JP3615127B2

JP3615127B2 - 洗濯機の制動装置及び方法

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Publication number: JP3615127B2
Application number: JP2000215843A
Authority: JP
Inventors: サン−チュルヨン; ジョー−フアンリ; チュル−ウーンリ; イン−フアンラ; ボーム−ソークコウ
Original assignee: エルジー電子株式会社
Priority date: 1999-07-21
Filing date: 2000-07-11
Publication date: 2005-01-26
Anticipated expiration: 2020-07-11
Also published as: US6445879B1; CN100373764C; CN1282138A; JP2001054292A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は洗濯機の制動方法に係り、特に制動時制動抵抗を使用せずにモータを制動させることができる洗濯機の制動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のインバータ洗濯機の制動装置は、図１に示したように、システムに供給されるＡＣ電源を直流電圧に変換出力する整流部１０１、前記整流された直流電圧を平滑化する平滑部１０２、前記平滑化された直流電圧を入力してモータＭを駆動するモータ駆動部１０３、洗濯機の急停止時にシステムに与えられる電圧を感知する電圧感知部１０４、前記電圧感知部１０４の感知電圧とシステムで設定した基準電圧Ｖｒｅｆとを比較する電圧比較部１０５、前記電圧比較部１０５の比較結果によって制動抵抗Ｒ１のオン／オフを決定するスイッチング部１０６、前記モータＭの回転位置及び速度のような動作状態を感知するセンサ１０７、前記センサ１０７の出力信号を入力してモータＭの動作を制御すると同時に、制動時システムの過電圧放出に関連した全てのロジックを制御するマイコン１０８及び前記マイコン１０８の制御による制御信号を生成して出力する信号出力部１０９、で構成される。
【０００３】
ここで、制動抵抗Ｒ１は、モータ制動時、モータＭ及び負荷の慣性エネルギーが電気エネルギーに変換されてモータ駆動部１０３側に回生され、平滑部１０２に蓄積される回生電圧が上昇する時に、システム保護のために前記回生電圧を熱として消費させることができるようにした抵抗器である。
前記のように構成された従来の洗濯機の制動装置について図１を参照して以下に説明する。
【０００４】
まず、外部から商用ＡＣ電源が供給されると、整流部１０１でこれを直流電圧に変換し、その直流電圧を平滑部１０２で平滑化し、次にモータ駆動部１０３に供給する。
これにより、モータ駆動部１０３では平滑部１０２から平滑化された直流電圧を変換してモータＭを駆動することによって洗濯機のあらゆる行程を実行することができる。
【０００５】
しかし、洗濯機の行程中において、脱水行程中に洗濯機のふたが開いたり洗濯槽のアンバランス状態が感知された場合、洗濯槽を急激に停止させるために高速で回転するモータＭを急停止させることになる。
前記モータＭは、無整流子直流モータ（ＢｒｕｓｈｌｅｓｓＤＣＭｏｔｏｒ）であり、正常な洗濯運転時、システム全体から見て運転時負荷になるので、平滑部１０２からモータＭに電流が放出される方向に流れるようになる。
【０００６】
しかし、高速で回転しているときにモータＭを急停止させると、モータ自体が発電機になってモータＭから発生される逆起電力により充電される方向、すなわち電流がモータＭから平滑部１０２側に流れるようになって平滑部１０２の電圧レベルが上昇する。
この際、平滑部１０２に充電された回生電圧を放出させないと、電圧レベルが無制限に上昇して設計された回路の耐圧を超えるので周辺回路及び部品が損傷する恐れがある。
【０００７】
それゆえ、従来の場合、モータＭの制動時に、システムに与えられる過電圧を放出させるために電圧感知部１０４、電圧比較部１０５、スイッチング部１０６、制動抵抗Ｒ１のような制動回路を備える必要がある。
洗濯や脱水時運転中のモータＭを制動させると、電圧感知部１０４では平滑部１０２とモータＭとの間の電圧を感知し、同時にその感知電圧を電圧比較部１０５に伝達する。
【０００８】
これにより、電圧比較部１０５は、システムで設定した基準電圧Ｖｒｅｆと電圧感知部１０４で感知した電圧Ｖｄｃとを相互に比較し、その比較結果をスイッチング部１０６に伝達するようになり、前記スイッチング部１０６は電圧比較部１０５の比較結果に従ってオン、オフスイッチング動作をする。
前記スイッチング部１０６は、感知電圧Ｖｄｃが基準電圧Ｖｒｅｆを超える場合、電圧比較部１０５の出力によりオン動作して制動抵抗Ｒ１に作用するようになる。
【０００９】
これにより、平滑部１０２とモータＭとの間に与えられる過電圧が平滑部１０２に与えられなくなり制動抵抗Ｒ１を経て与えられるようになるので、システムに与えられる必要以上の電圧が熱エネルギーの形態で消耗されることによってシステムが一定電圧レベルに維持されるようになる。
