KR0156210B1 - 직접구동방식 발진 바스킷 세탁기의 세탁제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 직접구동방식 발진 바스킷 세탁기의 세탁제어방법에 관한 것으로, 종래 세탁 정역구동시 모터의 실제 회전 방향과 구동 방향이 반대인 시점에서 전류의 급격한 상승으로 인해 기구적 진동충격이 발생하여 세탁기의 수명을 단축시키게 되던 점을 감안하여 본 발명은 세탁 정역구동시 구동시작전 실제 모터의 회전방향과 구동하려는 방향이 동일한지를 판단하는 제1단계, 상기 제1단계에서 실제 모터의 회전방향과 구동하려는 방향이 다를 경우 급격한 전류상승을 억제하기 위해 상하측 게이트 구동신호를 모두 PWM변조하도록 하는 제2단계, 최초 RPM을 감지하여 제1, 제2PWM듀티를 결정하는 제3단계, 모터구동을 시작하여 회전방향과 구동방향이 같아질때까지 PWM듀티를 상기 제1PWM듀티에서 제1기울기로 상승시키는 제4단계, 모터 회전방향과 구동방향이 같아지면 게이트 출력신호를 상하측중일측만 PWM변조되도록 변화시키고 PWM듀티를 제2PWM듀티에서 제2기울기로 목표듀티까지 상승시켜 유지하는 제5단계, 모터의 회전량을 감지하여 일정회전량이 되면 PWM듀티를 제2기울기로 0까지 감소시키는 6단계, 모터를 오프하는 제7단계를 수행함으로써 세탁정역구동시 발생하는 급격한 전류상승에 의한 기구적 진동충격을 제어함으로써 세탁기의 수명을 연장시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

직접구동방식 발진 바스킷 세탁기의 세탁제어방법

제1도는 일반적인 직접구동방식의 발진 바스킷 세탁기의 구동시스템 구조도.

제2도는 제1도의 제어부의 상세 구성도.

제3도 (a),(b)는 일반적인 직접구동방식의 발진 바스킷 세탁기에서의 세탁시 외부 터브와 댐퍼의 뒤틀림 현상도.

제4도는 종래의 세탁제어방법을 수행하기 위한 플로우 챠트.

제5도는 종래 및 본 발명에 따른 각 신호 타이밍도.

제6도는 및 제7도는 종래 및 본 발명에 따른 세탁시 PWM듀티, 전류형상, RPM과의 관계를 나타낸 그래프.

제8도는 본 발명을 설명하기 위한 PWM변조 방식에 따른 전류증가상태를 나타낸 도면.

제9도는 본 발명에 따른 세탁제어방법을 수행하기 위한 플로우 챠트.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 세탁기 케이스 2,4 : 외부, 내부 터브

3 : 댐퍼 5 : 구동회로

6 : 컨버터부 7 : 인버터부

8 : 로터위치 검출부 9 : 관전류 보호부

10 : 게이트 구동부 11 : 마이컴

12 : 변조 및 버퍼부

본 발명은 세탁기의 세탁제어방법에 관한 것으로, 특히 직접구동(Direct Drive)방식의 발진 바스킷(Oscillating Basket)세탁기에서 모터의 토크를 세탁조의 회전방향에 따라 적절히 제어하여 세탁시 발생하는 외부 터브의 진동을 제거할 수 있도록 한 직접구동방식 발진 바스킷 세탁기의 세탁제어방법에 관한 것이다.

제1도는 일반적인 직접구동방식의 발진 바스킷 세탁기의 구동 시스템을 도시한 것으로, 세탁기 케이스(1), 외부 터브(2), 외부 터브(2)를 세탁기 케이스(1)에 걸어주는 댐퍼(3), 브러쉬레스 DC모터(이하, 모터라 칭함)(M1), 세탁조인 내부 터브(4), 상기 모터(이하, 모터라 칭함)(M1)의 구동을 제어하는 구동회로(5)로 구성되어 있다.

