JP2004261275A

JP2004261275A - Washing and drying machine

Info

Publication number: JP2004261275A
Application number: JP2003052846A
Authority: JP
Inventors: Mitsusachi Kiuchi; 光幸木内; Hisashi Hagiwara; 久萩原; Sadayuki Tamae; 貞之玉江
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2004-09-24

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve reliability by preventing an overheating of a motor and breakage of the power semiconductor of an inverter circuit by a precise detection of electric current by an inexpensive and simple structure in a washing and drying machine in which a plurality of motors are driven with a plurality of inverter circuits. <P>SOLUTION: A washing and spin-drying tub 1 which does washing and spin-drying or drying washing, is rotationally driven by a first motor 3, a blowing fan 2 sending air to the washing and spin-drying tub 1 is rotationally driven by a second motor 4, the first motor 3 is driven by converting to alternating power by the first inverter circuit 7 and the second motor 4 is driven by the second inverter circuit 8, and the first inverter circuit 7 and the second inverter circuit 8 are controlled by a control means 9. By detecting an electric current flowing through shunt resistors 7A and 8A connected to the negative potential side terminal of a lower arm transistor of the inverter circuit, the electric current of the first motor 3 and the second motor 4 are detected to protect them against an abnormality. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、洗濯兼脱水槽内の衣類を乾燥させる機能を有する洗濯乾燥機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の洗濯乾燥機は、洗濯兼脱水槽を回転駆動するモータを駆動するインバータ回路と、送風ファンを回転駆動するモータを駆動するインバータ回路を備え、それぞれに過電流検知手段を備え、制御手段によりインバータ回路を制御するようにしていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１６６０９０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の構成では、過電流検知手段が複雑となり、洗濯乾燥機の制御装置の部品点数が増加し、価格が上昇し信頼性が低下するという問題があった。
【０００５】
本発明は上記従来課題を解決するもので、安価で簡単な構成により高速で精度の高い電流検出をして保護できるようにし、過電流によるモータの発熱、ロータ磁石の減磁、あるいはインバータ回路のパワー半導体の過電流による破壊、発熱を防止し、安価で信頼性の高い洗濯乾燥機を実現することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、衣類を洗濯、脱水または乾燥させる洗濯兼脱水槽を第１のモータにより回転駆動し、洗濯兼脱水槽内に送風する送風ファンを第２のモータにより回転駆動し、交流電源に接続した整流回路により直流電源を構成して交流電力を直流電力に変換し、直流電源の直流電力を第１のインバータ回路により交流電力に変換して第１のモータを駆動するとともに、直流電力を第２のインバータ回路により交流電力に変換して第２のモータを駆動し、第１のインバータ回路と第２のインバータ回路を制御手段により制御するよう構成し、第１のインバータ回路と第２のインバータ回路は、それぞれ６個のトランジスタとダイオードよりなる３相フルブリッジインバータ回路により構成し、３相フルブリッジインバータ回路の下アームトランジスタの負電位側端子に接続したシャント抵抗に流れる電流を検出することにより、第１のモータと第２のモータの電流をそれぞれ検出して異常保護するようにしたものである。
【０００７】
これにより、高速で精度の高い電流検知をすることができて、過電流によるモータの発熱、ロータ磁石の減磁、あるいはインバータ回路のパワー半導体の過電流による破壊、発熱を防止することができ、安価で信頼性の高い洗濯乾燥機を実現することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、衣類を洗濯、脱水または乾燥させる洗濯兼脱水槽と、前記洗濯兼脱水槽内に送風する送風ファンと、前記洗濯兼脱水槽を回転駆動する第１のモータと、前記送風ファンを回転駆動する第２のモータと、交流電力を直流電力に変換する整流回路により構成した直流電源と、前記直流電源の直流電力を交流電力に変換し前記第１のモータを駆動する第１のインバータ回路と、前記直流電源の直流電力を交流電力に変換し前記第２のモータを駆動する第２のインバータ回路と、前記第１のインバータ回路と第２のインバータ回路を制御する制御手段とを備え、前記第１のインバータ回路と第２のインバータ回路は、それぞれ６個のトランジスタとダイオードよりなる３相フルブリッジインバータ回路により構成し、前記３相フルブリッジインバータ回路の下アームトランジスタの負電位側端子に接続したシャント抵抗に流れる電流を検出することにより前記第１のモータと第２のモータの電流をそれぞれ検出して異常保護するようにしたものであり、第１のモータと第２のモータの電流をそれぞれ高速で、高精度で検知して異常保護することができ、過電流によるモータの発熱、ロータ磁石の減磁、あるいはインバータ回路のパワー半導体の過電流による破壊、発熱を防止することができ、安価で信頼性の高い洗濯乾燥機を実現することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、第１のインバータ回路と第２のインバータ回路を構成する３相フルブリッジインバータ回路の下アームトランジスタの負電位側端子にそれぞれ接続したシャント抵抗の共通接続点と、制御手段のアース基準電位とを接続したものであり、モータ電流のピーク値を容易に検出することができるので電流を高速で検出することができ、過電流の高速検知と保護が可能な洗濯乾燥機を実現することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、洗濯兼脱水槽内に風呂水を給水する風呂水給水ポンプまたは洗濯兼脱水槽内の洗濯水を排水する排水ポンプを駆動する第３のモータと、第１のモータ、第２のモータ、前記第３のモータのいずれか少なくとも２個のモータを交互に駆動する３相フルブリッジインバータ回路と、前記第１のモータ、第２のモータ、第３のモータのいずれか少なくとも２個のモータを交互に切り換えるリレーとを備え、前記３相フルブリッジインバータ回路の下アームトランジスタの負電位側端子に接続したシャント抵抗に流れる電流を検出することによりモータ電流を検出して異常保護するようにしたものであり、第１のモータ、第２のモータ、第３のモータのいずれか少なくとも２個のモータを１つのインバータ回路で交互に駆動する場合でも、１つのシャント抵抗の電圧降下より電流を高速検出できるので、過電流検出回路を簡単な構成により実現でき、１つのインバータ回路で複数のモータを駆動可能な安価で信頼性の高い洗濯乾燥機を実現することができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、上記請求項３に記載の発明において、制御手段は、３相フルブリッジインバータ回路の下アームトランジスタの負電位側端子に接続したシャント抵抗に流れる電流を検出する過電流検知回路を備え、前記３相フルブリッジインバータ回路のモータ負荷に応じて前記過電流検知回路の過電流設定値を切り換えるようにしたものであり、過電流設定値を容易に変更可能な過電流検出回路を簡単な構成により実現でき、モータ負荷に対して最適な異常保護をすることができ、安価で信頼性の高い洗濯乾燥機を実現することができる。