そして、スイッチング部１０６は、制動抵抗Ｒ１の過電圧放出の過程中に電圧感知部１０４及び電圧比較部１０５を通して平滑部１０２とモータＭとの間の感知電圧Ｖｄｃが基準電圧Ｖｒｅｆ以下になるとオフして制動抵抗Ｒ１をオフ動作するようになる。
【００１０】
これにより、制動抵抗Ｒ１にはこれ以上の電流が流れなくなり、平滑部１０２にのみ電流が流れる順序でモータＭを制動する。
このように、モータＭを短時間内に減速させたり、モータＭの負荷慣性が大きい場合、モータＭから発電される回生エネルギーはさらに大きくなる。
この際の回生エネルギーがモータ駆動部１０３に回生されて平滑部１０２に蓄積された電圧を高めるが、この直流電圧が３８０Ｖ以上になった場合、外部制動抵抗Ｒ１をオンさせて回生エネルギーを熱として消耗させる。
【００１１】
しかし、従来、モータＭの制動のためにシステム外部に設けられた制動抵抗Ｒ１の大きさ及び容量が大きいために、システムが複雑になって製品のコストが上昇する問題点がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記のような従来の問題点を解決するために提案されたものであり、本発明の第１の目的は、洗濯機のモータ制動時に制動抵抗を使用せずに制動できる制動方法を提供することにある。
第２の目的は、洗濯機の停電、または急制動時にモータの制動によりシステムに与えられる過電圧を効果的に処理するための洗濯機の制動方法を提供することにある。
【００１３】
第３の目的は、モータの回転速度によって制動能力が異なる複数の制動モードを設定して洗濯機の制動をスムーズに進めることができる方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記のような目的を達成するための、本発明の洗濯機の制動方法の実施形態は、制動抵抗を有しない平滑部とインバータの間の電圧を感知する電圧感知部を備え、前記電圧感知部の出力信号と予めシステムで定めた基準電圧とを比較した結果に基づいて、前記電圧感知部の出力信号が前記基準電圧より大きい場合は前記インバータを通じてブラシレスDCモータに電流が流れて放電されるように前記インバータに制御信号が出力され、前記電圧感知部の出力信号が前記基準電圧より小さい場合は前記電流の放電方向を逆転させるように前記インバータに制御信号が制動信号として出力される、前記平滑部に接続された前記インバータによって制御される前記ブラシレスDCモータで駆動される洗濯機の制動方法において、
ａ）緊急制動モードか一般制動モードかを判断して、該判断に基づいて前記インバータの制御信号の制御位相とデューティー比と前記システムで定めた基準電圧とが異なるように設定する段階と、
ｂ）前記段階ａ）で緊急制動と判断される場合はブラシレス DC モータが停止するまで、該ブラシレス DC モータと前記平滑部との間の充放電ルートが形成されるように前記インバータが制御される段階と、
ｃ）前記段階ａ）で一般制動と判断される場合は、
ｃ−１）前記制動信号が入力されるとマイコンの制御によって前記インバータを介して前記ブラシレスDCモータと前記平滑部の間に電流の充放電ルートが形成されて前記ブラシレスDCモータが制動されるようにする第１制動モード段階と、
ｃ−２）前記ｃ−１）の段階の遂行中に繰り返して前記ブラシレスDCモータの速度が感知されて第１基準速度と比較される段階と、
ｃ−３）前記ｃ−２）の段階の比較の結果、感知された前記ブラシレスDCモータの速度が前記第１基準速度より小さな場合に前記第１制動モードより低い制動能力で前記ブラシレスDCモータが制動される第２制動モード段階であって、前記インバータのトランジスタが全てオフされるようにして前記ブラシレスDCモータで発生した逆起電力により前記平滑部に電流が充電される第２制動モード段階と、
ｃ−４）前記ｃ−３）の段階の遂行中に繰り返して前記ブラシレスDCモータの速度が感知されて第２基準速度と比較される段階と、
ｃ−５）前記ｃ−４）の段階の比較の結果、感知された前記ブラシレスDCモータの速度が前記第２基準速度より小さな場合には前記第２制動モードより更に低い制動能力で前記ブラシレスDCモータが制動される第３制動モードであって、前記インバータを構成する低電位部のトランジスタがオンになるようにして前記ブラシレスDCモータで発生した逆起電力により該ブラシレスDCモータの方へ電流が流れて放出される第３制動モードが前記ブラシレスDCモータが停止するまで継続して遂行される第３制動モード段階と、が含まれて、前記一般制動時は前記ブラシレスDCモータがよりスムーズに停止されるようにすることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付した図面を参照して説明する。
図２は、本発明の前提技術に基づく洗濯機の第１の制動装置を示したブロック構成図であり、図３は、停電感知部を備えた本発明の前提技術に基づくインバータ洗濯機の第２の制動装置を示すブロック構成図である。また図４は、図２及び図３の洗濯機の制動装置を構成しているモータ駆動部の構成を詳細に示す詳細回路図である。
【００１６】
