KR100309482B1 - 세탁기 - Google Patents

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모리시타 요이찌
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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속하는 기술분야
세탁기
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
3상 유도전동기를 이용하는 세탁기에 있어서, DC 브러시레스 모터와 동등의 성능발휘를 가능하게 하는 인버터 구동을 행하고, 저비용으로 대량의 세탁물의 세탁을 가능하게 하는 세탁기를 제공하며, 또한, 속도센서를 이용하지 않고, 정밀하게 세탁물의 양을 추정할 수 있는 세탁기를 제공하는 것을 목적으로함.
3. 발명의 해결방법의 요지
세탁기는, 세탁과 탈수를 행하는 회전드럼와, 회전드럼에 부착된 회전날개를 회전시키는 3상 유도전동기와, 3상 유도전동기의 고정자에 공급하는 일차교류전류치와 일차교류전압치의 적어도 한쪽과 3상 유도전동기 고유의 정수로부터 회전각속도를 추정하는 각속도추정기를 갖는다. 3상 유도전동기의 회전속도 지령치와 상기 속도추정기의 출력치에 따라, 3상 유도전동기의 고정자에 공급하는 각 상의 일차교류전류의 토크전류성분과 여자전류성분을 서로 독립하여 지령한다. 따라서, 상기 각 상의 일차교류전류의 각각의 크기와 주파수를 변화시켜 상기 3상 유도전동기의 회전속도를 제어한다.
4. 발명의 중요한 용도
회전날개세탁기 및 드럼식세탁기의 유도전동기에 사용됨.

Description

세탁기
본 발명은, 3상 유도전동기를 이용한 세탁기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 회전드럼내의 세탁물의 양의 추정 및 세탁물의 편중에 의해서 생기는 언밸런스량의 검출을 하는 세탁기에 관한 것이다.
종래의 세탁기의 회전날개를 구동하는 모터는 단상 유도전동기가 대부분이다. 단상 유도전동기는 전원주파수와, 기어나 벨트 등의 감속기의 감속비로 결정되는 일정한 회전속도로 회전하여 회전날개를 구동하고 있다. 단상 유도전동기는 저속 회전영역에서의 토크가 작기 때문에, 한번에 세탁할 수 있는 세탁물의 양이나 세탁방식이 한정되어 있었다.
이 문제를 해결하는 수단으로서, 예를 들면, 일본국 특개평 7-255988호 공보에, DC 브러시레스 모터와 인버터회로를 이용하여 회전날개의 회전속도를 가변하도록 하는 방법이 제안되어 있다.
또한, 일본국 특개평 6-351292호 공보에는, 3상 유도전동기의 회전을, 인버터회로를 이용하는 V/f 제어에 의하여 속도를 가변하는 방법이 제안되어 있다.
회전드럼내의 세탁물의 양을 추정하는 것으로서는, 예를 들면, 일본국 특개소 61-8094호 공보가 개시되어 있다. 이 종래의 기술에서는, 회전드럼을 구동하는 모터에 통전하여 소정회전수에 달한 시점에서 통전을 정지하고, 그 시점에서 관성으로 회전하는 모터가 자연스럽게 정지하기까지의 시간으로 세탁물의 양을 추정하는 방식이 제안되어 있다. 한편, 일본국 특개평 6-71085 호에는, 모터에 부착한 각속도 센서에 의해 검출되는 각속도정보의 변화로부터 세탁물의 양을 추정하는 방식이 개시되어 있다. 또한 특개평5-3990에는, 모터로의 통전전류로부터 세탁물의 양을 추정하는 방식이 개시되어 있다.
한편, 종래의 세탁기로 회전드럼내의 세탁물의 편중에 의한 언밸런스량을 검지하는 것으로서, 일본국 특개평 3-70596에는, 회전드럼에 진동을 검지하는 센서를 부착하여 언밸런스상태를 검출하는 방식이 개시되어 있다. 또한, 일본국 특개평 5-103895에는, 모터에 부착한 각속도 센서에 의해 검출되는 각속도정보로부터 언밸런스상태를 검출하는 방식이 개시되어 있다. 또한 일본국 특개평9-290089에는, 모터를 흐르는 전류의 변동으로부터 회전드럼의 언밸런스상태를 검출함과 동시에 그 편중되는 위치를 측정하는 위치 센서를 이용하는 방식이 개시되어 있다.
종래의 DC 브러시레스 모터를 이용한 방식으로는, 유도전동기에 비해서 DC 브러시레스 모터의 비용이 비싸다는 문제점을 갖고 있었다.
종래의, 모터의 인가전압과 주파수의 비(V/f)를 일정하게 하여 제어하는 인버터제어로 3상 유도전동기의 속도제한을 행하고자 하면, 제어성이 직류전동기에 비교하면 매우 나쁘고, 특히 저속 영역에서 큰 토크를 얻는 것이 용이하지 않다. 그 때문에 한번에 대량의 세탁물을 세탁하는 것이 쉽지 않다는 문제점을 갖고 있었다.
세탁물의 중량 등의 세탁물의 양의 추정방법에서는, 상기의 구동모터가 관성으로 회전하는 시간으로 추정하는 것은 추정정밀도가 나쁘다고 하는 문제점이 있다. 또한 모터의 회전속도로써 추정하는 방법에서는, 속도 센서를 부착하지 않으면 안된다는 문제점을 갖고 있었다.
세탁물의 중량등 회전드럼내의 세탁물의 양을 추정하는 방법에서는, 전기의 모터가 타성으로 회전하는 시간으로 추정하는 방법, 일정한 전압을 인가한 경우의 모터의 회전각속도의 변화로부터 추정하는 방법, 모터의 통전전류로부터 추정하는 방법의 어느 것이나 추정정밀도가 나쁘다는 문제점을 갖고 있었다.
또한, 회전드럼의 언밸런스량을 검지하는 방법에서는, 진동을 검지하는 센서를 부착할 필요가 있다. 또한 회전각속도의 변화로부터 이 언밸런스량을 높은 정밀도로 검지하기위해서는 고정밀도의 각속도 센서가 필요하기 때문에 비용이 비싸게 된다는 문제점을 갖고 있었다. 또한 모터에 흘리는 전류의 변동으로부터 이 언밸런스량을 검지하는 방법은, 특히 유도전동기의 경우에는 검지정밀도가 낮다고 하는 문제점을 갖고 있었다.
본 발명은, 3상 유도전동기를 이용하는 세탁기에 있어서, DC 브러시레스 모터와 동등의 성능발휘를 가능하게 하는 인버터 구동을 행하고, 저비용으로 대량의 세탁물의 세탁을 가능하게 하는 세탁기를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 속도센서를 이용하지 않고, 정밀하게 세탁물의 양을 추정할 수 있는 세탁기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 세탁기, 특히 드럼식의 세탁기에 있어서, 회전드럼내의 세탁물의 양을 높은 정밀도로 추정함과 동시에, 회전드럼내에서의 세탁물의 편재에 의해서 생기는 언밸런스상태를 높은 정밀도로 검지할 수 있는 세탁기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 있어서의 세탁기의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 있어서의 세탁기의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 있어서의 세탁기의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 제 4 실시예에 있어서의 세탁기의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 제 4 실시예에 있어서의 회전각속도 지령치와 시간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제 5 실시예에 있어서의 세탁기의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 7은 본 발명의 제 6 실시예에 있어서의 세탁기의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 8은 본 발명의 제 7 실시예에 있어서의 세탁기의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 9는 본 발명의 3상 유도전동기의 온도상승의 일례를 나타내는 동작시간과 온도와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 제 8의 실시예에 있어서의 세탁기의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 11A는 세탁물량추정때의 지령회전각속도를 나타내는 파형도이며, 도 11B 는 세탁물량추정때의 회전출력토크를 나타내는 파형도이다.
도 12는 세탁물량과 출력토크차의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 13은 본 발명의 제 9의 실시예에 있어서의 세탁기의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 14는 본 발명의 제 10의 실시예에 있어서의 세탁기의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 15는 회전드럼의 언밸런스상태를 나타내는 정면도이다.
도 16은 회전드럼의 언밸런스상태에서의 출력토크를 나타내는 파형도이다.
도 17은 언밸런스량과 토크변동폭의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 18은 본 발명의 제 11의 실시예에 있어서의 세탁기의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 19는 본 발명의 제 12의 실시예에 있어서의 회전드럼의 구성을 나타내는 정면도이다.
도 20은 본 발명의 제 13의 실시예에 있어서의 회전드럼의 구성을 나타내는 정면도이다.
도 21은 본 발명의 제 13의 실시예에 있어서의 세탁기의 구성을 나타내는 블럭도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 3상 유도전동기 100A : 회전축
102 : 회전날개 102A : 회전축
104, 204, 334 : 회전드럼 104A : 세탁물
104B : 상부 106 : 전달기구
110 : 각속도제어기 112 : 슬립 주파수 연산기
114 : 가산기 115 : 증폭기
116 : 적분기 118 : 회전/정지좌표 변환기
120 : 2상/3상 변환기 122 : 전류제어기
124 : PWM 인버터 126a, 126b, 126c : 전류검출기
128 : 각속도검출기 130 : 컨버터
200 : 각속도추정기 204C : 축
220 : 3상/2상 변환기 222 : 3상/2상 변환기
224 : 2차자속 추정기 226 : 제 1 각속도추정기
228 : 제 2 각속도추정기 230 : 추정각속도 전환기
300 : 여자전류변환기 320 : 각속도지령치 발생기
400 : 시험운전제어기 402 : 세탁물량추정기
403 : 얼밸런스량 추정치 404 : 전환기
412 : 수량조절기 450 : 정수측정용 전류지령기
452 : 전환기 454 : 전동기 정수측정기
456 : 전환기 458 : 전환기
500 : 저항치곡선 선택기 501 : 가산기
502 : 타이머 503 : 언밸런스위치 추정기
504 : 저항치보상기 505 : 회전각속도 변동기
550 : 돌기물 560 : 가상면
570 : 갈고리부 600 내지 615 : 탱크
602 : 언밸런스량 보정기 700 내지 715 : 문
800 내지 815 : 개폐스위치
본 발명의 세탁기는, 세탁과 탈수를 행하는 회전드럼와, 회전드럼에 부착된 회전날개를 회전시키는 3상 유도전동기와, 3상 유도전동기의 고정자에 공급하는 일차교류전류치와 일차교류전압치의 적어도 한쪽과 3상 유도전동기 고유의 정수로부터 회전각속도를 추정하는 각속도추정기를 갖는다. 3상 유도전동기의 회전속도 지령치와 상기 속도추정기의 출력치에 따라, 3상 유도전동기의 고정자에 공급하는 각 상의 일차교류전류의 토크전류성분과 여자전류성분을 서로 독립하여 지령한다. 따라서, 상기 각 상의 일차교류전류의 각각의 크기와 주파수를 변화시켜 상기 3상 유도전동기의 회전속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 3상 유도전동기의 회전속도지령치와 상기 속도추정기의 출력치와의 차에 미리 정한 시험운전정수를 승산한 것을 상기의 토크전류성분으로서 구하고, 이것을 지령치로서 상기 3상 유도전동기에 부여하여 시험운전시키는 시험운전수단을 갖고 있다. 이 시험운전중의 상기 속도추정기의 출력에 따라, 세탁물의 양을 추정하는 세탁물량추정수단을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 회전드럼을 구동하는 전동기와, 상기 전동기의 회전각속도를 제어하는 제어장치를 포함하여 구성되는 세탁기가 제공된다. 또한, 전동기의 회전 각속도가 일정하여 지는 지령각속도를 주어 상기 전동기를 시험운전시키는 시험운전제어기와, 상기 시험운전중의 상기 전동기의 출력토크에 따라서 세탁물의 양을 추정하는 세탁물량 추정기를 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.
