JP2011205723A - Drum washing machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、洗濯物を収容した回転ドラムを洗濯、脱水等の各工程に応じた回転数で駆動するために、インバータ回路によりドラムモータを駆動するドラム式洗濯機に関するものである。 The present invention relates to a drum-type washing machine in which a drum motor is driven by an inverter circuit in order to drive a rotating drum containing laundry at a rotational speed corresponding to each process such as washing and dehydration.
従来、この種のドラム式洗濯乾燥機は、洗濯から乾燥までを行うために、低騒音、省電力、節水等の要望によりインバータモータの使用が一般的になってきており、またそれに伴う電源高調波等の電源環境悪化が問題となっている。特に、回転ドラムを回転駆動するドラムモータ用のインバータ回路と、ヒートポンプ用の圧縮機モータを駆動するインバータ回路の直流電圧の供給源を共用しているドラム式洗濯乾燥機においては、圧縮機モータの運転状態、あるいは、脱水運転とヒートポンプ乾燥運転を同時に行う脱水乾燥運転工程において、交流電源電流の波形が正弦波にならず、ピーク電流だけが増加して力率や電源高調波の性能が悪化するという問題が発生する。 Conventionally, this type of drum type washing and drying machine has been generally used for inverters from washing to drying due to demands for low noise, power saving, water saving, etc. Power supply environment deterioration such as waves is a problem. In particular, in a drum type washing / drying machine that shares a DC voltage supply source for an inverter circuit for a drum motor that rotates and drives a rotary drum and an inverter circuit that drives a compressor motor for a heat pump, the compressor motor In the dehydrating and drying operation process in which the dehydrating operation and the heat pump drying operation are performed at the same time, the AC power source current waveform does not become a sine wave, and only the peak current increases and the power factor and power harmonic performance deteriorate. The problem occurs.
そのため、モータ駆動用のインバータ回路に直流電圧Vdを供給するための整流回路と交流電源の間に、交流電源に直列に接続したリアクタを介して交流電源を短絡する手段を設けたモータ駆動回路が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, there is provided a motor drive circuit provided with means for short-circuiting the AC power supply via a reactor connected in series with the AC power supply between the rectifier circuit for supplying the DC voltage Vd to the inverter circuit for driving the motor and the AC power supply. It has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
図7は前記特許文献1に記載された従来の洗濯機などに使われる電力変換装置を用いたモータ駆動装置を示すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram showing a motor drive device using a power conversion device used in the conventional washing machine described in
図7において、電力変換装置100は、単相の交流電源1の一方の出力端に一端が接続したリアクタ2と、そのリアクタ2を介して交流電源1を短絡する短絡手段3と、交流電源1に接続していない側のリアクタ2の他端と、リアクタ2が接続していない側の交流電源1の他端との間に入力電流検出回路30を介して接続した整流回路4と、整流回路4の直流出力の両端に直列接続した平滑コンデンサ6と、整流回路4の交流入力の一方と、平滑コンデンサ6を構成する平滑コンデンサ61と平滑コンデンサ62との接続点の間に接続した整流回路切替手段5と、交流電源1のゼロクロスを検出するゼロクロス検出回路8と、前記平滑コンデンサ6の両端の直流電圧Vdを入力しゼロクロス信号92を基準タイミングとして短絡手段3を動作させる短絡パルス信号96を出力し、整流回路切替手段5に整流回路切替信号97を出力する制御回路7と、前記交流電源1から入力される入力電流を検出し、制御回路7に入力電流値98を出力する入力電流検出回路30とを備えている。
