JP4687583B2 - Washing machine - Google Patents

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Description

本発明は、洗い、濯ぎ、脱水および乾燥を行うために、洗濯槽を回転させる回転駆動力を発生させるモータを有する洗濯機に関するものである。   The present invention relates to a washing machine having a motor for generating a rotational driving force for rotating a washing tub in order to perform washing, rinsing, dehydration and drying.

従来の洗濯機とそのモータの速度制御装置としては、洗い、濯ぎ運転や脱水運転を行う場合、ブラシレスDCモータを使用して、そのブラシレスDCモータをインバータ回路によって駆動し、モータへの印加電圧を増減させることによって、モータのトルクを制御しているものがある。   As a conventional washing machine and its motor speed control device, when performing washing, rinsing operation and dehydration operation, a brushless DC motor is used, the brushless DC motor is driven by an inverter circuit, and the voltage applied to the motor is set. Some control the motor torque by increasing or decreasing it.

洗濯機の速度制御装置はマイクロコンピュータなどで構成されていて、PI制御部、洗い速度パターン出力部、UVW変換部、初期速度パターン出力部、PWM駆動部、位置速度検出部などを備えている。PWM駆動部より出力される各相のPWM信号は、モータを駆動するインバータ回路に出力される。モータにはホールセンサが組み込まれていて、モータの回転速度とロータの位置検出を行っている。PI制御部は、洗濯機の運転制御部(図示なし)より出力される脱水運転の目標回転速度とモータの検出速度に基いてモータの回転速度をPI制御し、PWM信号のデューティ指令と位相指令をUVW変換部へ出力する。   The speed control device of the washing machine is constituted by a microcomputer or the like, and includes a PI control unit, a washing speed pattern output unit, a UVW conversion unit, an initial speed pattern output unit, a PWM drive unit, a position speed detection unit, and the like. The PWM signal of each phase output from the PWM drive unit is output to an inverter circuit that drives the motor. A hall sensor is incorporated in the motor to detect the rotational speed of the motor and the position of the rotor. The PI control unit PI-controls the rotation speed of the motor based on the target rotation speed of the dehydration operation output from the operation control unit (not shown) of the washing machine and the detected speed of the motor, and the duty command and the phase command of the PWM signal Is output to the UVW converter.

洗い速度パターン出力部は、洗い運転時におけるデューティ指令と位相指令をUVW変換部へ出力している。UVW変換部は、PI制御部もしくは洗い速度パターン出力部より出力される信号をU、V、Wの各相の電圧指令に変換してPVW駆動部に出力している。初期パターン出力部は、モータを停止状態から起動する場合に通電パターンをUVW変換部に代わってPWM駆動部に出力している。   The washing speed pattern output unit outputs a duty command and a phase command during the washing operation to the UVW conversion unit. The UVW conversion unit converts a signal output from the PI control unit or the washing speed pattern output unit into a voltage command for each phase of U, V, and W and outputs the voltage command to the PVW driving unit. The initial pattern output unit outputs an energization pattern to the PWM drive unit instead of the UVW conversion unit when the motor is started from a stopped state.

洗い、濯ぎ運転や脱水運転を行う場合、モータのトルク制御を高精度に行うことによって、騒音や振動を抑制するために、モータへの印加電流を増減させることによって、モータのトルクを制御している。   When performing washing, rinsing operation or dehydration operation, the motor torque is controlled by increasing or decreasing the current applied to the motor in order to suppress noise and vibration by controlling the motor torque with high accuracy. Yes.

図17は、従来の洗濯機の速度制御装置の構成を示すものである。洗濯機の速度制御装置はマイクロコンピュータなどで構成されていて、その機能ブロックは、図17に示すように、速度指令出力部、速度PI制御部、電流PI制御部、q軸とd軸への指令値をUVWの3相への出力に変換するdq/αβ変換部、αβ/UVW変換部、PWM駆動部、電流検出のためのAD変換部、αβ/dq変換部、UVW/αβ変換部、回転速度を推定する推定部などを備えている。以下、第1の従来例について説明する。   FIG. 17 shows the configuration of a conventional speed control device for a washing machine. The speed control device of the washing machine is composed of a microcomputer or the like, and its functional blocks include a speed command output unit, a speed PI control unit, a current PI control unit, a q-axis and a d-axis as shown in FIG. Dq / αβ conversion unit, αβ / UVW conversion unit, PWM drive unit, AD conversion unit for current detection, αβ / dq conversion unit, UVW / αβ conversion unit, which converts the command value into UVW three-phase output, An estimation unit for estimating the rotation speed is provided. Hereinafter, the first conventional example will be described.

速度PI制御部101は、目標速度指令値と速度推定部102の出力であるモータ回転推定速度との差分量に基づいてPI制御を行い、q軸電流指令値Iqrefとd軸電流指令値Idrefを生成して出力している。ここで、洗いおよび濯ぎ運転におけるd軸電流は、ゼロに設定され、脱水時におけるd軸電流は、弱め磁界制御を行うために所定の値に設定されている。   The speed PI control unit 101 performs PI control based on the difference between the target speed command value and the estimated motor rotation speed that is the output of the speed estimation unit 102, and obtains the q-axis current command value Iqref and the d-axis current command value Idref. Generate and output. Here, the d-axis current in the washing and rinsing operations is set to zero, and the d-axis current at the time of dehydration is set to a predetermined value in order to perform the weakening magnetic field control.

αβ/dq変換部103より出力される実際のq軸電流値Iq、d軸電流値Idは、減算器104、105で上記q軸電流指令値Iqref、d軸電流指令値Idrefとの差分量が計算され、電流制御部106はその差分量に基づいてPI制御を行い、q軸電圧指令値Vqとd軸電圧指令値Vdを生成して、dq/αβ変換部に出力している。   The actual q-axis current value Iq and d-axis current value Id output from the αβ / dq converter 103 are subtracted by the subtractors 104 and 105, and the difference between the q-axis current command value Iqref and the d-axis current command value Idref is calculated. The calculated current control unit 106 performs PI control based on the difference, generates a q-axis voltage command value Vq and a d-axis voltage command value Vd, and outputs them to the dq / αβ conversion unit.

dq/αβ変換部は、推定部によって検出されたロータ位相角度が入力され、回転位相角に基づいた電圧指令値Vd、VqをVα、Vβに座標変換して出力している。   The dq / αβ conversion unit receives the rotor phase angle detected by the estimation unit, and converts the voltage command values Vd and Vq based on the rotation phase angle to Vα and Vβ, and outputs them.

電圧指令値Vα、Vβはαβ/UVW変換部に入力され、3相の電圧指令値Vu、Vv、Vwに変換されて、PWM形成部に入力されている。   The voltage command values Vα and Vβ are input to the αβ / UVW conversion unit, converted into three-phase voltage command values Vu, Vv, and Vw, and input to the PWM forming unit.

PWM形成部は、3相の電圧指令値に基づいて16kHzの搬送波を変調した各相のPWM信号をインバータ回路に出力して、モータの各相に正弦波状の電流が通電されるように正弦波に基づいた電圧振幅に対するパルス幅の信号が出力されている(例えば、特許文献1参照)。   The PWM forming unit outputs a PWM signal of each phase obtained by modulating a carrier wave of 16 kHz based on a voltage command value of three phases to an inverter circuit, so that a sine wave current is passed through each phase of the motor. A signal having a pulse width with respect to a voltage amplitude based on the above is output (for example, see Patent Document 1).

また、他の第2の従来のモータ制御装置としては、図18に示すように電流制御処理201およびPWM処理202によりモータ駆動信号の通電/断電パターンを作成してモータ制御を行い、モータ停止直前のモータ駆動信号の通電パターンをパターン学習処理203で学習し、再起動するときこの学習パターンをもとにパターン演算処理204で作成することにより、モータ駆動電流を早期に指令値に一致させて振動および騒音を低減しているものがある(例えば、特許文献2参照)。   Further, as another second conventional motor control device, as shown in FIG. 18, the motor control signal is created by energizing / disconnecting the motor drive signal by the current control process 201 and the PWM process 202, and the motor is stopped. The energization pattern of the immediately preceding motor drive signal is learned by the pattern learning process 203, and when it is restarted, it is created by the pattern calculation process 204 based on this learned pattern, so that the motor drive current can be matched with the command value at an early stage. Some have reduced vibration and noise (for example, see Patent Document 2).

さらに、他の第3の従来のモータ制御装置としては、モータ回転に同期したロータ位置信号を使用しての制御駆動と、非同期での制御駆動を切り換えながらモータを制御駆動して振動、騒音を抑えているものがある(例えば、特許文献3参照)。   Further, as another third conventional motor control device, vibration and noise are controlled by driving the motor while switching between control driving using a rotor position signal synchronized with motor rotation and asynchronous control driving. Some have been suppressed (see, for example, Patent Document 3).

図19は、第3の従来のインバータ洗濯機の制御装置の構成を示すものである。インバータ洗濯機は直流ブラシレスモータ301をロータ位置検出手段でモータ301の回転位置を検出して副制御部302に内蔵のインバータ手段が3相電流をモータ301に供給することによって駆動されている。副制御部302はモータ301の起動時にはロータ位置信号に同期した信号でモータを起動している。そしてモータの回転速度が所定値Aになると、ロータ位置信号に非同期で予め決められた信号でモータを駆動している。これによって、ロータ位置検出手段の取付位置に依存しない信号でモータを駆動できるため、モータの振動、騒音を抑えている。
特開2003−53092号公報 特開平7−264890号公報 特開2000−224890号公報
FIG. 19 shows the configuration of a control device for a third conventional inverter washing machine. The inverter washing machine is driven by detecting the rotational position of the motor 301 with the DC brushless motor 301 by the rotor position detecting means, and the inverter means built in the sub-control unit 302 supplies a three-phase current to the motor 301. The sub-control unit 302 activates the motor with a signal synchronized with the rotor position signal when the motor 301 is activated. When the rotational speed of the motor reaches a predetermined value A, the motor is driven by a predetermined signal that is asynchronous with the rotor position signal. As a result, the motor can be driven by a signal that does not depend on the mounting position of the rotor position detecting means, so that vibration and noise of the motor are suppressed.
JP 2003-53092 A JP-A-7-264890 JP 2000-224890 A

洗濯機は、その脱水工程において、モータで洗濯槽を高速回転させている。その高速回転のためにモータ制御系は、モータに大きな電流を流すことになり、コギング振動やトルクリップル振動による騒音が発生するという課題がある。   The washing machine rotates the washing tub at high speed with a motor in the dehydration process. Due to the high-speed rotation, the motor control system causes a large current to flow through the motor, and there is a problem that noise due to cogging vibration or torque ripple vibration is generated.