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、上記請求項３に記載の発明において、制御手段は、３相フルブリッジインバータ回路の下アームトランジスタのエミッタ端子に接続したシャント抵抗に流れる電流を検出する過電流検知回路を備え、リレーを駆動するリレー駆動信号と連動して、前記過電流検知回路の過電流設定値を切り換えるようにしたものであり、１つの出力信号によりリレーの切り換えと過電流設定値を変更でき、単純で安価な構成の１つのインバータ回路で複数のモータを駆動可能な洗濯乾燥機を実現することができる。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、第１のインバータ回路と第２のインバータ回路の下アームトランジスタの負電位側端子にそれぞれ接続したシャント抵抗の共通接続点と、制御手段のアース基準電位とを接続し、前記共通接続点と直流電源の負電位端子間にインバータ回路電流を検出する電流検出抵抗を接続したものであり、複数のシャント抵抗と、直流電源負電位側に接続した電流検出抵抗によりモータ電流とインバータ回路総合電流を検出できるので、一方の電流検出手段に不具合が生じても、他方の電流検出手段により異常電流検出が確実となり、モータの過熱、あるいはインバータ回路のパワー半導体の破壊を防ぐことができる。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
（実施例１）
図１に示すように、洗濯兼脱水槽１は、回転中心軸を略水平方向に有するもので、内部に収納した衣類を洗濯、脱水し、送風ファン２の送風側に設置した加熱手段（図示せず）により加熱した温風を送風ファン２により洗濯兼脱水槽１内に送風して衣類を乾燥させる。第１のモータ３により洗濯兼脱水槽１を回転駆動し、第２のモータ４により送風ファン２を回転駆動するようにしている。
【００１６】
第１のモータ３と第２のモータ４は、それぞれ直流ブラシレスモータにより構成し、インバータ装置によりそれぞれ駆動されるもので、交流電源５の交流電力を直流電力に変換する直流電源６に接続し、直流電源６は全波整流回路６ａと平滑コンデンサ６ｂにより構成し、第１のインバータ回路７により直流電力を交流電力に変換して第１のモータ３を回転駆動し、第２のインバータ回路８により直流電力を交流電力に変換して第２のモータ４を回転駆動する。位置検出手段３ａは、永久磁石より構成される第１のモータ３のロータの位置を検出するもので、電気角６０°ごとの回転子の位置を検出するようにしている。
【００１７】
シャント抵抗７Ａは、第１のインバータ回路７の下アームトランジスタの負電位側端子と直流電源６の負電位端子Ｎ間に接続して第１のモータ３のモータ電流、あるいは第１のインバータ回路７のパワー半導体の電流を検出するもので、第１のインバータ回路７の詳細は図２にて詳細に後述する。
【００１８】
シャント抵抗８Ａは、第２のインバータ回路８の下アームトランジスタの負電位側端子と直流電源６の負電位端子Ｎ間に接続して第２のモータ４のモータ電流、あるいは第２のインバータ回路８のパワー半導体の電流を検出するものである。
【００１９】
制御手段９は、第１のインバータ回路７と第２のインバータ回路８を制御して第１のモータ３と第２のモータ４を回転駆動し、洗濯兼脱水槽１内の衣類を洗濯、脱水、乾燥するもので、第１のモータ３の位置検出手段３ａはホールＩＣ等の磁気センサより構成し、位置信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を制御手段９に加える。
【００２０】
第２のモータ４の位置検出方法は、モータ誘起電圧の零クロス点を検出するもので、第２のインバータ回路８の出力電圧Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２よりモータ誘起電圧の零クロス点から電気角９０度遅れた転流タイミング信号を生成する。
【００２１】
制御手段９の零電位となるアース端子Ｅは直流電源の負電位端子Ｎに共通接続し、シャント抵抗７Ａとシャント抵抗８Ａの電圧を検出することにより、第１のモータ３と第２のモータ４の電流、あるいはインバータ回路電流を電気的絶縁なしで直接検出できる。
【００２２】
制御手段９は、モータ電流値が所定値以上となると異常と判定し、インバータ回路の駆動を停止しモータ運転を停止させる。直流ブラシレスモータの場合、回転子が永久磁石なので、固定子の巻線電流が増加すると永久磁石を減磁させる恐れがあり、永久磁石が減磁するとモータトルクが減少するのでモータ電流を増加させないと必要な回転トルクを得ることができなくなり、さらに、モータ電流を流すので永久磁石が減磁し、モータ発熱が増加し、最終的にはモータが焼ける恐れがある。よって、減磁防止のためには、所定値以上の電流とならないように電流検知してインバータ回路を遮断するか、あるいは電流値が所定値以上とならないようにＰＷＭ制御により電流を減らす動作をする。
【００２３】
第１のインバータ回路７と第２のインバータ回路８のパワー半導体は、それぞれ制御信号Ｇ１、Ｇ２により制御され、シャント抵抗７Ａ、あるいはシャント抵抗８Ａの電圧が所定値以上になると、第１のインバータ回路７、あるいは第２のインバータ回路８のパワー半導体はターンオフしてモータ異常電流を遮断する。
【００２４】
つぎに、第１のインバータ回路７は、図２に示すように、６個のトランジスタとダイオードよりなる３相フルブリッジインバータ回路により構成している。ここで、３相アームの１つのＵ相アーム７０Ａについて説明すると、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（以下、ＩＧＢＴと略す）よりなる上アームトランジスタ７１ａと逆並列ダイオード７２ａの並列接続体と、ＩＧＢＴよりなる下アームトランジスタ７１ａ’と逆並列ダイオード７２ａ’の並列接続体を直列に接続し、上アームトランジスタ７１ａのコレクタ端子は直流電源の正電位端子Ｐに接続し、上アームトランジスタ７１ａのエミッタ端子は出力端子Ｕに接続し、下アームトランジスタ７１ａ’のエミッタ端子はシャント抵抗７Ａを介して直流電源のＮ端子側に接続する。
【００２５】
上アームトランジスタ７１ａは上アーム駆動信号Ｕｐに応じて上アームゲート駆動回路７３ａにより駆動され、下アームトランジスタ７１ａ’は下アーム駆動信号Ｕｎに応じて下アームゲート駆動回路７３ａ’によりオンオフスイッチング制御される。上アームゲート駆動回路７３ａは、微分信号によりセットリセットされるＲＳフリップフロップ回路を内蔵し、上アーム駆動信号Ｕｐの立ち上がりで上アームトランジスタ７１ａをオン動作させ、上アーム駆動信号Ｕｐの立ち下がりで上アームトランジスタ７１ａをオフ動作させる。下アームゲート駆動回路にはＲＳフリップフロップは不必要である。
【００２６】
ＩＧＢＴのゲート印加電圧は１０〜１５Ｖ必要であり、下アームトランジスタ７１ａ’をオンさせると、１５Ｖの直流電源の＋端子Ｂ１よりブートストラップ抵抗７４ａ、ブートストラップダイオード７５ａを介してブートストラップコンデンサ７６ａが充電されるので、ブートストラップコンデンサ７６ａの蓄積エネルギーにより上アームトランジスタ７１ａをオンオフスイッチングできる。また、下アームの逆並列ダイオード７２ａ’が導通した場合にも同様にブートストラップコンデンサ７６ａが充電される。
【００２７】
Ｖ相アーム７０Ｂ、Ｗ相アーム７０Ｃも同様の接続であり、各アームの下アームトランジスタのエミッタ端子は共通接続してシャント抵抗７Ａに接続し、シャント抵抗７Ａの他方の端子は直流電源負電位端子Ｎに接続している。ＩＧＢＴ、あるいはパワーＭＯＳＦＥＴにより下アームトランジスタを構成すると、ゲート電圧を制御することによりスイッチング制御できるので、ＩＧＢＴの場合はエミッタ端子、パワーＭＯＳＦＥＴの場合にはソース端子に接続するシャント抵抗の電圧が１Ｖ以下となるように抵抗値を選定すればスイッチング動作にはほとんど影響することなく電圧制御によりオンオフスイッチング制御でき、シャント抵抗の電圧検知によりモータ電流検出できる特徴がある。
【００２８】
いわゆる方形波駆動の場合、Ｕ相下アームトランジスタがオン状態のときには、Ｖ相、あるいは、Ｗ相上アームトランジスタがオン状態で、オン状態の上アームトランジスタからその相に接続されたモータ巻線とＵ相巻線を介してＵ相下アームトランジスタにモータ電流が流れるので、シャント抵抗によりモータ電流を検出することができる。
【００２９】
また、上アームと下アームトランジスタが交互に導通する正弦波駆動の場合においても、上アームトランジスタの導通パルス幅が広い場合には、上アームトランジスタがオフしたとき、シャント抵抗に流れる電流のピーク値は下アームトランジスタの逆並列ダイオード電流と等しく、下アームトランジスタ導通パルス幅が広い場合には、下アームトランジスタ電流ピーク値はモータ電流ピーク値と等しいので、シャント抵抗によりモータ電流を検出できる。