In FIG. 7, the
図7には、前記電力変換装置100の直流出力に接続したインバータ回路10と、電動機(モータ)を内蔵した圧縮機20とを備えたモータ駆動システム101を合わせて示している。
FIG. 7 also shows a
ゼロクロス検出回路8は、交流電源1の両端の電圧を入力し、交流電源1の交流電圧Vsがゼロクロス点を通過し極性が変わるタイミングでHigh信号からLow信号に、もしくはLow信号からHigh信号に切り替わるゼロクロス信号92を出力する。このゼロクロス信号92は制御回路へ入力される。
The zero cross detection circuit 8 receives the voltage across the
制御回路7は、入力されたゼロクロス信号92の立ち上がり、もしくは立下りを基準タイミングとして、そこから短絡手段3が短絡動作を開始するまでの期間、つまりディレイ時間Td、および短絡する期間、つまりパルス幅Twを設定し、短絡パルス信号96(High、Low信号)を短絡手段3に出力する。ディレイ時間Tdおよびパルス幅Twは、制御回路7に予め記憶させたり、制御回路7で計算して求める。
The control circuit 7 uses the rising or falling edge of the input zero-
短絡手段3は、短絡パルス信号96に従って短絡開閉動作を行う。制御回路7から出力される短絡パルス信号96がHighの時に、短絡手段3は短絡動作する。短絡手段3は、ダイオードブリッジとIGBTもしくは、バイポーラトランジスタ、MOSFETなどの電力半導体スイッチング素子で構成しており、短絡パルス信号96に従って、リアクタ2を介して交流電源1を短絡する。この短絡開閉動作によって交流電源1の力率を改善する。
The short-circuit means 3 performs a short-circuit opening / closing operation according to the short-
整流回路切替手段5は、パワーリレー、トライアック、ダイオードブリッジと電力半導体スイッチング素子(IGBT、バイポーラトランジスタ、MOSFET)の組み合わせなどによる双方向スイッチで構成され、制御回路7が出力する整流回路切替信号97(High、Low信号)に応じて整流回路4を切り替える。整流回路切替信号97がLow信号の時に、整流回路4を全波整流回路に切り替え、High信号の時に、倍電圧整流回路に切り替える。
The rectifier circuit switching means 5 is composed of a bidirectional switch including a combination of a power relay, a triac, a diode bridge and a power semiconductor switching element (IGBT, bipolar transistor, MOSFET) or the like, and a rectifier circuit switching signal 97 (output from the control circuit 7). The
制御回路7は、ゼロクロス信号92と、平滑コンデンサ6の両端の直流電圧Vdである直流電圧値93と、入力電流値98とを入力し、短絡パルス信号96と、整流回路切替信号97を出力する。
The control circuit 7 receives the zero-
電流変換装置100は、交流電源1を電源半周期に一回もしくは複数回、リアクタ2を介して短絡する動作を行って、電源電流の通流角を広げ電源力率を改善しながら、交流電力を直流電力に変換する。この電力変換装置100は、整流回路切替手段5を備えていて、整流回路4を全波整流回路、あるいは倍電圧整流回路に切り替えて動作させる。そのため、パルス幅Twで直流電圧Vdを制御することに加え、幅広い範囲の直流電圧Vdを出力できる。
The
しかしながら、前記特許文献1に示す従来の構成では、電源電圧がゼロボルトになるポイントを検出するゼロクロス検出回路の精度が必要となる。つまり、リアクタを介した電源電圧の短絡動作により、電流波形が正弦波に近づくことで奇数次の高調波電流が抑制される。ただし、短絡動作のポイントが電源電圧の正側と負側でズレが発生すると、正負各々の電流波形が異なってくるため、偶数次の高調波電流が増大する。よって、ゼロクロス検出回路の精度が必要となるため、このゼロクロス検出回路を2個のコンパレータを用いたり、双方向のホトカプラ等で構成する必要があり、実装面積やコストが増大するという課題がある。
However, the conventional configuration shown in
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、複雑なゼロクロス検出回路をもちいることなく簡単な構成で、昇圧、力率改善、高調波電流の改善が可能なドラム式洗濯機を提供することを目的としている。 The present invention solves the above-described conventional problems, and provides a drum type washing machine capable of boosting, improving power factor, and improving harmonic current with a simple configuration without using a complicated zero-cross detection circuit. The purpose is that.