図２、図３、図４において、本発明の前提技術に基づく洗濯機の制動装置は、商用ＡＣ電源を直流電圧に整流する整流部２０１と、前記整流された直流電圧を平滑化する平滑部２０２と、前記平滑化された直流電圧を３相交流の電圧と周波数とに変換してモータＭを駆動させるモータ駆動部（インバータ）２０３と、前記平滑化された直流電圧をリアルタイムに感知する電圧感知部２０４と、前記モータＭの位相差及び回転速度をリアルタイムに感知するセンサ２０５と、モータＭの速度及び電圧感知部２０４で感知された電圧に対応する位相及びデューティー比を設定してモータ駆動部２０３に制御信号を出力するマイコン２０６とで構成される。
【００１７】
前記モータ駆動部２０３は、図４に示したように、多数個の高速スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６と、前記スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６と逆並列で連結されている循環（ＦｒｅｅＷｈｅｅｌｉｎｇ）ダイオードＤ１〜Ｄ６とで構成され、高電位に接続されたスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３と低電位に接続されたスイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６とが各々一つずつ対をなしてモータＭの各相Ｕ、Ｖ、Ｗに一定交流電圧を供給する。
【００１８】
前記のように構成された本発明の前提技術に基づく洗濯機の制動装置を添付した図面を参照して詳細に説明する。
まず、図２及び図４を参照して本発明の前提技術に基づく洗濯機の第１の制動装置の動作を詳細に説明する。一定な周波数と振幅を有して家庭、商業地域及び工場等に供給する各種商用ＡＣ電源が入力されると、整流部２０１はＡＣ電源を直流（ＤＣ）電圧に整流し、前記整流された直流電圧を平滑部２０２で安定的に平滑化した後、モータ駆動部２０３に供給する。
【００１９】
これにより、モータ駆動部２０３は、平滑部２０２から供給された直流電圧を利用してモータに印加される電圧または電流の大きさと周波数とを任意に制御するために多数個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６で高速スイッチングして、３相交流の電圧Ｕ、Ｖ、Ｗと周波数とでモータＭを駆動させることによって、洗濯機の洗濯行程、濯ぎ行程、脱水行程を実行する。
【００２０】
ここで、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、高速スイッチング素子（ＩＧＢＴ；ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）として高電位部分と低電位部分とに一つずつ対にＱ１とＱ４、Ｑ２とＱ５、Ｑ３とＱ６を形成してモータＭの各相Ｕ、Ｖ、Ｗに一定交流電圧を供給し、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６に逆並列で連結されたダイオードＤ１〜Ｄ６を通してスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６がオフ時に回生電流（Ｉ＋）が流れるようになっている。
【００２１】
そして、電圧感知部２０４は、平滑化された直流電圧をリアルタイムで感知し、その感知電圧をマイコン２０６に出力し、前記センサ２０５は、モータＭの各相Ｕ、Ｖ、Ｗに対する回転子の位置と位相差とに対する情報から回転速度を感知し、その感知された回転速度をマイコン２０６に出力する。
これにより、マイコン２０６は、電圧感知部２０４から感知された電圧Ｖｄｃとセンサ２０５から感知されたモータＭの回転速度とを入力し、既にプログラムされた目標速度と比較した後、その比較結果に従ってモータＭの回転速度が所定の目標速度に到達できるようにモータ駆動部２０３の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をオン／オフスイッチング制御する。
【００２２】
このために、前記マイコン２０６からモータ駆動部２０３に出力される信号は、パルス幅変調（ＰＷＭ）された信号であり、この信号によりモータ駆動部２０３の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６とこれに逆並列結合されたダイオードＤ１〜Ｄ６とを選択的にオン、オフさせ、モータＭに流れる電流が正弦波に近づくように出力パルスの幅を変化させる。
【００２３】
ところで、洗濯機の脱水行程時、洗濯機のふたが開いたり、洗濯槽のアンバランス状態によって脱水行程を急激に停止させる場合が生じるときに、マイコン２０６はモータＭを急制動（ｂｒａｋｉｎｇ）させる。
この際、モータＭが急制動されるとモータ駆動部２０３でモータＭを減速する時に、モータＭが誘導発電機の役割をしてモータ駆動部２０３側に必要以上の回生電圧を与えるようになってその回生された電圧は、平滑部２０２に蓄積されて電圧レベルを上昇させるようになる。
【００２４】
これにより、マイコン２０６は、電圧感知部２０４を通して平滑部２０２とモータ駆動部２０３との間の電圧Ｖｄｃを感知した後に、初期位相及びデューティー比を設定してパルス幅変調された制御信号をモータ駆動部２０３に出力することによって、モータＭと平滑部２０２との間で論理的な充放電ループを形成し、制御信号の位相及びデューティー比を可変させる。