회전 각속도가 일정하여 지는 지령각속도를 주어 전동기를 운전시키면, 전동기의 출력토크는 부하에 응해서 변화한다. 예컨대 부하가 클 때는 출력토크는 커진다. 따라서 출력토크를 구하는 것에 따라 회전드럼내의 세탁물의 양을 추정할 수가 있다.
본 발명의 다른 관점의 세탁기는, 회전드럼을 구동하는 전동기와, 상기 전동기의 회전각속도를 제어하는 제어장치와, 상기 전동기를 미리 정한 일정한 회전각속도로 회전시켜 시험운전시키는 시험운전제어기를 포함하여 구성된다. 또한, 상기 시험운전중의 상기 전동기의 출력토크에 따라서, 상기 회전드럼의 내벽에 부착한 세탁물의 편재에 의한 회전드럼의 언밸런스량을 추정하는 언밸런스량추정기를 더욱 포함하여 구성된다.
회전드럼내에서 세탁물이 편재한 상태로, 전동기를 일정한 회전각속도로 회전시켜 회전드럼을 일정한 회전각속도로 회전시키면, 회전에 동기하여 전동기의 출력토크가 변동한다. 따라서 출력토크의 변동량을 구하는 것에 따라 회전드럼의 언밸런스량을 추정할 수가 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 회전드럼 또는 회전드럼에 부착된 회전날개를 회전시키는 3상 유도전동기의 고정자에 공급하는 일차교류전류치와 일차교류전압치의 적어도 한쪽과 3상 유도전동기 고유의 정수로부터 회전각속도를 추정하는 각속도추정기를 포함하여 구성되는 세탁기가 제공된다.
각속도는 3상 유도전동기의 지령 회전각속도 및 각속도추정기의 출력치에 의거하여 추정된다. 추정된 각속도치에 근거하여, 3상 유도전동기의 고정자에 공급하는 일차교류전류의 토크전류성분과 여자전류성분을 서로 독립하여 지령한다. 따라서, 일차교류전류의 각각의 크기와 주파수를 변화시켜 상기 3상 유도전동기의 회전각속도를 제어하며, 그에 의하여 저렴하고 고성능인 세탁기를 실현할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 3상 유도전동기의 회전각속도 지령치와 상기 각속도 추정기의 출력치와의 차에 미리 정한 시험운전정수를 승산한 것을 상기의 토크전류성분으로서 구하고, 이것을 지령치로서 상기 3상 유도전동기에 부여하여 시험운전시키는 시험운전제어기를 더욱 포함하여 구성되는 세탁기가 제공된다.
또한, 세탁물량추정기를 포함하여 구성되며, 세탁물량은 시험운전중에 각속도 추정기의 출력에 따라서 추정되며, 그에 의하여 세탁물량을 정확하게 추정할 수 있는 세탁기를 실현하는 것이 가능하다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 회전드럼을 구동하는 전동기와, 상기 전동기의 회전각속도를 제어하는 제어장치 및, 전동기의 일정한 회전가속도와 관련한 지령 각속도에 응답하여 전동기를 시험운전시키는 시험운전제어기를 포함하여 구성되는 세탁기가 제공된다. 시험운전중에 전동기의 출력토크와 관련하여 세탁물량을 추정하는 세탁물량 추정기가 포함하며, 그에 의하여 세탁물량을 용이하고 정확하게 추정할 수 있는 세탁기가 실현된다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 회전드럼을 구동하는 전동기와, 상기 전동기의 회전각속도를 제어하는 제어장치 및, 전동기의 일정한 회전각속도를 유지하도록 전동기를 시험운전시키는 시험운전제어기를 포함하여 구성되는 세탁기가 제공된다. 시험운전중에 전동기의 출력토크와 관련하여 상기 회전드럼의 내벽에 부착한 세탁물의 편재에 의한 회전드럼의 언밸런스량을 추정하는 언밸런스량추정기가 포함되며, 그에 의하여 회전드럼의 언밸런스량을 정확하게 추정할 수 있는 세탁기가 실현된다.
(실시예)
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 도 1 내지 도 21을 참조하여 설명한다. 이하에서, 전류를 나타내는 각 부호의 오른쪽상부의 * 표시는 그 관련된 부호가 지령임을 나타낸다. 한편, * 표시가 없는 물리량의 부호는 실제값을 나타낸다. 접미사 "e"가 부여된 물리량은 추정치를 나타낸다.
[제 1 실시예]
도 1은 본 발명의 제 1의 실시예에 있어서의 세탁기의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 1에 있어서, 3상 유도전동기(100)의 회전축(100A)은 전달기구(106)를 통해, 세탁과 탈수를 행하는 회전드럼(104)내에 설치된 회전날개(102)의 회전축(102A)에 연결되어 있다. 3상 유도전동기의 회전각속도를 지시하는 회전속도 지령치(ωm *)가 입력되는 각속도제어기(110)의 출력끝단은, 슬립 주파수 연산기(112)와 회전/정지좌표 변환기(118)의 한쪽의 입력끝단에 접속되어 있다. 슬립 주파수 연산기(112)와 회전/정지좌표 변환기(118)의 다른쪽 입력끝단에는 여자전류지령치(I1d *)가 입력된다. 회전/정지좌표 변환기(118)의 2개의 출력끝단은 2상/3상 변환기(120)의 2개의 입력끝단에 각각 접속된다. 2상/3상 변환기(120)의 3개의 출력끝단은 전류제어기(122)의 3개의 입력끝단에 각각 접속되어 있다.
전류제어기(122)의 3개의 출력끝단은 PWM 인버터(124)의 3개의 입력끝단에 각각 접속되고, PWM 인버터(124)의 3개의 출력끝단은 3상 유도전동기(100)에 접속되어 있다. PWM 인버터(124)의 2개의 입력끝단은 컨버터(130)를 통해 단상 100V의 AC전원에 접속되어 있다. PWM 인버터(124)와 3상 유도전동기(100)와의 사이의 3개의 접속선에는 각각 전류검출기(126 a, 126b, 및 126c)가 설치되어 있고, 전류검출기(126a, 126b 및 126c)의 출력끝단은 전류제어기(122)의 3개의 제어입력끝단에 각각 접속되어 있다.
3상 유도전동기(100)에는 회전각속도를 검출하는 각속도검출기(128)가 설치되어 있고, 각속도검출기(128)의 출력끝단은, 상기 각속도제어기(110)의 제어입력끝단과 증폭기(115)의 입력끝단과 접속되어 있다. 증폭기(115)의 출력끝단은 가산기(114)의 입력끝단에 접속되어 있다. 가산기(114)의 다른 입력끝단에는 슬립 주파수 연산기(112)의 출력끝단이 접속되고, 가산기(114)의 출력끝단은 적분기(116)의 입력끝단에 접속되어 있다. 적분기(116)의 출력끝단은 회전/정지좌표 변환기(118)의 다른 입력끝단에 접속되어 있다.
이상과 같이 구성된 세탁기에 대하여, 이하 도 1을 사용하여 그 동작을 설명한다.
회전드럼(104)내에 부착된 회전날개(102)를, 전달기구(106)를 통해 3상 유도전동기(100)에 의하여 회전시키는 것으로, 세탁물을 세탁한다.
일반적으로, 3상 유도전동기는, 3상/2상 변환을 행하여 2상 유도전동기를 구성하는 2상 모델로서 고찰할 수가 있다. 이상 2상유도전동기의 기초식을 식(1)에 나타낸다.
[식 1]
여기서, ild, i1q는 각각 일차측인 고정자로 흐르는 d축 전류 및 d축과 위상차가 90도인 q축 전류를 나타내고, vld, v1q는 각각 d축 전압 및 d축과 위상차가 90도인 q축 전압을 나타낸다. Ψ2d, Ψ2q는 각각 2차측인 회전자의 d축 및 q축의 2차 자속을 나타낸다. 또한, Rj, Lj (j: 1 또는 2)은 각각 j차측의 저항 및 인덕턴스를 나타낸다. 또한 M은 상호 인덕턴스, ωm는 모터의 회전각속도, p는 모터의 N극과 S극의 쌍의 수인 극쌍수를 나타낸다.
직류모터의 각속도제한과 같이, 각속도제어기(110)는, 회전속도 지령치(ωm *)와 각속도검출기(128)에 의해 검출된 회전속도의 값(ωm)으로부터, 토크를 발생시키는 토크전류를 지시하는 토크전류 지령치(I1q)를, 예컨대 다음 식 (2)에 의해 구한다.
[식 2]
여기서, Kps, Kis는 각속도 제어게인으로, 원하는 응답특성이 되도록 설정하는 정수이다.
유도전동기에는 영구자석이 없다. 따라서, 영구자석이 만드는 자계에 해당하는 자계를 만들기 위해, 미리 정한 여자전류를 여자전류지령치(I1d *)에 기초하여 부여한다. 그리고 슬립 주파수 연산기(112)는, 여자전류지령치(I1d *)와 토크전류지령치(I1q *)를 이용하여, 슬립 속도(ωs)를 식(3)으로 계산한다.
[식 3]
3상 유도전동기의 회전속도(ωm)와 극쌍수 p와의 곱을 증폭기(115)로 구하고, 이 곱과 상기 슬립각속도(ωs)를 가산기(114)로 가산한다. 가산결과를 적분기(116)로 적분함으로써, 식 (4)에 나타내는 전기적 위상각(θ0)을 구할 수 있다.
[식 4]
또한, 회전/정지 좌표변환기(l18)에 있어서, 마치 영구자석이 있는 것처럼, 상기의 여자전류지령치(I1d *)와 토크전류지령치(I1q *)와 전기적 위상각(θ0)을 이용하여, 식 (5)에 나타내는 연산을 행한다.
[식 5]
그 결과, 여자전류지령치(I1d *)와 토크전류지령치(I1q *)는, 위상차가 90도 이상의 전류를 지시하는 일차교류전류 지령치(i1d *, i2q *)로 변환된다. 다음에 일차교류전류 지령치(i1d *, i1q *)는 2상/3상 변환기(120)에 의해, 식 (6)에 따라서 3상의 전류를 지시하는 일차교류전류지령치(i1a *,i1b *, i1c *)로 변환된다.
[식 6]
이들 전류지령치대로 전류를 흐르게 할 수 있으면, 직류전동기와 동등한 성능의 3상 유도전동기를 실현하는 것이 가능해진다.
다음에, 전류제어기(122)의 동작에 대하여 설명한다. 실제의 일차교류전류(i1a, i1b, i1c)가 각각 일차교류전류 지령치(i1a *,i1b *, i1c *)에 따르도록 전류 피드백제어를 행한다. 이것은, 예컨대, 실제의 일차교류전류를 각각 전류검출기(126a, 126b, 126c)로 검출하고, 식 (7)에 나타내는 계산을 행하여 전압지령치(vIZ)(z: a,b 또는 c)를 출력한다.