前記従来の課題を解決するために、本発明のドラム式洗濯機は、交流電源の一端と前記整流回路の一端に直列に接続されたリアクタと、及び前記リアクタの一端と前記整流回路入力側の一端との間に一端が接続され、他端が前記交流電源の他端に接続された短絡制御素子を有する短絡回路と、前記インバータ回路を駆動するとともに、一連の洗濯動作を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記交流電源の電圧位相を単方向のホトカプラで簡易的に検出する位相検出回路と、前記平滑用コンデンサの両端に出力される直流電圧Vdを検知する直流電圧検知部と、前記短絡制御素子を導通させる短絡信号を生成する短絡信号生成部を具備し、前記短絡信号生成部は、少なくとも脱水工程の一部期間において、前記位相検出回路のホトカプラがオフからオンに変化した点とオンからオフに変化して所定時間Td後の点を起点として生成し、前記短絡信号のパルス幅Twを、前記直流電圧Vdがあらかじめ設定された目標電圧Vtになるように変化させるようにしたものである。 In order to solve the above-described conventional problems, the drum type washing machine of the present invention includes a reactor connected in series with one end of an AC power source and one end of the rectifier circuit, and one end of the reactor and the input side of the rectifier circuit. A short-circuit having a short-circuit control element having one end connected to one end and the other end connected to the other end of the AC power supply; and a control unit that drives the inverter circuit and controls a series of washing operations The control unit includes a phase detection circuit that simply detects a voltage phase of the AC power source with a unidirectional photocoupler, and a DC voltage detection unit that detects a DC voltage Vd output across the smoothing capacitor. And a short-circuit signal generator for generating a short-circuit signal for conducting the short-circuit control element, wherein the short-circuit signal generator is a photocoupler of the phase detection circuit at least during a partial period of the dehydration process. A point that changes from OFF to ON and a point that changes from ON to OFF after a predetermined time Td is generated as a starting point, and the pulse width Tw of the short circuit signal is set to the preset target voltage Vt. It is intended to change.
これにより、単方向のホトカプラで電源電圧の位相を簡易的に検出するだけで、電源電圧が正側であっても負側であっても、ゼロクロスポイントから安定した遅れ時間後にリアクタを介した電源電圧の短絡動作が可能となるため、電流波形が正弦波に近づくとともに正負両方の位相において対称な電流波形となり、電源高調波の改善が可能となるものである。 This allows simple detection of the phase of the power supply voltage with a unidirectional photocoupler, regardless of whether the power supply voltage is positive or negative, and the power supply via the reactor after a stable delay time from the zero cross point. Since the voltage can be short-circuited, the current waveform approaches a sine wave and becomes a symmetric current waveform in both positive and negative phases, so that the power supply harmonics can be improved.
本発明のドラム式洗濯機は、複雑なゼロクロス検出回路を用いることなく簡単な構成で、昇圧、力率改善、高調波電流の改善が可能なドラム式洗濯機を実現することができる。 The drum type washing machine of the present invention can realize a drum type washing machine capable of boosting, improving the power factor, and improving the harmonic current with a simple configuration without using a complicated zero cross detection circuit.
第1の発明は、水平方向または傾斜方向に回転中心軸を有する回転ドラムと、前記回転ドラムを回転可能に保持している水槽と、前記回転ドラムを回転駆動するドラムモータと、交流電源からの交流を整流する整流回路と、前記整流回路の出力端子に接続された平滑用コンデンサと、前記平滑用コンデンサに並列に接続され、前記ドラムモータを駆動制御するインバータ回路と、前記交流電源の一端と前記整流回路の一端に直列に接続されたリアクタ、及び前記リアクタの一端と前記整流回路入力側の一端との間に一端が接続され、他端が前記交流電源の他端に接続された短絡制御素子を有する短絡回路と、前記インバータ回路を駆動するとともに、一連の洗濯動作を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記交流電源の電圧位相を単方向のホトカプラで簡易的に検出する位相検出回路と、前記平滑用コンデンサの両端に出力される直流電圧Vdを検知する直流電圧検知部と、前記短絡制御素子を導通させる短絡信号を生成する短絡信号生成部を具備し、前記短絡信号生成部は、少なくとも脱水工程の一部期間において、前記位相検出回路のホトカプラがオフからオンに変化した点とオンからオフに変化して所定時間Td後の点を起点として生成し、前記短絡信号のパルス幅Twを、前記直流電圧Vdがあらかじめ設定された目標電圧Vtになるように変化させることにより、単方向のホトカプラで電源電圧の位相を簡易的に検出するだけで、電源電圧が正側であっても負側であっても、ゼロクロスポイントから安定した遅れ時間後にリアクタを介した電源電圧の短絡動作が可能となるため、電流波形が正弦波に近づくとともに正負両方の位相において対称な電流波形となり、電源高調波の改善をはかることができる。