トルクリップルは、モータ制御基本周波数の6n倍(nは1以上の整数)で、8極モータを900r/minで回転させた場合、1次成分が360Hz、2次成分が720Hzとなる。また、コギングトルクは、モータの極数とコイル(スロット)数の最小公倍数で、8極12スロットモータの場合、モータ回転数の24k倍(kは1以上の整数)で、モータを900r/minで回転させた場合、1次成分が360Hz、2次成分となり、これらの振動がモータだけでなく、筐体、洗濯槽を振動させて大きな騒音となっている。   Torque ripple is 6n times the motor control fundamental frequency (n is an integer of 1 or more), and when the 8-pole motor is rotated at 900 r / min, the primary component is 360 Hz and the secondary component is 720 Hz. The cogging torque is the least common multiple of the number of motor poles and the number of coils (slots). In the case of an 8-pole 12-slot motor, it is 24 k times the motor rotation speed (k is an integer of 1 or more), and the motor is 900 r / min. , The primary component becomes 360 Hz and the secondary component, and these vibrations generate not only a motor but also a housing and a washing tub, resulting in a loud noise.

前記第1の従来の構成では、図17のように電圧指令のみでモータのトルクを制御している。電流はトルクに比例するが、駆動回路には遅れがあり、電圧からトルクまでの伝達関数に遅れが含まれ、そのため制御動作にも遅れが生じ、外乱がない状態でも、正確な速度制御ができない。速度制御の制御帯域を前記した振動が補償できるように1kHzまであげることは、センサノイズ、モータ時定数などの理由から現実的でない。よって、前記コギングトルクやトルクリップルのような振動外乱は制御系で補償されず、洗濯機の脱水工程において、振動、騒音が発生するという課題を有していた。   In the first conventional configuration, the torque of the motor is controlled only by a voltage command as shown in FIG. Although current is proportional to torque, there is a delay in the drive circuit, and there is a delay in the transfer function from voltage to torque. Therefore, the control operation is also delayed, and accurate speed control cannot be performed even in the absence of disturbance. . Increasing the control band of the speed control to 1 kHz so that the above-described vibration can be compensated is not practical for reasons such as sensor noise and motor time constant. Therefore, vibration disturbances such as the cogging torque and torque ripple are not compensated by the control system, and there is a problem that vibration and noise are generated in the washing machine dehydration process.

また、前記第2の従来の構成では、図18のように電流指令でモータのトルクを制御している。電流はトルクに比例するため、駆動回路に遅れがあっても電流をフィードバック制御しているため、動作の遅れを低減でき、正確な速度制御、トルク制御が可能である。   In the second conventional configuration, the torque of the motor is controlled by a current command as shown in FIG. Since the current is proportional to the torque, the current is feedback-controlled even if there is a delay in the drive circuit, so that the delay in operation can be reduced, and accurate speed control and torque control are possible.

しかしながら、前記コギングトルクやトルクリップルのような振動外乱がある場合、外乱による速度変化を検出できても、速度フィードバックだけでは制御帯域で決まる補償ゲインでのみ速度変動を低減することが可能となるだけである。DC的な低域外乱は補償できても、AC的な外乱(とくに制御帯域以上)に対しては正確な補償ができず、速度変動、ひいては速度変動が起因となる振動、騒音が発生するという課題を有していた。   However, if there is a vibration disturbance such as the cogging torque or torque ripple, even if the speed change due to the disturbance can be detected, it is only possible to reduce the speed fluctuation only with the compensation gain determined by the control band with the speed feedback alone. It is. Although DC low-frequency disturbances can be compensated, accurate compensation cannot be made for AC disturbances (especially above the control band), resulting in speed fluctuations, and hence vibration and noise caused by speed fluctuations. Had problems.

さらに、前記第3の従来の構成では、図19のように、学習処理部を使って早期にモータ駆動電流を指令値に一致させる構成をとっている。   Further, in the third conventional configuration, as shown in FIG. 19, the learning processing unit is used to make the motor drive current coincide with the command value at an early stage.

しかしながら、学習処理部は前回の通電時間を学習して、次回にそのパターンを反映させるもので、コギング振動やトルクリップル振動に対する制御駆動電流を学習、補償するような機能を有していない。   However, the learning processing unit learns the previous energization time and reflects the pattern next time, and does not have a function of learning and compensating for the control drive current for cogging vibration or torque ripple vibration.

よって、コギングトルクやトルクリップルのような振動外乱は制御系で補償されず、洗濯機の脱水工程において、振動、騒音が発生するという課題を有していた。   Therefore, vibration disturbances such as cogging torque and torque ripple are not compensated by the control system, and there is a problem that vibration and noise are generated in the washing machine dehydration process.

また、前記第3の従来の構成では、図19のように、モータをホール素子などの回転同期信号を使用して制御する方法と、使用せずに非同期に制御する方法とを切り換えて行うことによって、ホール素子の取り付け位置誤差による通電の誤差、駆動電流のひずみ、それによるトルクリップルを低減して、モータによる振動、騒音を低減させる構成をとっている。   In the third conventional configuration, as shown in FIG. 19, a method of controlling the motor by using a rotation synchronization signal such as a Hall element and a method of controlling the motor asynchronously without using it are switched. Thus, a configuration is adopted in which vibration and noise due to the motor are reduced by reducing energization error due to mounting position error of the Hall element, distortion of the driving current, and torque ripple caused thereby.

しかしながら、トルクリップルは3相モータを正弦波駆動で制御する場合、原理的に発生する振動であり、コギングトルク振動も、ブラシレスモータなどの同期回転機の場合、大小の差はあれ、その極数とコイル数の最小公倍数できまる回転に同期した磁気加振により発生する振動である。   However, torque ripple is a vibration that is generated in principle when a three-phase motor is controlled by sinusoidal drive, and the cogging torque vibration is the number of poles, although there is a large or small difference in the case of a synchronous rotating machine such as a brushless motor. And vibration generated by magnetic excitation synchronized with the rotation determined by the least common multiple of the number of coils.

よって、非同期正弦波信号を使用して3相モータを回転制御した場合、前記のような振動外乱は補償されず、洗濯機の脱水工程において、振動、騒音が発生するという課題を有していた。   Therefore, when the rotation of the three-phase motor is controlled using the asynchronous sine wave signal, the vibration disturbance as described above is not compensated, and there is a problem that vibration and noise are generated in the dehydration process of the washing machine. .

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、モータのコギング振動およびトルクリップル振動を検出もしくは推定して、その振動を低減させるために、制御信号に、その振動を直接打ち消すための信号で、その信号により発生する振動は、前記した課題の振動と振幅が同等で、位相が逆位相になるような信号を加算している。実際には、問題となる振動のモータ制御基本周波数Nの前後1次((N+1)次、(N−1)次)の信号を制御信号に加算して、フィードフォワード補償することによって、コギング振動もしくはトルクリップル振動をキャンセルする。   The present invention solves the above-mentioned conventional problems. In order to detect or estimate the cogging vibration and torque ripple vibration of the motor and reduce the vibration, the control signal is a signal for directly canceling the vibration. The vibration generated by the signal is added with a signal having the same amplitude and the opposite phase as the above-described vibration. Actually, cogging vibration is obtained by adding a first order ((N + 1) th order, (N-1) th order) signal of the motor control fundamental frequency N of the vibration in question to the control signal and performing feedforward compensation. Or cancel the torque ripple vibration.

よって、洗濯機の脱水工程において、高速回転で、大きな電流を流す場合であっても、モータ回転が起因となる振動、騒音を防止できるようにした洗濯機を提供することを目的とする。   Accordingly, it is an object of the present invention to provide a washing machine capable of preventing vibration and noise caused by motor rotation even when a large current flows at high speed in the dehydration process of the washing machine.

前記従来の課題を解決するために、本発明の洗濯機は、洗濯物を回転させる洗濯槽と、洗濯槽を回転駆動するモータと、前記洗濯槽の回転速度を検出する速度検出手段と、前記モータに流れる電流を検出する電流検出手段と、検出した速度と電流と目標値より前記モータを制御する制御手段と、トルクリップルとコギングトルクによる振動を検出する振動検出手段と、振動を打ち消すための振動制御量を前記制御手段に加える振動制御手段とを備え、前記制御手段は、検出した電流に基いてベクトル制御することでトルク制御量を演算してトルク制御量と振動制御量を加算する高調波振動加算器を有するとともに、前記振動加算器は、洗濯機の動作モードに応じて振動制御量を加算するか否かを切り換える加算切換手段を有するものである。   In order to solve the conventional problems, a washing machine of the present invention includes a washing tub for rotating laundry, a motor for rotating the washing tub, speed detection means for detecting the rotation speed of the washing tub, Current detecting means for detecting current flowing in the motor, control means for controlling the motor based on the detected speed, current and target value, vibration detecting means for detecting vibration due to torque ripple and cogging torque, and for canceling vibration Vibration control means for adding a vibration control amount to the control means, the control means performing a vector control based on the detected current to calculate a torque control amount and adding the torque control amount and the vibration control amount. In addition to having a wave vibration adder, the vibration adder has addition switching means for switching whether or not to add a vibration control amount in accordance with the operation mode of the washing machine.

これによって、洗濯機の脱水工程において、高速回転で、大きな電流を流す場合であっても、モータ回転が起因となるコギングトルク振動、トルクリップル振動とそれによる騒音を、前記振動の推定もしくは検出と、フィードフォワード制御で低減、防止することができる。   As a result, even when a large current flows at a high speed in the washing machine dehydration process, the cogging torque vibration, torque ripple vibration and noise caused by the motor rotation are estimated and detected as the vibration. It can be reduced or prevented by feedforward control.

本発明の洗濯機は、洗濯機の脱水工程において、高速回転で大きな電流を流す場合であっても、コギングトルク振動、トルクリップル振動と、それによる騒音を、低減、防止することができる。   The washing machine of the present invention can reduce and prevent cogging torque vibration, torque ripple vibration, and noise caused by the vibration even when a large current flows at high speed in the dehydrating process of the washing machine.

第1の発明は、洗濯物を回転させる洗濯槽と、洗濯槽を回転駆動するモータと、前記洗濯槽の回転速度を検出する速度検出手段と、前記モータに流れる電流を検出する電流検出手段と、検出した速度と電流と目標値より前記モータを制御する制御手段と、トルクリップルとコギングトルクによる振動を検出する振動検出手段と、振動を打ち消すための振動制御量を前記制御手段に加える振動制御手段とを備え、前記制御手段は、検出した電流に基いてベクトル制御することでトルク制御量を演算してトルク制御量と振動制御量を加算する高調波振動加算器を有するとともに、前記振動加算器は、洗濯機の動作モードに応じて振動制御量を加算するか否かを切り換える加算切換手段を有することにより、洗濯機の脱水工程において、高速回転で、大きな電流を流す場合であっても、モータ回転が起因となるコギングトルク振動、トルクリップル振動とそれによる騒音を、前記振動の推定もしくは検出と、フィードフォワード制御で低減、防止することができる。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a washing tub for rotating the laundry, a motor for rotationally driving the laundry tub, speed detection means for detecting the rotation speed of the laundry tub, and current detection means for detecting a current flowing through the motor. Control means for controlling the motor based on the detected speed, current and target value; vibration detection means for detecting vibration due to torque ripple and cogging torque; and vibration control for adding a vibration control amount for canceling vibration to the control means. The control means includes a harmonic vibration adder for calculating a torque control amount by performing vector control based on the detected current and adding the torque control amount and the vibration control amount, and adding the vibration addition The machine has an addition switching means for switching whether or not to add the vibration control amount according to the operation mode of the washing machine. Even when a large current, cogging torque vibration motor rotation is caused, the torque ripple vibration and noise caused thereby, the estimated or detected vibration, reduction in the feed forward control can be prevented.