[식 7]
여기서, Kpc, Kic는 전류제어 게인으로, 지령치에 따르기 위해 설정하는 정수이다. PWM 인버터(124)는, 전류제어기(122)로부터의 제어신호인 전압지령치(V1Z)에 따른 펄스폭의 신호에 따라서, 컨버터(130)에 의해서 상용전원으로부터 만들어진 직류전압을 내부의 트랜지스터로 온, 오프 시킨다. 이에 따라 3상 유도전동기(100)에 원하는 전압을 가하여 전류를 흐르게 한다.
또, 3상 유도전동기(100)에 공급되는 3상의, 각각의 일차교류전류(i1a, i1b, i1c)를 가산하면 식 (8)에 나타낸 바와 같이 제로가 된다.
[식 8]
일차교류전류의 검출에 있어서는, 3상 중의 어느 하나가 2상의 전류를 검출하고, 나머지의 1상의 전류는 검출한 2상의 전류치로부터 계산하여도 좋다. 이상의 동작에 의해, 3상 유도전동기에 공급되는 일차교류전류가 희망하는 지령치가 되도록 제어할 수 있고, 3상 유도전동기의 회전속도를 희망하는 속도로 제어할 수 있다.
이상의 제어방식에 의해, 3상 유도전동기의 기동시의 토크특성도 포함시킨 제어성이 개선되어, 직류전동기와 같은 뛰어난 제어성을 얻을 수 있으며, 희망하는 회전속도로 한번에 대량의 세탁물을 세탁할 수 있는 세탁기를 용이하게 실현하는 것이 가능해진다.
또, 제 1 실시예에서는, 전류를 검출하고, 전류제어를 행하는 예에 대하여 설명하였으나, 3상 유도전동기 고유의 정수나 식 (1)의 기초식을 이용하여, 전류를 추정하고, 전압제어로 행하여도 된다.
또한, 3상 유도전동기로 회전날개를 돌려 세탁하는 방식의 세탁기의 예를 나타내었으나, 회전날개를 이용하지 않고 회전드럼을 직접 회전시키는 예컨대 드럼식의 세탁기에도 적용할 수 있다.
또, 제 1 실시예에서는, 3상 유도전동기의 회전 각속도를 검출하는 엔코더 등의 속도검출기가 필요하다. 본 발명의 제 2 실시예로서, 속도검출기를 이용하지 않고 직류전동기와 동등의 제어성을 갖는 3상 유도전동기의 제어장치를 이용한 세탁기에 대하여 설명한다.
[제 2 실시예]
이하 본 발명의 제 2 실시예의 세탁기에 대하여, 도 2를 참조하면서 설명한다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 있어서의 세탁기의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 2에 있어서, 3상 유도전동기(100)의 회전축(100A)은 회전드럼(104)내에 설치된 회전날개(102)의 회전축(102A)을 구동하는 전달기구(106)에 연결되어 있다. 회전 각속도 지령치(ωm *)가 입력되는 각속도제어기(110)의 출력끝단은 슬립 주파수 연산기(112)와 회전/정지좌표 변환기(118)의 한쪽 입력끝단에 접속되어 있다. 슬립 주파수 연산기(112)와 회전/정지좌표 변환기(118)의 다른쪽의 입력끝단에는 여자전류지령치(I1d *)가 입력된다.
회전/정지좌표 변환기(118)의 2개의 출력끝단은 2상/3상 변환기(120)의 입력끝단에 접속되고, 2상/3상 변환기(120)의 3개의 출력끝단은 전류제어기(122)의 3개의 입력끝단에 각각 접속되어 있다. 전류제어기(122)의 3개의 출력끝단은 PWM 인버터(124)의 3개의 입력끝단에 각각 접속되고, PWM 인버터(124)의 3개의 출력끝단은 3상 유도전동기(100)에 접속되어 있다. PWM 인버터(124)의 2개의 입력끝단은 컨버터(130)를 통해 단상 100V의 AC전원에 접속되어 있다.
PWM 인버터(124)와 3상 유도전동기(100)와의 사이의 3개의 접속선에는 각각 전류검출기(126a, 126b 및 126c)가 설치되어 있다. 전류검출기(126a, 126b 및 126c)의 출력끝단은 전류제어기(122)의 3개의 제어입력끝단에 각각 접속되어 있다. 전류검출기(126a, 126b, 및 126c)의 출력끝단은 3상/2상 변환기(220)의 3개의 입력끝단에도 접속되어 있다. 3상/2상 변환기(220)의 2개의 출력끝단은 2차자속 추정기(224)의 2개의 입력끝단에 각각 접속되고, 또한 상기 2개의 출력끝단의 한쪽은 제 1 각속도추정기(226)의 입력끝단에 접속되고, 다른쪽은 제 2 각속도추정기(228)의 입력끝단에 접속되어 있다.
전류제어기(122)의 3개의 출력끝단은 3상/2상 변환기(222)의 3개의 입력끝단에 각각 접속되고, 3상/2상 변환기(222)의 2개의 출력끝단은 2차자속 추정기(224)의 다른 2개의 입력끝단에 각각 접속되어 있다. 2차자속 추정기(224)의 2개의 출력끝단은 제 1 각속도추정기(226)의 다른 2개의 입력끝단에 접속되어 있다. 2차자속 추정기(224)의 다른 2개의 출력끝단은 제 2 각속도추정기(228)의 다른 2개의 입력끝단에 접속되어 있다. 제 1 각속도추정기(226) 및 제 2 각속도추정기(228)의 출력끝단은 추정각속도전환기(230)의 2개의 전환접점에 각각 접속되어 있다. 추정각속도전환기(230)의 공통접점은 증폭기(115)와 각속도제어기(110)의 입력끝단에 접속되어 있다.
증폭기(115)의 출력끝단은 가산기(114)의 한쪽의 입력끝단에 접속되어 있다. 가산기(114)의 다른쪽의 입력끝단에는 슬립 주파수 연산기(112)의 출력끝단이 접속되고, 가산기(114)의 출력끝단은 적분기(116)의 입력끝단에 접속되어 있다. 적분기(116)의 출력끝단은 회전/정지 좌표변환기(118)의 다른 입력끝단에 접속되어 있다.
이상과 같이 구성된 세탁기에 대하여, 이하 도 2를 사용하여 그 동작을 설명한다.
회전드럼(104)내에 부착된 회전날개(102)를, 3상 유도전동기(100)로 전달기구(106)를 통해 회전시키는 것으로, 세탁물을 세탁한다.
슬립 주파수 연산기(112), 가산기(114), 증폭기(115), 적분기(116), 회전/정지좌표변환기(118), 2상/3상 변환기(120), 전류제어기(122), PWM 인버터(124) 및 컨버터(130)의 동작은 제 1 실시예와 동일하므로 그 설명을 생략한다. 각속도제어기(110)는, 3상 유도전동기의 회전속도 지령치(ωm *)와 각속도추정기(200)의 출력의 각속도추정치(ωme)로부터, 토크전류지령치(I1q *)를, 예컨대 다음 식 (9)로써 구한다.
[식 9]
Kps, Kis는 각속도제어 게인으로, 희망하는 응답특성이 되도록 설정하는 정수이다. 각속도추정이 정확하게 행하여지면, 제 1 실시예와 같이 직류전동기와 동등한 제어성을 실현할 수 있다.
이하에 3상 유도전동기의 회전각속도를 추정하는 동작의 일례에 대하여 설명한다.
3상/2상 변환기(220)로, 전류검출기(126a, 126b, 126c)의 각각의 검출출력(ila, i1b, i1c)을 식 (10)을 이용하여 2상의 교류전류(ild, i1q)로 변환한다.
[식 10]
다음에 또 하나의 3상/2상 변환기(222)로, 3상의 전압지령치(v1z)(z: a, b 또는 c)를 식 (11)을 사용하여 2상의 교류전압(vld, v1q)으로 변환한다.
[식 11]
이들 2상 교류전류 및 2상 교류전압으로부터, 2차자속 추정기(224)에 의해,
식 (12) 및 (13)을 사용하여 2차자속(Ψ2d, Ψ2q)을 추정할 수 있다.
[식 12]
[식 13]
여기서, 2상 모델에 있어서의 3상 유도전동기의 기초식 (1)로부터, 3상 유도전동기의 회전각속도(ωme)를 추정하는 다음 2개의 식을 얻을 수 있다.
[식 14]
[식 15]
이들 2개의 식은 동시에, 분모가 0이 되는 경우가 있고, 그 근방에서 추정정밀도가 나빠진다. 그러나, 3상 유도전동기가 구동되고 있는 상태에서는, 식 (14)의 분모인 이차자속(Ψ2q)의 변화와 식 (15)의 분모인 2차자속(Ψ2d)의 변화는, 서로 위상이 90도 어긋난 정현파형상이 된다. 따라서, 양쪽 모두 동시에 0이 되는 일은 없다.
제 1 각속도추정기(226)가 식 (14)에 따라서, 우선 분자에 해당하는 추정각속도 분자부를 산출한다. 이것을 분모인 이차자속(Ψ2q)으로 나눗셈하여 3상 유도전동기의 회전각속도를 추정한다. 다음에 제 2 각속도추정기(228)가 식 (15)에 따라서, 우선 분자에 해당하는 추정각속도 분자부를 산출하고, 이것을 분모인 2차자속(Ψ2d)으로 나눗셈하여 3상 유도전동기의 회전각속도를 추정한다. 다음에 추정각속도전환기(230)에 의해 2차자속(Ψ2d,Ψ2q)의 크기를 측정하여, 이들이 0근방의 치가 아닌 쪽, 즉, 분모가 0 근방의 치가 아닌 쪽을 선택한다. 이에 따라 항상 정밀도 좋게 3상 유도전동기의 회전속도를 추정할 수 있게 된다.
이상의 방법에 의해, 제 1 실시예에서 사용한 각속도검출기(128)를 사용하지 않아도, 저속회전으로부터 고속회전까지 큰 토크를 얻을 수 있으며, 대량의 세탁물의 세탁을 가능하게 하는 세탁기를 용이하게 실현할 수 있다.
제 2 실시예에서는 2상/3상 변환기(120)로, 3상의 일차교류전류 지령치를 형성하여, 3상의 일차교류전류와 비교하여, 전류제어기(122)로, 3상의 일차교류전류를 각각 제어하였다. 다른 방법으로서 전류검출기(126a, 126b, 126c)에서 검출한 3상 일차교류전류를 3상/2상 변환기(220)로 2상의 일차교류전류로 하여, 이 2상 전류를 2상/3상 변환기(120)에 들어가기 전의 2상의 일차교류전류 지령치와 비교한다. 비교결과에 따라서 전류제어를 행하여, 2상의 전압지령치를 2상/3상 변환기로 3상의 전압지령치로서 형성하여도 좋다.
또한, 제 2 실시예에서도 실제 전압 대신에 전압지령치를 사용하고 있으나, 이에 따라 전압을 검출하는 전압검출기가 필요없게되는 이점이 있다. 이 경우, PWM 인버터(124)가 온 할 때의 시간이 걸리는 등의 영향을 보정하면, 전압지령치의 정밀도가 더욱 향상한다.
