CN111764098B - 滚筒洗衣机的电机控制方法、电机控制装置及滚筒洗衣机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种滚筒洗衣机的电机控制方法，包括当滚筒洗衣机的电机处于运行状态时，确定电机的运行模式；若电机的运行模式为洗涤模式，则设置洗涤速度环PI参数值和洗涤电流环PI参数值，并设置洗涤速度环PI输出的最大值为电机运行时的最大电流值，并根据电机在洗涤过程中是否降速调整电机的控制参数，以使滚筒洗衣机根据所述控制参数洗涤衣物；若电机的运行模式为脱水模式，根据d轴参考电流是否为0确定电机的控制参数，以使滚筒洗衣机根据所述控制参数脱水运行。本发明的方案能够减小滚筒洗衣机的电机抖动和噪音，提高了洗衣机的驱动性能和洗涤效果。

Description

滚筒洗衣机的电机控制方法、电机控制装置及滚筒洗衣机

技术领域

本发明涉及家电控制技术领域，特别涉及一种滚筒洗衣机的电机控制方法、电机控制装置及滚筒洗衣机。

背景技术

滚筒洗衣机在运转过程中，特别是重载情况下，往往会因为FOC(Field OrientControl，磁场导向控制)矢量控制中速度环、电流环PI(Proportional integralcontroller，比例调节和积分调节)控制偏差及PI控制参数选择不合理而导致电机运行过程中出现抖动大、噪音大等问题。

已有技术中运用二分法的减法运算，利用高速运行的减法器来实现除法的功能，从而得到转速信息，进一步得到转速误差信息，进而控制电机运行。该方法针对常规的电机控制系统能保证电机平稳运行，但是针对负载变化大、控制逻辑复杂的滚筒洗衣机，则会导致电机运行过程中出现抖动大、噪音大等问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种滚筒洗衣机的电机控制方法、电机控制装置及滚筒洗衣机，通过控制滚筒洗衣机处于洗涤模式和脱水模式时的电机参数，使得滚筒洗衣机处于运行状态时尽量避免出现抖动大和噪音大的问题。

一方面，本发明实施例提供了滚筒洗衣机的电机控制方法，包括：

当滚筒洗衣机的电机处于运行状态时，确定电机的运行模式；

若电机的运行模式为洗涤模式，则设置洗涤速度环PI参数值和洗涤电流环PI参数值，并设置洗涤速度环PI输出的最大值为电机运行时的最大电流值，并根据电机在洗涤过程中是否降速调整电机的控制参数，以使滚筒洗衣机根据所述控制参数洗涤衣物；

若电机的运行模式为脱水模式，根据d轴参考电流是否为0确定电机的控制参数，以使滚筒洗衣机根据所述控制参数脱水运行。

可选地，所述根据电机在洗涤过程中是否降速调整电机的控制参数，以使滚筒洗衣机根据所述控制参数洗涤衣物包括：

若电机处于降速过程，则分别调整洗涤速度环PI输出的最小值和q轴电流环PI输出的最小值为0；

若电机处于非降速过程，则分别调整洗涤速度环PI输出的最小值范围和q轴电流环PI输出的最小值范围为0～2安和1～50伏。

可选地，根据d轴参考电流是否为0确定电机的控制参数，以使滚筒洗衣机根据所述控制参数脱水运行包括：

若d轴参考电流为0，根据电机的实时转速和所设置的电机转速区间确定q轴电流限制值及脱水速度环PI输出的最小值，以使滚筒洗衣机根据所确定的电机控制参数值脱水运行；

若d轴参考电流不为0，根据电机的实时转速、q轴的实时电流或者最大力矩限制值确定q轴电流限制值，以使滚筒洗衣机根据所确定的电机控制参数值脱水运行。

可选地，所述若电机的运行模式为洗涤模式，则设置洗涤速度环PI参数值和洗涤电流环PI参数值，进一步包括：

设置洗涤速度环PI参数分别为5和0.2，洗涤d轴参考电流环PI参数分别为10和0.1，洗涤q轴电流环PI参数分别为20和1。

可选地，所述若d轴参考电流为0，根据所设置的电机转速区间、与所述转速区间对应的q轴电流限制值及脱水速度环PI输出的最小值确定电机控制参数值，以使滚筒洗衣机根据所述电机控制参数值脱水运行进一步包括：