第2の発明は、特に、第1の発明の制御手段は、電流の目標値と実際の値との電流誤差を演算する電流誤差検出手段を有し、振動検出手段は、電流誤差より振動の振幅と位相を推定することにより、振動の振幅と位相を高精度に推定することが可能となり、洗濯機の脱水工程において、高速回転で、大きな電流を流す場合であっても、モータ回転が起因となるコギングトルク振動、トルクリップル振動とそれによる騒音を、前記振動の推定もしくは検出と、フィードフォワード制御で低減、防止することができる。   In the second invention, in particular, the control means of the first invention has current error detection means for calculating a current error between the target value of the current and the actual value, and the vibration detection means By estimating the amplitude and phase, it is possible to estimate the amplitude and phase of the vibration with high accuracy, and the motor rotation is caused even when a large current flows at high speed in the washing machine dehydration process. The cogging torque vibration, torque ripple vibration and noise caused thereby can be reduced or prevented by estimating or detecting the vibration and feedforward control.

第3の発明は、特に、第1の発明の制御手段は、速度の目標値と実際の値との速度誤差を演算する速度誤差検出手段を有し、振動検出手段は、速度誤差より振動の振幅と位相を推定することにより、振動の振幅と位相を高精度に推定することが可能となり、洗濯機の脱水工程において、高速回転で、大きな電流を流す場合であっても、モータ回転が起因となるコギングトルク振動、トルクリップル振動とそれによる騒音を、前記振動の推定もしくは検出と、フィードフォワード制御で低減、防止することができる。   In the third aspect of the invention, in particular, the control means of the first aspect of the invention has speed error detection means for calculating a speed error between the target value of the speed and the actual value. By estimating the amplitude and phase, it is possible to estimate the amplitude and phase of the vibration with high accuracy, and the motor rotation is caused even when a large current flows at high speed in the washing machine dehydration process. The cogging torque vibration, torque ripple vibration and noise caused thereby can be reduced or prevented by estimating or detecting the vibration and feedforward control.

第4の発明は、特に、第1の発明の振動検出手段は、加速度センサであり、モータの振動を検出することにより、小型かつ簡単にモータが発生する高周波振動を高精度に検出することが可能となり、洗濯機の脱水工程において、高速回転で、大きな電流を流す場合であっても、モータ回転が起因となるコギングトルク振動、トルクリップル振動とそれによる騒音を、前記振動の推定もしくは検出と、フィードフォワード制御で低減、防止することができる。   In the fourth invention, in particular, the vibration detecting means of the first invention is an acceleration sensor, and by detecting the vibration of the motor, the high-frequency vibration generated by the motor can be detected with high accuracy in a small size. In the dehydration process of the washing machine, even when a large current flows at a high speed, the cogging torque vibration, torque ripple vibration and noise caused by the motor rotation are estimated or detected by the vibration. It can be reduced or prevented by feedforward control.

第5の発明は、特に、第1〜第4のいずれかの発明の振動制御手段は、モータ電流基本周波数のN倍の振動を減衰させるために、前記モータ電流基本周波数のN+1もしくはN−1の次数の周波数信号を制御手段へ出力することにより、モータが発生するN次の振動を積極的に打ち消すことが可能となり、洗濯機の脱水工程において、高速回転で、大きな電流を流す場合であっても、モータ回転が起因となるコギングトルク振動、トルクリップル振動とそれによる騒音を、前記振動の推定もしくは検出と、フィードフォワード制御で低減、防止することができる。   According to a fifth aspect of the invention, in particular, the vibration control means of any one of the first to fourth aspects of the invention is configured to attenuate the motor current fundamental frequency N times or N-1 of the motor current fundamental frequency in order to attenuate the vibration of N times the motor current fundamental frequency. Output to the control means, it is possible to actively cancel the Nth order vibration generated by the motor, and in the dehydration process of the washing machine, a large current flows at a high speed. However, cogging torque vibration, torque ripple vibration and noise caused by the motor rotation can be reduced or prevented by estimating or detecting the vibration and feedforward control.

第6の発明は、特に、第5の発明の振動制御手段、モータ相電流基本周波数の(6の整数倍+1)もしくは(6の整数倍−1)の次数の周波数信号を制御手段へ出力することにより、モータ制御で発生するトルクリップル振動を積極的に打ち消すことが可能となり、洗濯機の脱水工程において、高速回転で、大きな電流を流す場合であっても、モータ回転が起因となるコギングトルク振動、トルクリップル振動とそれによる騒音を、前記振動の推定もしくは検出と、フィードフォワード制御で低減、防止することができる。   In particular, the sixth aspect of the invention provides the vibration control means of the fifth aspect of the invention, and outputs to the control means a frequency signal of an order of (integer multiple of 6 + 1) or (integer multiple of −1) of the motor phase current fundamental frequency. Therefore, it is possible to positively cancel the torque ripple vibration generated by the motor control, and the cogging torque caused by the motor rotation even when a large current flows at a high speed rotation in the washing machine dehydration process. Vibration, torque ripple vibration, and noise caused thereby can be reduced or prevented by estimating or detecting the vibration and feedforward control.

第7の発明は、特に、第5の発明の振動制御手段は、モータコギング振動周波数の(整数倍+1)もしくは(整数倍−1)の次数の周波数信号を制御手段へ出力することにより、モータ制御で発生するコギング振動を積極的に打ち消すことが可能となり、洗濯機の脱水工程において、高速回転で、大きな電流を流す場合であっても、モータ回転が起因となるコギングトルク振動、トルクリップル振動とそれによる騒音を、前記振動の推定もしくは検出と、フィードフォワード制御で低減、防止することができる。   According to a seventh aspect of the invention, in particular, the vibration control means of the fifth invention outputs a frequency signal of the order of (integer multiple +1) or (integer multiple -1) of the motor cogging vibration frequency to the control means. Cogging vibration generated by the control can be positively canceled, and even when a large current flows at high speed in the dehydration process of the washing machine, cogging torque vibration and torque ripple vibration caused by motor rotation And the noise caused thereby can be reduced or prevented by estimating or detecting the vibration and feedforward control.

第8の発明は、特に、第1〜第7のいずれかの発明の高調波振動加算器は、モータ電流の大きさ、もしくは、モータ回転速度に応じて振動制御量を加算するか否かを切り換える加算切換手段を有することにより、モータ振動による騒音が発生する回転数の場合のみ高調波振動を加えることが可能となり、洗濯機の脱水工程において、高速回転で、大きな電流を流す場合であっても、モータ回転が起因となるコギングトルク振動、トルクリップル振動とそれによる騒音を、前記振動の推定もしくは検出と、フィードフォワード制御で低減、防止することができる。   In the eighth invention, in particular, the harmonic vibration adder according to any one of the first to seventh inventions determines whether or not to add the vibration control amount according to the magnitude of the motor current or the motor rotation speed. By having an addition switching means for switching, harmonic vibration can be applied only in the case of a rotational speed at which noise due to motor vibration is generated, and in a dehydration process of a washing machine, a large current is passed at high speed. However, cogging torque vibration, torque ripple vibration and noise caused by the motor rotation can be reduced or prevented by estimating or detecting the vibration and feedforward control.

第9の発明は、特に、第8の発明の高調波振動加算器は、ベクトル制御演算する2相信号であるd軸制御信号とq軸制御信号に振動制御量を加算することにより、ベクトル制御方式にモータ振動キャンセルのための高調波振動を付加することが可能となり、洗濯機の脱水工程において、高速回転で、大きな電流を流す場合であっても、モータ回転が起因となるコギングトルク振動、トルクリップル振動とそれによる騒音を、前記振動の推定もしくは検出と、フィードフォワード制御で低減、防止することができる。   In the ninth aspect of the invention, in particular, the harmonic vibration adder of the eighth aspect of the present invention adds a vibration control amount to a d-axis control signal and a q-axis control signal, which are two-phase signals for vector control calculation. It is possible to add harmonic vibration for canceling motor vibration to the system, and in the dehydration process of the washing machine, even when high current flows at high speed, cogging torque vibration caused by motor rotation, Torque ripple vibration and noise caused thereby can be reduced or prevented by estimating or detecting the vibration and feedforward control.

第10の発明は、特に、第8の発明の高調波振動加算器は、制御量をモータへ出力する3相信号であるU相制御信号、V相制御信号、W相制御信号に振動制御量を加算することにより、3相モータにモータ振動キャンセルのための高調波振動を付加することが可能となり、洗濯機の脱水工程において、高速回転で、大きな電流を流す場合であっても、モータ回転が起因となるコギングトルク振動、トルクリップル振動とそれによる騒音を、前記振動の推定もしくは検出と、フィードフォワード制御で低減、防止することができる。   In the tenth aspect of the invention, in particular, the harmonic vibration adder of the eighth aspect of the invention is a three-phase signal that outputs a control amount to the motor. The U-phase control signal, the V-phase control signal, and the W-phase control signal are vibration control amounts. It is possible to add harmonic vibration for motor vibration cancellation to a three-phase motor, and even if a large current is passed at high speed in the dehydration process of the washing machine, the motor rotation Cogging torque vibration, torque ripple vibration and noise caused by the above can be reduced or prevented by estimating or detecting the vibration and feedforward control.

第11の発明は、特に、第1または第8の発明の制御手段は、加算切換手段の動作に応じて制御ゲインを調整するゲイン調整手段を有することにより、高調波振動制御量付加による制御信号の飽和を防止することが可能となり、洗濯機の脱水工程において、高速回転で、大きな電流を流す場合であっても、モータ回転が起因となるコギングトルク振動、トルクリップル振動とそれによる騒音を、前記振動の推定もしくは検出と、フィードフォワード制御で低減、防止することができる。   In the eleventh aspect of the invention, in particular, the control means of the first or eighth aspect of the invention has gain adjusting means for adjusting the control gain in accordance with the operation of the addition switching means, so that a control signal by adding a harmonic vibration control amount is provided. In the dehydration process of the washing machine, even when a large current flows at high speed, the cogging torque vibration, torque ripple vibration and noise caused by the motor rotation are reduced. It can be reduced or prevented by estimating or detecting the vibration and feedforward control.