또, 본 실시예에서도, 3상 유도전동기로 회전날개를 돌려 세탁하는 세탁기의 예를 나타내었으나, 회전날개를 이용하지 않고 회전드럼을 직접 회전시키는 예컨대 드럼식의 세탁기에도 적용할 수 있다.
[제 3 실시예]
제 1 및 제 2 실시예에서는, 마치 3상 유도전동기에 영구자석이 있는 것처럼, 자계를 만드는 여자전류가 일정하게 되도록 제어하고 있다. 그러나, 고속회전영역에서 큰 토크를 얻기 위해서는, 여자전류를 증가시킬 필요가 있고 그 때문에 높은 직류전압이 필요하게 된다. 컨버터(130)의 출력의 직류전압은 상용전원의 전압으로 결정되기 때문에 전압치에는 한계가 있다.
이하에 본 발명의 제3의 실시예로서, 탈수시 등의 고속회전영역에서도 사용전원의 전압에 의하여 비교적 큰 토크를 얻을 수 있는 3상 유도전동기의 제어장치를 갖는 세탁기에 대하여 설명한다.
이하 본 발명의 제 3 실시예의 세탁기에 대하여, 도 3을 참조하면서 설명한다. 도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 있어서의 세탁기의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 3에 있어서, 3상 유도전동기(100)의 회전축(100A)은 전달기구(106)를 통해, 회전드럼(104)내에 설치된 회전날개(102)의 회전축(102A)에 연결되어 있다. 회전각속도 지령치(ωm *)가 입력되는 각속도제어기(110)의 출력끝단은, 슬립 주파수 연산기(112)와 회전/정지 좌표변환기(118)의 한쪽의 입력끝단에 접속되어 있다. 여자전류변환기(300)의 입력끝단은 각속도제어기(110)의 입력끝단에 접속되어 있다.
슬립 주파수 연산기(112)및 회전/정지 좌표변환기(118)의 다른 입력끝단에는 여자전류 변환기(300)의 출력끝단이 접속되어 있다. 회전/정지 좌표변환기(118)의 2개의 출력끝단은 2상/3상 변환기(120)의 2개의 입력끝단에 접속되고, 2상/3상 변환기(120)의 3개의 출력끝단은 전류제어기(122)의 3개의 입력끝단에 각각 접속되어 있다. 전류제어기(122)의 3개의 출력끝단은 PWM 인버터(124)의 3개의 입력끝단에 각각 접속됨과 동시에, PWM 인버터(124)의 3개의 출력끝단은 3상 유도전동기(100)에 접속되어 있다. PWM 인버터(124)의 2개의 입력끝단은 컨버터(130)를 통해 단상 100V의 AC전원에 접속되어 있다. PWM 인버터(124)와 3상 유도전동기(100)와의 사이의 3개의 접속선에는 각각 전류검출기(126a, 126b, 및 126c)가 설치되어 있고, 전류검출기(126a, 126b 및 126c)의 출력끝단은 전류제어기(122)의 3개의 제어입력끝단에 각각 접속됨과 동시에, 각속도추정기(200)의 다른 3개의 입력끝단에 접속되어 있다.
각속도추정기(200)의 출력끝단은 증폭기(115)의 입력끝단과 각속도제어기(110)의 다른 입력끝단에 접속되어 있다. 증폭기(115)의 출력끝단은 가산기(114)의 한쪽의 입력끝단에 접속되어 있다. 가산기(114)의 다른 입력끝단에는 슬립 주파수 연산기(112)의 출력끝단이 접속되고, 가산기(114)의 출력끝단은 적분기(116)의 입력끝단에 접속되어 있다. 적분기(116)의 출력끝단은 회전/정지좌표 변환기(118)의 다른 입력끝단에 접속되어 있다.
이상과 같이 구성된 세탁기에 대하여, 이하 도 3을 사용하여 그 동작을 설명한다.
제 3 실시예에 있어서도, 회전드럼(104)에 부착된 회전날개(102)를, 3상 유도전동기(100)로 전달기구(106)를 통해 회전시키는 것으로, 세탁물을 세탁한다.
각속도제어기(110), 슬립 주파수 연산기(112), 가산기(114), 증폭기(115), 적분기(116), 회전/정지 좌표변환기(118), 2상/3상 변환기(120), 전류제어기(122), PWM 인버터(124), 컨버터(130) 및 각속도추정기(200)의 동작은 제 2 실시예와 동일하므로 그 설명을 생략한다.
본 실시예에서는, 회전각속도 지령치(ωm *)를 입력하고, 여자전류 지령치(I1d *)를 출력하는 여자전류변환기(300)를 구비하고 있다. 탈수시 등의 3상 유도전동기를 고속으로 회전시킬 경우, 전류제어기(122)로부터의 출력인 일차교류전압의 제어치의 최대치가, 전원전압으로 결정되는 컨버터(130)의 출력인 직류출력전압보다도 커진다. 이 때문에 희망하는 토크를 발생시킬 수 없고, 전동기의 회전속도가 저하한다.
그래서, 탈수시에는, 여자전류지령치(I1d *)를 세탁시 등의 저속회전시보다 작게 한다. 이에 따라, 고속회전이라도 비교적 큰 토크를 낼 수 있어 탈수능력을 올릴 수 있다.
또, 본 실시예에서는, 3상 유도전동기로 회전날개를 돌려 세탁하는 세탁기의 예를 나타내었으나, 회전날개를 이용하지 않고 회전드럼을 직접 회전시키는 예컨대 드럼식의 세탁기에도 적용할 수 있다.
[제 4 실시예]
전원의 주파수로 결정되는 일정속도만으로 운전할 수 없는 단상 유도전동기는 회전속도의 기동 특성을 바꿀 수 없고, 회전날개의 회전의 시동시나 반전동작시의 쇼크를 부드럽게 할 수 없다. 그 때문에 진동이나 소음이 크다고 하는 문제점이 있었다.
그래서, 본 발명의 제 4 실시예로서, 회전의 시동시나 반전동작시의 쇼크를 부드럽게 하여, 저진동 또한 저소음의 동작을 실현하는 세탁기에 대하여 이하에 설명한다.
이하 본 발명의 제 4 실시예의 세탁기에 대하여, 도 4를 참조하면서 설명한다.
도 4는 본 발명의 제 4 실시예에 있어서의 세탁기의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 4에 있어서, 3상 유도전동기(100)의 회전축(100A)은 전달기구(106)를 통해 회전드럼(104)내에 설치된 회전날개(102)의 회전축(102A)에 연결되어 있다. 각속도지령치 발생기(320)의 출력끝단은 각속도제어기(110)의 입력끝단에 접속되어 회전각속도 지령치(ωm *)가 입력된다. 각속도제어기(110)의 출력끝단은 슬립 주파수 연산기(112)와 회전/정지좌표 변환기(118)의 한쪽의 입력끝단에 접속되어 있다. 슬립 주파수 연산기(112)와 회전/정지좌표 변환기(118)의 다른쪽의 입력끝단에는 여자전류지령치(I1d *)가 입력된다. 회전/정지좌표 변환기(118)의 2개의 출력끝단은 2상/3상 변환기(120)의 2개의 입력끝단에 각각 접속되고, 2상/3상 변환기(120)의 3개의 출력끝단은 전류제어기(122)의 3개의 입력끝단에 각각 접속되어 있다. 전류제어기(122)의 3개의 출력끝단은 PWM 인버터(124)의 3개의 입력끝단에 각각 접속됨과 동시에 각속도추정기(200)의 3개의 입력끝단에 접속되어 있다. PWM 인버터(124)의 3개의 출력끝단은 3상 유도전동기(100)에 접속되어 있다. PWM 인버터(124)의 2개의 입력끝단은 컨버터(130)를 통해 단상 100V의 AC 전원에 접속되어 있다.
PWM 인버터(124)와 3상 유도전동기(100)와의 사이의 3개의 접속선에는 각각 전류검출기(126a, 126b 및 126c)가 설치되어 있고, 전류검출기(126a, 126b 및 126c)의 출력끝단은 전류제어기(122)의 3개의 제어입력끝단에 각각 접속됨과 동시에 각속도추정기(200)의 다른 3개의 입력끝단에 접속되어 있다.
각속도추정기(200)의 출력끝단은 증폭기(115)의 입력끝단과 각속도제어기(110)의 다른 입력끝단에 접속되어 있다. 증폭기(115)의 출력끝단은 가산기(114)의 한쪽의 입력끝단에 접속되어 있다. 가산기(114)의 다른쪽의 입력끝단에는 슬립 주파수 연산기(112)의 출력끝단이 접속되고, 가산기(114)의 출력끝단은 적분기(116)의 입력끝단에 접속되어 있다. 적분기(116)의 출력끝단은 회전/정지 좌표변환기(118)의 다른 입력끝단에 접속되어 있다.
이상과 같이 구성된 세탁기에 대하여, 이하 도 4, 도 5를 사용하여 그 동작을 설명한다.
제 4 실시예에 있어서도, 회전드럼(104)에 부착된 회전날개(102)를, 3상 유도전동기(100)로 전달기구(106)를 통해 회전시키는 것으로, 세탁물을 세탁한다.
각속도제어기(110), 슬립 주파수 연산기(112), 가산기(114), 증폭기(115), 적분기(116), 회전/정지 좌표변환기(118), 2상/3상 변환기(120), 전류제어기(122), PWM 인버터(124), 컨버터(130), 속도추정기(200)의 동작은 제 3 실시예와 동일하므로 설명을 생략한다.
종래의 일정속도로 회전날개(102)가 회전하는 세탁기와 마찬가지로, 3상 유도전동기에 스텝형상으로 변화하는 회전각속도지령치(ωm *)를 가하면, 각속도제어게인으로 결정되는 과도응답에 의한 쇼크를 동반한 동작밖에 실현할 수 없다. 따라서, 쇼크가 일어나지 않도록 천천히 원활하게 회전각속도를 상승하기 위해서는 각속도제어 게인을 작게 설정할 필요가 있다. 그러나 각속도제어 게인을 작게 하면, 세탁물이 회전날개에 걸린 경우 등의 특성을 개선하는 교란 억제특성이 나빠진다. 또한 세탁물의 양에 따라, 기동하는데 시간이 변한다고 하는 문제가 있다. 그래서, 회전속도 지령치(ωm *(t))를, 예컨대, 도 5의 곡선을 나타내는 식 (16)과 같은 3차 시간함수로 한다.
[식 16]
여기서, T는 기동 시간으로, (ωmt)는 최종 목표회전각속도이다. 토크전류지령치(I1q *)를 각속도추정치(ωme)를 이용하여, 예컨대 다음 식 (17)과 같이 부여한다.
[식 17]
이에 따라, 희망하는 과도응답특성을 실현할 수 있으며, 시동시나 반전동작시의 쇼크를 원활하게, 저진동 또한 저소음의 세탁기를 실현할 수 있다.
또, 본 실시예에서는, 회전각속도지령치(ωm *(t))를 3차함수로서 부여하였지만, 정현파형상의 함수나 복수의 함수를 조합한 함수 등의 연속함수여도 좋다.
