的开关控制信号，从而准确执行无传感器方式中的电机控制。
另一方面，图8A的输出电压检测部800a可用于检测变频器420的各输出端子Uo、Vo、Wo中的输出电压。
然后，变频器420的所有开关器件断开的情况下，如图8C所示，通过变频器420断开对电机230施加的电压。因此，可测定电机230中所产生的反电动势。
根据图8A的输出电压检测部800a，在第二模式中，在变频器420的输出端子Uo发生电机230中产生的反电动势的情况下，输出由电阻器件R1、R2、R3中的第三电阻器件R3进行了电压分配的模拟形态的分配电压。
在第二模式中，变频器控制部430利用设置于内部的模数转换器820，来将从输出电压检测部800a输入的模拟检测电压转换为数字信号，即离散信号，之后，经过部分定标(section scaling)最终运算反电动势。
此时运算出的反电动势与利用在如上所述的数学式5等推算的反电动势不同。利用如上所述的数学式5等推算的反电动势是在第一模式中推算的。最终，在变频器420的所有开关器件断开的第二模式中，也可检测反电动势，从而能够提高无传感器驱动时的性能。
另一方面，第二模式可在用于停止电机230的制动时执行。尤其，可在余力制动时执行。
图8D为例示本发明实施例的洗涤物处理设备的输出电压检测部的再一例的电路图。
图8D的输出电压检测部900与图8A的输出电压检测部800a类似，但在还具有第一开关器件SS1和第二开关器件SS2的方面有所差异。
第一开关器件SS1可连接在比较器Op和变频器控制部430之间，第二开关器件SS2可连接在第三电阻器件R3和变频器控制部430之间。
并且，在第一模式中，第一开关器件SS1被接通，使得由比较器Op检测的基于脉冲宽度调制的脉冲形态的电压向变频器控制部430输入，在第二模式中，第二开关器件SS2被接通，使得从第三电阻器件R3检测的模拟电压向变频器控制部430输入。如上所述，该模拟电压与电机230中所产生的反电动势相对应。
图9A、图9B及图9C为示出本发明一实施例的洗涤物处理设备的驱动部内的变频器的图，图10A至图10C为例示图9的变频器的各相的输出电压检测部的图。
图9例示变频器420具有多个三相开关器件，并例示变频器420的各输出端子Uo、Vo、Wo。
在第一模式中，变频器420的各输出端子Uo、Vo、Wo可分别输出基于脉冲宽度调制的脉冲形态的输出电压，在第二模式中，变频器420的各输出端子Uo、Vo、Wo可分别输出电机230中产生的模拟形态的反电动势。
图10A与图8A一样，例示与变频器420的各输出端子Uo、Vo、Wo中的第一输出端子Uo电连接的第一输出电压检测部800a，图10b例示与变频器420的各输出端子Uo、Vo、Wo中的第二输出端子Vo电连接的第二输出电压检测部800b，图10C例示与变频器420的各输出端子Uo、Vo、Wo中的第三输出端子Wo电连接的第三输出电压检测部800c。
第二输出电压检测部800b具有电阻器件R1v、R2v、R3v和比较器OPv，第一模式中，电阻器件R1v、R2v、R3v与第二输出端子Vo电连接，比较器OPv比较从电阻器件R2v、R3v检测的电压与基准电压vref，来检测基于脉冲宽度调制的输出电压。
另一方面，在第二模式中，第二输出电压检测部800b向变频器控制部430输出从第三电阻器件R3V检测的模拟电压。在第二模式中，变频器控制部430利用设置于内部的模数转换器820v，将从第二输出电压检测部800b输入的模拟检测电压转换为数字信号，即离散信号，之后，经过部分定标最终运算反电动势。
第三输出电压检测部800c具有电阻器件R1W、R2W、R3W和比较器OPw，在第一模式中，电阻器件R1W、R2W、R3W与第三输出端子Wo电连接，比较器OPw用于比较从电阻器件R2W、R3W检测的电压与基准电压vref，来检测基于脉冲宽度调制的输出电压。