第12の発明は、特に、第1または第8の発明の制御手段は、加算切換手段の動作に応じてフィードバック制御方法を変更する制御方式切換手段を有することにより、高調波振動制御量付加による制御性能劣化を防止することが可能となり、洗濯機の脱水工程において、高速回転で、大きな電流を流す場合であっても、モータ回転が起因となるコギングトルク振動、トルクリップル振動とそれによる騒音を、前記振動の推定もしくは検出と、フィードフォワード制御で低減、防止することができる。   In the twelfth aspect of the invention, in particular, the control means of the first or eighth aspect of the invention has control system switching means for changing the feedback control method in accordance with the operation of the addition switching means, thereby adding a harmonic vibration control amount. It is possible to prevent deterioration of control performance, and in the dehydration process of the washing machine, even when a large current flows at a high speed, the cogging torque vibration, torque ripple vibration and noise caused by the motor rotation are reduced. The vibration can be reduced or prevented by estimation or detection of the vibration and feedforward control.

第13の発明は、特に、第1〜第12のいずれかの発明の振動制御手段は、メモリ内部にコギング振動を補正するための基本振動制御量をマップとして有し、モータ電流あるいはモータ回転速度あるいは制御帯域に応じて、振幅と位相を調節して振動制御量を出力する振動調整手段を有することにより、回転数に応じた高調波振動制御量を出力することが可能となり、洗濯機の脱水工程において、高速回転で、大きな電流を流す場合であっても、モータ回転が起因となるコギングトルク振動、トルクリップル振動とそれによる騒音を、前記振動の推定もしくは検出と、フィードフォワード制御で低減、防止することができる。   In the thirteenth invention, in particular, the vibration control means of any one of the first to twelfth inventions has a basic vibration control amount for correcting cogging vibration in the memory as a map, and motor current or motor rotation speed. Alternatively, by having a vibration adjusting means that outputs the vibration control amount by adjusting the amplitude and phase according to the control band, it becomes possible to output the harmonic vibration control amount according to the rotation speed, and the dehydration of the washing machine In the process, even when a large current flows at high speed, the cogging torque vibration, torque ripple vibration and noise caused by the motor rotation are reduced by estimation or detection of the vibration and feedforward control. Can be prevented.

第14の発明は、特に、第1〜第13のいずれかの発明のモータは、三相の直流同期回転機であることにより、3相の制御信号に高調波振動制御量を付加することが可能であり、洗濯機の脱水工程において、高速回転で、大きな電流を流す場合であっても、モータ回転が起因となるコギングトルク振動、トルクリップル振動とそれによる騒音を、前記振動の推定もしくは検出と、フィードフォワード制御で低減、防止することができる。   In the fourteenth aspect of the invention, in particular, the motor of any of the first to thirteenth aspects of the invention is a three-phase DC synchronous rotating machine, so that a harmonic vibration control amount can be added to the three-phase control signal. It is possible to estimate or detect the cogging torque vibration, torque ripple vibration and noise caused by the motor rotation, even if a large current flows at high speed in the washing machine dewatering process. This can be reduced or prevented by feedforward control.

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、本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. Note that the present invention is not limited to the present 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洗濯機のモータ制御装置のブロック図である。図1において、10は洗濯機機構部で、11は洗濯物を回転させる洗濯槽の回転ドラム、12は回転ドラムを速度制御しながら回転させるブラシレスモータ、13は洗濯物と水が入る洗濯槽の水受筒、18は洗濯物投入口を有するカバー、14は洗濯槽と洗濯物投入窓のあるカバーとの隙間をなくして接続するための窓パッキン、15は洗濯槽11の姿勢を支持するための支持ばね、16は洗濯時(モータ回転時)に発生する振動を低減してカバー18や床への振動伝達を小さくするためのダンパ、17は洗濯物投入口のふた、19は洗濯機を床に設置する防振ゴムである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram of a motor control device for a washing machine according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 10 is a washing machine mechanism, 11 is a rotating drum of a washing tub for rotating laundry, 12 is a brushless motor for rotating the rotating drum while controlling the speed, and 13 is a washing tub for storing laundry and water. A water receiving cylinder, 18 is a cover having a laundry loading opening, 14 is a window packing for connecting the washing tub and the cover having the laundry loading window without a gap, and 15 is for supporting the posture of the washing tub 11. 16 is a damper for reducing vibration generated during washing (during motor rotation) to reduce vibration transmission to the cover 18 and the floor, 17 is a lid for the laundry inlet, and 19 is a washing machine. Anti-vibration rubber installed on the floor.

ここで、モータ12は極数8、コイル数12のブラシレスモータである。また、100は洗濯機電気部で、30はモータ12の回転速度Vmを検出する速度検出手段、21は回転速度指令値Vrefと検出した実際の回転速度Vmとの差分をとり速度偏差VEを出力する速度誤差減算器、22は速度偏差VEに基づいて制御量Iaを演算して出力する速度制御手段、40はモータ駆動電流Imを検出する電流検出手段、20はモータを制御駆動する制御手段で、23は制御量Iaと検出したモータ駆動電流Imとの差分を出力する電流誤差減算器、24は電流をベクトル制御でフィードバック制御する電流制御量を出力する電流制御手段、25は2相のd軸電流とq軸電流を実際に3相のブラシレスモータに印加するU相、V相、W相の3相電流に変換して出力する制御指令手段、26はPWM制御でモータに電流を加えるインバータ回路の駆動手段である。   Here, the motor 12 is a brushless motor having 8 poles and 12 coils. Also, 100 is a washing machine electrical section, 30 is a speed detecting means for detecting the rotational speed Vm of the motor 12, 21 is a difference between the rotational speed command value Vref and the detected actual rotational speed Vm, and outputs a speed deviation VE. A speed error subtractor, 22 is a speed control means for calculating and outputting the control amount Ia based on the speed deviation VE, 40 is a current detection means for detecting the motor drive current Im, and 20 is a control means for controlling and driving the motor. , 23 is a current error subtractor that outputs a difference between the control amount Ia and the detected motor drive current Im, 24 is a current control means that outputs a current control amount for feedback control of the current by vector control, and 25 is a two-phase d Control command means for converting the shaft current and q-axis current into U-phase, V-phase, and W-phase three-phase currents that are actually applied to the three-phase brushless motor and outputting the current to the motor by PWM control. A driving means of the inverter circuit added.

また、50は電流誤差よりコギング振動を検出する振動検出手段、51は検出した高調波振動の振幅と位相を推定、もしくは検出して、前記高調波振動が相殺するような高調波振動制御量を演算して出力する振動制御手段、27は電流制御量に振動制御量を加算する高調波振動加算器、28は洗濯機の動作モードに応じて振動制御手段51が出力する振動制御量である高調波電流を制御して、高調波電流を電流制御量に加算するか否かを切り換える加算切換手段である。   Further, 50 is a vibration detecting means for detecting cogging vibration from the current error, 51 is estimating or detecting the amplitude and phase of the detected harmonic vibration, and a harmonic vibration control amount that cancels the harmonic vibration. The vibration control means 27 that calculates and outputs, 27 is a harmonic vibration adder that adds the vibration control quantity to the current control quantity, and 28 is a harmonic that is the vibration control quantity that the vibration control means 51 outputs according to the operation mode of the washing machine. Addition switching means for controlling whether or not the harmonic current is added to the current control amount by controlling the wave current.

図2は、本発明の第1の実施の形態における洗濯機のモータ制御装置の詳細ブロック図である。以下、ベクトル制御による制御方法について説明する。モータの目標回転速度は、洗濯機コントローラ(ここでは図示なし)より指令される。また、ここで使用するモータとしてはブラシレスDCモータで、その中でもリラクタンストルクを使用して回転させるリラクタンスモータである。図中の12はブラシレスモータで、12−1はマグネットとコイルで構成されるモータ部、12−2はロータ位相を検出できるホール素子である。   FIG. 2 is a detailed block diagram of the motor control device for the washing machine according to the first embodiment of the present invention. Hereinafter, a control method based on vector control will be described. The target rotational speed of the motor is commanded from a washing machine controller (not shown here). The motor used here is a brushless DC motor, and among them, a reluctance motor that is rotated by using a reluctance torque. In the figure, reference numeral 12 denotes a brushless motor, 12-1 denotes a motor unit composed of a magnet and a coil, and 12-2 denotes a hall element capable of detecting the rotor phase.

速度検出手段30は、ここではタコジェネレータを使用する。ブラシレスタコジェネレータは、モータ中に組み込まれたホール素子とコンパレータ、アナログスイッチで構成される。この速度検出手段30よりモータの回転速度Vmを検出する。   Here, the speed detecting means 30 uses a tachometer. The brushless tacho generator is composed of a hall element, a comparator, and an analog switch incorporated in the motor. The speed detection means 30 detects the rotational speed Vm of the motor.

減算器21は目標回転速度Vrefと検出したモータ回転速度Vmの速度偏差VEを出力し、速度制御手段22では、速度偏差VEに基づいて制御量Icを演算する。図3に速度制御手段22のブロック図を示す。速度制御手段は、速度偏差VEに速度フィードバックゲインKvを乗じて速度フィードバック制御量Uvを演算するとともに、速度偏差VEの積分値に積分フィードバックゲインを乗じて積分フィードバック制御量Uiを演算し、これら2つの制御量を加算器22−4で加算し、制御量Iaを出力している。   The subtracter 21 outputs the target rotational speed Vref and the detected speed deviation VE of the motor rotational speed Vm, and the speed control means 22 calculates the control amount Ic based on the speed deviation VE. FIG. 3 shows a block diagram of the speed control means 22. The speed control means multiplies the speed deviation VE by the speed feedback gain Kv to calculate the speed feedback control amount Uv, and multiplies the integral value of the speed deviation VE by the integral feedback gain to calculate the integral feedback control amount Ui. The two control amounts are added by the adder 22-4, and the control amount Ia is output.

図1における制御量Iaは、図2におけるブラシレスモータのベクトル制御におけるq軸(quadrature)電流指令Iqaとなる。また、図2においてリラクタンストルクに相当するd(direct)軸電流指令Idaは、洗濯機コントローラより目標回転速度に応じて出力される。   The control amount Ia in FIG. 1 is the q-axis (quadrature) current command Iqa in the vector control of the brushless motor in FIG. In FIG. 2, a d (direct) shaft current command Ida corresponding to the reluctance torque is output from the washing machine controller according to the target rotational speed.