또한, 본 실시예에서도, 3상 유도전동기로 회전날개를 돌려 세탁하는 세탁기가 예를 나타내었으나, 회전날개를 이용하지 않고 회전드럼을 직접 회전시키는 예컨대 드럼식의 세탁기에도 적용할 수 있다.
[제 5 실시예]
세탁을 할 때 세탁물의 양에 따른 급수를 행하면, 헹굼 부족의 문제의 해소나 물의 절약이 가능해진다. 그를 위해서는, 급수를 행하기 전에, 세탁물의 양(예컨대 중량)을 정밀하게 추정할 필요가 있다.
본 발명의 제 5 실시예로서, 급수를 행하기 전에, 회전날개를 시험적으로 회전시켜, 세탁물의 양을 정밀하게 추정할 수 있는 세탁기에 대하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 제 5 실시예에 있어서의 세탁기의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 6에 있어서, 3상 유도전동기(100)의 회전축(100A)은 전달기구(106)를 통해 회전드럼(104)내에 설치된 회전날개(102)의 회전축(102A)에 연결되어 있다. 회전각속도지령치(ωm *)가 입력되는 각속도제어기(110)와 시험운전 제어기(400)의 출력끝단은 각각 전환기(404)의 2개의 전환접점에 접속되어 있다. 전환기(404)의 공통접점은 슬립 주파수 연산기(112)와 회전/정지좌표 변환기(118)의 입력끝단에 접속되어 있다. 슬립 주파수 연산기(112)와 회전/정지좌표 변환기(118)의 다른 쪽의 입력끝단에는 여자전류 지령치(I1d ＊)가 입력된다. 회전/정지좌표 변환기(118)의 2개의 출력끝단은 2상/3상 변환기(120)의 입력끝단에 접속되고, 2상/3상변환기(120)의 3개의 출력끝단은 전류제어기(122)의 3개의 입력끝단에 각각 접속되어 있다. 전류제어기(122)의 3개의 출력끝단은 PWM 인버터(124)의 3개의 입력끝단에 각각 접속되고, PWM 인버터(124)의 3개의 출력끝단은 3상 유도전동기(100)에 접속되어 있다. PWM 인버터(124)의 2개의 입력끝단은 컨버터(130)를 통해 단상 100V의 AC 전원에 접속되어 있다.
PWM 인버터(124)와 3상 유도전동기(100)와의 사이의 3개의 접속선에는 각각 전류검출기(126a, 126b 및 126c)가 설치되어 있고, 전류검출기(126a, 126b 및 126c)의 출력끝단은 전류제어기(122)의 3개의 제어입력끝단에 각각 접속됨과 동시에 각속도추정기(200)의 다른 3개의 입력끝단에 접속되어 있다.
각속도추정기(200)의 출력끝단은 증폭기(115), 각속도제어기(l10), 시험운전제어기(400), 세탁물량 추정기(402)의 입력끝단에 접속되어 있다. 증폭기(115)의 출력끝단은 가산기(114)의 한쪽의 입력끝단에 접속되어 있다. 가산기(114)의 다른 입력끝단에는 슬립 주파수 연산기(112)의 출력끝단이 접속되고, 가산기(114)의 출력끝단은 적분기(116)의 입력끝단에 접속되어 있다. 적분기(116)의 출력끝단은 회전/정지좌표 변환기(118)의 다른 입력끝단에 접속되어 있다. 세탁물량추정기(402)의 출력끝단은 회전드럼(104)의 수량을 조절하는 수량조절기(412)의 입력끝단에 접속되어 있다.
이상과 같이 구성된 세탁기에 대하여, 이하 도 6을 사용하여 그 동작을 설명한다.
세탁물 양을 추정하는 경우, 세탁물을 세탁하는 경우와 같이, 회전드럼(104)에 부착된 회전날개(102)를, 3상 유도전동기(100)로 전달기구(106)를 통해 시험운전시킨다. 예컨대, 회전드럼(104)에 급수후에 추정하는 방법도 생각할 수 있다. 그러나, 이 방법은 사용자가 급수가 끝날 때까지 기다리지 않으면 안된다는 결점이 있기 때문에, 급수전에 추정하는 것이 바람직하다. 그러나, 급수전에, 세탁하는 경우와 같이 회전날개(102)을 회전시키면, 세탁물이 떠오르거나, 말리거나, 회전날개에 걸리기도 하기 때문에 추정 정밀도가 나쁘다. 특히, 과도 응답시에는, 세탁물의 걸림 등의 영향이 많이 나오기 때문에, 추정 정밀도가 나쁘다.
그래서, 세탁물 양을 추정하기 위해서 시험운전을 하는 경우, 우선, 전환기(404)를 시험운전제어기(400)쪽으로 바꾼다. 그리고, 세탁물의 양을 용이하게 추정할 수 있도록, 3상 유도전동기의 회전각속도지령치(ωm ＊)와 각속도추정기(200)의 출력치인 각속도추정치(ωme)로부터, 시험운전제어기(400)가, 토크전류지령치(I1q ＊)를, 다음 식 (18)과 같이 부여한다.
[식 18]
여기서, Kps는 각속도제어 게인을 나타낸다. 슬립 주파수 연산기(112), 가산기(114), 증폭기(115), 적분기(116), 회전/정지좌표 변환기(118), 2상/3상 변환기(120), 전류제어기(122), PWM 인버터(124), 컨버터(130) 및 각속도추정기(200)의 동작은 제 2 실시예와 동일하므로 설명을 생략한다.
토크전류지령치(I1q ＊)는 식 (18)로 준 경우, 세탁시의 동작과 다르고, 적분항이 포함되어 있지 않기 때문에, 부하가 되는 세탁물의 양이 증가할수록, 3상 유도전동기의 회전속도의 시간이 늦어진다. 이 때문에 각속도추정기(200)의 출력인 속도추정치의 크기로부터 세탁물 양을 용이하게 추정할 수 있다.
예컨대, 세탁물 양을 5단계로 나누는 경우, 세탁물량 추정기(402)는, 각속도추정치(ωme)로 미리 시험하여 정한 드레쉬홀드치(ω1) 내지 (ω4)를 식 (19), (20), (21), (22) 및 (23)에 나타낸 바와 같이 비교하여 나눈다.
[식 19]
(세탁물량은 최소량) (19)
[식 20]
(세탁물량은 소량) (20)
[식 21]
(세탁물량은 보통) (21)
[식 22]
(세탁물량은 대량) (22)
[식 23]
(세탁물량은 최대량) (23)
한편, 식 (18)의 제어게인 Kps는, 세탁할 수 있는 최대의 세탁물을 넣은 경우에, 충분히 3상 유도전동기의 회전속도가 시간이 느려지도록, 낮게 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 회전각속도지령치(ωm ＊)는, 크게 설정하면, 회전각속도가 빨라져 세탁물이 둘둘 말리어질 가능성이 증가하기 때문에, 세탁시보다도 빠른 속도로 설정하는 것은 바람직하지 않다.
그리고, 세탁물량이 추정된 후, 수량조절기(412)는 이 세탁물량에 따라 급수량을 정한다. 다음에, 전환기(404)는 각속도제어기(110)쪽으로 전환되고, 제 2 실시예에서 설명한 세탁을 실행한다.
또, 본 실시예에서는, 각속도추정치의 크기로 세탁물량을 추정하였지만, 세탁물의 양이 많을수록, 각속도추정치의 격차가 커진다. 그래서, 이러한 문제점을 제거하기 위하여, 복수회, 시험운전을 행하여, 그 때의 각속도추정치의 격차로 세탁물량을 추정하여도 좋다.
또한, 본 실시예에서는, 각속도추정치의 크기로 세탁물량을 추정하였지만, 이하에 설명하는 바와 같이 토크전류성분으로 추정하여도 좋다. 다음에 이 방법에 대하여 설명한다.
우선, 세탁물량을 추정하는 경우의 시험운전으로서는, 세탁물의 양을 용이하게 추정할 수 있도록, 시험운전제어기(400)가, 3상 유도전동기의 회전각속도지령치(ωm ＊)와 각속도추정기(200)의 출력치인 각속도추정치(ωme)로부터, 각속도제어기(110)와 마찬가지로, 토크전류지령치(I1q *)를, 다음 식 (24)와 같이 준다.
[식 24]
여기서, KpL, KIL은 각속도제어 게인이다. 토크전류지령치(I1q ＊)를 식 (24)로 준 경우, 속도오차의 적분항이 포함되어 있기 때문에, 세탁물의 양의 대소에 관계없이 각속도추정치가 회전각속도 지령치에 따를 때까지 토크전류 지령치가 증가한다. 즉, 세탁물의 양이 증가하면, 토크전류지령치도 증가한다. 따라서, 각속도추정치의 크기가 아니라, 토크전류지령치로 세탁물의 양을 용이하게 추정할 수 있다.
또, 토크전류 지령치가 변화하면, 식 (3)에 의해 슬립 속도가 증가하기 때문에, 일차교류전류 및 일차교류전압의 주파수가 증가한다. 따라서, 이들 주파수의 대소에 따라 세탁물량을 추정하여도 좋다.
또한, 시험운전을 개시한 시간에서부터, 각속도추정치가 회전각속도 지령치 근방에 달하기까지의 응답시간, 즉, 각속도추정치와 회전각속도 지령치와의 편차가 미리 정한 편차폭에 들어가기까지의 응답시간은, 세탁물량이 증가함에 따라서 증가한다. 따라서, 이 응답시간을 측정하여, 그 응답시간에 의해 세탁물량을 추정하여도 좋다.
이 경우, 세탁물량의 추정정밀도를 올리기 위해서, 각속도 제어게인 KpL, KIL를 세탁동작시보다도 작게 하여도 좋다.
또한, 토크전류 지령치를 미리 정한 일정치로 설정하고, 시험운전을 시작한 시간에서부터, 각속도추정치가 규정치가 되기까지의 시간을 측정하여, 이 시간에 의해 세탁물량을 추정하여도 좋다. 이 경우도, 세탁물량의 추정정밀도를 올리기 위해서, 통상의 세탁시에 발생하는 토크보다도 작은 토크가 되는 토크전류지령치로 설정하여도 좋다.
[제 6 실시예]
3상 유도전동기의 회전속도를 추정하는 식 (12) 내지 식 (15)의 연산식이나, 슬립속도를 계산하는 식 (3)으로서는, 3상 유도전동기 고유의 정수인 j (j: 1 또는 2)차측의 저항 Rj,j차측의 인덕턴스(Lj), 상호 인덕턴스(M) 등을 이용한다. 그러나, 이들 3상 유도전동기 고유의 정수는, 전동기의 제조시의 격차 등의 영향으로 개개의 값이 다르다.
이를 감안하여, 본 발명의 제 6 실시예로서, 3상 유도전동기 고유의 정수를 측정하여, 항상 최적의 세탁을 실행할 수 있는 세탁기에 대하여 설명한다.
이하 본 발명의 제 6 실시예의 세탁기에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다.