另一方面，在第二模式中，第三输出电压检测部800c向变频器控制部430输出从第三电阻器件R3W检测的模拟电压。在第二模式中，变频器控制部430利用设置于内部的模数转换器820w，将从第三输出电压检测部800c输入的模拟检测电压转换为数字信号，即离散信号，之后，经过部分定标最终运算反电动势。
如图所示，分别由第一输出电压检测部800a、第二输出电压检测部800b及第三输出电压检测部800c检测的与各输出端子相对应的基于脉冲宽度的脉冲形态的输出电压或模拟形态的电压向变频器控制部430输入。
另一方面，本发明无传感器方式的洗涤物处理设备除了可适用于图1的顶置(topload)方式之外，也可适用于前置(front load)方式。
图11为图示本发明再一实施例的洗涤物处理设备的再一例的立体图。
参照图11，本发明再一实施例的洗涤物处理设备1100为洗涤物沿着前面(front)方向插入于洗涤槽内的前置(front load)方式的洗涤物处理设备。这种前置方式的洗涤物处理设备也可执行如参照图1至图10说明的无传感器方式的动作，尤其，可适用如图8A或图8D所示的输出电压检测部800a、900等。
以下，对图11的前置方式的洗涤物处理设备进行说明。
参照附图，洗涤物处理设备1100作为滚筒式洗涤物处理设备，包括：机壳1110，用于形成洗涤物处理设备1100的外观；外桶1120，配置于机壳1110的内部，被机壳1110支撑；滚筒1122，配置于外桶1120的内部，用于洗涤洗涤物；电机1230，用于驱动滚筒1122；洗涤水供给装置(未图示)，配置于机壳本体1111的外侧，用于向机壳1110的内部供给洗涤水；以及排水装置(未图示)，形成于外桶1120的下侧，用于向外部排出洗涤水。
在滚筒1122形成有洗涤水通过的多个通孔1122A，在滚筒1112的内侧面可配置有提升件1124，当滚筒1122旋转时，上述提升件1124使洗涤物被提升至规定高度之后，借助重力下降。
机壳1110包括：机壳本体1111；机壳盖1112，以配置于机壳本体1111的前表面的方式进行结合；控制面板1115，配置于机壳盖1112的上侧，并与机壳本体1111相结合；以及顶板1116，配置于控制面板1115的上侧，并与机壳本体1111相结合。
机壳盖1112包括：洗涤物出入孔1114，用于投入或取出洗涤物；以及门1113，以可左右转动的方式配置，用于开闭洗涤物出入孔1114。
控制面板1115包括：操作键1117，用于操作洗涤物处理设备1100的运转状态；以及显示装置1118，配置于操作键1117的一侧，用于显示洗涤物处理设备1100的运转状态。
控制面板1115内的操作键1117及显示装置1118与控制部(未图示)电连接，控制部(未图示)以电的方式控制洗涤物处理设备1100的各结构要素等。对于控制部(未图示)的动作将在下方中进行说明。
另一方面，滚筒1122可具有自动平衡器(未图示)。自动平衡器(未图示)用于减少收容于滚筒1122内的洗涤物的偏心量引发的振动，能够由液体平衡器、球平衡器等实现自动平衡器。
另一方面，在图中虽然未图示，但洗涤物处理设备1100还可具有用于测定滚筒1122的振动量或机壳1110的振动量的振动传感器。
本发明实施例的电机驱动装置及具有该电机驱动装置的洗涤物处理设备在被适用时并不受如上所述地说明的实施例的结构和方法的限定，上述实施例也能够通过选择性地组合各实施例的全部或一部分以进行各种变形的方式而构成。
另一方面，在本发明的电机驱动方法或洗涤物处理设备的工作方法中，可由设置于电机驱动装置或洗涤物处理设备的处理器可读的记录介质利用处理器可读的代码实现。处理器可读的记录介质包括处理器可读的用于存储数据的所有种类的记录装置。
并且，以上，图示并说明了本发明的优选实施例，但本发明并不局限于如上所述的特定的实施例，在不脱离发明要求保护范围中所请求的本发明的要旨的情况下，能够由本发明所属技术领域的普通技术人员进行各种变形实施，而这些变形实施不应从本发明的技术思想或前景个别地理解。

Claims (20)

1.一种洗涤物处理设备，其特征在于，
包括：