次に、電流制御手段24について説明する。図2における3相UVW/dq変換器24−8において、U相電流とV相電流よりq軸電流Iqとd軸電流Idを検出している。図3に電流制御手段24のブロック図を示すとともに、図4に3相UVW/dq変換器のブロック図を示す。前記電流値より減算器24−1と24−2がq軸指令電流との偏差Iqa’とd軸指令電流との偏差Ida’を演算している。そして、それぞれの偏差に速度制御手段22と同様に比例積分制御(PI制御)を行って指令電圧VqaとVdaを出力している。   Next, the current control means 24 will be described. In the three-phase UVW / dq converter 24-8 in FIG. 2, the q-axis current Iq and the d-axis current Id are detected from the U-phase current and the V-phase current. FIG. 3 shows a block diagram of the current control means 24, and FIG. 4 shows a block diagram of a three-phase UVW / dq converter. Subtractors 24-1 and 24-2 calculate a deviation Iqa 'from the q-axis command current and a deviation Ida' from the d-axis command current from the current value. Then, proportional integration control (PI control) is performed on each deviation in the same manner as the speed control means 22, and command voltages Vqa and Vda are output.

図5に非干渉制御器のブロック図を示す。ここで、Φは相電機子鎖交磁束数、Laは電機子巻線の自己インダクタンスである。演算された指令電圧VqaとVdaは、次に非干渉制御器24−7の出力を加算器24−5、24−6で加算して相互独立な指令電圧Vqa’とVda’となる。ブラシレスモータにはd、q軸間で干渉しあう速度起電力がある。それらはq軸電流Iq、d軸電流Idに影響するが直接制御することはできない。そこで、その速度起電力を求めておいてそれらを打ち消す制御がここでの非干渉制御器24−7である。非線形制御器では、電機子巻線自己インダクタンスLaと巻線鎖交磁束数Φより非線形制御量を演算している。なお、通常トルク定数ktは極数pとΦによって決定される。そして、相互独立な指令電圧Vqa’とVda’は、制御指令手段25のdq/3相UVW変換器へ出力される。   FIG. 5 shows a block diagram of the non-interference controller. Here, Φ is the number of phase armature flux linkages, and La is the self-inductance of the armature winding. The command voltages Vqa and Vda thus calculated are added to the command voltages Vqa 'and Vda' which are independent from each other by adding the outputs of the non-interference controller 24-7 by the adders 24-5 and 24-6. The brushless motor has a speed electromotive force that interferes between the d and q axes. They affect the q-axis current Iq and the d-axis current Id, but cannot be directly controlled. Therefore, the non-interference controller 24-7 here is a control that obtains the speed electromotive force and cancels them. In the non-linear controller, the non-linear control amount is calculated from the armature winding self-inductance La and the number of winding linkage magnetic fluxes Φ. The normal torque constant kt is determined by the number of poles p and Φ. The mutually independent command voltages Vqa ′ and Vda ′ are output to the dq / 3-phase UVW converter of the control command means 25.

図6にdq/3相変換器25とロータ位相角演算器26−4の関係を示すブック図を示す。dq/3相変換器25では、指令電圧Vqa’とVda’に対してロータ位相角のサイン値、コサイン値を乗じて、3相(U相、V相、W相)への指令電圧Vu、Vv、VwをPWMインバータ回路26−2に出力する。PWMインバータ回路26−2は、3相の正弦波指令電圧に対して、キャリア周波数15.6kHz、印加電圧100Vのパルス波信号をブラシレスモータ12に出力している。26−3は抵抗による電流検出器で、検出されたU相とV相の電流値は3相UVW/dq変換器24−8へ出力されている。   FIG. 6 shows a book diagram showing the relationship between the dq / 3-phase converter 25 and the rotor phase angle calculator 26-4. The dq / 3-phase converter 25 multiplies the command voltages Vqa ′ and Vda ′ by the sine value and cosine value of the rotor phase angle to give command voltages Vu to three phases (U phase, V phase, W phase), Vv and Vw are output to the PWM inverter circuit 26-2. The PWM inverter circuit 26-2 outputs a pulse wave signal having a carrier frequency of 15.6 kHz and an applied voltage of 100 V to the brushless motor 12 with respect to the three-phase sine wave command voltage. A current detector 26-3 is a resistor, and the detected U-phase and V-phase current values are output to the three-phase UVW / dq converter 24-8.

次に、高調波電流による高調波振動によってコギング振動やトルクリップル振動を減衰させる原理について説明する。   Next, the principle of attenuating cogging vibration and torque ripple vibration by harmonic vibration due to harmonic current will be described.

トルクリップルは、3相モータの場合モータ基本周波数は6n倍(nは1以上の整数)の周波数で発生する。また、コギングトルクはロータマグネットの極数とステータコイルの数の最小公倍数kでモータ回転数のmk倍(mは1以上の整数)で発生し、本実施の形態ではモータ基本周波数の6n倍の周波数で発生する。   In the case of a three-phase motor, torque ripple is generated at a frequency that is 6n times (n is an integer of 1 or more). Further, the cogging torque is generated at mk times (m is an integer of 1 or more) of the motor rotation number at the least common multiple k of the number of poles of the rotor magnet and the number of stator coils. In this embodiment, the cogging torque is 6n times the motor fundamental frequency. Occurs at frequency.

一般に、モータ駆動に応用される磁気加振力はロータ起磁力とステータ電流により発生する。また、次数6nの高調波振動を減衰させるため、この高調波振動とのベクトル和の振幅が減少する振幅、位相をもつ磁気加振力を追加すればよい。この磁気加振力は、減衰させたい高調波振動の次数よりも1だけ大きいもしくは小さい高調波電流をステータに重畳すればよいことがわかっている。   In general, a magnetic excitation force applied to motor driving is generated by a rotor magnetomotive force and a stator current. Further, in order to attenuate the harmonic vibration of the order 6n, a magnetic excitation force having an amplitude and a phase that reduce the amplitude of the vector sum with the harmonic vibration may be added. It has been found that this magnetic excitation force can be achieved by superimposing a harmonic current on the stator that is one larger or smaller than the order of the harmonic vibration to be damped.

そして、6次、12次の高調波振動は以下のロータ起磁力とステータ電流によって発生することがわかっている。
ロータ起磁力の3次高調波成分による6次
ロータ起磁力の1次と5次高調波成分による6次
ロータ起磁力の1次と7次高調波成分による6次
ロータ起磁力の5次と7次高調波成分による12次
ロータ起磁力の5次高調波成分とステータ電流の1次成分による6次
ロータ起磁力の7次高調波成分とステータ電流の1次成分による6次
現在、洗濯機のモータ制御装置において、この高調波振動6次と12次が騒音の原因となっていて、ステータ電流に高調波電流成分の7次と13次を付加することで、上記6次と12次を減衰させる高調波振動を発生することが可能である。
It is known that the 6th and 12th harmonic vibrations are generated by the following rotor magnetomotive force and stator current.
The 6th rotor magnetomotive force of the 6th rotor magnetomotive force due to the 3rd harmonic component of the rotor magnetomotive force and the 6th rotor magnetomotive force of the 6th rotor magnetomotive force due to the 5th harmonic component and the 6th rotor magnetomotive force due to the 7th harmonic component 6th order by the 5th harmonic component of the 12th rotor magnetomotive force due to the second harmonic component and the 7th harmonic component of the 6th rotor magnetomotive force by the primary component of the stator current and the primary component of the stator current. In the motor controller, the 6th and 12th harmonic vibrations cause noise, and the 6th and 12th orders are attenuated by adding the 7th and 13th harmonic current components to the stator current. It is possible to generate harmonic vibrations.

以下に、ステータ電流の7次成分と13次成分の重畳により発生する高調波振動を列記する。
ロータ起磁力1次成分とステータ電流7次成分により発生する6次成分
ロータ起磁力1次成分とステータ電流13次成分により発生する12次成分
ロータ起磁力5次成分とステータ電流7次成分により発生する12次成分
ロータ起磁力5次成分とステータ電流13次成分により発生する18次成分
ロータ起磁力7次成分とステータ電流13次成分により発生する6次成分
ステータ電流1次成分と7次成分により発生する6次成分
ステータ電流1次成分と13次成分により発生する12次成分
ステータ電流7次成分と13次成分により発生する6次成分
以上より、振幅と位相の調整により、コギング振動およびトルクリップル振動である6次および12次の高調波振動は、ステータ電流に高調波電流7次成分と13次成分を重畳させることによって減衰させることが可能である。
In the following, harmonic vibrations generated by superposition of the 7th and 13th components of the stator current are listed.
6th component generated by the rotor magnetomotive force primary component and the stator current 7th component 12th component generated by the rotor magnetomotive force primary component and the stator current 13th component and the rotor current magnetomotive force 5th component and the stator current 7th component 12th-order component rotor magnetomotive force 5th-order component and stator current 13th-order component generated 18th-order component rotor magnetomotive force 7th-order component and stator current 13th-order component generated 6th-order component stator current primary component and 7th-order component 6th-order component stator current generated 12th-order component stator current generated by the 13th-order component and 6th-order component generated by the 13th-order component. The 6th and 12th harmonic vibrations, which are vibrations, are generated by superimposing the 7th and 13th harmonic current components on the stator current. Can be attenuated.

次に、以上の原理を用いた高調波電流による高調波振動のフィードフォワード制御について説明する。   Next, feedforward control of harmonic vibration by harmonic current using the above principle will be described.

振動検出手段50は電流誤差よりコギング振動の振幅と位相を推定する。モータは8極12コイルなので、コギング振動はモータ回転数の24次、モータ基本周波数の6次が1次成分となる。振動検出手段はあらかじめモータ基本周波数6次、12次成分の基本波をメモリに記憶していて、電流誤差減算器23の出力と比較して、振幅と位相を推定出力する。   The vibration detection means 50 estimates the amplitude and phase of cogging vibration from the current error. Since the motor has 8 poles and 12 coils, the cogging vibration is the primary component of the 24th order of the motor speed and the 6th order of the motor fundamental frequency. The vibration detection means stores the fundamental waves of the motor fundamental frequency 6th and 12th components in the memory in advance, and compares them with the output of the current error subtractor 23 to estimate and output the amplitude and phase.

振動制御手段51は6次の振動に対しては7(6+1)次、12次に対しては13(12+1)次の成分を、振動検出手段の出力である振幅と、位相より、6次成分、12成分を打ち消すように同振幅、逆位相の高調波振動のための高調波電流信号を出力する。   The vibration control means 51 has a 7 (6 + 1) order component for the 6th order vibration, a 13 (12 + 1) order component for the 12th order, and a 6th order component based on the amplitude and phase output from the vibration detecting means. , Output harmonic current signals for harmonic vibration of the same amplitude and opposite phase so as to cancel the 12 components.

そして、高調波電流信号は加算器27でvqa’、vda’に加算される。また、振動加算切換手段28は洗濯機コントローラからの出力である洗濯モードに応じて高調波電流の出力を制限している。   The harmonic current signal is added to vqa ′ and vda ′ by the adder 27. Further, the vibration addition switching means 28 limits the output of the harmonic current in accordance with the washing mode that is the output from the washing machine controller.

例えば、800r/minの高速回転でモータを回転させる脱水モードにおいて高調波振動を出力して、それ以外のモードでは出力しないように制限する。   For example, the harmonic vibration is output in the dehydration mode in which the motor is rotated at a high speed rotation of 800 r / min, and is not output in the other modes.