【００２５】
より詳細に説明すると、モータ駆動部２０３は、３相交流電圧と周波数とを可変して３相誘導電動機の速度を制御するインバータで構成され、モータＭ駆動時にはマイコン２０６から制御信号を出力し、前記モータ駆動部２０３を構成している複数個のトランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６のベースに印加し、電流が平滑部２０２からモータＭ側に流れるように（Ｉ−方向）、前記トランジスタを選択的にオンまたは、オフさせて電流パスを作る。
【００２６】
この際、電圧が前記平滑部２０２からモータＭに供給されモータＭを駆動する。しかし洗濯機を急制動する場合、前記モータＭの急停止によってモータＭから逆起電力が生じ、平滑部２０２から前記モータＭ側（Ｉ−方向）に電流が流れるようにオンまたはオフされたトランジスタが、反対にオフまたはオンされ、各トランジスタに逆並列で連結されたダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６を通して回生エネルギーが前記平滑部２０２に伝えられ、電流の方向がモータＭから平滑部２０２に変わり、モータＭの逆起電力により発生された電圧が前記平滑部２０２に充電される。
【００２７】
マイコン２０６では前記電圧感知部２０４で感知された電圧と、モータＭの回転速度及び位置を感知するセンサ２０５から出力される信号とを持続的に入力してパルス幅変調（ＰＷＭ）方式のデューティーを発生させ、モータ駆動部２０３に供給する。前記モータ駆動部２０３は、マイコン２０６から印加されるＰＷＭ信号によってモータ駆動部２０３の複数個のトランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６が選択的にオンまたはオフされ、電流が流れる通路を形成することによって、電流の方向をモータＭから平滑部２０２に（Ｉ＋方向）、または平滑部２０２からモータＭに（Ｉ−方向）変えるようになる。モータ駆動部２０３によって制御される電流の方向が平滑部２０２に向うときには平滑部２０２は充電されるようにして、電流の方向がモータに向うときには平滑部２０２に充電されている電荷がモータが駆動される方向に放電されるようにする。
【００２８】
言いかえれば、モータＭ急停止時電圧が平滑部２０２を基準にして充電または放電されるようにすることによって、制動抵抗なくても平滑部２０２の電圧が常に一定水準を維持するようになる。
また充放電される電圧の値は、マイコン２０６から印加されるＰＷＭ信号のデューティー比によってモータ駆動部２０３により決定されるが、デューティー比の調整と電圧の充放電関係は、次のような数学式を根拠とする。
【００２９】
Ｄｒａｔｉｏ＝Ｔ_ｏｎ／（Ｔ_ｏｎ＋Ｔ_ｏｆｆ）
ここで、Ｄｒａｔｉｏは、デューティー比、Ｔ_ｏｎは、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のオン（ｏｎ）区間の時間であり、Ｔ_ｏｆｆは、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のオフ（ｏｆｆ）区間時間を示す。前記式から明らかなようにデューティー比は、分母の値が一定なので分子の値であるＴ_ｏｎ値により決定される。
【００３０】
したがって、デューティー比を大きくするということは、Ｔ_ｏｎ値を大きくするという意味になり、これは、モータＭ側に回生電圧を放出する量を大きくし、平滑部２０２に充電される量を少なくするということを意味する。反対にデューティー比を小さくするということは、Ｔ_ｏｎ値を小さくするということを意味して、これは平滑部２０２からモータＭに放電する量を少なくして、平滑部２０２に充電される量を大きくするということを意味する。
【００３１】
図３は、本発明の前提技術に基づく洗濯機の第２の制動装置を示したブロック構成図である。
図３の洗濯機の制動装置は、前記で説明した本発明の前提技術に基づく第１の制動装置の構成に商用ＡＣ電源の停電か否かを感知して信号をマイコンに出力する停電感知部を追加したものである。
【００３２】
以下、図３を参照して本発明の前提技術に基づく洗濯機の第２の制動装置について動作を説明する。
停電により洗濯機に入力される商用ＡＣ電源の供給が遮断されると、商用ＡＣ電源に連結された停電感知部３０７は、内部のフォトカプラーＰＣ１がオフされるので、フォトカプラーＰＣ１を構成しているトランジスタのコレクタに供給される電源電圧のハイ信号がマイコン３０６に出力される。
【００３３】
前記のように停電感知部３０７から信号を入力したマイコン３０６は、入力した信号に対する初期位相及びデューティー比を設定し、モータ駆動部３０３にパルス幅変調された制御信号を出力してモータＭを減速する。
この際、マイコン３０６の制御信号を受けてモータＭと平滑部２０２との間の論理的な充放電ループを形成し、その位相及びデューティー比を可変させることは、前記第１の制動装置の動作と同一なので説明を省略する。
【００３４】