그리고 상기 구동회로(5)는 제2도에 도시한 바와 같이 외부 AC전원을 CD로 변환해 주는 컨버터부(6), 상기 컨버터부(6)의 DC전원을 모터(M1)에 인가해주는 인버터부(7), 상기 모터(M1)의 로터위치변화를 검출하는 로터위치검출부(8), 과전류로 부터 회로를 보호하는 과전류 보호부(9), 상기 인버터부(7)의 스위칭 소자인 트랜지스터(Q1-Q6)를 구동하는 게이트 구동부(10), PWM출력과 게이트 출력신호를 로터의 위치에 따라 적절히 출력하여 상기 모터(M1) 를 제어하는 마이컴(11), 상기 마이컴(11)으로 부터의 각종 제어신호를 변조 및 증폭해주는 변조 및 버퍼부(12)로 구성되어 있다.

상기와 같은 구성의 세탁기에서 세탁시 구동회로(5)에서 모터(M1)를 구동하면 로터가 회전하고 이때 스테이터는 반작용에 의해 반대 방향으로 힘을 받게 된다.

이 힘은 스테이터가 외부 터브(2)에 고정되어 있으므로 외부 터브(2)에 전달되고 결국 댐퍼(3)에 전달되어 제3도에서와 같이 내부 터부(4)의 회전방향(로터 회전방향)과 반대방향으로 외부 터브(2)가 댐퍼(3)를 통해 말리는 현상이 발생한다.

이때, 제3도의 (a)와 같은 상태에서 모터(M1)를 반대방향으로 구동하면(b)와 같은 상태로 변화하게 되는데, 이때 댐퍼(3)의 변위량(d1)과 변화시간(t1)에 의해 외부 터브(2)의 진동충격이 발생하고 이는 또한 세탁기 케이스(1)에 전달되어 세탁기 케이스(1)가 진동하게 된다. 이때, 진동은 변위량(d1)/변화시간(t1)에 비례하여 나타난다.

이를 제4도의 플로우 챠트와 함께 설명하면, 우선 마이컴(11)에서 로터의 위치검출신호에 따라 게이트 구동신호를 발생하면 제5도에서와 같이 상하측 게이트 구동시동 Q1과 Q4가 발생한다. 여기서, 게이트 구동신호는 각각 여러경우의 조합이 있을 수 있으나Q1과 Q4를 예로 들은 것이다.

이때, 모터(M1)는 회전하게 되고 PWM듀티를 증가시키면 모터(M1)에 인가되는 전압(PWM듀티×V_DC)이 상승하여 속도가 상승한다(S10).

이때, 최종 목표 듀티(Do)는 RPM에 따라 달라지면 PWM듀티를 일정기울기(S2)로 증가시키고 최종 목표 듀티(Do)에서 유지한다(S11).

이때의 PWM듀티, RPM, 전류형상은 제6도에 도시한 바와 같으며, 로터의 위치검출신호로 부터 모터(M1)의 회전량을 체크하여 일정각도회전이 되면 PWM듀티를 일정기울기(S2)로 감소시킨 후, 일정시간(t_off)모터(M1)를 오프하게 된다(S12-S14).

오프시간 경과후, 반대방향으로 모터(M1)를 구동하는데 PWM듀티를 0에서 목표치 Do까지 일정기울기(S2)로 증가시킨 후 유지하고, 일정각도회전이 되면 PWM듀티를(S2)의 기울기로 감소한 후, 일정시간(t_off)동안 모터(M1)를 오프하는 방식으로 세탁시 정역회전을 한다(S15-S19).

그리고 상기 목표치 Do는 목표 RPM에 따라 결정되며, 듀티증가, 감소기울기(S2)는 실험적으로 결정된다. 그리고 모터(M1)의 회전방향은 로터위치 검출부(8)에 의한 로터위치검출신호로써 판정된다.

그러나 상기와 같은 종래의 기술은 모터의 정역회전 구동시작시 모터의 회전방향과 RPM에 관계없이 일정한 기울기(S2)로 PWM듀티를 증가하며, 또한 인버터부(7)의 상측스위칭 소자인 Q1, Q3, Q5의 게이트 구동신호(Q1)는 마이컴(11)으로 부터의 PWM출력인 PWMo에 변조하고, 하측 스위칭 소자인 Q2, Q4, Q6의 게이트 구동신호(Q4)는 PWMo에 변조하지 않으므로 모터의 실제 회전방향과 구동방향이 다른 제6도의 (t1)구간동안 전류상승이 급격해진다.