以上が、高調波電流による高調波振動補償を含むブラシレスモータ制御系の信号の流れ、および制御アルゴリズムである。   The above is the signal flow and control algorithm of the brushless motor control system including the harmonic vibration compensation by the harmonic current.

実際に以下の仕様での騒音と駆動電流との実験結果を図7、図8に示す。図7が高調波振動制御なしの場合、図8が高調波ありの場合であり、それぞれ(a)がモータの騒音、(b)がモータ制御電流である。   The experimental results of noise and drive current with the following specifications are shown in FIGS. FIG. 7 shows the case without harmonic vibration control, and FIG. 8 shows the case with harmonics, where (a) shows motor noise and (b) shows motor control current.

図7、図8の実験結果より、モータ騒音のFFT結果より高調波振動制御ありの場合、12次成分で16dBの減衰がある。また、制御電流のFFT結果には高調波振動制御ありの場合、13次成分が付加されているのが確認できる。
<実験仕様>
モータトルク定数:0.83 Nm/A
洗濯槽の慣性:2.25×10^4 kgm^2
目標回転速度:800〜900 r/min
サンプリング周波数:3kHz
d軸電流:2.5A
制御帯域:45
インバータキャリア周波数:15.6kHz
付加した高調波電流の次数:13次
以上より、高調波振動信号をモータ制御信号に付加することが可能となり、コギング振動を減衰することが可能であり、振動、騒音を防止することができる。
From the experimental results of FIG. 7 and FIG. 8, in the case of the harmonic vibration control from the FFT result of the motor noise, there is a 16 dB attenuation in the 12th-order component. In addition, it can be confirmed that the 13th-order component is added to the FFT result of the control current when the harmonic vibration control is performed.
<Experimental specifications>
Motor torque constant: 0.83 Nm / A
Inertia of washing tub: 2.25 × 10 ^ 4 kgm ^ 2
Target rotational speed: 800 to 900 r / min
Sampling frequency: 3 kHz
d-axis current: 2.5A
Control bandwidth: 45
Inverter carrier frequency: 15.6 kHz
Order of added harmonic current: 13th order As described above, a harmonic vibration signal can be added to the motor control signal, cogging vibration can be attenuated, and vibration and noise can be prevented.

なお、本実施の形態において、モータのトルク定数、洗濯槽とモータの慣性、目標速度、サンプリング周波数、キャリア周波数、制御帯域を上記仕様としたが、他の仕様であっても同様の効果が可能である。   In the present embodiment, the motor torque constant, the inertia of the washing tub and the motor, the target speed, the sampling frequency, the carrier frequency, and the control band are set as the above specifications, but the same effect can be obtained with other specifications. It is.

(実施の形態2)
図9は本発明の第2の実施の形態である洗濯機のモータ制御装置のブロック図である。速度制御装置の基本的な構成については、第1の実施の形態と同様のため、ここでは、基本的な説明は省略する。また、第1の実施の形態と同一の構成要素については、図1と同一の符号を付している。
(Embodiment 2)
FIG. 9 is a block diagram of a motor control device for a washing machine according to the second embodiment of the present invention. Since the basic configuration of the speed control device is the same as that of the first embodiment, the basic description is omitted here. Further, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIG.

図1と異なるところは、振動検出手段50が、速度誤差よりコギング振動を検出しているところと、高調波電流を電流制御量に加算する高調波振動加算器27が、制御指令手段25の出力である3相の電圧信号に高調波振動成分の高調波電圧信号を加算しているところである。   The difference from FIG. 1 is that the vibration detecting means 50 detects cogging vibration from the speed error, and the harmonic vibration adder 27 that adds the harmonic current to the current control amount is the output of the control command means 25. The harmonic voltage signal of the harmonic vibration component is added to the three-phase voltage signal.

すなわち、速度偏差に含まれる高調波振動よりコギング振動を検出し、PWM制御回路を含むインバータ回路である駆動手段への指令電圧信号に、13次の高調波振動を発生させる高調波電圧信号を加算して、課題である12次成分を減衰させている。   That is, the cogging vibration is detected from the harmonic vibration included in the speed deviation, and the harmonic voltage signal for generating the thirteenth harmonic vibration is added to the command voltage signal to the driving means that is an inverter circuit including the PWM control circuit. Thus, the 12th-order component which is a problem is attenuated.

以上より、高調波振動信号をモータ制御信号に付加することが可能となり、コギング振動を減衰することが可能であり、振動、騒音を防止することができる。   As described above, the harmonic vibration signal can be added to the motor control signal, the cogging vibration can be attenuated, and vibration and noise can be prevented.

(実施の形態3)
図10は本発明の第3の実施の形態である洗濯機のモータ制御装置のブロック図である。速度制御装置の基本的な構成については、第1の実施の形態と同様のため、ここでは、基本的な説明は省略する。また、第1の実施の形態と同一の構成要素については、図1と同一の符号を付している。
(Embodiment 3)
FIG. 10 is a block diagram of a motor control device for a washing machine according to the third embodiment of the present invention. Since the basic configuration of the speed control device is the same as that of the first embodiment, the basic description is omitted here. Further, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIG.

図1と異なるところは、振動検出手段50が、モータ振動をモータに配置された圧電素子の振動センサよりコギング振動を検出しているところと、高調波電流を電流制御量に加算する高調波振動加算器27が、制御指令手段25の出力である3相の電圧信号に高調波振動成分の高調波電圧信号を加算しているところである。   The difference from FIG. 1 is that the vibration detection means 50 detects the cogging vibration from the vibration sensor of the piezoelectric element arranged in the motor, and the harmonic vibration that adds the harmonic current to the current control amount. The adder 27 is adding the harmonic voltage signal of the harmonic vibration component to the three-phase voltage signal that is the output of the control command means 25.

すなわち、速度偏差に含まれる高調波振動よりコギング振動を検出し、PWM制御回路を含むインバータ回路である駆動手段への指令電圧信号に、13次の高調波振動を発生させる高調波電圧信号を加算して、課題である12次成分を減衰させている。   That is, the cogging vibration is detected from the harmonic vibration included in the speed deviation, and the harmonic voltage signal for generating the thirteenth harmonic vibration is added to the command voltage signal to the driving means that is an inverter circuit including the PWM control circuit. Thus, the 12th-order component which is a problem is attenuated.

以上より、高調波振動信号をモータ制御信号に付加することが可能となり、コギング振動を減衰することが可能であり、振動、騒音を防止することができる。   As described above, the harmonic vibration signal can be added to the motor control signal, the cogging vibration can be attenuated, and vibration and noise can be prevented.

(実施の形態4)
図11は本発明の第4の実施の形態である洗濯機のモータ制御装置のブロック図である。速度制御装置の基本的な構成については、第1の実施の形態と同様のため、ここでは、基本的な説明は省略する。また、第1の実施の形態と同一の構成要素については、図1と同一の符号を付している。
(Embodiment 4)
FIG. 11 is a block diagram of a motor control device for a washing machine according to the fourth embodiment of the present invention. Since the basic configuration of the speed control device is the same as that of the first embodiment, the basic description is omitted here. Further, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIG.

図1と異なるところは、加算切換手段28が洗濯動作モードに応じてではなく、検出したモータ駆動電流の値に応じて、振動制御手段51が、高調波振動を発生させる高調波電流信号を加算器27に出力するか否かを制御しているところである。   The difference from FIG. 1 is that the addition switching means 28 does not respond to the washing operation mode, but the vibration control means 51 adds the harmonic current signal for generating the harmonic vibration according to the detected motor drive current value. Whether or not to output to the device 27 is being controlled.

すなわち、モータ駆動電流に応じて、例えば、1A以上の電流が流れている場合、電流制御量に13次の高調波振動を発生させる高調波電流信号を加算して制御指令手段に出力することによって、課題である12次成分を減衰させている。洗濯物の量が多い場合、モータ駆動電流は大きくなり、コギング振動による騒音が大きくなることを防いでいる。   That is, for example, when a current of 1 A or more flows in accordance with the motor drive current, by adding a harmonic current signal for generating a 13th harmonic vibration to the current control amount and outputting it to the control command means The 12th order component which is a problem is attenuated. When the amount of laundry is large, the motor drive current is increased, thereby preventing the noise caused by cogging vibration from increasing.

以上より、高調波振動信号をモータ制御信号に付加することが可能となり、コギング振動を減衰することが可能であり、振動、騒音を防止することができる。   As described above, the harmonic vibration signal can be added to the motor control signal, the cogging vibration can be attenuated, and vibration and noise can be prevented.

(実施の形態5)
図12は本発明の第5の実施の形態である洗濯機のモータ制御装置のブロック図である。速度制御装置の基本的な構成については、第1の実施の形態と同様のため、ここでは、基本的な説明は省略する。また、第1の実施の形態と同一の構成要素については、図1と同一の符号を付している。
(Embodiment 5)
FIG. 12 is a block diagram of a motor control device for a washing machine according to a fifth embodiment of the present invention. Since the basic configuration of the speed control device is the same as that of the first embodiment, the basic description is omitted here. Further, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIG.

図1と異なるところは、加算切換手段28が洗濯動作モードに応じてではなく、検出したモータ回転速度の値に応じて、振動制御手段51が、高調波振動を発生させる高調波電流信号を加算器27に出力するか否かを制御しているところである。   The difference from FIG. 1 is that the addition switching means 28 does not depend on the washing operation mode, but the vibration control means 51 adds the harmonic current signal for generating the harmonic vibration according to the detected value of the motor rotation speed. Whether or not to output to the device 27 is being controlled.

すなわち、モータ回転数に応じて、例えば、300r/min以上の回転速度で回転している場合、電流制御量に13次の高調波振動を発生させる高調波電流信号を加算して制御指令手段に出力することによって、課題である12次成分を減衰させている。洗濯物の脱水起動時、回転数上昇に伴い、コギング振動による騒音が大きくなることを防いでいる。   That is, according to the motor rotation speed, for example, when rotating at a rotation speed of 300 r / min or more, a harmonic current signal that generates 13th harmonic vibration is added to the current control amount to the control command means. By outputting, the 12th order component which is a problem is attenuated. When the laundry starts dehydrating, the noise caused by cogging vibration is prevented from increasing as the rotational speed increases.

以上より、高調波振動信号をモータ制御信号に付加することが可能となり、コギング振動を減衰することが可能であり、振動、騒音を防止することができる。   As described above, the harmonic vibration signal can be added to the motor control signal, the cogging vibration can be attenuated, and vibration and noise can be prevented.

(実施の形態6)
図13は本発明の第6の実施の形態である洗濯機のモータ制御装置のブロック図である。速度制御装置の基本的な構成については、第1の実施の形態と同様のため、ここでは、基本的な説明は省略する。また、第1の実施の形態と同一の構成要素については、図1と同一の符号を付している。
(Embodiment 6)
FIG. 13 is a block diagram of a motor control device for a washing machine according to a sixth embodiment of the present invention. Since the basic configuration of the speed control device is the same as that of the first embodiment, the basic description is omitted here. Further, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIG.