図５は、本発明の関連技術に基づく洗濯機の第３の制動装置を示した図面であり、図６は、図５のコンバーターの回路構成を詳細に示す図面である。また図７は、図６のコンバーターに印加される制御信号を示すタイミング図である。
以下図５、６、７を参照して本発明の関連技術に基づく洗濯機の第３の制動装置の動作を詳細に説明する。
【００３５】
まず図５において、第３の制動装置は、外部から供給される交流ＡＣ電圧を直流ＤＣ電圧に変換して外部制御信号の入力時にスイッチング動作をするために複数個のトランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４と、前記複数個のトランジスタに各々逆並列で連結された複数個のダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４とで構成されるコンバーター５０１、コンバーター５０１で変換された電圧を安定的に平滑化する平滑部５０２、平滑部５０２の出力電圧を入力してモータＭを駆動するための電圧を発生させるために、複数個のトランジスタＱ５、Ｑ６、Ｑ７、Ｑ８、Ｑ９、Ｑ１０と、前記複数個のトランジスタに各々逆並列で連結された複数個のダイオードＤ５、Ｄ６、Ｄ７、Ｄ８、Ｄ９、Ｄ１０とで構成されたモータ駆動部５０４、前記平滑部５０２と前記モータ駆動部５０４との間に連結されて既に設定されている基準電圧Ｖｒｅｆとシステムに与えられる電圧とを比較して比較結果をマイコン５０６に出力するための電圧感知部５０３、前記電圧感知部５０３と前記モータＭとの速度及び位置を感知するセンサ５０５から出力される信号を入力して前記コンバーター５０１と前記モータ駆動部５０４とを制御する信号を出力するマイコン５０６とを含んで構成される。
【００３６】
前記のように構成された本発明の関連技術に基づく洗濯機の第３の制動装置による動作は、次のようになる。
外部から商用電源ＡＣがコンバーター５０１に入力されると、前記コンバーター５０１では外部から入力された商用ＡＣ電源を直流ＤＣ電圧に変換し、変換された直流電圧は、平滑部５０２で安定化される。その後、安定化された直流電圧は、モータ駆動部５０４に印加され、前記モータ駆動部５０４は、マイコン５０６の制御を受けて平滑部５０２から印加された直流電圧をモータ駆動のための駆動電圧に変え、変わった駆動電圧によりモータＭは駆動される。
【００３７】
脱水が始まればシステムに流れる電流は、平滑部５０２側からモータＭ側に流れる（図面にＩ−で表示）。脱水途中に洗濯機のふたが開いたり、洗濯槽の不均衡（Ｕｎｂａｌｅｎｃｅ）が感知されると脱水行程を中断してモータＭを急停止させるが、この際モータＭ側から逆起電力が生じて、前記モータＭで誘起された電圧が前記平滑部５０２側に越えてきて平滑部５０２の電圧が高まる。この際電流の流れは、前記モータＭ側から前記平滑部５０２側になる（図面ではＩ＋で表示）。
【００３８】
電圧感知部５０３ではシステムで設定した基準電圧Ｖｒｅｆとシステムに与えられる電圧とを比較し、比較結果をマイコン５０６に印加し、前記マイコン５０６では電圧感知部５０３から感知された電圧が基準電圧Ｖｒｅｆより大きいと判断すると、前記コンバーター５０１を構成している複数個のトランジスタのベース端に制御信号を出力する。
【００３９】
前記のような条件で前記マイコン５０６が前記コンバーター５０１を制御する方法を図６と図７とを参照して以下に詳細に説明する。
まず、前記コンバーター５０１は、４個のトランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４とこのトランジスタに各々逆並列で接続された４個のダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４とで構成されるが、前記電圧感知部５０３から過電圧が与えられるときの感知信号が前記マイコン５０６に入力されると、マイコン５０６では図７のような制御信号を出力して前記コンバーター５０１の各トランジスタのベースに入力してコンバーター５０１を制御する。
【００４０】
マイコン５０６から入力される制御信号によりコンバーター５０１のトランジスタＱ１とＱ２とそしてＱ３とＱ４とは相互に相補的に動作するようになっている。またトランジスタＱ１とＱ４とそしてＱ２とＱ３とは同時に動作するように制御される。
電圧感知部５０３でシステム（ＤＣリンク端）に過電圧がかかることが感知されると、マイコン５０６の制御信号を入力してコンバーター５０１を構成しているトランジスタが選択的にオン／オフ動作することによってシステムの過電圧を商用電源側に送ることができるようになっている。
【００４１】
前記のような構成及び動作を通して制動抵抗なしでも平滑部５０２の電圧が常に一定水準を維持するようになることである。
以下、前記の洗濯機の制動装置を利用した本発明及び本発明の前提あるいは関連技術による洗濯機の制動方法を説明する。
図８は、本発明の前提技術による洗濯機の第１の制動方法が示された流れ図である。
【００４２】
図２及び図８を参照して本発明の前提技術による洗濯機の第１の制動方法を詳細に説明する。
まず、制動が始まると、モータＭの回転速度及び位置を感知してその感知された速度及び位置に対応して初期ＰＷＭデューティー比を設定するが、一般にインバータ洗濯機の制御は速度または電圧を可変させることによって可能である。本発明ではＰＷＭを通して電圧を可変させる（段階１０１）。すなわち、デューティー比を適切に設定して、その設定されたデューティー比によって平滑部２０２への電流流入量と放電量とを決定する。