【００３０】
第２のインバータ回路８も、図２に示すような３相フルブリッジインバータ回路により構成し、通常運転にてシャント抵抗８Ａの電圧効果が１Ｖ以下となるように選定すれば、シャント抵抗８Ａの電圧検出により簡単な構成でモータ電流検出が可能となる。
【００３１】
このように本実施例によれば、洗濯兼脱水槽１を回転駆動する第１のモータ３と、送風ファン２を駆動する第２のモータ４をそれぞれ第１のインバータ回路７と第２のインバータ回路８により駆動し、それぞれのインバータ回路の下アームトランジスタの負電位側端子と直流電源の負電位端子Ｎ間にシャント抵抗７Ａ、８Ａを接続し、シャント抵抗７Ａ、８Ａに流れる電流を検出することにより第１のモータ３と第２のモータ４の電流をそれぞれ検出して異常保護するようにしたので、シャント抵抗７Ａ、８Ａの電圧が所定値以上となると異常と判断してインバータ回路の運転を停止、あるいは、トランジスタの導通パルス幅を制御してモータ電流を減少させて異常保護動作を行うことができるので、モータの回転子を構成する永久磁石の減磁を防止でき、モータ異常過熱、あるいはパワー半導体の過電流による破壊を防止できる。
【００３２】
また、第１のインバータ回路７と第２のインバータ回路８を構成する３相フルブリッジインバータ回路の下アームトランジスタの負電位側端子にそれぞれ接続したシャント抵抗７Ａ、８Ａの共通接続点と、制御手段９のアース基準電位とを接続したので、モータ電流のピーク値を容易に検出することができるので電流を高速で検出することができ、過電流の高速検知と保護が可能な洗濯乾燥機を実現することができる。
【００３３】
なお、本実施例では、洗濯兼脱水槽１は回転中心軸を略水平方向に有するドラム式洗濯乾燥機を示したが、回転中心軸を略垂直方向に有するパルセータ式洗濯乾燥機でもよく、同様の効果を得ることができ、洗濯兼脱水槽１内に温風を循環送風する除湿機能付き洗濯乾燥機においても、同様の効果を得ることができる。
【００３４】
また、直流電源６は全波整流回路の実施例を示したが、倍電圧整流回路にしても効果は同じである。
【００３５】
また、第１のモータ３、第２のモータ４は直流ブラシレスモータに限定する必要はなく、誘導モータ、あるいは、リラクタンスモータでも構わない。
【００３６】
（実施例２）
図３に示すように、第２のインバータ回路８は、第２のモータ４と第３のモータ１０を交互に駆動するために出力端子側に２ｃ接点構成のリレー１１を設けてモータ負荷を切り換えるよう構成している。第３のモータ１０は、直流ブラシレスモータ内蔵の風呂水ポンプモータ、あるいは、直流ブラシレスモータよりなる排水ポンプモータである。リレー１１の常閉接点側に第２のモータ４を接続し、常開接点側に第３のモータ１０を接続する。
【００３７】
第２のインバータ回路８は、図２に示した３相フルブリッジインバータ回路により構成し、第２のモータ４と第３のモータ１０を交互に切り換えるリレー１１により切り換えて交互に駆動し、下アームトランジスタの負電位側端子に接続したシャント抵抗８Ａに流れる電流を検出することによりモータ電流を検出して異常保護するよう構成している。
【００３８】
直流電源６と第１のインバータ回路７、第２のインバータ回路８の基本構成は、上記実施例１と同じなので詳細な説明は省略する。
【００３９】
制御手段９’は、２つのインバータ回路を同時に駆動可能なインバータ制御ＰＷＭタイマーと割り込み入力端子を備えたマイクロコンピュータ９Ａ、第１の過電流検知回路９Ｂ、第２の過電流検知回路９Ｃ、リレー１１の駆動回路９Ｄ、モータ誘起電圧の零クロス点を検出して転流タイミング信号を生成するセンサレス回路９Ｅにより構成している。
【００４０】
センサレス回路９Ｅは、第２のインバータ回路８の出力電圧Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２を直接入力信号とし、第２のインバータ回路８の上下アームトランジスタがオフ期間中にモータ誘起電圧の零電圧を検出し、電気角にして９０度遅延させて転流タイミング信号を生成するもので、第２のモータ４と第３のモータ１０それぞれに別途回路を用意する必要なく、１つの回路で共用することができるので、１つのインバータ回路で複数のモータをセンサレス駆動でき、モータ構造と回路を簡単にしての安価なモータ駆動装置を実現できる。
【００４１】
第１の過電流検知回路９Ｂは、コンパレータ９０ａ、コンパレータ９０ａの設定入力端子に接続される第１の比較設定回路９１ａ、シャント抵抗７Ａの電圧のノイズ成分を抑える第１のノイズフィルター９２ａにより構成している。シャント抵抗７Ａの電圧信号Ｖｉ１のピーク値は第１のモータ電流ピーク値に比例し、この電圧信号Ｖｉ１は、ノイズフィルター９２ａを介してコンパレータ９０ａの比較入力端子に加えられ、抵抗９１０と抵抗９１１の分電圧となる設定入力端子ｖｒ１よりも比較入力端子の信号が大きくなると、コンパレータ９０ａの出力信号はマイクロコンピュータ９Ａの異常入力割り込み端子ＩＮＴ１に加えられる。マイクロコンピュータ９Ａは、ＩＮＴ１に加えられる割り込み信号により第１のインバータ回路７の制御信号Ｇ１を遮断し、第１のモータ３への駆動電流を遮断する。
【００４２】
第２の過電流検知回路９Ｃは、コンパレータ９０ｂ、コンパレータ９０ｂの設定入力端子に接続される第２の比較設定回路９１ｂ、シャント抵抗８Ａの電圧のノイズ成分を抑える第２のノイズフィルター９２ｂ、第２の比較設定回路９１ｂの電圧設定値を変更する設定変更回路９３により構成している。
【００４３】
第２の比較設定回路９１ｂは、抵抗９１２、抵抗９１３、抵抗９１４を直列接続して分電圧によりコンパレータ９０ｂの設定電圧ｖｒ２を変えれるようにしたもので、マイクロコンピュータ９Ａの設定端子Ｖｓｒに接続した抵抗９１５とトランジスタ９１６よりなる設定変更回路９３により抵抗９１４を短絡して設定電圧ｖｒ２を制御できるようにしている。すなわち、設定端子Ｖｓｒの電圧がハイになるとトランジスタ９１６がオンし、コンパレータ９０ｂの設定電圧ｖｒ２は低くなり、過電流設定値は低く設定される。
【００４４】
また、マイクロコンピュータ９Ａの設定端子Ｖｓｒは、リレー１１の駆動回路９Ｄに接続しており、設定端子Ｖｓｒの電圧がハイになるとリレー１１を駆動し、リレー１１の出力接点は常開接点側に接続し、第２のインバータ回路８の出力を第３のモータ１０に接続する。
【００４５】
よって、第３のモータ１０を駆動する場合には、設定端子Ｖｓｒの電圧をハイにしてリレー１１を駆動すると同時にコンパレータ９０ｂの設定電圧ｖｒ２は低くなり、過電流設定値は低くなる。第２のモータ４、すなわち、送風ファンモータを駆動する場合、過電流設定値は１〜２Ａに設定され、第３のモータ１０、すなわち、風呂水ポンプモータを駆動する場合には、過電流設定値は０．５〜０．７Ａに設定されるので、それそれのモータに最適な過電流設定値とすることができる。
【００４６】
このように本実施例によれば、第２のインバータ回路８の出力側にリレー１１を接続して第２のモータ４と第３のモータ１０を交互に切り換えて駆動し、第２のインバータ回路８の下アームトランジスタの負電位側端子に接続したシャント抵抗８Ａに流れる電流を検出することによりモータ電流を検出して異常保護するようにしたので、第２のモータ４、第３のモータ１０を１つのインバータ回路で交互に駆動する場合でも、１つのシャント抵抗８Ａの電圧降下より電流を高速検出できるので、第２の過電流検出回路９Ｃを簡単な構成により実現でき、部品点数が少なく、低価格で信頼性の高い保護装置を実現できる。
【００４７】
また、第２のインバータ回路８のモータ負荷に応じて第２の過電流検知回路９Ｃの過電流設定値を切り換えるようにしたので、モータ負荷に応じた過電流検知レベルを容易に設定することができ、モータ容量が大きく変わっても最適な過電流異常保護をすることができ、モータの回転子を構成する永久磁石の減磁を防止でき、モータ異常過熱、あるいはパワー半導体の過電流による破壊を防止できる。
【００４８】
また、リレー１１を駆動するリレー駆動信号と連動して、第２の過電流検知回路９Ｃの過電流設定値を切り換えるようにしたので、１つの出力信号によりリレー１１の切り換えと過電流設定値を変更でき、単純で安価な構成の１つのインバータ回路で複数のモータを駆動することができる。
【００４９】
なお、図３は、コンパレータによる過電流検知回路の実施例を示したが、ノイズフィルターによりノイズ成分と負電圧を除去して直接マイクロコンピュータのＡ／Ｄコンバータ回路に入力して電流検出してもモータ過電流保護は可能である。
【００５０】
また、本実施例では、第２のモータ４と風呂水給水ポンプモータ、あるいは排水ポンプモータ等の第３のモータ１０を第２のインバータ回路８により交互に切り換えて駆動するようにしているが、第１のモータ３と風呂水給水ポンプモータ、あるいは排水ポンプモータ等の第３のモータ１０を第１のインバータ回路７の出力側に設けたリレーにより交互に切り換えて駆動し、過電流検知回路９Ｂの過電流設定値を変更可能としてもよく、同様の効果を得ることができる。
【００５１】