当电机的实时转速小于电机转速区间阈值时，根据电机参数设置q轴电流的取值范围。

可选地，所述若d轴参考电流不为0，根据电机的实时转速、q轴的实时电流或者最大力矩限制值确定q轴电流限制值，以使滚筒洗衣机根据所确定的电机控制参数值脱水运行进一步包括：

当电机的实时转速小于等于电机转速区间阈值时，设置q轴电流限制值为q轴实时电流的1.1倍，并当得到的q轴电流限制值大于脱水最大电流值时，将所述q轴电流限制值设置为脱水最大电流值。

当电机的实时转速大于电机转速区间阈值时，最大力矩限制值为脱水最大电流值-0.75*(电机的实时转速-电机转速区间阈值)/256，并设置q轴电流限制值为所述最大力矩限制值；

其中，当所述最大力矩限制值小于0时，令最大力矩限制值等于0。

可选地，所述若电机的运行模式为脱水模式，根据d轴参考电流是否为0确定电机的控制参数，以使滚筒洗衣机根据所述控制参数脱水运行进一步包括：

当电机的实时转速上升到偏心检测转速范围内时，根据设置的偏心检测速度环PI、偏心检测电流环PI和智能称重速度环PI、智能称重电流环PI对滚筒洗衣机进行脱水偏心检测。

可选地，所述偏心检测转速范围是90～100RPM。

另一方面，本发明还提供了一种滚筒洗衣机的电机控制装置，包括：至

少一个存储器和至少一个处理器；

所述至少一个存储器，用于存储机器可读程序；

所述至少一个处理器，用于调用所述机器可读程序，执行上述的电机控制方法。

再一方面，本发明还提供了一种包括上述电机控制装置的滚筒洗衣机。

综上，本发明实施例首先对处于工作状态下的滚筒洗衣机的工作模式进行判断，然后根据判断得到的工作模式对电机参数值进行设置和调整，使得洗衣机在洗涤衣物以及脱水状态下，均减小了电机抖动和噪音，提高了洗衣机的驱动性能和洗涤效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例提供的滚筒洗衣机的电机控制方法流程图之一；

图2是本发明一实施例提供的滚筒洗衣机的电机控制方法流程图之二；

图3是本发明一实施例提供的滚筒洗衣机的电机控制装置结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种滚筒洗衣机的电机控制方法，包括：

S100：当滚筒洗衣机的电机处于运行状态时，确定电机的运行模式；

S200：若电机的运行模式为洗涤模式，则设置洗涤速度环PI参数值和洗涤电流环PI参数值，并设置洗涤速度环PI输出的最大值为电机运行时的最大电流值，并根据电机在洗涤过程中是否降速调整电机的控制参数，以使滚筒洗衣机根据所述控制参数洗涤衣物；

S300：若电机的运行模式为脱水模式，根据d轴参考电流是否为0确定电机的控制参数，以使滚筒洗衣机根据所述控制参数脱水运行。

在本发明实施例中，当滚筒洗衣机处于工作状态时，首先判断电机运行在洗涤状态还是脱水状态，即确定电机的运行模式。判断方式可以根据上位机接收到的模式控制指令类型来判断，比如若上位机接收到的最近一个模式控制指令为洗涤时，则判断目前电机处于洗涤状态，此处对洗涤的具体方式不作限定，当用户点击标准洗、羊毛洗以及浸泡洗等按键时，均认为模式控制指令为洗涤；若上位机接收到的最近一个模式控制指令为脱水时，则判断目前电机处于脱水状态。当然，也可以用其他的判断方式，只要能正确判断电机的运行状态即可，此处不作具体限定。