洗涤槽，
电机，用于使上述洗涤槽旋转，以及
驱动部，用于驱动上述电机；
上述驱动部包括：
变频器，用于将直流电源转换为交流电源，并向上述电机输出上述交流电源，
输出电压检测部，用于检测对上述电机施加的输出电压，以及
变频器控制部，基于上述输出电压来控制上述变频器，以驱动上述电机；
上述输出电压检测部包括：
多个电阻器件，电连接在上述变频器和电机之间，以及
比较器，用于比较从上述多个电阻器件中的一部分电阻器件检测的基于脉冲宽度调制的脉冲形态的电压与基准电压，来输出基于脉冲宽度调制的脉冲形态的输出电压；
上述输出电压检测部在上述变频器的至少一个开关器件接通的第一模式中，向上述变频器控制部输出由上述比较器输出的上述基于脉冲宽度调制的脉冲形态的输出电压；
上述输出电压检测部在上述变频器的所有开关器件断开的第二模式中，向上述变频器控制部输出由上述多个电阻器件中的另一部分电阻器件检测的模拟电压；
在上述第一模式下，从上述多个电阻器件中的一部分电阻器件检测的基于脉冲宽度调制的脉冲形态的电压为从上述变频器的输出端子输出的基于脉冲宽度调制的脉冲形态的电压；
在上述第二模式下，从上述多个电阻器件中的另一部分电阻器件检测的模拟电压为上述电机中产生的基于反电动势的模拟电压。
2.根据权利要求1所述的洗涤物处理设备，其特征在于，上述变频器控制部包括转换器，在上述第二模式中，上述转换器将由上述输出电压检测部检测的上述模拟电压转换为离散信号。
3.根据权利要求1所述的洗涤物处理设备，其特征在于，在上述第二模式中，上述变频器控制部基于由上述输出电压检测部检测的模拟电压来运算上述电机中产生的上述反电动势。
4.根据权利要求1所述的洗涤物处理设备，其特征在于，在上述第一模式中，上述变频器控制部接收上述基于脉冲宽度调制的脉冲形态的输出电压并进行处理，在上述第二模式中，上述变频器控制部接收从上述多个电阻器件中的另一部分电阻器件检测的上述模拟电压并进行处理。
5.根据权利要求1所述的洗涤物处理设备，其特征在于，上述变频器控制部运算检测出的上述基于脉冲宽度调制的脉冲形态的输出电压的占空比，并基于运算出的上述占空比来运算上述电机的相电压。
6.根据权利要求1所述的洗涤物处理设备，其特征在于，
还具有用于检测在上述电机中流动的输出电流的输出电流检测部；
上述变频器控制部基于检测出的上述输出电流和检测出的上述基于脉冲宽度调制的脉冲形态的输出电压，来推算上述电机的转子位置，并基于推算出的上述转子位置来输出用于控制上述变频器的变频器开关控制信号。
7.根据权利要求1所述的洗涤物处理设备，其特征在于，
还具有用于检测在上述电机中流动的输出电流的输出电流检测部；
上述变频器控制部包括：
推算部，根据检测出的上述输出电流和检测出的上述基于脉冲宽度调制的脉冲形态的输出电压，来推算上述电机的转子位置和上述电机的速度，
电流指令生成部，基于推算速度和速度指令值来生成电流指令值，
电压指令生成部，基于上述电流指令值和检测出的上述输出电流来生成电压指令值，以及
开关控制信号输出部，基于上述电压指令值来输出用于驱动上述变频器的开关控制信号。
8.根据权利要求7所述的洗涤物处理设备，其特征在于，
上述推算部包括：
反电动势推算部，根据检测出的上述输出电流和检测出的上述基于脉冲宽度调制的脉冲形态的输出电压，来推算上述电机中产生的上述反电动势；以及
速度推算部，基于推算出的上述反电动势来推算上述电机的转子位置和上述电机的速度。
9.根据权利要求1所述的洗涤物处理设备，其特征在于，在上述变频器控制部的控制下，当上述电机初始启动时，对上述电机依次施加第一电平的恒定电流和第二电平的恒定电流。
10.根据权利要求1所述的洗涤物处理设备，其特征在于，
还包括：
第一开关器件，连接在上述比较器和上述变频器控制部之间，以及
第二开关器件，连接在上述多个电阻器件中的另一部分电阻器件和上述变频器控制部之间；
在上述第一模式中，上述第一开关器件接通，在上述第二模式中，上述第二开关器件接通。