さらに、第２のインバータ回路８の出力側に設けたリレー１１の出力側にさらに２ｃ接点のリレーを追加して、１つのインバータ回路により、送風ファンモータ、風呂水ポンプモータ、排水ポンプモータ等の３個以上の複数のモータを交互、あるいは順次駆動し、過電流検知回路の過電流設定値をモータ負荷に応じて、変更可能とすることもできる。
【００５２】
また、第１のインバータ回路７の出力側に２ｃ接点のリレーを設け、第１のモータ３と排水ポンプモータ等の第４のモータを交互に切り換え駆動し、第２のインバータ回路８の出力側に２ｃ接点のリレーを設けて第２のモータ４と風呂水ポンプモータ等の第３のモータ１０を交互に駆動し、第１のインバータ回路７と第２のインバータ回路８のそれぞれの過電流検知回路９Ｂ、９Ｃの過電流設定値をそれぞれのモータ負荷に応じて変更可能としてもよく、同様の効果を得ることができる。
【００５３】
（実施例３）
図４に示すように、第１のインバータ回路７’は、第１のモータ３をベクトル制御するもので、モータ電流を検出するために、インバータ回路７’のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各アームの負電位側端子にシャント抵抗７ａ、７ｂ、７ｃを設け、いわゆる３シャント方式電流検知を採用し、シャント抵抗７ａ、７ｂ、７ｃの各端子間電圧ｖａ、ｖｂ、ｖｃを検出することによりモータ電流を検出している。
【００５４】
第１のインバータ回路７’のシャント抵抗７ａ、７ｂ、７ｃと、第２のインバータ回路８のシャント抵抗８Ａの共通接続点と、第１のインバータ回路７’と第２のインバータ回路８を制御する制御手段９”のアース基準電位を接続し、複数のシャント抵抗の共通接続点と直流電源６の負電位側端子Ｎ間に電流検出抵抗１２を接続し、インバータ回路７’とインバータ回路８の電流を検出する。
【００５５】
第１のインバータ回路７’は図５に示すように構成しており、Ｕ相アーム７０Ａ、Ｖ相アーム７０Ｂ、Ｗ相アーム７０Ｃの構成は図２と同じであるが、各アームの下アームトランジスタの負電位側端子（エミッタ端子）にそれぞれシャント抵抗７ａ、７ｂ、７ｃを設け、シャント抵抗７ａ、７ｂ、７ｃの他方の端子を共通接続して共通端子Ｅとしている。
【００５６】
制御手段９”は、２つのインバータ回路を同時に駆動でき、さらに、第１のインバータ回路７’を制御して第１のモータ３をベクトル制御するもので、マイクロコンピュータ９Ａ”は、２つのインバータ制御ＰＷＭタイマー、高速Ａ／Ｄ変換回路、ベクトル演算を高速で行うディジタルシグナルプロセッサ等よりなる高速演算器を内蔵している。シャント抵抗７ａ、７ｂ、７ｃの各端子間電圧ｖａ、ｖｂ、ｖｃは、電圧レベルをシフトするレベルシフト回路９Ｆを介してマイクロコンピュータ９Ａ”の高速Ａ／Ｄ変換入力端子Ａ／Ｄ１、Ａ／Ｄ２、Ａ／Ｄ３端子に加え、第１のモータ３の電流を検出し、モータ電流をｄ軸電流とｑ軸電流にベクトル分解してベクトル制御を行う。
【００５７】
ここではベクトル制御の詳細は省略するが、マイクロコンピュータ９Ａ”は高速Ａ／Ｄ変換回路によりモータ電流が検出できるので、モータ電流が所定値以上となると異常と判断してモータの運転を停止させるか、あるいは、ＰＷＭ制御してモータ電流を減少させる保護動作を行う。
【００５８】
第３の過電流検知回路９Ｂ’は、電流検出抵抗１２の電圧降下を検出し、インバータ回路７’とインバータ回路８の総合電流が所定値以上となるとインバータ回路７’とインバータ回路８の運転を停止させるもので、コンパレータ９０ａ’と、コンパレータ９０ａ’の設定入力端子に接続される第３の比較設定回路９１ａ’と、電流検出抵抗１２の電圧のノイズ成分を抑える第３のノイズフィルター９２ａ’と、負電位となる電流検出抵抗１２の電圧降下分にバイアス電圧を印加する第１のバイアス抵抗９１７と第２のバイアス抵抗９１８より構成している。
【００５９】
コンパレータ９０ａ’の出力端子はマイクロコンピュータ９Ａ”の異常割り込み入力端子ＩＮＴ１に接続し、コンパレータ９０ａ’の設定入力端子（−端子）には比較設定回路９１ａ’から設定電圧信号ｖｒ１’を加える。コンパレータ９０ａ’の比較入力端子（＋端子）には、第１のバイアス抵抗９１７と第２のバイアス抵抗９１８の分電圧を入力し、第１のバイアス抵抗９１７は直流電源＋端子Ｖｃｃに接続し、第２のバイアス抵抗９１８の他方の端子は第３のノイズフィルター９２ａ’を介して電流検出抵抗１２の電圧降下信号Ｖｉ３を加える。
【００６０】
電圧降下信号Ｖｉ３が零の場合、コンパレータ９０ａ’の比較入力端子（＋端子）は設定入力端子（−端子）よりも高い電圧に設定されており、コンパレータ９０ａ’の出力信号はハイとなり、電流検出抵抗１２に電流が流れて比較入力端子（＋端子）電圧が設定入力端子（−端子）電圧ｖｒ１’よりも低くなるとコンパレータ９０ａ’の出力信号はローとなり、異常割り込み信号が入力され、インバータ回路７’とインバータ回路８はＩＧＢＴを遮断し緊急停止する。
【００６１】
シャント抵抗７ａ、７ｂ、７ｃの各端子間電圧ｖａ、ｖｂ、ｖｃをマイクロコンピュータ９Ａ”により高速Ａ／Ｄ変換してモータ電流検出する時間は、早くて数マイクロ秒必要とするが、コンパレータを用いた過電流検知回路の検知速度は、ノイズフィルターの時定数で決まり、おおよそ１．０から２．０マイクロ秒で検知でき、かつ、１つの過電流検知回路でよく部品点数の削減ができる。
【００６２】
このように本実施例によれば、第１のインバータ回路の下アームトランジスタの負電位側端子に接続したシャント抵抗７ａ、７ｂ、７ｃと、第２のインバータ回路８の下アームトランジスタの負電位側端子に接続したシャント抵抗８Ａの共通接続点と、制御手段９”のアース基準電位とを接続し、共通接続点と直流電源６の負電位端子間にインバータ回路電流を検出する電流検出抵抗１２を接続したので、複数のシャント抵抗７ａ、７ｂ、７ｃ、８Ａと、直流電源６の負電位側に接続した電流検出抵抗１２によりモータ電流とインバータ回路総合電流を検出できるので、一方の電流検出手段に不具合が生じても、他方の電流検出手段により異常電流検出が確実となり、モータの過熱、あるいはインバータ回路のパワー半導体の破壊を防ぐことができる。
【００６３】
以上述べた如く本発明は、洗濯兼脱水槽を回転駆動する第１のモータと洗濯兼脱水槽内に送風して衣類を乾燥させる送風ファンを回転駆動する第２のモータをそれぞれインバータ回路により駆動し、各インバータ回路の負電位側に設けたシャント抵抗により電流を検出して保護動作を行うもので、電気的な絶縁なしで電流検出可能となり、部品点数が少なく、簡単な構成により高速電流検出できるので、モータの過熱保護やパワー半導体の短絡保護動作をすることができ、安価で信頼性の高い洗濯乾燥機を実現できる特徴がある。
【００６４】
また、１つのインバータ回路で複数のモータをリレーにより切り換えて駆動する場合でも、１つのシャント抵抗で電流検出できるので、電流検知手段の構成を簡単にできる特徴がある。
【００６５】
また、ＭＯＳ系パワー半導体の使用により、シャント抵抗の電圧降下を０．５Ｖ以下に設定しても問題なく動作するので、モータ電流が少ない場合でもシャント抵抗の抵抗値を高くして電流検出できるので電流検知精度を高くでき、かつ、インバータスイッチングノイズによる電流検知精度低下も防ぐことができる。
【００６６】
さらに、レベルシフト回路や逆電圧保護回路を使用すれば、電気的な絶縁回路が無くても直接マイクロコンピュータのＡ／Ｄ変換回路にモータ電流に応じた信号を入力できるので、簡単で部品点数が少ない電流検知回路を実現できる。
【００６７】
【発明の効果】
以上のように本発明の請求項１に記載の発明によれば、洗濯兼脱水槽を回転駆動する第１のモータを駆動する第１のインバータ回路と、送風ファンを回転駆動する第２のモータを駆動する第２のインバータ回路とをそれぞれ６個のトランジスタとダイオードよりなる３相フルブリッジインバータ回路により構成し、３相フルブリッジインバータ回路の下アームトランジスタの負電位側端子に接続したシャント抵抗に流れる電流を検出することにより、第１のモータと第２のモータの電流をそれぞれ検出して異常保護するようにしたから、高速で精度の高い電流検知をすることができて、過電流によるモータの発熱、ロータ磁石の減磁、あるいはインバータ回路のパワー半導体の過電流による破壊、発熱を防止することができ、安価で信頼性の高い洗濯乾燥機を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の洗濯乾燥機のブロック図
【図２】同洗濯乾燥機のインバータ回路の回路図
【図３】本発明の第２の実施例の洗濯乾燥機のブロック図
【図４】本発明の第３の実施例の洗濯乾燥機のブロック図
【図５】同洗濯乾燥機のインバータ回路の回路図
【符号の説明】
１洗濯兼脱水槽
２送風ファン
３第１のモータ
４第２のモータ
５交流電源
６直流電源
７第１のインバータ回路
７Ａシャント抵抗
８第２のインバータ回路
８Ａシャント抵抗
９制御手段[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a washing / drying machine having a function of drying clothes in a washing and dewatering tub.
