CN106063116A - 具有多个同步电机的家用电器及其控制电路 - Google Patents

具有多个同步电机的家用电器及其控制电路 Download PDF

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CN106063116A CN201380082012.7A CN201380082012A CN106063116A CN 106063116 A CN106063116 A CN 106063116A CN 201380082012 A CN201380082012 A CN 201380082012A CN 106063116 A CN106063116 A CN 106063116A
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T·C·西潘
L·特滋杜亚
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
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    • H—ELECTRICITY
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Abstract

本发明涉及一种家用电器，其包括至少一个同步电动机(11，12)；能够控制所述至少一个同步电动机(11，12)的速度的驱动电路，所述驱动电路包括转换器，其将AC电源电压转换为DC电压；DC链路；以及驱动电路逆变器级(10)，其将从所述转换器接收的直流电流转换成AC输出信号，以使得从DC电源产生AC输出波形。

Description

具有多个同步电机的家用电器及其控制电路
技术领域
本发明涉及一种具有多个同步电动机的家用电器，其具有改进的控制电路布局(拓扑结构)。
背景技术
公知地，同步机是一种具有旋转定子磁通和与其锁定以相同频率旋转的转子磁通的电动机。由于电子控制电路的简化，与三相同步电动机相比，单相同步机被认为在成本效率方面占优势。无刷DC电动机也是一种同步电动机，其具有梯形的反电动势电压形状。因此，本发明中的“三相同步电动机”陈述也包括无刷DC电动机。
同样公知地，同步电动机广泛应用在旋转家用电器中，尤其在洗碗机和洗衣处理电器中。例如，洗衣机可具有：喷射泵，用于将水流喷洒到其内部的特定区域的旋转滚筒目标中，要洗的衣物可倾向于在滚筒中附着于该特定区域；以及排水泵，用于排出滚筒中容纳的水。同样，洗衣和/或烘干机可具有排水泵，以及用于循环制冷液的循环泵。
为此，在功率和电子控制器部分具有成本效率优势的同步电动机仍然需要复杂的速度控制电路布局，其中存在具有多个半导体，即诸如IGBT的功率开关的逆变器。因此，逆变器的任务是在启动瞬间，以及其他需要可变速度的瞬间，动态控制同步电动机的速度。例如，如果循环中的水量不足并且泵可能开始泵送混合有水的空气，洗衣机中的水循环电机的速度需要被降低。这最终能导致产生不可控的音量，达到用户要提出抱怨的程度。
其中，本发明的技术领域中的现有技术公开之一可参考CN201507484，其限定了一种洗衣机排水泵，其中在“半水和半气”阶段中由排水泵产生的声音可被自然地消除。
发明内容
另一方面，本发明提供家用电器的多个同步电动机的速度控制，以改进其声音产生分布图。在这方面，在电源电路的逆变器级中提出一种节省成本的高频逆变器布局，包含同步电动机的控制中的减少数量的功率开关。
如权利要求1中限定的特性特征提供的，本发明提供一种用于驱动家用电器的同步电动机的速度控制电路布局，以改进其声音产生分布图。
因此，本发明的主要目的是提供一种用于驱动家用电器的多个同步电动机的速度控制电路布局，以通过使用有限数量的开关元件来改进其声音产生分布图。
本发明提出了一种具有至少一个同步电动机的家用电器。电动机驱动电路依靠各个电路级提供电动机的速度控制。整流器级将AC电压转换成DC电压，驱动电路逆变器级将接收的直流电流逆变以获得可变频率的输出。
第一单相同步电动机的端子被连接到半桥逆变器，分别连接到逆变器的两个电容器之间的中性点，并连接到串联的两个功率开关之间的中点。
此外，第二同步电动机，即三相同步电动机通过四开关三相电压源逆变器的三相电压输出馈电。四开关三相逆变器的两个输出相与具有串联的两个功率开关的两个逆变器腿连接，并且第三输出从DC链路的两个电容器的中点引出。半桥逆变器形式的电压源逆变器和四开关三相逆变器连接到同一个DC链路。
附图说明
附图仅仅是出于举例说明速度控制电路布局的目的而给出，该速度控制电路布局优于现有技术的优势如以上所概述并将在下面简要说明。
附图既不是旨在界定如权利要求限定的保护范围，也不应仅参照附图来试图解释所述权利要求中限定的范围，而不依靠本发明的说明中的技术公开。
图1示出了根据本发明的半桥电压源逆变器的功率布局(拓扑结构)。
图2示出了根据本发明的四开关三相电压源逆变器的功率布局。
图3示出了根据本发明的半桥电压源逆变器与四开关三相电压源逆变器结合的功率布局。
下面的编号被用在详细的说明中：
1.第一功率开关
2.第二功率开关
3.第三功率开关
4.第四功率开关
5.第五功率开关
6.第六功率开关
7.第一电容器
8.第二电容器
9.中性点
10.驱动电路逆变器级
11.同步电动机
12.第二同步电动机
具体实施方式
本发明提出一种家用电器，尤其是洗衣机、洗碗机、烘干机、或者洗衣烘干一体机。该家用电器包括至少一个同步电动机(11，12)，其可是永磁体或绕线转子同步电动机(11，12)；以及能够控制所述至少一个同步电动机(11，12)的速度的驱动电路。家用电器中的所述同步电动机(11，12)例如可被用来驱动洗衣机中的滚筒和喷水泵。作为另一个例子，家用电器中的所述同步电动机(11，12)例如可被用来驱动洗碗机中的排水泵和循环泵。驱动电路通常包括转换器，其将AC电源电压转换为DC电压；DC链路；以及逆变器，其将从转换器接收的直流电流转换成AC输出信号。因此，从DC电源产生AC输出波形。总之，本发明提出一种家用电器，其包括至少一个同步电动机(11，12)；能够控制所述至少一个同步电动机(11，12)的速度的驱动电路，所述驱动电路包括转换器，其将AC电源电压转换为DC电压；DC链路；以及驱动电路逆变器级(10)，其将从所述转换器接收的直流电流转换成AC输出信号，以使得从DC电源产生AC输出波形。
根据本发明，如图1的逆变器布局中所示的，两个电容器(7，8)呈现以提供一个中性点N(9)。单相同步电动机(11)绕组的第一端被连接到中性点N(9)，并且其另一端被连接到串联连接的两个功率开关T1和T3(1，3)之间的一点。虽然每个电容维持恒定电压(Vdc)/2，但是当DC链路电压源Vdc上发生短路时，两个功率开关T1和T3(1，3)不能同时保持在导通模式。因此，单相电压输出被提供给单相同步电动机(11)。PWM调制技术确保逆变器的两个功率开关中的任何一个在任何给定时刻都是接通的。总之，所述至少一个同步电动机(11)是单相同步电动机(11)，其绕组的第一端被连接到半桥电压源逆变器的两个电容(7，8)之间的中性点N(9)，电动机(11)的另一端被连接到串联连接的两个功率开关T1和T3(1，3)之间的点。
根据本发明的一个实施例，如图2的逆变器布局中所示的，三相电压输出被提供给三相同步电动机(12)，其中电压的幅值、相位和频率是可控的。为了避免输出电压将依赖于功率逆变器中的相关线电流极性，逆变器的任一腿的功率开关不同时关断。在这种布局中，逆变器被设计成包括四个开关T1，T2，T3和T4(1，2，3和4)，其中两个输出相分别直接与相应的逆变器腿连接，每个具有串联连接的两个功率开关，并且第三输出从两个电容器(7，8)的中点引出。总之，所述家用电器包括第二同步电动机(12)，其是三相同步电动机(12)，由所述驱动电路逆变器级(10)向所述三相同步电动机(12)提供三相电压输出，以使得所述半桥电压源逆变器的DC链路额外连接到四开关三相电压源逆变器。所述四开关三相电压源逆变器的两个输出相直接连接到逆变器腿，并且第三输出从两个电容器(7，8)的中点引出。
脉冲宽度调制(PWM)的调制技术通常被用来控制用于切换功率开关接通和断开的时间量和顺序。被用在这方面的调制技术是基于载波的正弦脉冲宽度调制，从而施加给三相的电压被准正弦地控制。在其他控制可能性和PWM技术中，由于正弦PWM技术的技术特征和具体应用对于本领域技术人员是广泛公知的并受到广泛使用，因此在这方面不提供进一步的细节。
因此本发明提供使用更少数量的半导体功率开关来实现功率驱动逆变器级，其能够控制两个同步电动机(11，12)。为了实现相同的功能，代替需要10个功率开关的传统技术，该电路布局有利地使用6个功率开关T1，T2，T3，T4，T5和T6(1，2，3，4，5和6)，以均连接到同一个DC链路的半桥逆变器和四开关三相逆变器的形式。