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a rotary drum having a rotation center axis in a horizontal direction or an inclination direction, a water tank that rotatably holds the rotary drum, a drum motor that rotationally drives the rotary drum, and an AC power source. A rectifying circuit for rectifying alternating current; a smoothing capacitor connected to the output terminal of the rectifying circuit; an inverter circuit connected in parallel to the smoothing capacitor for driving and controlling the drum motor; and one end of the alternating current power source; A reactor connected in series with one end of the rectifier circuit, and a short circuit control in which one end is connected between one end of the reactor and one end on the rectifier circuit input side, and the other end is connected to the other end of the AC power supply A short circuit having an element, and a controller that drives the inverter circuit and controls a series of washing operations, the controller having a single voltage phase of the AC power supply A phase detection circuit for simple detection by a photocoupler, a DC voltage detection unit for detecting a DC voltage Vd output across the smoothing capacitor, and a short-circuit signal generation for generating a short-circuit signal for conducting the short-circuit control element The short-circuit signal generator is configured to determine a point at which the photocoupler of the phase detection circuit changes from off to on and a point after a predetermined time Td after changing from on to off during at least a part of the dehydration process. It is generated as a starting point, and the pulse width Tw of the short circuit signal is changed so that the DC voltage Vd becomes a preset target voltage Vt, so that the phase of the power supply voltage can be easily detected by a unidirectional photocoupler. Therefore, it is possible to short-circuit the power supply voltage via the reactor after a stable delay time from the zero cross point, regardless of whether the power supply voltage is positive or negative. Since the can current waveform becomes a symmetrical current waveform in both the positive and negative phase with approaches to a sine wave, improve the power harmonics.
第2の発明は、第1の発明において、前記制御部は、前記位相検出回路のホトカプラがオンに変化してから一旦オフにし、再度オンするまでの一周期の時間Ttと、前記位相検出回路のホトカプラがオンになっている時間Tonを計測し、前記短絡信号生成部の起点の一つとなる前記位相検出回路のホトカプラがオフに変化してからの時間Tdを(Tt−(Ton*2))/2として前記短絡信号を生成させるように制御を行うことにより、電源電圧の変動があっても常にゼロクロスポイントから安定した遅れ時間後にリアクタを介した電源電圧の短絡動作が可能となり、さらに安定して電源高調波の改善を図ることができる。 According to a second invention, in the first invention, the control unit is configured to turn off the photocoupler of the phase detection circuit after the photocoupler is turned on, then turn it off and turn it on again, and the phase detection circuit. The time Ton during which the photocoupler is turned on is measured, and the time Td from when the photocoupler of the phase detection circuit, which is one of the starting points of the short circuit signal generation unit, is turned off is calculated as (Tt− (Ton * 2) ) / 2 to control the generation of the short circuit signal, the power supply voltage can be short-circuited through the reactor after a stable delay time from the zero cross point even if the power supply voltage fluctuates. Thus, it is possible to improve the power supply harmonics.
第3の発明は、第2の発明において、前記制御部は、前記短絡信号生成部の起点の一つとなる前記位相検出回路のホトカプラがオフに変化してからの時間Tdを(Tt−(Ton*2))/2で求めるとともに、算出したTdの値が負の値になった場合は、前記短絡信号のパルス幅Twをゼロに制御を行うことにより、万一電源電圧の波形の歪みや周波数の乱れが発生しても、不必要な電源電圧の短絡動作を防止することができ、機器の安全性を高めることができる。 In a third aspect based on the second aspect, the control unit calculates a time Td (Tt− (Ton−Ton) after the photocoupler of the phase detection circuit, which is one of the starting points of the short circuit signal generation unit, is turned off. * 2))) / 2, and if the calculated Td value becomes a negative value, by controlling the pulse width Tw of the short circuit signal to zero, Even if frequency disturbance occurs, it is possible to prevent an unnecessary short circuit operation of the power supply voltage, and to improve the safety of the device.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、従来例と同じ構成のものは同一符号を付して説明を省略する。また、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the thing of the same structure as a prior art example attaches | subjects the same code | symbol, and abbreviate | omits description. Further, the present invention is not limited by this embodiment.