[0002]
[Prior art]
A conventional washer / dryer includes an inverter circuit that drives a motor that rotationally drives a washing and spin-drying tub, and an inverter circuit that drives a motor that rotationally drives a blower fan. An inverter circuit is controlled (for example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-166090
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, such a conventional configuration has a problem that the overcurrent detecting means is complicated, the number of components of the control device of the washing and drying machine is increased, the price is increased, and the reliability is reduced.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and enables high-speed and high-precision current detection to be protected by an inexpensive and simple configuration. An object of the present invention is to realize a low-cost and highly reliable washing / drying machine that prevents destruction and heat generation of power semiconductors due to overcurrent.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention rotates a washing and dewatering tub for washing, dewatering or drying clothes by a first motor and rotates a blowing fan for blowing air into the washing and dewatering tub by a second motor. Driving, a rectifier circuit connected to the AC power supply forms a DC power supply, converts AC power into DC power, and converts the DC power of the DC power supply into AC power by the first inverter circuit to drive the first motor. And converting the DC power into AC power by the second inverter circuit to drive the second motor, and controlling the first inverter circuit and the second inverter circuit by the control means. The inverter circuit and the second inverter circuit each include a three-phase full-bridge inverter circuit including six transistors and diodes, and a three-phase full-bridge inverter circuit. By detecting the current flowing to the shunt resistor connected to the negative potential terminal of lower arm transistors of the road is obtained by the first motor and the current of the second motor so as to fault protection and detection respectively.
[0007]
As a result, high-speed and high-accuracy current detection can be performed, and heat generation of the motor due to overcurrent, demagnetization of the rotor magnet, or destruction and heat generation of the power semiconductor of the inverter circuit due to overcurrent can be prevented. An inexpensive and highly reliable washing / drying machine can be realized.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The invention according to claim 1 of the present invention provides a washing and dewatering tub for washing, dehydrating or drying clothes, a blowing fan for blowing air into the washing and dewatering tub, and a first fan for rotating the washing and dewatering tub. Motor, a second motor that rotationally drives the blower fan, a DC power supply that is configured by a rectifier circuit that converts AC power to DC power, and a DC power supply that converts DC power of the DC power supply to AC power. A first inverter circuit for driving a motor, a second inverter circuit for converting the DC power of the DC power supply into AC power to drive the second motor, the first inverter circuit, and a second inverter circuit And the first inverter circuit and the second inverter circuit each include a three-phase full-bridge inverter circuit including six transistors and diodes. By detecting the current flowing through the shunt resistor connected to the negative potential terminal of the lower arm transistor of the three-phase full bridge inverter circuit, the current of the first motor and the current of the second motor are detected to protect abnormally. The current of the first motor and the current of the second motor can be detected at high speed and with high accuracy to protect abnormally. Heat generation of the motor due to overcurrent, demagnetization of the rotor magnet, or inverter Destruction and heat generation of the power semiconductor of the circuit due to overcurrent can be prevented, and an inexpensive and highly reliable washing and drying machine can be realized.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the three-phase full-bridge inverter circuit constituting the first inverter circuit and the second inverter circuit is connected to the lower potential side terminal of the lower arm transistor, respectively. The common connection point of the connected shunt resistor and the ground reference potential of the control means are connected.The peak value of the motor current can be easily detected, so that the current can be detected at high speed and the overcurrent It is possible to realize a washer / dryer capable of high-speed detection and protection.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a bath water feed pump for supplying bath water to the washing and dewatering tub or a drainage pump for draining washing water in the washing and dewatering tub is driven. A third motor, a three-phase full-bridge inverter circuit that alternately drives at least two of the first motor, the second motor, and the third motor; And a relay for alternately switching at least two motors of the second motor and the third motor, and a current flowing through a shunt resistor connected to the negative potential terminal of the lower arm transistor of the three-phase full bridge inverter circuit is provided. The motor current is detected to detect and protect abnormally. At least two motors of the first motor, the second motor, and the third motor are provided. Even when driving with one inverter circuit alternately, the current can be detected at high speed from the voltage drop of one shunt resistor, so the overcurrent detection circuit can be realized with a simple configuration and multiple motors can be driven with one inverter circuit An inexpensive and highly reliable washing and drying machine can be realized.
[0011]
According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the control means detects a current flowing through a shunt resistor connected to the negative potential terminal of the lower arm transistor of the lower arm transistor of the three-phase full bridge inverter circuit. An overcurrent set value of the overcurrent detection circuit is switched according to a motor load of the three-phase full-bridge inverter circuit, and the overcurrent set value can be easily changed. The detection circuit can be realized with a simple configuration, the optimum abnormality protection can be performed for the motor load, and a low-cost and highly reliable washing and drying machine can be realized.
[0012]
According to a fifth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the control means detects an overcurrent that detects a current flowing through a shunt resistor connected to the emitter terminal of the lower arm transistor of the three-phase full-bridge inverter circuit. A switching circuit for switching the overcurrent setting value of the overcurrent detection circuit in conjunction with a relay drive signal for driving a relay, wherein the switching of the relay and the overcurrent setting value are changed by one output signal. It is possible to realize a washer / dryer that can drive a plurality of motors with one inverter circuit having a simple and inexpensive configuration.
[0013]
According to a sixth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a common connection point of the shunt resistors respectively connected to the negative potential side terminals of the lower arm transistors of the first inverter circuit and the second inverter circuit. And a ground detecting potential of the control means, and a current detecting resistor for detecting an inverter circuit current is connected between the common connection point and a negative potential terminal of the DC power supply. Since the motor current and the total current of the inverter circuit can be detected by the current detection resistor connected to the potential side, even if a failure occurs in one of the current detection means, the abnormal current detection can be reliably performed by the other current detection means, and the motor can be overheated. Alternatively, destruction of the power semiconductor of the inverter circuit can be prevented.
[0014]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0015]
(Example 1)
As shown in FIG. 1, the washing and dewatering tub 1 has a rotation center axis in a substantially horizontal direction, washing and dewatering the clothes stored therein, and heating means (FIG. The hot air heated by the air blower (not shown) is blown into the washing and dewatering tub 1 by the blower fan 2 to dry the clothes. The washing and dewatering tub 1 is rotationally driven by the first motor 3, and the blower fan 2 is rotationally driven by the second motor 4.
[0016]
The first motor 3 and the second motor 4 are each constituted by a DC brushless motor, and each is driven by an inverter device. The first motor 3 and the second motor 4 are connected to a DC power supply 6 for converting AC power of an AC power supply 5 into DC power. The DC power supply 6 includes a full-wave rectifier circuit 6a and a smoothing capacitor 6b. The first inverter circuit 7 converts DC power into AC power to rotate and drive the first motor 3, and the second inverter circuit 8 The second motor 4 is rotationally driven by converting DC power into AC power. The position detecting means 3a detects the position of the rotor of the first motor 3 composed of a permanent magnet, and detects the position of the rotor for every 60 electrical degrees.
[0017]
The shunt resistor 7A is connected between the negative potential terminal of the lower arm transistor of the first inverter circuit 7 and the negative potential terminal N of the DC power supply 6 to connect the motor current of the first motor 3 or the first inverter circuit 7 The first inverter circuit 7 will be described later in detail with reference to FIG.
[0018]
The shunt resistor 8A is connected between the negative potential terminal of the lower arm transistor of the second inverter circuit 8 and the negative potential terminal N of the DC power supply 6 to connect the motor current of the second motor 4 or the second inverter circuit 8 The current of the power semiconductor is detected.