図1と異なるところは、ゲイン調整手段60を有しているところである。ゲイン調整手段60は、加算切換手段28による高調波電流信号の制御に応じて、速度制御手段22と電流制御手段24の制御ゲイン、図3におけるKv、Kiを変更する。   A difference from FIG. 1 is that a gain adjusting means 60 is provided. The gain adjusting means 60 changes the control gains of the speed control means 22 and the current control means 24, Kv and Ki in FIG. 3, according to the control of the harmonic current signal by the addition switching means 28.

脱水モードで回転数を上昇させていて、高調波電流信号を付加しない場合、速度制御の制御帯域が20Hz、電流制御の制御帯域を100Hzでモータ制御する。回転数が脱水モードの所定回転数900r/minに達したあと、加算切換手段28と振動制御手段51により高調波電流が付加される。この高調波電流付加にあわせて、ゲイン調整手段60は電流制御の帯域を400Hzになるように制御ゲインを調整する。これにより、高調波電流が感度よく加えられることなる。   When the rotational speed is increased in the dehydration mode and no harmonic current signal is added, the motor control is performed with the control band for speed control being 20 Hz and the control band for current control being 100 Hz. After the rotation speed reaches the predetermined rotation speed 900 r / min in the dehydration mode, the harmonic current is added by the addition switching means 28 and the vibration control means 51. In accordance with the addition of the harmonic current, the gain adjusting means 60 adjusts the control gain so that the current control band is 400 Hz. As a result, the harmonic current is added with high sensitivity.

すなわち、洗濯モード、モータ回転数に応じて、制御帯域を調整しながら、電流制御量に13次の高調波振動を発生させる高調波電流信号を加算して制御指令手段に出力することによって、課題である12次成分を減衰させている。洗濯物の脱水起動時、回転数上昇に伴い、コギング振動による騒音が大きくなることを防いでいる。   That is, by adjusting the control band according to the washing mode and the motor rotation speed, adding a harmonic current signal for generating 13th harmonic vibration to the current control amount and outputting it to the control command means The 12th order component is attenuated. When the laundry starts dehydrating, the noise caused by cogging vibration is prevented from increasing as the rotational speed increases.

以上より、高調波振動信号をモータ制御信号に付加することが可能となり、コギング振動を減衰することが可能であり、振動、騒音を防止することができる。   As described above, the harmonic vibration signal can be added to the motor control signal, the cogging vibration can be attenuated, and vibration and noise can be prevented.

(実施の形態7)
図14は本発明の第7の実施の形態である洗濯機のモータ制御装置のブロック図である。速度制御装置の基本的な構成については、第1の実施の形態と同様のため、ここでは、基本的な説明は省略する。また、第1の実施の形態と同一の構成要素については、図1と同一の符号を付している。
(Embodiment 7)
FIG. 14 is a block diagram of a motor control device for a washing machine according to a seventh embodiment of the present invention. Since the basic configuration of the speed control device is the same as that of the first embodiment, the basic description is omitted here. Further, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIG.

図1と異なるところは、制御方式切換手段70を有しているところである。制御方式切換手段70は、加算切換手段28による高調波電流信号の制御に応じて、速度制御手段22と電流制御手段24のフィードバックループの切断を行う。   A difference from FIG. 1 is that a control system switching means 70 is provided. The control method switching means 70 disconnects the feedback loop between the speed control means 22 and the current control means 24 in accordance with the control of the harmonic current signal by the addition switching means 28.

脱水モードで回転数を上昇させていて、高調波電流信号を付加しない場合、速度制御の制御帯域が20Hz、電流制御の制御帯域を100Hzでモータ制御する。回転数が脱水モードの所定回転数900r/minに達したあと、加算切換手段28と振動制御手段51により高調波電流が付加される。この高調波電流付加にあわせて、速度制御のフィードバックを切断して、電流制御のみでモータ制御を行う。   When the rotational speed is increased in the dehydration mode and no harmonic current signal is added, the motor control is performed with the control band for speed control being 20 Hz and the control band for current control being 100 Hz. After the rotation speed reaches the predetermined rotation speed 900 r / min in the dehydration mode, the harmonic current is added by the addition switching means 28 and the vibration control means 51. In accordance with the addition of the harmonic current, the speed control feedback is cut off, and the motor control is performed only by the current control.

これにより、高調波電流が速度フィードバックに影響なく加えられることになる。高調波振動による速度変動で速度フィードバックが発振することを防止している。   As a result, the harmonic current is added without affecting the speed feedback. The speed feedback is prevented from oscillating due to the speed fluctuation caused by the harmonic vibration.

すなわち、洗濯モード、モータ回転数に応じて、制御方式を調整しながら、電流制御量に13次の高調波振動を発生させる高調波電流信号を加算して制御指令手段に出力することによって、課題である12次成分を減衰させている。洗濯物の脱水起動時、回転数上昇に伴い、コギング振動による騒音が大きくなることを防いでいる。   That is, by adjusting the control method according to the washing mode and the motor rotation speed, adding a harmonic current signal for generating a 13th-order harmonic vibration to the current control amount and outputting it to the control command means The 12th order component is attenuated. When the laundry starts dehydrating, the noise caused by cogging vibration is prevented from increasing as the rotational speed increases.

以上より、高調波振動信号をモータ制御信号に付加することが可能となり、コギング振動を減衰することが可能であり、振動、騒音を防止することができる。   As described above, the harmonic vibration signal can be added to the motor control signal, the cogging vibration can be attenuated, and vibration and noise can be prevented.

(実施の形態8)
図15は本発明の第7の実施の形態である洗濯機のモータ制御装置のブロック図である。速度制御装置の基本的な構成については、第1の実施の形態と同様のため、ここでは、基本的な説明は省略する。また、第1の実施の形態と同一の構成要素については、図1と同一の符号を付している。
(Embodiment 8)
FIG. 15 is a block diagram of a motor control device for a washing machine according to a seventh embodiment of the present invention. Since the basic configuration of the speed control device is the same as that of the first embodiment, the basic description is omitted here. Further, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIG.

図1と異なるところは、振動制御手段51にモータ駆動電流値を入力しているところである。図15に振動制御手段51の詳細ブロック図を示す。振動制御手段51は、内部メモリに高調波基本波は有している。例えば、モータ基本周波数6次でコギング振動の1次成分の基本波が記憶されている。この基本波に対してゲイン決定手段512が入力されるモータ電流の大きさに応じて振幅を決定する。   A difference from FIG. 1 is that a motor drive current value is inputted to the vibration control means 51. FIG. 15 shows a detailed block diagram of the vibration control means 51. The vibration control means 51 has harmonic fundamental waves in its internal memory. For example, the fundamental wave of the primary component of cogging vibration at the motor fundamental frequency 6th is stored. With respect to this fundamental wave, the gain determining means 512 determines the amplitude according to the magnitude of the motor current input.

次に、位相決定手段513が入力される電流誤差の前記基本周波数6次成分の位相をもとに遅らせる位相を決定する。そして、加算切換手段の出力をもとに、基本波から振幅、位相の決定された高調波電流信号を高調波電流加算器27へ出力している。   Next, the phase determining means 513 determines the phase to be delayed based on the phase of the fundamental frequency sixth-order component of the input current error. Based on the output of the addition switching means, the harmonic current signal whose amplitude and phase are determined from the fundamental wave is output to the harmonic current adder 27.

これにより、洗濯物の量などによってモータ電流が大きくことなっていても、内部にもつ基本波をもとに適切な高調波振動を加えることができる。   As a result, even if the motor current is large depending on the amount of laundry, appropriate harmonic vibration can be applied based on the fundamental wave inside.

すなわち、洗濯状態、モータ電流に応じて、電流制御量に13次の高調波振動を発生させる適切な高調波電流信号を加算して制御指令手段に出力することによって、課題である12次成分を減衰させている。洗濯物の脱水起動時、回転数上昇に伴い、コギング振動による騒音が大きくなることを防いでいる。   In other words, depending on the washing state and motor current, an appropriate harmonic current signal for generating 13th harmonic vibration is added to the current control amount and output to the control command means, so that the twelfth component which is a problem is obtained. It is attenuated. When the laundry starts dehydrating, the noise caused by cogging vibration is prevented from increasing as the rotational speed increases.

以上より、高調波振動信号をモータ制御信号に付加することが可能となり、コギング振動を減衰することが可能であり、振動、騒音を防止することができる。   As described above, the harmonic vibration signal can be added to the motor control signal, the cogging vibration can be attenuated, and vibration and noise can be prevented.

なお、本実施の形態1では、13次成分の補償としたが、6次、18次など他の次数でもよい。   In the first embodiment, the 13th-order component is compensated, but other orders such as 6th-order and 18th-order may be used.

また、本実施の形態では、センサはタコジェネレータとエンコーダを使用しているが、他のセンサやオブザーバによる速度推定値を使用しても同様の効果が得られる。   In the present embodiment, the sensor uses a tachometer and an encoder. However, the same effect can be obtained by using a speed estimation value from another sensor or an observer.

さらに、本実施の形態では、速度制御手段を速度フィードバック制御と積分制御としたが、速度フィードバックだけでもよいし、加速度フィードバックを加えてもよい。   Further, in the present embodiment, the speed control means is speed feedback control and integral control, but only speed feedback or acceleration feedback may be added.

また、本実施の形態では、電流制御手段を比例制御と積分制御としたが、比例制御だけでもよいし、微分制御を加えてもよい。   In this embodiment, the current control means is proportional control and integral control. However, only proportional control or differential control may be added.

また、本実施の形態では、電流フィードバック制御を速度制御とPWM駆動の間に行っているが、電圧制御であってもよい。   In the present embodiment, the current feedback control is performed between the speed control and the PWM drive, but may be voltage control.

さらに、本実施の形態では、速度制御であったが、位置決め制御であっても同様の効果が得られる。   Furthermore, although the speed control is used in the present embodiment, the same effect can be obtained even with the positioning control.

また、本実施の形態では、12次の高調波振動に対してN+1次の13次の高調波電流を付加したが、N−1次の11次の高調波を付加してもよい。   In the present embodiment, the (N + 1) th order 13th harmonic current is added to the 12th order harmonic vibration, but an (N-1) th order 11th harmonic may be added.

また、付加する高調波信号は、高調波電流指令もしくは高調波電圧指令のどちらでもよい。   Further, the harmonic signal to be added may be either a harmonic current command or a harmonic voltage command.

また、本実施の形態では、位相を検出電流などによって調整しているが、あらかじめ測定した高調波をメモリに記憶しておいて、その信号をそのまま付加してもよい。   Further, in this embodiment, the phase is adjusted by the detection current or the like, but the harmonics measured in advance may be stored in the memory and the signal may be added as it is.