도 7은 본 발명의 제 6 실시예에 있어서의 세탁기의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 7에 있어서, 3상 유도전동기(100)의 회전축(100A)은 전달기구(106)를 통해 회전드럼(104)내에 설치된 회전날개(102)의 회전축(102A)에 연결되어 있다. 회전속도지령치(ωm ＊)가 입력되는 각속도제어기(110)의 출력끝단은, 슬립 주파수 연산기(112)와 회전/정지좌표 변환기(118)의 한쪽의 입력끝단에 접속되어 있다. 슬립 주파수 연산기(112)와 회전/정지좌표 변환기(118)의 다른쪽의 입력끝단에는 여자전류지령치(I1d＊)가 입력된다. 회전/정지좌표 변환기(118)의 2개의 출력끝단은 2상/3상 변환기(120)의 입력끝단에 접속되고, 2상/3상 변환기(120)의 3개의 출력끝단은 3회로 전환기(452)의 3개의 전환접점에 각각 접속되어 있다. 전환기(452)의 다른 3개의 전환접점에는 정수측정용 전류지령기(450)의 3개의 출력끝단이 접속되어 있다. 전환기(452)의 3개의 공통접점은 전류제어기(122)의 3개의 입력끝단에 각각 접속되어 있다. 전류제어기(122)의 3개의 출력끝단은 PWM 인버터(124)의 3개의 입력끝단에 각각 접속되고, PWM 인버터(124)의 3개의 출력끝단은 3상 유도전동기(100)에 접속되어 있다.
PWM 인버터(124)의 2개의 입력끝단은 컨버터(130)를 통해 단상 100V의 AC 전원에 접속되어 있다. 전류제어기(122)의 상기 3개의 출력끝단은, 3회로의 전환기(456)의 3개의 공통접점에 접속되어 있다. PWM 인버터(124)와 3상 유도전동기(100)와의 사이의 3개의 접속선에는 각각 전류검출기(126a, 126b 및 126c)가 설치되어 있고, 전류검출기(126a, 126b 및 126c)의 출력끝단은 전류제어기(122)의 3개의 제어입력끝단에 각각 접속됨과 동시에, 3회로의 전환기(458)의 3개의 공통단자에 각각 접속되어 있다. 전환기(456 및 458)의 한쪽의 각각 3개의 전환접점은 각속도추정기(200)의 입력끝단에 접속되고, 다른쪽의 각각 3개의 전환접점은 전동기 정수 측정기(454)의 입력끝단에 접속되어 있다.
각속도 추정기(200)의 출력끝단은 각속도제어기(110)와 증폭기(115)의 입력끝단에 접속되어 있다. 전동기 정수 측정기(454)의 출력끝단은 슬립 주파수 연산기(112)와 각속도추정기(200)의 입력의 입력끝단에 접속되어 있다. 증폭기(115)의 출력끝단은 가산기(114)의 한쪽의 입력끝단에 접속되어 있다. 가산기(114)의 다른 입력끝단에는 슬립 주파수 연산기(112)의 출력끝단이 접속되고, 가산기(114)의 출력끝단은 적분기(116)의 입력끝단에 접속되어 있다. 적분기(116)의 출력끝단은 회전/정지좌표 변환기(118)의 다른 입력끝단에 접속되어 있다.
이상과 같이 구성된 세탁기에 대하여, 이하 도 7을 이용하여 그 동작을 설명한다.
본 실시예에 있어서도, 회전드럼(104)에 부착된 회전날개(102)를, 3상 유도전동기(100)로 전달기구(106)를 통해 회전시키는 것으로, 세탁물을 세탁한다.
각속도제어기(110), 슬립 주파수 연산기(112), 가산기(114), 증폭기(115), 적분기(116), 회전/정지좌표 변환기(118), 2상/3상 변환기(120), 전류제어기(122), PWM 인버터(124), 컨버터(130) 및 각속도 추정기(200)의 동작은 제 5 실시예와 동일하므로 그 설명을 생략한다.
이하에, 3상 유도전동기 고유의 정수의 측정에 대하여 설명한다.
3상 유도전동기 고유의 정수를 측정하는 방법으로서, 예컨대, 1996년 일본전기학회 산업응용부문 전국대회 강연논문집 I.E.E 의 375-378 페이지 "유도전동기의 모터수 측정방법"에, 전동기를 정지시킨 채로 측정하는 방법이 나타내어져 있다. 이 방법 등으로 3상 유도전동기 고유의 정수를 측정하는 경우, 전동기가 정지한 상태로 정수측정용 전류지령기(450)로부터 측정을 위해 단시간(예컨대 수초) 전류를 흘린다. 그 때문에, 전동기의 동작중에는 측정할 수 없다.
그래서 제 6 실시예에서는, 세탁기의 전원투입시나, 급수시 및 탈수시 등의 전동기가 동작하지 않는 기간에, 전환기(452)로 전류제어기(122)의 입력을 2상/3상 변환기(120)로부터 정수측정용 전류지령기(450)로 바꾼다. 또 전환기(456, 458)로 전류제어기(122)와 PWM 컨버터(124)의 출력을 각속도추정기(200)로부터 전동기 정수 측정기(454)로 바꾸어, 3상 유도전동기 고유의 정수를 측정한다. 그리고, 슬립 주파수 연산기(112) 및 각속도 추정기(200)로 사용하는 3상 유도전동기 고유의 정수를 변경한다.
이에 따라, 개개의 전동기의 제조상의 격차가 보완된다. 전동기의 동작중의 온도상승에 의한 저항치의 변동도, 급수 혹은 탈수의 동작마다 측정함으로써, 3상 유도전동기 고유의 정수의 변동의 영향을 억제하는 것이 가능해지며, 항상 최적의 세탁을 행할 수 있다.
[제 7 실시예]
3상 유도전동기 고유의 정수의 권수의 저항치, 자기 인덕턴스 및 상호 인덕턴스 중에서, 저항치 이외에는 사용중에 변화하지 않는다. 따라서 한번 측정한 치를 기억하는 전동기정수 기억기를 설치하여 기억하고, 이 전동기정수 기억기에 기억된 값을 이용하여 제어하면 좋다.
3상 유도전동기 고유의 정수를 미리 알고 있다고 해도, 3상 유도전동기를 동작시키면, 전동기의 온도가 상승하고, 그에 따른 저항(Rj)이 변화한다. 따라서 속도추정의 정밀도가 나빠져, 제어성능이나 모터효율이 악화할 우려가 있다.
상기의 문제를 해결하기 위해서 본 발명의 제 7 실시예로서, 전동기의 온도상승에 따른 저항치의 변화를 보정하여, 항상 최적의 세탁을 실행할 수 있는 세탁기에 대하여 설명한다.
이하 본 발명의 제 7 실시예의 세탁기에 대하여, 도 8을 참조하면서 설명한다.
도 8은 본 발명의 제 7 실시예에 있어서의 세탁기의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 8에 있어서, 3상 유도전동기(100)의 회전축(100A)은 전달기구(106)를 통해 회전드럼(104)내에 설치된 회전날개(102)의 회전축(102A)에 연결되어 있다. 회전속도 지령치(ωm ＊)가 입력되는 각속도제어기(110)의 출력끝단은, 전환기(404)의 한쪽의 전환접점에 접속되어 있다. 전환기(404)의 다른쪽의 전환접점에는 회전각속도 지령치(ωm ＊)가 입력되는 시험운전 제어기(400)의 출력끝단이 접속되어 있다. 전환기(404)의 공통접점은 슬립 주파수 연산기(112)와 회전/정지좌표변환기(118)의 한쪽의 입력끝단에 접속되어 있다. 슬립 주파수 연산기(112)와 회전/정지좌표 변환기(118)의 다른쪽의 입력끝단에는 여자전류지령치(I1d＊)가 입력된다.
회전/정지좌표 변환기(118)의 2개의 출력끝단은 2상/3상 변환기(120)의 입력끝단에 접속되고, 2상/3상 변환기(120)의 3개의 출력끝단은 전류제어기(122)의 3개의 입력끝단에 각각 접속되어 있다. 전류제어기(122)의 3개의 출력끝단은 PWM 인버터(124)의 3개의 입력끝단에 각각 접속됨과 동시에 각속도 추정기(200)의 3개의 입력끝단에 각각 접속되어 있다. PWM 인버터(124)의 3개의 출력끝단은 3상 유도전동기(100)에 접속되어 있다. PWM 인버터(124)의 2개의 입력끝단은 컨버터(130)를 통해 단상 100V의 AC 전원에 접속되어 있다. PWM 인버터(124)와 3상 유도전동기(100)와의 사이의 3개의 접속선에는 각각 전류검출기(126a, 126b 및 126c)가 설치되어 있고, 전류검출기(126a, 126b 및 126c)의 출력끝단은 전류제어기(122)의 3개의 제어입력끝단에 각각 접속됨과 동시에 각속도추정기(200)의 다른 3개의 입력끝단에 접속되어 있다.
각속도추정기(200)의 출력끝단은 각속도제어기(110), 시험운전제어기(400), 세탁물량추정기(402) 및 증폭기(115)의 각 입력끝단에 접속되어 있다. 증폭기(115)의 출력끝단은 가산기(114)의 한쪽의 입력끝단에 접속되어 있다. 가산기(114)의 다른쪽의 입력끝단에는 슬립 주파수 연산기(112)의 출력끝단이 접속되고, 가산기(114)의 출력끝단은 적분기(116)의 입력끝단에 접속되어 있다. 적분기(116)의 출력끝단은 회전/정지좌표 변환기(118)의 다른 입력끝단에 접속되어 있다. 세탁물량추정기(402)의 출력끝단은 저항치곡선 선택기(500)의 입력끝단에 접속되어 있다. 저항치곡선 선택기(500)의 출력끝단은 저항치 보상기(504)의 입력끝단에 접속되어 있다. 또한 저항치 보상기(504)에는 타이머(502)가 접속되어 있다. 저항치 보상기(504)의 2개의 출력끝단은, 각각 슬립 주파수 연산기(112)와 각속도추정기(200)의 입력끝단에 접속되어 있다.
도 9는 본 발명의 3상 유도전동기의 세탁물량을 파라미터로 한 동작시간과 온도를 나타내는 그래프이다.
이상과 같이 구성된 세탁기에 대하여, 이하 도 8, 도 9를 사용하여 그 동작을 설명한다.
본 실시예에 있어서도, 회전드럼(104)에 부착된 회전날개(102)를, 3상 유도전동기(100)로 전달기구(106)를 통해 회전시키는 것으로, 세탁물을 세탁한다.
각속도제어기(110), 슬립 주파수 연산기(112), 가산기(114), 증폭기(115), 적분기(116), 회전/정지좌표변환기(118), 2상/3상 변환기(120), 전류제어기(122), PWM 인버터(124), 컨버터(130), 각속도추정기(200), 시험운전제어기(400), 세탁물량추정기(402) 및 전환기(404)의 동작은 제 5 실시예와 동일하므로 설명을 생략한다.
실제로, 세탁, 헹굼 및 탈수를 한 경우, 도 9에 나타낸 바와 같이, 3상 유도전동기는 세탁물량 및 동작시간에 따라, 온도가 상승한다. 온도의 상승에 의해서 1차저항(R1)(고정자 코일의 저항) 및 2차저항(R2)(회전자 코일의 저항)이 변화하여 그 정도가 온도로 결정된다. 그래서, 세탁물량 추정기(402)에 의해서 추정된 세탁물량에 따라, 저항치곡선 선택기(500)에 의해, 미리 계측하여 설정하고, ROM에 기억시켜 둔 저항치 상승곡선을 선택한다. 그리고 타이머(502)에 의해 전동기의 동작시간을 계측하고, 저항치 보상기(504)에 의해 그 시점에서의 1차저항(R1) 및 2차저항(R2)을 구하여, 슬립 주파수 연산기(112) 및 각속도추정기(200)로 이용하는 정수를 변경한다. 이에 따라, 동작중의 온도상승에 의한 일차 및 2차 저항치의 변동의 영향을 억제하는 것이 가능해지고, 항상 최적의 세탁을 행할 수 있다.