当判断滚筒洗衣机运行在洗涤状态时，预先设置洗涤速度环PI参数值，洗涤电流环PI参数值，且令洗涤速度环输出最大值为洗涤状态运行时的最大电流值，并更进一步根据洗涤过程中是否降速，对预先设置的各项参数值进行调整，使得滚筒洗衣机在减小电机抖动和噪音的情况下按照一定的洗涤节拍进行正反转运行洗涤衣物。

当判断滚筒洗衣机运行在脱水状态时，首先判断d轴参考电流是否为0，若d轴参考电流为0，则根据电机的实时转速和所设置的电机转速区间确定q轴电流的取值范围，即确定q轴电流限制值和脱水速度环PI输出的最小值。当d轴参考电流为0时，说明电机处于非弱磁状态，定子电流可以全部加在q轴上，因此，可根据所设置的电机转速区间以及电机的实时转速确定q轴电流限制值，并使得电机在确定的q轴电流限制值下工作。若d轴参考电流不为0，则此时电机处于弱磁状态，可根据q轴的实时电流或者最大力矩限制值对q轴电流限制值进行确定。

综上，本发明实施例对滚筒洗衣机FOC控制中的q轴电流根据电机的不同状态进行不同的调整，使得滚筒洗衣机不管运行在洗涤状态还是脱水状态，都能在保证正常洗涤衣物和脱水的情况下，减小电机抖动和噪音。

进一步地，当洗衣机运行在洗涤状态时，若电机处于降速过程，则分别调整洗涤速度环PI输出的最小值和q轴电流环PI输出的最小值为0；若电机处于非降速过程，则分别调整洗涤速度环PI输出的最小值范围和q轴电流环PI输出的最小值范围为0～2安和1～50伏。

洗涤速度环PI输出的最小值即是q轴电流最小值，q轴电流环PI输出的最小值即是q轴电压最小值，如果电机处于降速过程，则电机的转速一般不会太高，且处于降速过程，那么，需要的q轴电流值也会越来越小，所以可以设置洗涤速度环PI输出的最小值和q轴电流环PI输出的最小值均为0。如果电机处于非降速过程，那么，电机的升速是需要q轴电流的，且洗涤速度环PI输出的最小值也不能设置为0，根据发明人的调试经验，可以设置速度环PI输出的最小值范围和q轴电流环PI输出的最小值范围分别为0～2安和1～50伏。

还是以洗涤容量为10公斤的滚筒洗衣机为例进行说明，当电机处于非降速过程时，将洗涤速度环PI输出的最小值可以为0.04安，q轴电流环PI输出的最小值可以为10伏。

可选地，根据d轴参考电流是否为0确定电机的控制参数，以使滚筒洗衣机根据所述控制参数脱水运行包括：

若d轴参考电流为0，根据电机的实时转速和所设置的电机转速区间确定q轴电流限制值及脱水速度环PI输出的最小值，以使滚筒洗衣机根据所确定的电机控制参数值脱水运行；

若d轴参考电流不为0，根据电机的实时转速、q轴的实时电流或者最大力矩限制值确定q轴电流限制值，以使滚筒洗衣机根据所确定的电机控制参数值脱水运行。

进一步地，若d轴参考电流为0，根据所设置的电机转速区间、与所述转速区间对应的q轴电流限制值及脱水速度环PI输出的最小值确定电机控制参数值，以使滚筒洗衣机根据所述电机控制参数值脱水运行进一步包括：

当电机的实时转速小于电机转速区间阈值时，根据电机参数设置q轴电流的取值范围。

举例来说，可以设置q轴电流的最大值为脱水最大电流值，最小值为大于0的数即可，举例来说，对于洗涤容量10公斤的洗衣机来说，q轴电流的最大值可设置为3安，最小值可以设置为0.05安，即脱水速度环PI输出的最小值为0.05。