Claims (4)

1.一种家用电器，包括至少一个同步电动机(11，12)；能够控制所述至少一个同步电动机(11，12)的速度的驱动电路，所述驱动电路包括转换器，其将AC电源电压转换为DC电压；DC链路；以及驱动电路逆变器级(10)，其将从所述转换器接收的直流电流转换成AC输出信号，以使得从DC电源产生AC输出波形，其特征在于：所述同步电动机(11)是单相同步电动机(11)，其绕组的第一端被连接到半桥电压源逆变器的两个电容(7，8)之间的中性点N(9)，同步电动机(11)的另一端被连接到串联连接的两个功率开关T1和T3(1，3)之间的点。
2.如权利要求1的家用电器，其特征在于：所述家用电器包括第二同步电动机(12)，其是三相同步电动机(12)，由所述驱动电路逆变器级(10)向该三相同步电动机(12)提供三相电压输出，以使得所述半桥电压源逆变器的DC链路另外地与四开关三相电压源逆变器连接。
3.如权利要求2的家用电器，其特征在于：所述四开关三相电压源逆变器的两个输出相直接与逆变器腿连接，并且第三输出从两个电容(7，8)的中点引出。
4.如权利要求2和3的家用电器，其特征在于：所述半桥逆变器和所述四开关三相逆变器被连接到同一DC链路。
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