[0019]
The control means 9 controls the first inverter circuit 7 and the second inverter circuit 8 to rotationally drive the first motor 3 and the second motor 4 to wash and dehydrate the clothes in the washing and dewatering tub 1. The position detecting means 3a of the first motor 3 is constituted by a magnetic sensor such as a Hall IC, and applies position signals S1, S2 and S3 to the control means 9.
[0020]
The position detection method of the second motor 4 detects the zero cross point of the motor induced voltage. The output voltage U2, V2, W2 of the second inverter circuit 8 is used to detect the electric angle 90 from the zero cross point of the motor induced voltage. It generates a commutation timing signal that is delayed by degrees.
[0021]
The ground terminal E, which is a zero potential of the control means 9, is commonly connected to the negative potential terminal N of the DC power supply, and detects the voltages of the shunt resistor 7A and the shunt resistor 8A. Or the inverter circuit current can be detected directly without electrical insulation.
[0022]
When the motor current value is equal to or greater than the predetermined value, the control means 9 determines that the motor is abnormal, and stops the drive of the inverter circuit to stop the motor operation. In the case of a DC brushless motor, since the rotor is a permanent magnet, if the winding current of the stator increases, the permanent magnet may be demagnetized.If the permanent magnet is demagnetized, the motor torque decreases, so the motor current must be increased. The required rotation torque cannot be obtained, and furthermore, the motor current flows, so that the permanent magnets are demagnetized, the heat generation of the motor increases, and the motor may eventually burn. Therefore, in order to prevent demagnetization, the current is detected so that the current does not exceed a predetermined value and the inverter circuit is cut off, or the current is reduced by PWM control so that the current does not exceed the predetermined value. .
[0023]
The power semiconductors of the first inverter circuit 7 and the second inverter circuit 8 are controlled by control signals G1 and G2, respectively, and when the voltage of the shunt resistor 7A or the shunt resistor 8A exceeds a predetermined value, the first inverter circuit 7, or the power semiconductor of the second inverter circuit 8 is turned off to interrupt the motor abnormal current.
[0024]
Next, as shown in FIG. 2, the first inverter circuit 7 is configured by a three-phase full-bridge inverter circuit including six transistors and diodes. Here, one U-phase arm 70A of the three-phase arm will be described. A parallel connection of an upper arm transistor 71a composed of an insulated gate bipolar transistor (hereinafter abbreviated as IGBT) and an antiparallel diode 72a, and a lower arm composed of IGBT A parallel connection of a transistor 71a 'and an anti-parallel diode 72a' is connected in series, the collector terminal of the upper arm transistor 71a is connected to the positive potential terminal P of the DC power supply, and the emitter terminal of the upper arm transistor 71a is connected to the output terminal U. The emitter terminal of the lower arm transistor 71a 'is connected to the N terminal of the DC power supply via the shunt resistor 7A.
[0025]
The upper arm transistor 71a is driven by the upper arm gate drive circuit 73a in accordance with the upper arm drive signal Up, and the lower arm transistor 71a 'is controlled on / off by the lower arm gate drive circuit 73a' in response to the lower arm drive signal Un. . The upper arm gate drive circuit 73a has a built-in RS flip-flop circuit that is set and reset by a differential signal, turns on the upper arm transistor 71a at the rise of the upper arm drive signal Up, and turns on at the fall of the upper arm drive signal Up. The arm transistor 71a is turned off. The lower arm gate drive circuit does not require an RS flip-flop.
[0026]
The gate application voltage of the IGBT needs to be 10 to 15 V. When the lower arm transistor 71 a ′ is turned on, the bootstrap capacitor 76 a is charged from the + terminal B 1 of the 15 V DC power supply via the bootstrap resistor 74 a and the bootstrap diode 75 a. Therefore, the upper arm transistor 71a can be turned on and off by the energy stored in the bootstrap capacitor 76a. Also, when the anti-parallel diode 72a 'of the lower arm conducts, the bootstrap capacitor 76a is similarly charged.
[0027]
The V-phase arm 70B and the W-phase arm 70C have the same connection. The emitter terminals of the lower arm transistors of the respective arms are connected in common and connected to the shunt resistor 7A, and the other terminal of the shunt resistor 7A is a DC power supply negative potential terminal. N. When the lower arm transistor is constituted by an IGBT or a power MOSFET, the switching can be controlled by controlling the gate voltage. Therefore, the voltage of the shunt resistor connected to the emitter terminal in the case of the IGBT and the source terminal in the case of the power MOSFET is 1 V or less. If the resistance value is selected so as to satisfy the following condition, on / off switching control can be performed by voltage control without substantially affecting the switching operation, and the motor current can be detected by detecting the voltage of the shunt resistor.
[0028]
In the case of the so-called square wave drive, when the U-phase lower arm transistor is in the ON state, the V-phase or W-phase upper arm transistor is in the ON state, and the ON-state upper arm transistor is connected to the motor winding connected to that phase. Since the motor current flows through the U-phase lower arm transistor via the U-phase winding, the motor current can be detected by the shunt resistance.
[0029]
Also, in the case of a sine wave drive in which the upper arm transistor and the lower arm transistor alternately conduct, if the conduction pulse width of the upper arm transistor is wide, the peak value of the current flowing through the shunt resistor when the upper arm transistor is turned off Is equal to the anti-parallel diode current of the lower arm transistor, and if the conduction pulse width of the lower arm transistor is wide, the peak current of the lower arm transistor is equal to the peak value of the motor current.
[0030]
The second inverter circuit 8 is also constituted by a three-phase full-bridge inverter circuit as shown in FIG. 2, and if the voltage effect of the shunt resistor 8A is selected to be 1 V or less in normal operation, the voltage of the shunt resistor 8A is reduced. The detection makes it possible to detect the motor current with a simple configuration.
[0031]
As described above, according to the present embodiment, the first motor 3 for rotating and driving the washing and dewatering tub 1 and the second motor 4 for driving the blower fan 2 are connected to the first inverter circuit 7 and the second inverter, respectively. Driving by the circuit 8, connecting the shunt resistors 7A and 8A between the negative potential terminal of the lower arm transistor of each inverter circuit and the negative potential terminal N of the DC power supply, and detecting the current flowing through the shunt resistors 7A and 8A , The currents of the first motor 3 and the second motor 4 are respectively detected and abnormal protection is performed. Therefore, when the voltage of the shunt resistors 7A and 8A becomes a predetermined value or more, it is determined that there is an abnormality and the operation of the inverter circuit is performed. Stopping or controlling the transistor's conduction pulse width to reduce the motor current and perform the abnormal protection operation can reduce the number of permanent magnets that make up the rotor of the motor. The can be prevented, thereby preventing a breakdown due to motor overheating, or a power semiconductor overcurrent.
[0032]
A common connection point of the shunt resistors 7A and 8A respectively connected to the negative potential side terminals of the lower arm transistors of the three-phase full bridge inverter circuit forming the first inverter circuit 7 and the second inverter circuit 8; 9 is connected to the earth reference potential, so that the peak value of the motor current can be easily detected, so that the current can be detected at high speed, and a washing and drying machine capable of detecting and protecting overcurrent at high speed is realized. can do.
[0033]
In the present embodiment, the washing and dewatering tub 1 is a drum type washer / dryer having a rotation center axis in a substantially horizontal direction. However, a pulsator type washer / dryer having a rotation center axis in a substantially vertical direction may be used. The same effect can also be obtained in a washing / drying machine with a dehumidifying function that circulates hot air into the washing and dewatering tub 1.
[0034]
Although the DC power supply 6 has been described as an embodiment of the full-wave rectifier circuit, the same effect can be obtained by using a voltage doubler rectifier circuit.
[0035]
The first motor 3 and the second motor 4 need not be limited to DC brushless motors, but may be induction motors or reluctance motors.
[0036]
(Example 2)
As shown in FIG. 3, the second inverter circuit 8 switches the motor load by providing a relay 11 having a 2c contact configuration on the output terminal side to alternately drive the second motor 4 and the third motor 10. It is configured as follows. The third motor 10 is a bath water pump motor with a built-in DC brushless motor or a drainage pump motor composed of a DC brushless motor. The second motor 4 is connected to the normally closed contact side of the relay 11, and the third motor 10 is connected to the normally open contact side.
[0037]
The second inverter circuit 8 is constituted by the three-phase full-bridge inverter circuit shown in FIG. 2, and is alternately driven by a relay 11 that alternately switches the second motor 4 and the third motor 10 to drive the lower arm. The motor current is detected by detecting the current flowing through the shunt resistor 8A connected to the negative potential side terminal of the transistor to protect abnormally.