(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態におけるドラム式洗濯乾燥機の縦断面図であり、図2は、その内部背面図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a drum type washing / drying machine according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an internal rear view thereof.
この洗濯機では、洗濯機本体51内に、図示しないサスペンション構造によって水槽52が宙吊り状態に支持されている。水槽52内には、有底円筒形に形成された回転ドラム53が、その軸心方向を正面側から背面側に向けて下向きに傾斜させて支持されている。水槽52の正面側には回転ドラム53の開口端に通じる衣類出入口54が形成され、洗濯機本体51の正面側の上向き傾斜面に設けられた開口部を開閉可能に閉じる扉55を開くことにより、衣類出入口54を通じて回転ドラム53内に対して洗濯物を出し入れすることができる。
In this washing machine, a water tank 52 is supported in a suspended state in a
回転ドラム53には、その周面に水槽52内に通じる多数の透孔56が形成され、内周面の複数位置に攪拌突起(図示せず)が設けられている。この回転ドラム53は、水槽52の背面側に取り付けられたドラムモータ57によって正転及び逆転方向に回転駆動される。また、水槽52には、注水管路58及び排水管路59が配管接続され、図示しない注水弁及び排水弁の制御によって水槽52内への注水及び排水がなされる。
The
扉55を開き回転ドラム53内に洗濯物及び洗剤を投入して、洗濯機本体51の例えば前面上部に設けられた操作パネル60での操作により運転を開始させると、水槽52内には注水管路58から所定量の注水がなされ、ドラムモータ57により回転ドラム53が回転駆動されて洗濯工程が開始される。回転ドラム53の回転により、回転ドラム53内に収容された洗濯物は回転ドラム53の内周壁に設けられた攪拌突起によって回転方向に持ち上げられ、持ち上げられた適当な高さ位置から落下する攪拌動作が繰り返されるので、洗濯物には叩き洗いの作用が及んで洗濯がなされる。
When the
所要の洗濯時間の後、汚れた洗濯液は排水管路59から排出され、回転ドラム53を高速回転させる脱水動作により洗濯物に含まれた洗濯液を脱水し、その後、水槽52内に注水管路58から注水してすすぎ工程が実施される。このすすぎ工程においても、回転ドラム53内に収容された洗濯物は、回転ドラム53の回転により攪拌突起により持ち上げられて落下する攪拌動作が繰り返されてすすぎ洗いが実施される。
After the required washing time, the dirty washing liquid is discharged from the
このドラム式洗濯乾燥機には、回転ドラム53内に収容した洗濯物を乾燥する機能が設けられ、循環送風経路11により、水槽52内の空気を排気して除湿し、加熱して乾燥させた空気を再び水槽52内に送風する。この循環送風経路11の途中には蒸発器12などの除湿手段、凝縮器13などの加熱手段からなるヒートポンプ、及び送風手段である循環ファン14が設けられている。蒸発器12と凝縮器13は図1に示すように、循環空気との熱交換部15を成して、循環送風経路11の最低位部に配置されている。
This drum type washing and drying machine is provided with a function of drying laundry stored in the
この循環ファン14を回転駆動することにより、循環送風経路11に空気の流れが発生して洗濯物を収容した回転ドラム53内の空気は透孔56を通じて水槽52から循環ファン14側への循環空気導入管路16に排気され、循環ファン14の上流に位置する蒸発器12に水分を結露させて除湿することと、凝縮器13との熱交換により加熱することとで常に乾燥した高温の空気とされる。
By rotating the
この乾燥した高温の空気は循環ファン14から水槽52への送風管路17に送り出されて水槽52内に送風される。水槽52内に送風された高温の乾燥空気は透孔56を通じて回転ドラム2内に入って衣類などの洗濯物に曝されながら水槽52へと抜け、再度循環空気導入管路16へと導入され、以上の循環送風経路11での空気の循環の繰り返しにより乾燥工程が実施される。
The dried high-temperature air is sent from the
この循環送風経路11を利用した乾燥工程では、循環送風経路11を循環される空気中に主として衣類などの洗濯物から発生する糸くずなどの異物が混じって循環し、蒸発器や凝縮器の目詰まり、循環ファン14の回転部への噛み込み、循環ファン14の内面への堆積といった乾燥工程を実施するのに支障を来し易いので、循環送風経路11の途中に、循環空気中の異物を除去するフィルタ18が設けられている。
In the drying process using the
図3は、本発明の第1の実施の形態におけるドラム式洗濯乾燥機のモータ駆動装置を示すブロック図である。 FIG. 3 is a block diagram showing a motor driving device of the drum type washer / dryer according to the first embodiment of the present invention.