또, 온도의 변동은 세탁물량에 의한 것보다도 동작시간에 의한 것인 쪽이 크기 때문에, 세탁물량을 고려에 넣지 않고 3상 유도전동기의 동작시간에만 따라 1차저항(R1)및 2차저항(R2)를 변화시켜도 효과가 있다.
[제 8 실시예]
도 10은 본 발명의 제 8실시예에 있어서의 3상유도전동기를 이용한 세탁기의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 10에 있어서, 3상유도전동기(100)는, 전달기구(106)를 통해, 세탁과 탈수 및 건조까지 하는 회전드럼(104)에 연결되어 있다. 3상유도전동기의 회전각속도를 지령하는 지령회전각속도(ωm *)를 출력하는 지령각 속도생성기(103)의 출력끝단은, 각속도제어기(110)의 입력끝단에 접속되어 있다. 각속도제어기(110)의 출력끝단은, 슬립 주파수연산기(112)와 회전/정지좌표변환기(118)의 한편의 입력끝단에 접속되어 있다. 슬립 주파수연산기(112)와 회전/정지좌표변환기(118)의 다른쪽의 입력끝단에는 지령여자전류 (I1d *)가 입력된다.
회전/정지좌표변환기(118)의 2개의 출력끝단은 2상/3상변환기(120)의 2개의 입력끝단에 각각 접속되고, 2상/3상변환기(120)의 3개의 출력끝단은 전류제어기(122)의 3개의 입력끝단에 각각 접속되어 있다. 전류제어기(122)의 3개의 출력끝단은 PWM 인버터(124)의 3가지의 입력끝단에 각각 접속되고, PWM 인버터(124)의 3개의 출력끝단은 3상유도전동기(100)에 접속되어 있다. PWM 인버터(124)의 2개의 입력끝단은 컨버터(130)를 통해 AC 전원에 접속되어 있다.
PWM 인버터(124)와 3상유도전동기(100)와의 사이의 3개의 접속선에는 각각 전류검출기(126a,126b,126c)가 설정되어 있고, 이들 출력끝단은 전류제어기(122)에 각각 접속되어 있다. 전류검출기(126a,126b, 126c)의 출력끝단은 3상/2상변환기(220)의 3개의 입력끝단에도 접속되어 있다. 3상/2상변환기(220)의 2개의 출력끝단은 2차자속 추정기(224)에 접속되고, 또한 각속도추정기(226) 및 출력토크추정기(250)에도 접속되어 있다. 한편, 전류제어기(122)의 3가지의 출력끝단은 3상/2상변환기(222)의 입력끝단에도 각각 접속되어 있고, 3상/2상변환기(222)의 2개의 출력끝단은 2차자속 추정기(224)에 접속되어 있다. 2차자속 추정기(224)의 출력끝단은 각속도추정기(226) 및 출력토크추정기(250)에도 접속되어 있다. 각속도추정기(226)의 출력끝단은 증폭기(115)와 각속도제어기(110)의 입력끝단에 접속되어 있다. 출력토크추정기(250)의 출력끝단은 세탁물량추정기(252)의 입력끝단에 접속되어 있다.
증폭기(115)의 출력끝단은 가산기(114)의 한편의 입력끝단에 접속되고, 가산기(114)의 다른 쪽의 입력끝단에는 슬립 주파수연산기(112)의 출력끝단이 접속되어 있다. 가산기(114)의 출력끝단에는 적분기(116)의 입력끝단이 접속되고, 적분기(116)의 출력끝단은 회전/정지좌표변환기(118)의 입력끝단에 접속되어 있다.
이상과 같이 구성된 세탁기에 관해서, 이하 도 10을 이용하여, 우선 기본동작을 설명한다. 회전드럼(104)를 3상유도전동기(100)로 전달기구(106)를 통해 회전시키는 것으로, 회전드럼(104)내의 세탁물을 세탁한다.
우선, 각속도제어를 하는 각속도제어부(150)의 동작에 관해서 설명한다.
상술한 바와 같이, 각속도제어부(150)는, 각속도제어기(110), 슬립 주파수연산기(112), 가산기(114), 증폭기(115), 적분기(116), 회전/정지좌표변환기(118), 및 2상/3상변환기(120)로부터 구성되어 있다. 각속도제어기(110)는, 직류모터의 각속도제어와 같이, 예를 들면 식 (9)에서 표시된 바와 같은, 지령각속도생성기(103)로부터 출력할 수 있는 3상유도전동기의 회전각속도지령치(ωm *)와, 후술하는 3상유도전동기의 회전각속도를 추정하는 각속도추정부(200)부터의 회전각속도추정치(ωme)로부터 지령토크전류 I1q를 부여한다.
회전각속도의 추정이 정확하게 행하여지면, 직류전동기와 동등한 제어성을 실현할 수가 있다. 유도전동기는 영구자석을 갖지 않기 때문에, 영구자석으로 만드는 자계에 해당하는 자계를 만들기 위한 미리 정한 여자전류를 여자전류 지령치(I1d *)에 따라서 여자코일에 부여한다. 그리고, 슬립 주파수연산기(112)는, 여자전류지령치(I1d *)와 토크전류지령치(I1q *)를 이용하여, 슬립 각속도 ωs를 식(3)으로 계산한다.
증폭기(115)로 얻은 3상유도전동기실제의 회전각속도(ωm)와 극쌍수(p) 의 곱과, 이 슬립 각속도(ωs)를 가산기(114)로 가산하여, 가산결과를 적분기(116)로 적분함으로써, 식 (4)에 나타내는 전기적 위상각 θO가 구해진다.
또한, 회전/정지좌표변환기(118)에 의해, 마치 소정방향으로 착자한 영구자석이 있는 것처럼, 상기 여자전류지령치(I1d *)와 토크전류지령치(I1q *)와 전기적 위상각 θO를 이용하여, 식 (5)에 나타낸 연산을 한다.
그 결과, 여자전류지령치(I1d *)와 토크전류 지령치(I1q *)는, 각각 위상차가 90도 이상의 전류를 지시하는 일차교류전류지령치(i1d *)및 (i1q *)로 변환시킨다. 다음에, 일차교류전류 지령치(i1d *), (i1q *)는 2상/3상변환기(120)에 의해, 식(6)에 따라서 3상의 전류를 지시하는 일차교류전류 지령치(i1a *), (i1b *), (i1c *) 로 변환시킨다.
이들 지령전류대로 전류를 흘릴 수 있으면, 유도전동기로 직류전동기와 동등한 성능을 실현하는 것이 가능해진다.
다음에, 전류제어기(122)의 동작에 관해서 설명한다. 전류제어기(122)로는, 실제의 일차교류전류 (i1a),(i1b *),(i1c)가 각각 일차교류전류 지령치(i1a *), (i1b *), (i1c *)에 따르도록 전류피드백제어를 한다. 예컨대, 실제의 일차교류전류를 각각 전류검출기(126a,126b,126c)에서 검출하여, 식 (7)에 나타내는 계산을 하여 지령전압 v1z *(z: a,b,c)를 출력한다.
그리고, PWM 인버터(124)는 전류제어기(122)로부터의 제어신호인 지령전압에 근거하는 펄스폭의 신호에 따라서, 컨버터(130)로 상용전원으로부터 만들어진 직류전압을 트랜지스터로 온/오프시킴으로써, 3상유도전동기(100)에 원하는 전압을 덧붙여 전류를 흘린다. 또, 3상유도전동기(100)에 공급된 삼상의 각각의 일차교류전류 (i1a),(i1b),(i1c)를 더하여 합치면 0, 즉, 식 (8)에 나타내는 관계가 된다.
따라서, 전류검출에 있어서는, 3상 중, 어느 하나가 2이상의 전류를 검출하여, 나머지의 1상의 전류는 검출한 2상의 전류치로부터 계산하여도 좋다. 이상에 의하여, 3상유도전동기에 공급되는 일차교류전류가, 원하는 지령치와 같게 되도록 제어할 수 있고, 3상유도전동기의 회전각속도를 원하는 각속도로 제어할 수가 있다.
다음에, 3상유도전동기의 회전각속도를 추정하는 각속도추정부(200)에 관해서 설명한다. 각속도추정부(200)는, 상기와 같이 3상/2상변환기(220), 3상/2상변환기(222), 2차자속추정기(224), 각속도추정기(226)로부터 구성되어 있다. 3상/2상변환기(220)로, 전류검출기(126a,126b, 126c)의 검출출력 (i1a), (i1b),(i1c)를 식(10)에 나타낸 바와 같이 2상의 교류전류 (i1d),(i1q)로 변환한다. 한편, 3상/2상변환기(222)로, 3상의 지령전압 v1z *(z: a,b,c)를 식 (11)에 나타내는 바와 같이, 2상의 교류전압 v1d, v1q로 변환한다.
이들 2상 교류전류 및 2상 교류전압으로부터, 2차자속 추정기(224)에 의해, 식 (12) 및 식 (13)에 나타내는 연산을 함으로써, 각각 2차자속 Ψ2d, Ψ2q를 추정할 수 있다.
2상 모델에 있어서의 3상유도전동기의 기초식 (식1)에서, 3상유도전동기의 추정회전각속도 (ωme)를 구하는 2개의 식 (14)와 식 (15)를 얻을 수 있다.
이들 2개의 식은 어느 것이나, 분모가 0이 되는 경우가 있고, 그 근방에서는 추정정밀도가 나쁘다. 그러나, 3상유도전동기가 구동되어 있는 경우는, 식(14)의 분모인 2차자속 (Ψ2q)와 (식15)의 분모인 이차자속(Ψ2d)는, 위상이 90도 어긋난 정현파상이 되기 때문에, 양쪽 모두 동시에 0이 되는 일은 없다. 그래서, 각속도추정기(226)는, 이차자속 (Ψ2d, Ψ2q)의 크기를 검사하여, 이들이 0에 가까운 값이 아닌 쪽, 즉 식 (14)와 식(15)의 분모가 0에 가까운 값이 아닌 쪽의 추정식을 선택하면, 항상 높은 정밀도로 3상유도전동기의 회전각속도를 추정할 수 있게 된다. 이상과 같이 하여, 각속도검출기를 이용하지 않더라도, 3상유도전동기의 각속도제어가 가능해져, 지령각속도대로의 동작을 실현할 수가 있다.
이러한 동작을 하는 세탁기에 있어서, 회전드럼(104)내의 세탁물의 양을 추정하는 방법에 관해서 이하에 설명한다. 3상유도전동기의 출력토크(τ)는, 2상의 교류전류(i1d), (i1q)와 (Ψ2d), (Ψ2q)를 이용하여, 식 (25)와 같이 나타낼 수 있다.