具体实现过程中，上面也提到了，当d轴参考电流为0时，定子电流可以全部加在q轴上，设置当电机的实时转速大于75RPM时，随着转速的上升，需要的q轴电流越来越大，但是q轴上升的最大电流必须小于等于脱水最大电流。而当电机的实时转速小于75RPM时，因为转速较小，需要的q轴电流也小，不会达到脱水最大电流。由于，当电机的实时转速大于75RPM时，q轴上升的最大电流必须小于等于脱水最大电流，因此要设置一个q轴电流限制值，此处设置q轴电流限制值为脱水最大电流，如果脱水最大电流为3安，那么q轴电流限制值就为3安，脱水速度环PI输出的最小值为0.05。

进一步地，若d轴参考电流不为0，根据电机的实时转速、q轴的实时电流或者最大力矩限制值确定q轴电流限制值，以使滚筒洗衣机根据所确定的电机控制参数值脱水运行进一步包括：

当电机的实时转速小于等于电机转速区间阈值时，设置q轴电流限制值为q轴实时电流的1.1倍，并当得到的q轴电流限制值大于脱水最大电流值时，将所述q轴电流限制值设置为脱水最大电流值。

当电机的实时转速大于电机转速区间阈值时，最大力矩限制值为脱水最大电流值-0.75*(电机的实时转速-电机转速区间阈值)/256，并设置q轴电流限制值为所述最大力矩限制值。

当d轴参考电流不为0时，电机处于弱磁状态，当电机的实时转速小于等于电机转速区间阈值时，设置q轴电流限制值为q轴实时电流的1.1倍，并当得到的q轴电流限制值大于脱水最大电流值时，将q轴电流限制值设置为脱水最大电流值。假设脱水最大电流值为3安，q轴实时电流初始值为1.5安，那么，q轴电流限制值为1.5*1.1安＝1.65安，随着电机转速的增加，q轴实时电流也是不断增加的，当q轴实时电流值为2.73安时，q轴电流限制值为2.73*1.1安＝3.003安，此时q轴电流限制值已经超过了脱水最大电流3安，那么可以将3安作为q轴电流限制值。当电机的实时转速大于电机转速区间阈值时，最大力矩限制值＝脱水最大电流值-0.75*(电机的实时转速-电机转速区间阈值)/256，并设置q轴电流限制值为最大力矩限制值。举例来说，比如电机转速区间阈值为460RPM，假设当电机的实时转速为1500RPM时，最大力矩限制值＝3-0.75*(15000-460)/256＝-0.05，当出现计算得到的最大力矩限制值小于0时，令最大力矩限制值等于0，并将0赋值给q轴电流限制值；当计算得到的最大力矩限制值大于0时，将最大力矩限制值直接赋值给q轴电流限制值。

进一步地，若电机的运行模式为脱水模式，根据d轴参考电流是否为0确定电机的控制参数，以使滚筒洗衣机根据所述控制参数脱水运行进一步包括：

当电机的实时转速上升到偏心检测转速范围内时，根据设置的偏心检测速度环PI、偏心检测电流环PI和智能称重速度环PI、智能称重电流环PI对滚筒洗衣机进行脱水偏心检测。

可选地，偏心检测转速范围是90～100RPM。

比如，当偏心检测转速范围在93RPM时进行偏心检测。

进一步地，当电机的运行模式为洗涤模式，则设置洗涤速度环PI参数值和洗涤电流环PI参数值进一步包括：

设置洗涤速度环PI参数分别为5和0.2，洗涤d轴参考电流环PI参数分别为10和0.1，洗涤q轴电流环PI参数分别为20和1。

如图2所示为滚筒洗衣机的整个工作流程，即洗衣机的电机先根据给定的电机转速运行，判断滚筒洗衣机工作在洗涤状态还是脱水状态，当判断洗衣机处于洗涤状态时，设置洗涤速度环PI参数和洗涤电流环PI参数以及速度环输出最大值，根据电机是否降速，设置速度环输出最小值和电流环输出最小值，并根据设置的速度环输出最小值和电流环输出最小值，控制电机按照一定时间节拍正反转洗涤衣物；当判断洗衣机处于脱水状态时，首先判断d轴参考电流是否为0，若d轴参考电流为0，则设置电机的转速区间，根据电机的实时转速和转速区间的关系，设置q轴电流限制值和脱水速度环输出最小值。若d轴参考电流不为0且转速大于转速区间阈值时，将最大力矩限制赋值给q轴电流限制值。不管是d轴参考电流为0还是不为0，期间都需要判断是否进行偏心检测，当需要进行偏心检测时，设置偏心检测速度环PI参数和智能称重速度环PI参数，当电机的转速达到90～100RPM时，一般就需要进行偏心检测，优选可以当电机的转速为93RPM时进行偏心检测。