[0038]
Since the basic configurations of the DC power supply 6, the first inverter circuit 7, and the second inverter circuit 8 are the same as those in the first embodiment, detailed description will be omitted.
[0039]
The control means 9 'includes a microcomputer 9A having an inverter control PWM timer capable of simultaneously driving two inverter circuits and an interrupt input terminal, a first overcurrent detection circuit 9B, a second overcurrent detection circuit 9C, and a relay 11 And a sensorless circuit 9E that detects a zero cross point of the motor induced voltage and generates a commutation timing signal.
[0040]
The sensorless circuit 9E uses the output voltages U2, V2, and W2 of the second inverter circuit 8 as direct input signals, and detects a zero voltage of the motor induced voltage while the upper and lower arm transistors of the second inverter circuit 8 are off, The commutation timing signal is generated with a delay of 90 degrees in electrical angle, and can be shared by one circuit without having to prepare separate circuits for the second motor 4 and the third motor 10, respectively. A plurality of motors can be driven sensorlessly by one inverter circuit, and an inexpensive motor drive device with a simplified motor structure and circuit can be realized.
[0041]
The first overcurrent detection circuit 9B includes a comparator 90a, a first comparison / setting circuit 91a connected to a setting input terminal of the comparator 90a, and a first noise filter 92a for suppressing a noise component of the voltage of the shunt resistor 7A. ing. The peak value of the voltage signal Vi1 of the shunt resistor 7A is proportional to the first motor current peak value, and this voltage signal Vi1 is applied to the comparison input terminal of the comparator 90a via the noise filter 92a. When the signal of the comparison input terminal becomes larger than the setting input terminal vr1 which becomes the divided voltage, the output signal of the comparator 90a is applied to the abnormal input interrupt terminal INT1 of the microcomputer 9A. The microcomputer 9A shuts off the control signal G1 of the first inverter circuit 7 by the interrupt signal applied to the INT1 and shuts off the drive current to the first motor 3.
[0042]
The second overcurrent detection circuit 9C includes a comparator 90b, a second comparison setting circuit 91b connected to the setting input terminal of the comparator 90b, a second noise filter 92b for suppressing a noise component of the voltage of the shunt resistor 8A, And a setting change circuit 93 for changing the voltage set value of the comparison setting circuit 91b.
[0043]
The second comparison setting circuit 91b is configured such that the resistor 912, the resistor 913, and the resistor 914 are connected in series so that the setting voltage vr2 of the comparator 90b can be changed by the divided voltage, and is connected to the setting terminal Vsr of the microcomputer 9A. The resistor 914 is short-circuited by the setting change circuit 93 including the resistor 915 and the transistor 916 so that the set voltage vr2 can be controlled. That is, when the voltage of the setting terminal Vsr becomes high, the transistor 916 turns on, the setting voltage vr2 of the comparator 90b becomes low, and the overcurrent set value is set low.
[0044]
The setting terminal Vsr of the microcomputer 9A is connected to the drive circuit 9D of the relay 11. When the voltage of the setting terminal Vsr becomes high, the relay 11 is driven. The output contact of the relay 11 is connected to the normally open contact. Then, the output of the second inverter circuit 8 is connected to the third motor 10.
[0045]
Therefore, when driving the third motor 10, the voltage of the setting terminal Vsr is set high to drive the relay 11, and at the same time, the setting voltage vr2 of the comparator 90b is reduced, and the overcurrent set value is reduced. When driving the second motor 4, that is, the blower fan motor, the overcurrent setting value is set to 1 to 2 A. When driving the third motor 10, that is, the bath water pump motor, the overcurrent setting value is set. Since the value is set to 0.5 to 0.7 A, it is possible to set an optimum overcurrent setting value for each motor.
[0046]
As described above, according to the present embodiment, the relay 11 is connected to the output side of the second inverter circuit 8, and the second motor 4 and the third motor 10 are alternately driven to be driven. 8, the motor current is detected by detecting the current flowing through the shunt resistor 8A connected to the negative potential side terminal of the lower arm transistor of the lower arm transistor 8, so that the second motor 4 and the third motor 10 are protected. Even in the case of alternately driving by one inverter circuit, the current can be detected at high speed from the voltage drop of one shunt resistor 8A, so that the second overcurrent detection circuit 9C can be realized with a simple configuration, and the number of parts is small, A highly reliable protection device can be realized at a low price.
[0047]
Further, the overcurrent set value of the second overcurrent detection circuit 9C is switched according to the motor load of the second inverter circuit 8, so that the overcurrent detection level according to the motor load can be easily set. Even if the motor capacity changes significantly, it can provide optimal overcurrent protection, prevent demagnetization of the permanent magnets that make up the rotor of the motor, and prevent motor overheating or destruction due to overcurrent of power semiconductors. Can be prevented.
[0048]
Further, since the overcurrent set value of the second overcurrent detection circuit 9C is switched in conjunction with the relay drive signal for driving the relay 11, the switching of the relay 11 and the overcurrent set value can be performed by one output signal. A plurality of motors can be driven by one inverter circuit which can be changed and has a simple and inexpensive configuration.
[0049]
Although FIG. 3 shows an embodiment of the overcurrent detection circuit using the comparator, the noise component and the negative voltage are removed by the noise filter and the current is directly input to the A / D converter circuit of the microcomputer to detect the current. Motor overcurrent protection is possible.
[0050]
Further, in the present embodiment, the second motor 4 and the third motor 10 such as the bath water supply pump motor or the drain pump motor are alternately driven by the second inverter circuit 8 for driving. The first motor 3 and a third motor 10 such as a bath water supply pump motor or a drain pump motor are alternately driven by a relay provided on the output side of the first inverter circuit 7 to drive the overcurrent detection circuit 9B. May be changeable, and a similar effect can be obtained.
[0051]
Furthermore, a relay having a 2c contact is further added to the output side of the relay 11 provided on the output side of the second inverter circuit 8 so that the fan circuit for the blower fan, bath water pump motor, drainage pump motor, etc. It is also possible to drive three or more motors alternately or sequentially to change the overcurrent set value of the overcurrent detection circuit according to the motor load.
[0052]
Further, a relay having a 2c contact is provided on the output side of the first inverter circuit 7 to alternately drive the first motor 3 and a fourth motor such as a drainage pump motor, and the output side of the second inverter circuit 8 is switched. And a second motor 4 and a third motor 10 such as a bath water pump motor are alternately driven to detect overcurrents of the first inverter circuit 7 and the second inverter circuit 8, respectively. The overcurrent set values of the circuits 9B and 9C may be changed according to the respective motor loads, and the same effect can be obtained.
[0053]
(Example 3)
As shown in FIG. 4, the first inverter circuit 7 'performs vector control of the first motor 3, and detects the U-phase, V-phase, and W-phase of the inverter circuit 7' in order to detect the motor current. By providing shunt resistors 7a, 7b, 7c at the negative potential side terminals of each arm and adopting a so-called three-shunt method current detection, detecting the voltages va, vb, vc between the terminals of the shunt resistors 7a, 7b, 7c. Motor current is being detected.
[0054]
The shunt resistors 7a, 7b, 7c of the first inverter circuit 7 'and the common connection point of the shunt resistors 8A of the second inverter circuit 8, and the first inverter circuit 7' and the second inverter circuit 8 are controlled. The ground reference potential of the control means 9 "is connected, the current detection resistor 12 is connected between the common connection point of the plurality of shunt resistors and the negative potential terminal N of the DC power supply 6, and the current of the inverter circuit 7 'and the inverter circuit 8 is Is detected.
[0055]
The first inverter circuit 7 'is configured as shown in FIG. 5, and the configurations of the U-phase arm 70A, the V-phase arm 70B, and the W-phase arm 70C are the same as those in FIG. Are provided with shunt resistors 7a, 7b and 7c, respectively, and the other terminals of the shunt resistors 7a, 7b and 7c are commonly connected to form a common terminal E.
[0056]
The control means 9 "is capable of simultaneously driving two inverter circuits, and further controls the first inverter circuit 7 'to perform vector control of the first motor 3. The microcomputer 9A" controls two inverter circuits. It has a built-in high-speed operation unit including a PWM timer, a high-speed A / D conversion circuit, a digital signal processor that performs vector operation at high speed, and the like. The voltages va, vb, vc between the terminals of the shunt resistors 7a, 7b, 7c are supplied to the high-speed A / D conversion input terminals A / D1, A / D2 of the microcomputer 9A "through the level shift circuit 9F for shifting the voltage level. , A / D3 terminal, the current of the first motor 3 is detected, and the vector control is performed by decomposing the motor current into a d-axis current and a q-axis current.