モータ駆動装置は、ドラムモータ57、循環ファン14、駆動用のファンモータ、及び熱交換部15用の圧縮機モータの駆動を制御する機能を有するが、図3には、ドラムモータ57及び圧縮機モータ45の駆動に関与する部分のみを示す。ドラムモータ57及び圧縮機モータ45はそれぞれ、3相巻線を有するステータと、2極の永久磁石を有するロータとを備えた永久磁石同期モータである。
The motor driving device has a function of controlling the driving of the
ドラムモータ57には、ロータ位置を検出する3つのロータ位置検出素子21a、21b、21cが設けられている。ロータ位置検出素子21a〜21cは、ロータ磁極位置に対応して電気角60度毎のロータ位置信号を出力する。ドラムモータ57は、第1インバータ回路22により回転駆動される。第1インバータ回路22は、6個のスイッチング素子23を3相ブリッジ接続して構成され、各スイッチング素子23に並列にフライホイールダイオード24が接続されている。各スイッチング素子23のオン/オフ状態は、第1駆動回路25によりPWM制御される。
The
一方、圧縮機モータ45は、第2インバータ回路26により回転駆動される。圧縮機モータ45にはロータ位置検出素子はなく、例えば、電流検出手段からの信号に基づいて位置センサレス正弦波駆動制御される。第2インバータ回路26は、第1インバータ回路22と同様、6個のスイッチング素子27を3相ブリッジ接続して構成され、各スイッチング素子27に並列にフライホイールダイオード28が接続されている。各スイッチング素子27のオン/オフ状態は、第2駆動回路29によりPWM制御される。
On the other hand, the
なお、実際にはこのモータ駆動装置には、循環ファン14用のファンモータを駆動するための第3インバータ回路及び第3駆動回路も設けられているが、その構成および動作は、第2インバータ回路26及び第2駆動回路と同様であるため、図示及び説明は省略する。
Actually, the motor drive device is also provided with a third inverter circuit and a third drive circuit for driving the fan motor for the
第1駆動回路25及び第2駆動回路29は、制御部46による制御を受けて動作する。制御部46には、ドラムモータ57のロータ位置検出素子21a〜21cが出力するロータ位置信号が入力される。このロータ位置信号に基づき、第1駆動回路25が各スイッチング素子23のオン/オフ状態をPWM制御することにより、ドラムモータ57のステータの3相巻線に対する通電が制御され、ロータが同期回転駆動される。制御部46はさらに、図示しないが、3つのロータ位置検出素子21a〜21cからのロータ位置信号に基づき、ロータの回転数、すなわちドラムモータ57の回転数Ndを検出する回転数検知部を有する。回転数検知部は、3つのロータ位置信号の状態が変わるたびにその周期を検出し、その周期からドラムモータ57の回転数Ndを算出する。
The first drive circuit 25 and the
第1及び第2インバータ回路22、26に対する電力の供給は、交流電源31、短絡回路32及び整流部33により行なわれる。すなわち、交流電源31から供給される交流電圧Vsから、短絡回路32及び整流部33により直流電圧Vdが生成されて、第1及び第2インバータ回路22、26に印加される。
Supply of electric power to the first and
短絡回路32は、交流電源31と整流部33の間に直列に接続されたリアクタ34と、リアクタ34を介して交流電源31に並列に接続された短絡制御素子35により構成される。短絡制御素子35は、例えば、ダイオードブリッジとIGBTもしくは、バイポーラトランジスタ、MOSFETなどの電力半導体スイッチング素子で構成することができる。
The
整流部33は、全波整流回路36を備え、全波整流回路36には、平滑コンデンサ37、38の直列回路が並列に接続されている。平滑コンデンサ37、38の両端の直流電圧Vdが、第1インバータ回路22及び第2インバータ回路26に印加され、直流電力が3相交流電力に変換されて、ドラムモータ57及び圧縮機モータ45に供給される。
The rectifier 33 includes a full-
図4は、位相検出回路39周辺の回路図である。図に示すように位相検出回路39には交流電源31の両端の交流電圧が入力され、電圧降下用の抵抗と整流ダイオード40と単方向のホトカプラ41で構成されており、交流電源31の電源位相信号を出力し、制御部46に供給する。
FIG. 4 is a circuit diagram around the