如图3所示，本发明实施例提供了一种滚筒洗衣机的电机控制装置，包括至少一个存储器和至少一个处理器，所述至少一个存储器，用于存储机器可读程序；所述至少一个处理器，用于调用所述机器可读程序，执行上述的电机控制方法。

可以理解的是，本发明实施例示意的结构并不构成对电机控制装置的具体限定。在本发明的另一些实施例中，电机控制装置可以包括比图示更多或者更少的部件，或者组合某些部件，或者拆分某些部件，或者不同的部件布置。图示的部件可以以硬件、软件或者软件和硬件的组合来实现。

上述装置内的各单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

本发明还提供了一种计算机可读介质，存储用于使一计算机执行如本文所述的滚筒洗衣机的电机控制方法的指令。具体地，可以提供配有存储介质的系统或者装置，在该存储介质上存储着实现上述实施例中任一实施例的功能的软件程序代码，且使该系统或者装置的计算机(或CPU或MPU)读出并执行存储在存储介质中的程序代码。

在这种情况下，从存储介质读取的程序代码本身可实现上述实施例中任何一项实施例的功能，因此程序代码和存储程序代码的存储介质构成了本发明的一部分。

用于提供程序代码的存储介质实施例包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘(如CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW)、磁带、非易失性存储卡和ROM。可选择地，可以由通信网络从服务器计算机上下载程序代码。

此外，应该清楚的是，不仅可以通过执行计算机所读出的程序代码，而且可以通过基于程序代码的指令使计算机上操作的操作系统等来完成部分或者全部的实际操作，从而实现上述实施例中任意一项实施例的功能。

此外，可以理解的是，将由存储介质读出的程序代码写到插入计算机内的扩展板中所设置的存储器中或者写到与计算机相连接的扩展单元中设置的存储器中，随后基于程序代码的指令使安装在扩展板或者扩展单元上的CPU等来执行部分和全部实际操作，从而实现上述实施例中任一实施例的功能。

需要说明的是，上述各流程和各系统结构图中不是所有的步骤和模块都是必须的，可以根据实际的需要忽略某些步骤或模块。各步骤的执行顺序不是固定的，可以根据需要进行调整。上述各实施例中描述的系统结构可以是物理结构，也可以是逻辑结构，即，有些模块可能由同一物理实体实现，或者，有些模块可能分由多个物理实体实现，或者，可以由多个独立设备中的某些部件共同实现。

以上各实施例中，硬件单元可以通过机械方式或电气方式实现。例如，一个硬件单元可以包括永久性专用的电路或逻辑(如专门的处理器，FPGA或ASIC)来完成相应操作。硬件单元还可以包括可编程逻辑或电路(如通用处理器或其它可编程处理器)，可以由软件进行临时的设置以完成相应操作。具体的实现方式(机械方式、或专用的永久性电路、或者临时设置的电路)可以基于成本和时间上的考虑来确定。

上文通过附图和优选实施例对本发明进行了详细展示和说明，然而本发明不限于这些已揭示的实施例，基与上述多个实施例本领域技术人员可以知晓，可以组合上述不同实施例中的代码审核手段得到本发明更多的实施例，这些实施例也在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.滚筒洗衣机的电机控制方法，其特征在于，包括：

当滚筒洗衣机的电机处于运行状态时，确定电机的运行模式；

若电机的运行模式为洗涤模式，则设置洗涤速度环PI参数值和洗涤电流环PI参数值，并设置洗涤速度环PI输出的最大值为电机运行时的最大电流值，并根据电机在洗涤过程中是否降速调整电机的控制参数，以使滚筒洗衣机根据所述控制参数洗涤衣物；