【００４３】
以後、段階１０１で設定されたデューティー比のデューティーオン区間によって平滑部２０２とモータＭとの間の放電動作が進められ（段階１０２）、デューティーオン区間が完了されたか否かを判断する（段階１０３）。前記段階１０３の判断結果、デューティーオン区間が完了されなければ前記段階１０２を反復実行するようになり、完了されると、デューティーオフ区間と判断して前記段階１０１のデューティー比によって充電動作を進める（段階１０４）。
また、デューティーオフ区間が完了されたか否かを判断して（段階１０５）、デューティーオフ区間が完了されなかったとすれば、前記段階１０４を反復実行する。デューティーオフ区間が完了されたとすれば、段階１０１で定まったデューティー比によって周期的に充電及び放電動作を反復実行することによって（段階１０６）システムに与えられる過電圧を放出するようになる。
【００４４】
図９は、本発明の前提技術による洗濯機の第２の制動方法が示された流れ図である。
図２及び図９を参照して本発明の前提技術による洗濯機の第２の制動方法を詳細に説明する。
まず、洗濯機の急停止時にシステムに与えられる過電圧を放出させるために、モータ駆動部２０３内の複数個のトランジスタＱ１〜Ｑ６及びこれに逆並列連結された複数個のダイオードＤ１〜Ｄ６をモータ駆動部２０３内の電流方向が平滑部２０２からモータＭ側（（−）方向）になるように初期化させる（段階２０１）。
【００４５】
次に、電圧感知部２０４でモータＭと平滑部２０２との間の電圧を持続的に感知し（段階２０２）、感知された電圧がシステムで設定した基準電圧Ｖｒｅｆを超える場合、モータ駆動部２０３の電流方向が平滑部２０２からモータＭに向くようにしてシステムに与えられる過電圧をモータＭを通して放出する（段階２０４）。
【００４６】
以後、システムの過電圧をモータＭ側に放出しながら、電圧感知部２０４を通して平滑部２０２とモータ駆動部２０３との間の電圧を持続的に感知し、感知された電圧が基準電圧を超えているかを判断する（段階２０５）。段階２０５の判断結果、基準電圧より高ければ前記段階２０４にフィードバックして放電する段階を反復実行するようになり、基準電圧より低ければ段階２０４の放電動作を中止してモータ駆動部２０３の電流方向をモータＭから平滑部２０２に向くようにして平滑部２０２に電圧が充出される（段階２０６）。
【００４７】
前記のようにシステムの電圧レベルが一定以上だと感知された場合、前記段階２０２ないし段階２０６を繰り返して実行することによって、別途の制動抵抗なしでソフトウェアー的にシステムの過電圧発生を防止して常に一定電圧レベルを維持することができる。
図１０は、本発明による洗濯機の制動方法の前提となる実施形態が示された流れ図である。
【００４８】
本発明の洗濯機の制動方法の前提となる実施形態は、モータの回転速度によって制動能力を異なるようにしてスムーズな制動をできるようにしたことであり、以下、図２及び図１０を参照して本発明の洗濯機の制動方法の前提となる実施形態について詳細に説明する。
制動の開始と同時に第１制動モードを設定して制動を始める（段階３０１）。初期制動時にはモータＭの速度が速いために回生エネルギーも大きくなるので、最も制動能力が優れた制動モードを用いるようになる。すなわち、モータ駆動部２０３のトランジスタＱ１〜Ｑ６をマイコンから出力するデューティー比によってトランジスタＱ１〜Ｑ６を選択的にオンまたはオフさせ過電圧が平滑部２０２に充電または放電されるようにする方法を通して過電圧を放出して制動を実行する。
【００４９】
段階３０２ではモータＭの速度を感知する段階として、前記第１制動モードで制動を実行する中に持続的にモータの速度を感知してシステムで設定した基準速度と比較する（段階３０３）。
段階３０３で駆動されているモータＭの速度が基準速度より遅いと判断されると、第２制動モードを設定して制動を実行するが（段階３０４）、第２制動モードは、モータ駆動部２０３のトランジスタＱ１〜Ｑ６をすべてオフさせてモータＭから生じる逆起電力を平滑部２０２側に充電させて過電圧を放出する方法をいう。第２制動モードは、前記第１制動モードより制動能力が落ちるモードであり、第１制動モードによりモータＭの制動が一部実行されてモータＭから生じる逆起電力が所定値以下に減少した状態で実行することができる。
【００５０】
以後、段階３０４が実行される間、モータの速度を感知して（段階３０５）、モータが停止する時まで段階３０５を実行する（段階３０６）。
図１１は、本発明による洗濯機の制動方法の実施形態が示された流れ図である。
本発明の制動制御方法の実施形態の段階４０１〜４０４は、図１０の実施形態の段階３０１から段階３０４と同一なので説明を省略する。
【００５１】
段階４０５は、段階４０４を実行する間、モータＭの速度を感知する段階であり、段階４０５で感知されたモータＭの速度とシステムで既に設定した第２基準速度とを比較して（第段階４０６）、モータの速度が第２基準速度より遅い場合、第３制動モードを設定して制動を実行する（段階４０７）。