また、本実施の形態では、振幅を電流誤差などによって調整しているが、あらかじめ測定した高調波をメモリに記憶しておいて、その信号をそのまま付加してもよい。   In this embodiment, the amplitude is adjusted by a current error or the like, but the harmonics measured in advance may be stored in a memory, and the signal may be added as it is.

また、付加される高調波振動は、その位相が最適位相に対して約45度の範囲に入っていればよく、振幅が最適振幅に対して3倍から3分の1倍の範囲に入っていればよい。   In addition, the added harmonic vibrations only need to have a phase in the range of about 45 degrees with respect to the optimum phase, and the amplitude is in the range of 3 to 1/3 times the optimum amplitude. Just do it.

本発明にかかる洗濯機は、洗濯機の脱水工程において、高速回転で大きな電流を流す場合であっても、コギングトルク振動、トルクリップル振動と、それによる騒音を、低減、防止することができるので、洗濯機のモータ制御装置として有用である。   The washing machine according to the present invention can reduce and prevent cogging torque vibration, torque ripple vibration and noise caused by it even when a large current flows at high speed in the washing machine dehydration process. It is useful as a motor control device for a washing machine.

本発明の実施の形態1における洗濯機のモータ制御装置のブロック図1 is a block diagram of a motor control device for a washing machine according to Embodiment 1 of the present invention. 同洗濯機のモータ制御装置の詳細ブロック図Detailed block diagram of motor control device of the washing machine 同洗濯機の速度制御手段のブロック図Block diagram of speed control means of the washing machine 同洗濯機の3相UVW/2相dq変換器のブロック図Block diagram of 3-phase UVW / 2-phase dq converter of the washing machine 同洗濯機の非干渉制御器のブロック図Block diagram of the non-interference controller of the washing machine 同洗濯機の2相dq/3相UVW変換器のブロック図Block diagram of 2-phase dq / 3-phase UVW converter of the washing machine (a)同洗濯機の高調波振動制御なしの場合の実験結果の騒音のFFT図(b)同実験結果のモータ制御電流のFFT図(A) FFT diagram of noise as a result of experiment without harmonic vibration control of the washing machine (b) FFT diagram of motor control current as a result of the experiment (a)同洗濯機の高調波振動制御ありの場合の実験結果の騒音のFFT図(b)同実験結果のモータ制御電流のFFT図(A) FFT diagram of noise as a result of experiment with harmonic vibration control of the washing machine (b) FFT diagram of motor control current as a result of the experiment 本発明の実施の形態2における洗濯機のモータ制御装置のブロック図Block diagram of a motor control device for a washing machine in Embodiment 2 of the present invention 本発明の実施の形態3における洗濯機のモータ制御装置のブロック図Block diagram of a motor control device for a washing machine in Embodiment 3 of the present invention 本発明の実施の形態4における洗濯機のモータ制御装置のブロック図Block diagram of a motor control device for a washing machine in Embodiment 4 of the present invention 本発明の実施の形態5における洗濯機のモータ制御装置のブロック図Block diagram of a motor control device for a washing machine in Embodiment 5 of the present invention 本発明の実施の形態6における洗濯機のモータ制御装置のブロック図Block diagram of a motor control device for a washing machine in Embodiment 6 of the present invention 本発明の実施の形態7における洗濯機のモータ制御装置のブロック図Block diagram of a motor control device for a washing machine in Embodiment 7 of the present invention 本発明の実施の形態8における洗濯機のモータ制御装置のブロック図Block diagram of a motor control device for a washing machine in Embodiment 8 of the present invention 同洗濯機の振動制御手段の詳細ブロック図Detailed block diagram of vibration control means of the washing machine 従来の洗濯機の速度制御装置のブロック図Block diagram of a conventional speed control device for a washing machine 従来の他の洗濯機の速度制御装置のブロック図Block diagram of another conventional washing machine speed control device 従来の洗濯機のモータ制御装置のブロック図Block diagram of a conventional motor control device for a washing machine

符号の説明Explanation of symbols

11 ドラム(洗濯槽)
12 モータ
13 水受筒
14 窓パッキン
15 支持ばね
16 ダンパ
17 ふた
18 カバー
19 足ゴム
21 速度誤差減算器
22 速度制御手段
23 電流誤差減算器
24 電流制御手段
25 制御指令手段
26 駆動手段
27 振動加算器
28 加算切換手段
20 制御手段
30 速度検出手段
40 電流検出手段
50 振動検出手段
51 振動制御手段
11 drums (washing tub)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Motor 13 Water receiving cylinder 14 Window packing 15 Support spring 16 Damper 17 Cover 18 Cover 19 Foot rubber 21 Speed error subtractor 22 Speed control means 23 Current error subtractor 24 Current control means 25 Control command means 26 Drive means 27 Vibration adder 28 Addition switching means 20 Control means 30 Speed detection means 40 Current detection means 50 Vibration detection means 51 Vibration control means

Claims (14)

洗濯物を回転させる洗濯槽と、洗濯槽を回転駆動するモータと、前記洗濯槽の回転速度を検出する速度検出手段と、前記モータに流れる電流を検出する電流検出手段と、検出した速度と電流と目標値より前記モータを制御する制御手段と、トルクリップルとコギングトルクによる振動を検出する振動検出手段と、振動を打ち消すための振動制御量を前記制御手段に加える振動制御手段とを備え、前記制御手段は、検出した電流に基いてベクトル制御することでトルク制御量を演算してトルク制御量と振動制御量を加算する高調波振動加算器を有するとともに、前記振動加算器は、洗濯機の動作モードに応じて振動制御量を加算するか否かを切り換える加算切換手段を有することを特徴とする洗濯機。 A washing tub for rotating laundry, a motor for rotating the washing tub, a speed detection means for detecting the rotation speed of the washing tub, a current detection means for detecting a current flowing through the motor, and the detected speed and current Control means for controlling the motor from the target value, vibration detection means for detecting vibration due to torque ripple and cogging torque, and vibration control means for adding a vibration control amount for canceling vibration to the control means, The control means includes a harmonic vibration adder that calculates a torque control amount by performing vector control based on the detected current and adds the torque control amount and the vibration control amount, and the vibration adder includes a washing machine A washing machine comprising addition switching means for switching whether or not to add a vibration control amount according to an operation mode. 制御手段は、電流の目標値と実際の値との電流誤差を演算する電流誤差検出手段を有し、振動検出手段は、電流誤差より振動の振幅と位相を推定することを特徴とする請求項1記載の洗濯機。 The control means includes current error detection means for calculating a current error between a target value and an actual value of the current, and the vibration detection means estimates the amplitude and phase of vibration from the current error. 1. The washing machine according to 1. 制御手段は、速度の目標値と実際の値との速度誤差を演算する速度誤差検出手段を有し、振動検出手段は、速度誤差より振動の振幅と位相を推定することを特徴とする請求項1記載の洗濯機。 The control means includes speed error detection means for calculating a speed error between a target value of the speed and an actual value, and the vibration detection means estimates the amplitude and phase of vibration from the speed error. 1. The washing machine according to 1. 振動検出手段は、加速度センサであり、モータの振動を検出することを特徴とする請求項1記載の洗濯機。 The washing machine according to claim 1, wherein the vibration detection means is an acceleration sensor and detects vibration of the motor. 振動制御手段は、モータ電流基本周波数のN倍の振動を減衰させるために、前記モータ電流基本周波数のN+1もしくはN−1の次数の周波数信号を制御手段へ出力することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の洗濯機。 2. The vibration control means outputs a frequency signal of order N + 1 or N−1 of the motor current fundamental frequency to the control means in order to attenuate a vibration N times the motor current fundamental frequency. The washing machine of any one of -4. 振動制御手段、モータ相電流基本周波数の(6の整数倍+1)もしくは(6の整数倍−1)の次数の周波数信号を制御手段へ出力することを特徴とする請求項5記載の洗濯機。 6. The washing machine according to claim 5, wherein the vibration control means outputs a frequency signal of an order of (integer multiple of 6 + 1) or (integer multiple of -1) of the motor phase current fundamental frequency to the control means. 振動制御手段は、モータコギング振動周波数の(整数倍+1)もしくは(整数倍−1)の次数の周波数信号を制御手段へ出力することを特徴とする請求項5記載の洗濯機。 6. The washing machine according to claim 5, wherein the vibration control means outputs a frequency signal having an order of (integer multiple + 1) or (integer multiple-1) of the motor cogging vibration frequency to the control means. 高調波振動加算器は、モータ電流の大きさ、もしくはモータ回転速度に応じて振動制御量を加算するか否かを切り換える加算切換手段を有することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の洗濯機。 8. The harmonic vibration adder includes addition switching means for switching whether to add a vibration control amount according to the magnitude of the motor current or the motor rotation speed. The washing machine according to item. 高調波振動加算器は、ベクトル制御演算する2相信号であるd軸制御信号とq軸制御信号に振動制御量を加算することを特徴とする請求項8記載の洗濯機。 9. The washing machine according to claim 8, wherein the harmonic vibration adder adds a vibration control amount to a d-axis control signal and a q-axis control signal which are two-phase signals subjected to vector control calculation. 高調波振動加算器は、制御量をモータへ出力する3相信号であるU相制御信号、V相制御信号、W相制御信号に振動制御量を加算することを特徴とする請求項8記載の洗濯機。 9. The harmonic vibration adder adds a vibration control amount to a U-phase control signal, a V-phase control signal, and a W-phase control signal, which are three-phase signals for outputting a control amount to a motor. Washing machine. 制御手段は、加算切換手段の動作に応じて制御ゲインを調整するゲイン調整手段を有することを特徴とする請求項1または8記載の洗濯機。 The washing machine according to claim 1 or 8, wherein the control means includes gain adjustment means for adjusting a control gain in accordance with an operation of the addition switching means. 制御手段は、加算切換手段の動作に応じてフィードバック制御方法を変更する制御方式切換手段を有することを特徴とする請求項1または8記載の洗濯機。 9. The washing machine according to claim 1, wherein the control means includes a control system switching means for changing a feedback control method in accordance with an operation of the addition switching means. 振動制御手段は、メモリ内部にコギング振動を補正するための基本振動制御量をマップとして有し、モータ電流あるいはモータ回転速度あるいは制御帯域に応じて、振幅と位相を調節して振動制御量を出力する振動調整手段を有することを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の洗濯機。 The vibration control means has a basic vibration control amount for correcting cogging vibration inside the memory as a map, and outputs the vibration control amount by adjusting the amplitude and phase according to the motor current, motor rotation speed or control band The washing machine according to any one of claims 1 to 12, further comprising vibration adjusting means. モータは、三相の直流同期回転機であることを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載の洗濯機。 The washing machine according to any one of claims 1 to 13, wherein the motor is a three-phase DC synchronous rotating machine.
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