즉, 실제로 세탁시 모터를 오프시키더라도 내부 터브는 자체의 관성이 크므로 속도가 서서히 감소하고 다시 반대방향으로 구동하는 시점은 실제 회전 방향과 구동 방향이 반대이므로 전류가 급격히 상승하는 경우가 정역회전시 항상 발생한다.

그리고 모터 토크는 전류에 비례하므로 급격한 전류 변화는 급격한 토크 변화를 가져오고 이는 제3도의 변위시간(t1)시간이 짧아지고 변위량(d1)은 커지므로 외부 터브의 진동이 커지게 된다.

이 진동량은 역회전 시작시점의 RPM에 비례하며, 이러한 진동은 댐퍼와 외부 터브, 세탁기 케이스등에 피로를 누적시켜 세탁기의 수명에 직접적으로 영향을 미쳐 세탁기의 수명을 단축시키게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 점을 감안한 것으로, 본 발명의 목적은 인버터부의 상하측 스위칭 신호를 동시에 PWM변조함으로써 급격한 토크 변화가 발생하는 실제 모터의 회전방향과 구동방향이 다른 시점에서의 급격한 전류상승을 줄여 세탁 정역구동시의 기구적 진동 충격을 방지할 수 있도록 한 직접구동방식 발진 바스킷 세탁기의 세탁제어방법을 제공함에 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 직접구동방식 발진 바스킷 세탁기의 세탁제어방법에 있어서, 세탁 정역구동시 구동시작전 실제 모터의 회전방향과 구동하려는 방향이 동일한지를 판단하는 제1단계와, 상기 제1단계에서 실제 모터의 회전방향과 구동하려는 방향이 다를 경우 급격한 전류상승을 억제하기 위해 상하측 게이트 구동신호를 모두 PWM변조하도록 하는 제2단계와, 최초 RPM을 감지하여 제1, 제2PWM듀티를 결정하는 제3단계와, 모터구동을 시작하여 회전방향과 구동방향이 같아질때까지 PWM듀티를 상기 제1PWM듀티에서 제1기울기로 상승시키는 제4단계와, 모터 회전방향과 구동방향이 같아지면 게이트 출력신호를 상하측중 일측만 PWM변조되도록 변화시키고 PWM듀티를 제2PWM듀티에서 제2기울기로 목표듀티까지 상승시켜 유지하는 제5단계와, 모터의 회전량을 감지하여 일정회전량이 되면 PWM듀티를 제2기울기로 0까지 감소시키는 6단계와, 모터를 오프하는 제7단계로 이루어지는 직접구동방식 발진 바스킷 세탁기의 세탁제어방법에 있다.

이하, 본 발명의 일실시예를 첨부도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

우선, 본 발명은 종래와 동일 시스템에서 수행되며, 세탁 정역구동시 구동하고자 하는 방향과 실제 회전방향이 다른 구간동안 발생하는 진동충격을 줄이기 위해서는 급격한 토크변화(전류의 증가, 감소)를 없애야 하므로 급격한 토크 변화가 발생하는 시점엔 실제 모터의 회전방향과 구동방향이 다른 시점에서의 급격한 전류상승을 줄이기 위해서 PWM변조방식에 따른 전류증가상태를 나타낸 제8도와 같이 인버터부(7)의 구동시 상측 스위칭 소자인 Q1, Q3, Q5와 하측 스위칭 소자인 Q2, Q,4 Q6를 동시에 PWM변조하여 본 발명은 수행하게 되며, 이러한 본 발명을 제9도의 플로우 챠트와 함께 설명하면 다음과 같다.