ここで第３制動モードを設定する方法は、モータ駆動部２０３を構成している低電位部のトランジスタＱ４〜Ｑ６をオンさせてモータＭから生じた逆起電力をモータＭ側に与えて放出して制動する方法をいう。
【００５２】
第３制動モードは、逆起電力を生じるモータＭ側に過電圧を放出する方法であって、過電圧放出に限界があるので第２制動モードよりさらにモータＭの速度が減速された状態で実行することができる。以後、段階４０７が実行される間、モータの速度を感知して（段階４０８）、モータが停止する時まで段階４０７を実行する（段階４０９）。
【００５３】
本発明では３種の制動モードに対して例を挙げて説明しているが、マイコン２０６のプログラムによりさらに多様な制動能力を有する制動モードを具現できることである。
図１２は、前記の本発明の前提となる制動方法及び本発明の制動方法の実施形態による制動方法を適用した場合、脱水速度と時間との関係を示したものであり、従来の一種の制動モードで制動することに比べてスムーズな制動が行われることがわかる。
【００５４】
図１３は、本発明の関連技術による洗濯機の第１の制動方法が示された流れ図である。
この本発明の関連技術による洗濯機の制動方法は、一般制動と緊急制動とを区分して複数の制動方式を用いるものである。
図２から図１３を通して本発明の関連技術による洗濯機の制動方法を説明する。
【００５５】
まず、制動が始まれば洗濯機の脱水途中に洗濯槽のふたが開いたり、洗濯槽の不均衡が感知されれば制動される緊急制動なのか、脱水完了による一般制動なのかを判断する（段階５０１）。
前記段階５０１の判断結果、緊急制動と判断されると、これに対応する第１初期位相及びデューティー比を設定して（段階５０２）、制御信号を出力して急制動で生じる過電圧をモータ駆動部２０３を構成しているトランジスタＱ１〜Ｑ６とダイオードＤ１〜Ｄ６とのオン／オフを通してモータＭと平滑部２０２との間の充電及び放電ループを作る（段階５０３）。
【００５６】
以後、システムに流れる電圧を電圧感知部２０４を通して持続的に感知した後に、マイコン２０６に信号を出力すれば（段階５０４）、マイコン２０６は、システムで設定した第１基準電圧Ｖｔｈ１と感知電圧Ｖｄｃとを比較する（段階５０５）。
前記段階５０５の比較結果、感知電圧Ｖｄｃが第１基準電圧Ｖｔｈ１より大きければ感知電圧に対応して制御位相及びデューティー比を再設定し（Ｓ５０７）、反対に感知電圧が第１基準電圧より小さければ、段階５０３にフィードバックして初期位相及びデューティー比で制動を実行する。
【００５７】
以後、モータＭの回転速度を感知して、モータが回転していればモータＭが停止する時まで前記段階５０３ないし段階５０７を反復実行する。
以上のような緊急制動モードの場合には、第１基準電圧Ｖｔｈ１とシステムに与えられる電圧とを感知するが、モータＭの制動から生じる過電圧を所定の基準電圧を超えないように制御位相及びデューティー比を再設定して制動を実行する。
【００５８】
一方、ユーザーのキー入力または脱水行程完了による一般制動モードの場合、マイコン２０６は、第２初期位相及びデューティー比を設定した後に（段階５０９）、モータ駆動部２０３に制御信号を出力する（段階５１０）。
以後、電圧感知部２０４でシステムに与えられる電圧Ｖｄｃを感知してマイコン２０６に信号を出力し（段階５１１）、マイコン２０６は、システムで設定した第２基準電圧Ｖｔｈ２と感知された電圧とを比較する（段階５１２）。
【００５９】
前記段階５１２での比較結果、感知電圧Ｖｄｃが第２基準電圧Ｖｔｈ２より大きければ感知電圧に対応して制御位相及びデューティー比を再設定し（段階５１３）、反対に感知電圧が第２基準電圧より小さければ段階５１０にフィードバックして初期位相及びデューティー比で制動を実行する。
以後、モータＭの回転速度を感知して、モータＭが回転していればモータＭが停止する時まで前記段階５１０ないし段階５１４を反復実行するようになる。
【００６０】
前記のような本発明の関連技術による洗濯機の制動方法は、モータ制動時に、緊急制動モードと一般制動モードとに区分するが、各々のモードに対する初期位相及びデューティー比を異なるように設定して制御することにより、システムが設定された基準電圧を超えないようにすると同時に振動騷音を防止してモータの寿命を延長できる。
【００６１】
図１４は、本発明の関連技術によるインバータ洗濯機のもう１つの制動方法が示された流れ図である。
この本発明の関連技術によるもう１つの制動方法は、洗濯途中の停電を感知して制動を実行する方法に係り、図３及び図１４を参照して制動方法を詳細に説明する。
まず、商用ＡＣ電源を感知する停電感知部３０７から出力される信号により停電か否かを判断する（段階６０１）。判断結果で停電と判断されると、モータＭ制動のために初期位相及びデューティー比を設定して（段階６０２）、モータ駆動部３０３に制御信号を出力する（段階６０３）。
【００６２】
以後、電圧感知部３０４からシステムに与えられる電圧とモータＭの回転速度とを感知した後に（段階６０４、６０５）、感知された電圧Ｖｄｃとシステム内部に設定された基準電圧Ｖｔｈとを比較して（段階６０６）、比較結果、感知電圧Ｖｄｃが基準電圧Ｖｔｈより大きければ、モータＭの回転速度に対応する制御信号の位相及びデューティー比を再設定し（段階６０７）、感知電圧Ｖｄｃが基準電圧Ｖｔｈより小さければ、前記段階６０３にフィードバックして初期設定した位相及びデューティー比により制動を実行する。