若电机的运行模式为脱水模式，根据d轴参考电流是否为0确定电机的控制参数，以使滚筒洗衣机根据所述控制参数脱水运行；

其中，根据d轴参考电流是否为0确定电机的控制参数，以使滚筒洗衣机根据所述控制参数脱水运行包括：

若d轴参考电流为0，根据电机的实时转速和所设置的电机转速区间确定q轴电流限制值及脱水速度环PI输出的最小值，以使滚筒洗衣机根据所确定的电机控制参数值脱水运行；

若d轴参考电流不为0，根据电机的实时转速、q轴的实时电流或者最大力矩限制值确定q轴电流限制值，以使滚筒洗衣机根据所确定的电机控制参数值脱水运行。

2.根据权利要求1所述的电机控制方法，其特征在于，所述根据电机在洗涤过程中是否降速调整电机的控制参数，以使滚筒洗衣机根据所述控制参数洗涤衣物包括：

若电机处于降速过程，则分别调整洗涤速度环PI输出的最小值和q轴电流环PI输出的最小值为0；

若电机处于非降速过程，则分别调整洗涤速度环PI输出的最小值范围和q轴电流环PI输出的最小值范围为0～2安和1～50伏。

3.根据权利要求1所述的电机控制方法，其特征在于，所述若电机的运行模式为洗涤模式，则设置洗涤速度环PI参数值和洗涤电流环PI参数值，进一步包括：

设置洗涤速度环PI参数分别为5和0.2，洗涤d轴参考电流环PI参数分别为10和0.1，洗涤q轴电流环PI参数分别为20和1。

4.根据权利要求1所述的电机控制方法，其特征在于，所述若d轴参考电流为0，根据所设置的电机转速区间、与所述转速区间对应的q轴电流限制值及脱水速度环PI输出的最小值确定电机控制参数值，以使滚筒洗衣机根据所述电机控制参数值脱水运行进一步包括：

当电机的实时转速小于电机转速区间阈值时，根据电机参数设置q轴电流的取值范围。

5.根据权利要求1所述的电机控制方法，其特征在于，所述若d轴参考电流不为0，根据电机的实时转速、q轴的实时电流或者最大力矩限制值确定q轴电流限制值，以使滚筒洗衣机根据所确定的电机控制参数值脱水运行进一步包括：

当电机的实时转速小于等于电机转速区间阈值时，设置q轴电流限制值为q轴实时电流的1.1倍，并当得到的q轴电流限制值大于脱水最大电流值时，将所述q轴电流限制值设置为脱水最大电流值；当电机的实时转速大于电机转速区间阈值时，最大力矩限制值为脱水最大电流值-0.75*(电机的实时转速-电机转速区间阈值)/256，并设置q轴电流限制值为所述最大力矩限制值；

其中，当所述最大力矩限制值小于0时，令最大力矩限制值等于0。

6.根据权利要求1所述的电机控制方法，其特征在于，所述若电机的运行模式为脱水模式，根据d轴参考电流是否为0确定电机的控制参数，以使滚筒洗衣机根据所述控制参数脱水运行进一步包括：

当电机的实时转速上升到偏心检测转速范围内时，根据设置的偏心检测速度环PI、偏心检测电流环PI和智能称重速度环PI、智能称重电流环PI对滚筒洗衣机进行脱水偏心检测。

7.根据权利要求6所述的电机控制方法，其特征在于，所述偏心检测转速范围是90～100RPM。

8.一种滚筒洗衣机的电机控制装置，其特征在于，包括：至少一个存储器和至少一个处理器；

所述至少一个存储器，用于存储机器可读程序；

所述至少一个处理器，用于调用所述机器可读程序，执行权利要求1至7中任一所述的方法。

9.一种滚筒洗衣机，其特征在于，包括权利要求8所述的滚筒洗衣机的电机控制装置。

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