먼저, 모터(M1)오프상태에서 구동을 시작하기전에 실제의 모터 회전방향(Mr)과 구동하려는 방향(Mc)이 같은지를 판단하여 같을 경우 종래의 방식으로 구동하고, 다른 경우에는 제2도의 마이컴(11)의 변조 및 버퍼부(12)제어신호인 Pc출력(Pc')을 하이로 만들어(제5도 참조)게이트 출력신호가 항상 PWM변조되도록 만들고 이때의 RPM을 감지하여 최초 듀티(Dr1, Dr2)를 결정한다(S20-S23).

이때, 모터 구동시점에서의 역회전 RPM에 따른 Dr1, Dr2의 테이블은 표1과 같다.

여기서,...R1R2R3...이며,...Dr1(1)Dr1(2)Dr1(3)...이고,...Dr2(1)Dr2(2)Dr2(3)...이며, Dr1의 결정은 세탁기의 수명에 거의 없는 상태(진동충격이 적절한 수준)에서 결정하며, Dr2는 전류상승이 연속되는 지점이 되도록 결정한다.

그리고 PWM듀티를 Dr1으로 한 후, 구동하려는 방향(Mc)으로 구동을 시작한 후, PWM듀티를 일정기울기(S1)로 증가시켜 전류상승 기울기를 적절히 만든뒤 회전방향이 바뀌어 Mr=Mc가 되면 PWM듀티를 Dr2로 하고 Pc출력(Pc')을 로우로 만들어(제5도 참조)PWM듀티를 다시 일정기울기(S2)로 목표 듀티(Do)까지 증가시킨 후, 유지한다(S24-S27). 여기서, 상기 마이컴(11)의 Pc출력(Pc')에 따른 하측 스위칭소자의 게이트 구동신호는 제5도의 Q4'와 같다.

그리고 모터(M1)의 회전량이 일정값에 도달하면 PWM듀티를 일정기울기(S2)로 0까지 감소시키며, 0에 도달하면 일정시간(t)동안 모터(M1)를 오프시킨 후, Mc를 반대방향으로 바꾸어 같은 방식으로 반복하게 된다(S28-S33).

한편, 상기와 같은 제어시의 PWM듀티와 전류형상 및 RPM의 관계는 제7도와 같으며, 여기서 보듯이 종래 문제가 되던 Mc≠Mr구간에서의 전류상승 기울기를 위와 같은 제어로 적절히 제어하여 댐퍼(3)의 변위량/변위시간을 줄여 주게 되어 진동충격량이 줄어 들게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 세탁 정역구동시 발생하는 급격한 전류상승에 의한 기구적 진동충격을 제어함으로써 세탁기의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.

Claims (2)

1. 직접구동식 발진 바스킷 세탁기의 세탁제어방법에 있어서, 세탁 정역구동시 구동시작전 실제 모터의 회전방향과 구동하려는 방향이 동일한지를 판단하는 제1단계와, 상기 제1단계에서 실제 모터의 회전방향과 구동하려는 방향이 다를 경우 급격한 전류상승을 억제하기 위해 상하측 게이트 구동신호를 모두 PWM변조하도록 하는 제2단계와, 최초 RPM을 감지하여 제1, 제2PWM듀티를 결정하는 제3단계와, 모터구동을 시작하여 회전방향과 구동방향이 같아질때까지 PWM듀티를 상기 제1PWM듀티에서 제1기울기로 상승시키는 제4단계와, 모터 회전방향과 구동방향이 같아지면 게이트 출력신호를 상하측중 일측면 PWM변조되도록 변화시키고 PWM듀티를 제2PWM듀티에서 제2기울기로 목표듀티까지 상승시켜 유지하는 제5단계와, 모터의 회전량을 감지하여 일정회전량이 되면 PWM듀티를 제2기울기로 0까지 감소시키는 6단계와, 모터를 오프하는 제7단계로 이루어짐을 특징으로 하는 직접구동방식 발진 바스킷 세탁기의 세탁제어방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1PWM듀티는 세탁기의 수명에 영향이 거의 없는 상태인 진동충격이 적절한 수준에서 결정하며, 제2PWM듀티는 전류상승이 연속되는 지점이 되도록 결정함을 특징으로 하는 직접구동방식 발진 바스킷 세탁기의 세탁제어방법.