制御部46はまた、平滑コンデンサ37、38の両端の直流電圧Vd、従って、第1及び第2インバータ回路22、26に印加される直流電圧Vdを検出する直流電圧検知部を備えている。さらに制御部46は短絡信号生成部を備え、少なくとも脱水工程の一部期間において、短絡回路32の短絡制御素子35を導通させるための短絡信号Psを生成する。
The
図5に、交流電源31が50Hz100Vとした場合の、位相検出回路39周辺の動作波形を示す。
FIG. 5 shows operation waveforms around the
図に示すように、位相検出回路39は、交流電源31の交流電圧Vsにより、整流ダイオード40の順方向電圧Vf1(約0.7V)とホトカプラ40のLEDの順方向電圧Vf2(約2V)の合計電圧Vf(約2.7V)より電圧が高くなっている区間Tonだけホトカプラ41の受光トランジスタがONしてHigh信号を、その他の区間ではLow信号を制御部46に供給する。そして再度交流電圧31の交流電圧VsがVfより大きくなると、位相検出回路39の出力は再度Highとなる。この位相検出回路39がLowからHighへの立ち上がりエッジから再度Highへの立ち上がりエッジまでの時間をTtとすれば、Ttは交流電源31の1周期時間と等しくなる。また、交流電源31が0Vになるゼロクロス点から位相検出回路の立ち上がりエッジまでの遅れは1msとなっている。そして、位相検出回路39の立ち上がりエッジを基点に、パルス幅Twの短絡信号Psが生成される。また、立下りエッジから決められた所定時間Td(本実施例では2ms)後を起点として再度パルス幅Twの短絡信号Psが生成され、結果として交流電源31の電圧Vsのゼロクロス点から1ms遅れの点を起点として半周期毎に、パルス幅Twの短絡信号Psが生成される。
As shown in the figure, the
以上の構成を有するモータ駆動装置は、短絡回路32の動作に特徴を有する。短絡回路32は、短絡制御素子35が導通することにより、リアクタ34を介して交流電圧Vsを短絡させる。その短絡状態では交流電圧Vsの電力がリアクタ34に蓄積され、短絡制御素子35がオフとなったときに、蓄積された電力が整流部33に供給される。供給された電力は全波整流回路36により直流に変換され平滑コンデンサ37、38を充電して、出力直流電圧Vdがあらかじめ設定された目標電圧Vtになるようにパルス幅Twを変化させる。
The motor drive device having the above configuration is characterized by the operation of the
図6Aは、交流電源31がAC100V/50Hz、インバータ回路出力を600Wとした時の短絡回路32の動作例である。
FIG. 6A is an operation example of the
図に示すように、交流電源31の電圧Vsのゼロクロス点から1ms遅れの点を起点として半周期毎に、パルス幅Twの短絡信号Psが生成される。短絡信号PsのHigh期間に短絡制御素子35が導通して交流電圧Vsによる短絡電流が流れ、リアクタ34に電力が蓄積される。短絡信号PsがLowになると、リアクタ34に蓄積された電力に基づく補助入力電流Iaが、全波整流回路36に流される。交流電圧Vsによる電流に補助入力電流Iaが重畳され、全波整流回路36への入力電流Ibのピーク電流を抑え、かつ電流波形を正弦波に近づけた状態で平滑用コンデンサ37、38の両端の直流電圧Vdを上昇させることができる。
As shown in the figure, a short circuit signal Ps having a pulse width Tw is generated every half cycle starting from a
図6Bには比較のため、短絡回路32を動作させずに、同じインバータ回路出力600Wとした場合の、全波整流回路36への入力電流Ibを示す。波形を見てわかるように、電流波形が正弦波から崩れピーク電流が増大し、力率が低下するとともに電源高調波が悪化している。
For comparison, FIG. 6B shows the input current Ib to the full-
なお、本実施例では50Hzを例に説明したが、電源周波数の判別を行い、60Hz時は最適な遅れ時間Tdを設定することで、日本国内で電源周波数が変わっても同様の効果をとることができる。 In this embodiment, 50 Hz has been described as an example. However, by determining the power supply frequency and setting the optimum delay time Td at 60 Hz, the same effect can be obtained even if the power supply frequency changes in Japan. Can do.