【００６３】
以後、モータＭが停止したかを判断し（段階６０８）、モータＭが停止しなかったならば段階６０３ないし段階６０８を反復実行してモータＭを制動する。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、洗濯機のモータ制動時に、制動抵抗を使用せずに制動させることができ、停電または急制動時に、モータの制動によりシステムに与えられる過電圧を効果的に処理することにより制動をスムーズに進めることができ、システムのサイズ及びコストを節減できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の洗濯機の制動装置を示したブロック構成図である。
【図２】本発明の前提技術に基づく洗濯機の第１の制動装置を示したブロック構成図である。
【図３】本発明の前提技術に基づく洗濯機の第２の制動装置を示したブロック構成図である。
【図４】図２及び図３の本発明の前提技術に基づく洗濯機の制動装置を構成しているモータ駆動部の構成を示すための詳細回路図である。
【図５】本発明の関連技術に基づく洗濯機の第３の制動装置を示した図面である。
【図６】図５の本発明の関連技術に基づく洗濯機の第３の制動装置を構成しているコンバーターの詳細回路図である。
【図７】図６のコンバーターに印加される制御信号を示すためのタイミング図である。
【図８】本発明の前提技術による洗濯機の第１の制動方法を示す流れ図である。
【図９】本発明の前提技術による洗濯機の第２の制動方法を示す流れ図である。
【図１０】本発明による洗濯機の制動方法の前提となる実施形態を示す流れ図である。
【図１１】本発明による洗濯機の制動方法の実施形態を示す流れ図である。
【図１２】図１０及び図１１の本発明の前提となる洗濯機の制動方法及び本発明の洗濯機の制動方法の実施形態による脱水時間とモータの相関関係を示したグラフである。
【図１３】本発明の関連技術による洗濯機の制動方法を示す流れ図である。
【図１４】本発明の関連技術による洗濯機のもう１つの制動方法を示す流れ図である。
【符号の説明】
２０１…整流部
２０２…平滑部
２０３…モータ駆動部（インバータ）
２０４…電圧感知部
２０５…センサ
２０６…マイコン
Ｍ…モータ

Claims

制動抵抗を有しない平滑部とインバータの間の電圧を感知する電圧感知部を備え、前記電圧感知部の出力信号と予めシステムで定めた基準電圧とを比較した結果に基づいて、前記電圧感知部の出力信号が前記基準電圧より大きい場合は前記インバータを通じてブラシレスDCモータに電流が流れて放電されるように前記インバータに制御信号が出力され、前記電圧感知部の出力信号が前記基準電圧より小さい場合は前記電流の放電方向を逆転させるように前記インバータに制御信号が制動信号として出力される、前記平滑部に接続された前記インバータによって制御される前記ブラシレスDCモータで駆動される洗濯機の制動方法において、
ａ）緊急制動モードか一般制動モードかを判断して、該判断に基づいて前記インバータの制御信号の制御位相とデューティー比と前記システムで定めた基準電圧とが異なるように設定する段階と、
ｂ）前記段階ａ）で緊急制動と判断される場合はブラシレス DC モータが停止するまで、該ブラシレス DC モータと前記平滑部との間の充放電ルートが形成されるように前記インバータが制御される段階と、
ｃ）前記段階ａ）で一般制動と判断される場合は、
ｃ−１）前記制動信号が入力されるとマイコンの制御によって前記インバータを介して前記ブラシレスDCモータと前記平滑部の間に電流の充放電ルートが形成されて前記ブラシレスDCモータが制動されるようにする第１制動モード段階と、
ｃ−２）前記ｃ−１）の段階の遂行中に繰り返して前記ブラシレスDCモータの速度が感知されて第１基準速度と比較される段階と、
ｃ−３）前記ｃ−２）の段階の比較の結果、感知された前記ブラシレスDCモータの速度が前記第１基準速度より小さな場合に前記第１制動モードより低い制動能力で前記ブラシレスDCモータが制動される第２制動モード段階であって、前記インバータのトランジスタが全てオフされるようにして前記ブラシレスDCモータで発生した逆起電力により前記平滑部に電流が充電される第２制動モード段階と、
ｃ−４）前記ｃ−３）の段階の遂行中に繰り返して前記ブラシレスDCモータの速度が感知されて第２基準速度と比較される段階と、
ｃ−５）前記ｃ−４）の段階の比較の結果、感知された前記ブラシレスDCモータの速度が前記第２基準速度より小さな場合には前記第２制動モードより更に低い制動能力で前記ブラシレスDCモータが制動される第３制動モードであって、前記インバータを構成する低電位部のトランジスタがオンになるようにして前記ブラシレスDCモータで発生した逆起電力により該ブラシレスDCモータの方へ電流が流れて放出される第３制動モードが前記ブラシレスDCモータが停止するまで継続して遂行される第３制動モード段階と、が含まれて、前記一般制動時は前記ブラシレスDCモータがよりスムーズに停止されるようにすることを特徴とする洗濯機の制動方法。