[0057]
Although the details of the vector control are omitted here, the microcomputer 9A "can detect the motor current by the high-speed A / D conversion circuit. Therefore, when the motor current exceeds a predetermined value, it is determined that the motor is abnormal and the operation of the motor is stopped. Alternatively, a protection operation of reducing the motor current by performing PWM control is performed.
[0058]
The third overcurrent detection circuit 9B 'detects the voltage drop of the current detection resistor 12, and when the total current of the inverter circuit 7' and the inverter circuit 8 exceeds a predetermined value, the operation of the inverter circuit 7 'and the inverter circuit 8 is performed. A comparator 90a ', a third comparison setting circuit 91a' connected to the setting input terminal of the comparator 90a ', and a third noise filter 92a' for suppressing a noise component of the voltage of the current detection resistor 12. , And a first bias resistor 917 and a second bias resistor 918 for applying a bias voltage to a voltage drop of the current detection resistor 12 that becomes a negative potential.
[0059]
The output terminal of the comparator 90a 'is connected to the abnormal interrupt input terminal INT1 of the microcomputer 9A ", and a setting voltage signal vr1' from the comparison setting circuit 91a 'is applied to the setting input terminal (-terminal) of the comparator 90a'. ′, The divided voltage of the first bias resistor 917 and the second bias resistor 918 is input to the comparison input terminal (+ terminal), and the first bias resistor 917 is connected to the DC power supply + terminal Vcc, The other terminal of the bias resistor 918 applies the voltage drop signal Vi3 of the current detection resistor 12 via the third noise filter 92a '.
[0060]
When the voltage drop signal Vi3 is zero, the comparison input terminal (+ terminal) of the comparator 90a 'is set to a higher voltage than the setting input terminal (-terminal), the output signal of the comparator 90a' becomes high, and the current detection is performed. When a current flows through the resistor 12 and the comparison input terminal (+ terminal) voltage becomes lower than the set input terminal (−terminal) voltage vr1 ′, the output signal of the comparator 90a ′ becomes low, an abnormal interrupt signal is input, and the inverter circuit 7 'And the inverter circuit 8 shuts off the IGBT and makes an emergency stop.
[0061]
The time required for high-speed A / D conversion of the voltages va, vb, vc between the terminals of the shunt resistors 7a, 7b, 7c by the microcomputer 9A "and detection of the motor current requires several microseconds at the earliest. The detection speed of the overcurrent detection circuit is determined by the time constant of the noise filter, can be detected in about 1.0 to 2.0 microseconds, and the number of components can be reduced by one overcurrent detection circuit.
[0062]
Thus, according to the present embodiment, the shunt resistors 7a, 7b, 7c connected to the negative potential side terminals of the lower arm transistors of the first inverter circuit and the negative potential side of the lower arm transistors of the second inverter circuit 8 A common connection point of the shunt resistor 8A connected to the terminal is connected to the ground reference potential of the control means 9 ″, and a current detection resistor 12 for detecting an inverter circuit current is provided between the common connection point and the negative potential terminal of the DC power supply 6. Since the shunt resistors 7a, 7b, 7c, 8A and the current detection resistor 12 connected to the negative potential side of the DC power supply 6 can detect the motor current and the total current of the inverter circuit, the one current detection means Even if a failure occurs, the abnormal current detection is ensured by the other current detection means, preventing overheating of the motor or destruction of the power semiconductor in the inverter circuit. It can be.
[0063]
As described above, according to the present invention, an inverter circuit drives a first motor that rotationally drives a washing and dewatering tub and a second motor that rotationally drives a blowing fan that blows air into the washing and dehydrating tub to dry clothes. In addition, the current is detected by the shunt resistor provided on the negative potential side of each inverter circuit to perform the protection operation.Current detection is possible without electrical insulation, the number of parts is small, and high-speed current detection is possible with a simple configuration. Since it is possible to perform overheat protection of the motor and short-circuit protection of the power semiconductor, there is a feature that an inexpensive and highly reliable washing and drying machine can be realized.
[0064]
Further, even when a plurality of motors are switched and driven by a relay by one inverter circuit, the current can be detected by one shunt resistor, so that the configuration of the current detecting means can be simplified.
[0065]
In addition, by using a MOS power semiconductor, even if the voltage drop of the shunt resistor is set to 0.5 V or less, the operation can be performed without any problem. Therefore, even when the motor current is small, the current can be detected by increasing the resistance value of the shunt resistor. It is possible to increase the current detection accuracy and to prevent a decrease in the current detection accuracy due to inverter switching noise.
[0066]
Furthermore, if a level shift circuit or a reverse voltage protection circuit is used, a signal corresponding to the motor current can be directly input to the A / D conversion circuit of the microcomputer without an electrical insulation circuit, so that the number of parts can be simplified. A small current detection circuit can be realized.
[0067]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the first inverter circuit that drives the first motor that rotationally drives the washing and dewatering tub, and the second motor that rotationally drives the blower fan And a second inverter circuit for driving the three-phase full-bridge inverter circuit comprising six transistors and diodes, respectively, and a shunt resistor connected to the negative potential terminal of the lower arm transistor of the three-phase full bridge inverter circuit. By detecting the flowing current, the current of the first motor and the current of the second motor are respectively detected to protect abnormally. Therefore, high-speed and high-precision current detection can be performed. Heat, demagnetization of the rotor magnets, or overcurrent of the power semiconductors in the inverter circuit. It is possible to realize gastric washing and drying machine.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a washing / drying machine according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram of an inverter circuit of the washing and drying machine.
FIG. 3 is a block diagram of a washing / drying machine according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram of a washing / drying machine according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a circuit diagram of an inverter circuit of the washing and drying machine.
[Explanation of symbols]
1 washing and dewatering tub
2 blower fan
3 First motor
4 Second motor
5 AC power supply
6 DC power supply
7. First inverter circuit
7A shunt resistor
8 Second inverter circuit
8A shunt resistor
9 Control means

Claims

A washing and dewatering tub for washing, dehydrating or drying clothes, a blowing fan for blowing air into the washing and dewatering tub, a first motor for rotating the washing and dewatering tub, and a second for rotating and driving the blowing fan 2, a DC power supply comprising a rectifier circuit for converting AC power to DC power, a first inverter circuit for converting the DC power of the DC power supply to AC power and driving the first motor, A second inverter circuit for converting the DC power of the DC power supply into AC power to drive the second motor, and control means for controlling the first inverter circuit and the second inverter circuit; The inverter circuit and the second inverter circuit are each configured by a three-phase full-bridge inverter circuit comprising six transistors and diodes, and the three-phase full-bridge inverter Washing and drying machine in which the current of the first motor and the second motor so that error protection is detected respectively by detecting a current flowing to the shunt resistor connected to the negative potential terminal of lower arm transistor of the road.

A common connection point of the shunt resistors respectively connected to the negative potential side terminals of the lower arm transistors of the three-phase full bridge inverter circuit forming the first inverter circuit and the second inverter circuit is connected to the ground reference potential of the control means. The washing and drying machine according to claim 1.

A third motor for driving a bath water feed pump for supplying bath water to the washing and dewatering tub or a drainage pump for draining washing water in the washing and dewatering tub; a first motor, a second motor, and the second motor; A three-phase full-bridge inverter circuit that alternately drives at least two of the three motors; and alternately at least two of the first, second, and third motors. A switching relay for detecting a motor current by detecting a current flowing through a shunt resistor connected to a negative potential side terminal of a lower arm transistor of the three-phase full-bridge inverter circuit, to thereby protect the motor abnormally. The washing and drying machine as described.

The control means includes an overcurrent detection circuit for detecting a current flowing through a shunt resistor connected to the negative potential side terminal of the lower arm transistor of the three-phase full-bridge inverter circuit, according to a motor load of the three-phase full-bridge inverter circuit. The washing / drying machine according to claim 3, wherein an overcurrent set value of the overcurrent detection circuit is switched.

The control means includes an overcurrent detection circuit for detecting a current flowing through a shunt resistor connected to the emitter terminal of the lower arm transistor of the three-phase full-bridge inverter circuit, and operates in conjunction with a relay drive signal for driving a relay. The washing / drying machine according to claim 3, wherein an overcurrent set value of the detection circuit is switched.

A common connection point of the shunt resistor connected to the negative potential side terminal of the lower arm transistor of the first inverter circuit and the second inverter circuit is connected to the ground reference potential of the control means. 2. The washing and drying machine according to claim 1, wherein a current detection resistor for detecting an inverter circuit current is connected between the negative potential terminals of the washer and dryer.