また、位相検出回路39のホトカプラ41がオンに変化してから一旦オフにし、再度オンするまでの一周期の時間Ttと、位相検出回路39のホトカプラ41がオンしている時間Tonを計測し、短絡信Psの起点を、位相検出回路39のホトカプラ41がオンに変化した点とホトカプラ41がオフに変化してからの時間Td=(Tt−(Ton*2))/2を起点として短絡信号Psを生成させるようにすれば、交流電源31の交流電圧Vsや周波数が変化しても、常に安定して同様の効果を得ることができる。つまり、図5を例にとると、50HzなのでTt=20msであり、Ton=8msなので、(20ms−(8ms*2))/2=2msとなり、ホトカプラ41がオフに変化してから2ms後、つまり交流電源31が正に変わるゼロクロス点から1ms後と、負に変わるゼロクロス点から1ms後を起点に短絡信号Psを生成でき、交流電源31の電圧や周波数変化が起こっても安定動作が可能となる。
Further, a time Tt of one cycle from when the
なお、回路構成などにより、ホトカプラ41のオン時やオフ時の波形が異なる場合があるが、短い方の区間をTonとして計算することは言うまでもない。
Note that, depending on the circuit configuration and the like, the waveform at the time when the
さらに、上記計算値Td=(Tt−(Ton*2))/2が負の値になったときは、絡信号のパルス幅Twをゼロに制御することにより、万一電源電圧の波形の歪みや周波数の乱れが発生しても、同一位相で複数の短絡動作を行う等の不安定な動作を防止することができ、機器の安全性を高めることができる。 Further, when the calculated value Td = (Tt− (Ton * 2)) / 2 becomes a negative value, the waveform width of the power supply voltage should be distorted by controlling the pulse width Tw of the envelope signal to zero. Even if frequency disturbance occurs, unstable operation such as performing a plurality of short-circuit operations in the same phase can be prevented, and the safety of the device can be improved.
以上のように、本実施の形態のドラム式洗濯乾燥機は、リアクタ34と短絡制御素子35からなる短絡回路32を備え、短絡制御素子35を導通させる短絡信号を、交流電源31の電源位相を簡易的な単方向のホトカプラ41を用いた位相検出回路39ホトカプラがオフからオンに変化した点とオンからオフに変化して所定時間Td後の点を起点として生成し、短絡信号のパルス幅Twを、前記直流電圧Vdがあらかじめ設定された目標電圧Vtになるように変化させる。これにより、複雑なゼロクロス検出回路を用いることなく、簡単な構成でインバータ電圧の昇圧動作や力率改善を図ることができ、電源電流を正弦波に近づけ、さらに正負対象の波形にできることで、高調波の奇数次および偶数次を低減することが可能である。
As described above, the drum type washing and drying machine of the present embodiment includes the
以上のように、本発明にかかるドラム式洗濯機は、複雑なゼロクロス検出回路を用いることなく、簡単な構成で安定したインバータ電圧の昇圧動作が可能となるので、力率の改善や電源高調波の改善が可能なドラム式洗濯機等として有用である。 As described above, the drum type washing machine according to the present invention can perform a stable inverter voltage boosting operation with a simple configuration without using a complicated zero-cross detection circuit. It is useful as a drum type washing machine capable of improving the above.
22 第1インバータ回路
25 第1駆動回路
26 第2インバータ回路
29 第2駆動回路
32 短絡回路
33 整流部
34 リアクタ
39 位相検出回路
45 圧縮機モータ
46 制御部
51 洗濯機本体
52 水槽
53 回転ドラム
57 ドラムモータ
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