11.一种电机驱动装置，其特征在于，
包括：
变频器，用于将直流电源转换为交流电源，并向电机输出上述交流电源，
输出电压检测部，用于检测对上述电机施加的输出电压，以及
变频器控制部，基于上述输出电压来控制上述变频器，以驱动上述电机；
上述输出电压检测部包括：
多个电阻器件，电连接在上述变频器和电机之间，以及
比较器，用于比较从上述多个电阻器件中的一部分电阻器件检测的电压与基准电压，来输出基于脉冲宽度调制的脉冲形态的输出电压；
在上述变频器的至少一个开关器件接通的第一模式中，向上述变频器控制部输出由上述比较器输出的上述基于脉冲宽度调制的脉冲形态的输出电压；
在上述变频器的所有开关器件断开的第二模式中，向上述变频器控制部输出由上述多个电阻器件中的另一部分电阻器件检测的模拟电压；
在上述第一模式下，从上述多个电阻器件中的一部分电阻器件检测的基于脉冲宽度调制的脉冲形态的电压为从上述变频器的输出端子输出的基于脉冲宽度调制的脉冲形态的电压；
在上述第二模式下，从上述多个电阻器件中的另一部分电阻器件检测的模拟电压为上述电机中产生的基于反电动势的模拟电压。
12.根据权利要求11所述的电机驱动装置，其特征在于，上述变频器控制部包括转换器，在上述第二模式中，上述转换器将由上述输出电压检测部检测的上述模拟电压转换为离散信号。
13.根据权利要求11所述的电机驱动装置，其特征在于，在上述第二模式中，上述变频器控制部基于由上述输出电压检测部检测的上述模拟电压来运算上述电机中产生的上述反电动势。
14.根据权利要求11所述的电机驱动装置，其特征在于，在上述第一模式中，上述变频器控制部接收上述基于脉冲宽度调制的脉冲形态的输出电压并进行处理，在上述第二模式中，上述变频器控制部接收从上述多个电阻器件中的另一部分电阻器件检测的上述模拟电压并进行处理。
15.根据权利要求11所述的电机驱动装置，其特征在于，上述变频器控制部运算检测出的上述基于脉冲宽度调制的脉冲形态的输出电压的占空比，并基于运算出的上述占空比来运算上述电机的相电压。
16.根据权利要求11所述的电机驱动装置，其特征在于，
还具有用于检测在上述电机中流动的输出电流的输出电流检测部；
上述变频器控制部基于检测出的上述输出电流和检测出的上述基于脉冲宽度调制的脉冲形态的输出电压，来推算上述电机的转子位置，并基于推算出的上述转子位置来输出用于上述变频器控制的变频器开关控制信号。
17.根据权利要求11所述的电机驱动装置，其特征在于，
还具有用于检测在上述电机中流动的输出电流的输出电流检测部；
上述变频器控制部包括：
推算部，根据检测出的上述输出电流和检测出的上述基于脉冲宽度调制的脉冲形态的输出电压，来推算上述电机的转子位置和上述电机的速度，
电流指令生成部，基于上述推算速度和速度指令值来生成电流指令值，
电压指令生成部，基于上述电流指令值和检测出的上述输出电流来生成电压指令值，以及
开关控制信号输出部，基于上述电压指令值来输出用于驱动上述变频器的开关控制信号。
18.根据权利要求17所述的电机驱动装置，其特征在于，
上述推算部包括：
反电动势推算部，根据检测出的上述输出电流和检测出的上述基于脉冲宽度调制的脉冲形态的输出电压，来推算上述电机中所产生的上述反电动势；以及
速度推算部，基于推算出的上述反电动势来推算上述电机的转子位置和上述电机的速度。
19.根据权利要求11所述的电机驱动装置，其特征在于，在上述变频器控制部的控制下，当上述电机初始启动时，对上述电机依次施加第一电平的恒定电流和第二电平的恒定电流。
20.根据权利要求11所述的电机驱动装置，其特征在于，
还包括：
第一开关器件，连接在上述比较器和上述变频器控制部之间，以及
第二开关器件，连接在上述多个电阻器件中的另一部分电阻器件和上述变频器控制部之间；
在上述第一模式中，上述第一开关器件接通，在上述第二模式中，上述第二开关器件接通。
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