[식 25]
출력토크추정기(250)는 식(25)에 따라서, 3상유도전동기의 출력토크τ를 산출할 수가 있다. 또한, 3상유도전동기의 출력토크와, 세탁물을 회전드럼에 넣은 상태로 회전드럼을 회전시키는 경우의 관계식은, 식(26)과 같이 나타낼 수 있다.
[식 26]
여기서, J는 회전드럼의 관성모멘트를 나타내며, JL은 세탁물의 관성모멘트를 나타낸다. d1은 마찰등의 외란을 나타내며, r는 3상유도전동기의 회전축과 회전드럼의 회전축과의 감속비를 나타낸다. 이 때, 3상유도전동기의 각가속도 A가 일정, 즉, 식 (27)로 표시될 때, 세탁물의 양이 일정하면 3상유도전동기의 출력토크 τ가 일정하게 된다.
[식 27]
식 (26)에서 세탁물의 양이 변화하면, 그 양에 따라서 3상유도전동기의 출력토크가 변화하는 것을 알 수 있다. 그래서, 지령각속도생성기(102)로부터 출력할 수 있는 3상유도전동기의 지령회전각속도를 도 11(a)에 나타낸 바와 같이 삼각파로 부여하면, 그 때의 출력토크는, 도 11(b)에 나타낸 바와 같이 각가속도가 일정한 구간은 일정값으로 출력된다. 이 때, 삼각파로 나타내는 회전각속도지령치의 최저회전각속도를, 세탁물이 원심력에 의해 회전드럼에 밀착하는 최저각속도보다 빨리하면 추정정밀도가 향상한다.
또한, 마찰등의 외란(d1)의 영향을 배제하고, 추정정밀도를 올리기 위해서는, 가속시와 감속시의 토크차를 내면 된다. 즉, 삼각파의 지령회전각속도에 근거하는 가속시의 각가속도를 A로 하고, 감속시의 각가속도를 -A로 한 경우, 가속시에 있어서의 최대토크 τmax와 감속시에 있어서의 최소토크 τmin의 차 △τ를 내면, 외란(d1)의 영향을 배제할 수 있다. 이 상태를 식(28)로 나타낸다.
[식 28]
이 식 (28)에서, 출력토크로부터 세탁물의 양을 추정하는 것이 가능해진다. 실제로 출력토크차와 세탁물의 양과의 관계는, 도 12와 같이 된다. 따라서 출력토크추정기(250)의 출력에 근거하여 세탁물량추정기(252)가 세탁물의 양을 용이하고 또한 높은 정밀도로 추정하는 것이 가능해진다. 또, 본 실시예와 같이, 3상유도전동기를 이용하여, 여자전류성분과 토크전류성분을 나눠 독립으로 지령하는 경우, 3상유도전동기의 출력토크를 추정하는 출력토크추정기(250)를 이용하지않고서, 토크전류지령치(I1q *)등의 토크전류성분의 값으로부터 세탁물량을 추정하더라도 좋다.
또한, 제 8의 실시예에서는 식 (11)의 연산에 있어서, 실제의 전압의 대신에 지령전압 v1z *(z: a,b,c,)를 이용하고 있지만, 이에 따라 전압을 검출하는 전압검출기가 불필요하다는 이점이 있다. 이 경우, PWM 인버터(124)가 온일 때의 시간의 지연등의 영향을 보상하면, 전압의 정밀도가 향상한다. 제 8의 실시예에서는, 3상유도전동기의 회전에 있어서 각가속도를 일정으로 하는 지령각속도를 행하여, 그 때의 출력토크로 세탁물의 양을 추정하였지만, 출력토크를 일정으로 하는 토크제어를 행하고, 그 때의 회전각속도로부터 세탁물의 양을 추정하는 것도 가능하다.
[제 9 실시예]
본 발명의 제 9의 실시예로서, 출력토크를 일정히 제어하고, 그 때의 회전각속도로부터 세탁물의 양을 추정하는 세탁물량추정기를 갖는 세탁기에 관해서 설명한다. 이하 본 발명의 제 9의 실시예의 세탁기에 관해서, 도 13을 참조하면서 설명한다.
도 13은 본 발명의 제 9의 실시예에 있어서의 세탁기의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 13에 있어서, 3상유도전동기(100)는, 전달기구(106)를 통해, 세탁과 탈수 및 건조까지 하는 회전드럼(104)에 연결되어 있다. 3상유도전동기의 출력토크를 지령하는 토크지령치(τ*)를 출력하는 토크지령치생성기(300)의 출력끝단은 토크제어기(302)의 한쪽의 입력끝단에 접속되어 있다. 토크제어기(302)의 다른 쪽의 입력끝단과 슬립 주파수연산기(112)와 회전/정지좌표변환기(118)의 각각 한쪽의 입력끝단에는 여자전류지령치(I1d *)가 입력된다. 토크제어기(302)의 출력끝단은, 슬립 주파수연산기(112)와 회전/정지좌표변환기(118)의 다른 쪽의 입력끝단에 접속되어 있다. 회전/정지좌표변환기(118)의 2개의 출력끝단은 2상/3상변환기(120)의 2개의 입력끝단에 각각 접속되고, 2상/3상변환기(120)의 3개의 출력끝단은 전류제어기(122)의 3개의 입력끝단에 각각 접속되어 있다. 전류제어기(122)의 3가지의 출력끝단은 PWM 인버터(124)의 3가지의 입력끝단에 각각 접속되고, PWM 인버터(124)의 3개의 출력끝단은 3상유도전동기(100)에 접속되어 있다. PWM 인버터(124)의 2개의 입력끝단은 컨버터(130)를 통해 AC 전원에 접속되어 있다.
PWM 인버터(124)와 3상유도전동기(100)와의 사이의 3개의 접속선에는 각각 전류검출기(126a,126b,126c)가 설정되고 있고, 이들 출력끝단은 전류제어기(122)에 각각 접속되어 있다. 전류검출기(126a,126b, 126c)의 출력끝단은 각속도추정부(200)에도 접속되어 있다. 한편, 전류제어기(122)의 3개의 출력끝단도 각속도추정부(200)에 접속되어 있고, 각속도추정부(200)의 출력은 증폭기(115)와 세탁물량추정기(304)의 입력끝단에 접속되어 있다.
증폭기(115)의 출력끝단은 가산기(114)의 한편의 입력끝단에 접속되고, 가산기(114)의 다른 쪽의 입력끝단에는 슬립 주파수연산기(112)의 출력끝단이 접속되어 있다. 가산기(114)의 출력끝단은 적분기(116)의 입력끝단에 접속되고, 적분기(116)의 출력끝단은 회전/정지좌표변환기(118)의 입력끝단에 접속되어 있다.
이상과 같이 구성된 세탁기에 관해서, 이하 도 13을 이용하여 그 동작을 설명한다. 본 실시예에 있어서도 회전드럼(104)를 3상유도전동기(100)로 전달기구(106)를 통해 회전시킴으로써, 세탁물을 세탁한다. 슬립 주파수연산기(112), 가산기(114), 증폭기(115), 적분기(116), 회전/정지좌표변환기(118), 2상/3상변환기( 120), 전류제어기(122), PWM 인버터(124), 컨버터(130), 각속도추정부(200)의 동작은 제 8의 실시예와 동일하다.
본 실시예에서는, 제 8의 실시예의 각속도 지령치 생성기(103) 대신에 토크지령치 생성기(301)를 가지며, 각속도제어기(116)의 대신에 토크제어기(302)를 갖는다. 이하에 토크제어를 하는 경우의 동작에 관해서 설명한다. 3상유도전동기의 출력토크 τ는, 전류제어가 행하여져, 실제의 전류가 지령전류에 거의 일치하고 있는 경우, 여자전류지령치(I1d *)와 토크전류지령치(I1q *)를 이용하여 식 (25)를 식 (29)와 같이 변형할 수 있다.
[식 29]
토크지령치 생성기(301)로부터 토크지령치를 출력하여, 토크제어기(302)로식 (29)에 따라서, 토크전류지령치(I1q *)를 생성한다. 전류제어기(122)에 의해 토크전류지령치(I1d *)대로의 전류로 제어함으로써 원하는 출력토크를 출력하는 것이 가능해진다.
이러한 동작을 하는 세탁기에 있어서, 세탁탈수기(104)내의 세탁물의 양을 추정하는 방법에 관해서 이하에 설명한다. 3상유도전동기의 출력토크와 세탁물을 회전드럼(104)에 넣은 상태로 회전드럼(104)를 회전시키는 경우의 관계식은, 제 8의 실시예와 같이 식 (26)과 같이 나타낼 수 있다. 그 때문에, 일정한 토크를 주면 3상유도전동기는 등각가속도운동을 한다. 따라서, 토크지령치 생성기(301)로부터, 미리 정한 일정한 값의 지령토크를 출력하여, 그 때의 3상유도전동기의 회전각속도를, 각속도추정부(200)에 의해 검출한다. 다음에 세탁물량추정기(304)에 의해, 회전각속도의 변화를 조사함으로써, 세탁물의 양을 추정할 수 있다.
또, 식 (26)에 있어서의 마찰 등의 외란(d1)의 영향을 배제하여, 추정정밀도를 올리기 위해서는, 사각형파의 토크지령치를 출력시켜, 최대각속도와 최저각속도의 각속도차를 낸다. 이에 의해서 외란(d1)의 영향을 배제할 수 있다. 또한, 미리 정한 하나의 기준각속도로부터, 미리 정한 다른 기준각속도까지의 도달시간으로부터 세탁물의 양을 추정하여도 좋다.
지금까지 서술한 세탁물의 양을 추정하는 세탁기의 예에 있어서는, 탈수시에 원심력에 의해 세탁물이 회전드럼의 내면에 밀착한다. 이 밀착한 세탁물의 편재에 의해 회전드럼(104)에 언밸런스가 생겨 큰 진동을 발생한다. 따라서, 본 발명의 제 10의 실시예로서, 세탁물의 편재에 의한 언밸런스량을 추정하는 언밸런스량추정기를 갖는 세탁기에 관해서 설명한다.
[제 10 실시예]
이하 본 발명의 제 10의 실시예의 세탁기에 관해서, 도 14내지 도 17을 참조하면서 설명한다.
도 14는 본 발명의 제 10의 실시예에 있어서의 세탁기의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 14에 있어서, 3상유도전동기(100)는, 전달기구(106)를 통해, 세탁과 탈수 및 건조까지 하는 회전드럼(104)에 연결되어 있다. 3상유도전동기의 회전각속도를 지령하는 회전각속도지령치(ωm *)를 출력하는, 각속도 지령치 생성기(400)의 출력끝단은 각속도제어부(150)의 한쪽의 입력끝단에 접속되어 있다. 각속도제어부(150)의 3개의 출력끝단은 전류제어기(122)의 3개의 입력끝단에 각각 접속되어 있다. 전류제어기(122)의 3개의 출력끝단은 PWM 인버터(124)의 3개의 입력끝단에 각각 접속되고, PWM 인버터(124)의 3개의 출력끝단은 3상유도전동기(100)에 접속되어 있다. PWM 인버터(124)의 2개의 입력끝단은 컨버터(130)를 통해 AC 전원에 접속되어 있다.
PWM 인버터(124)와 3상유도전동기(100)와의 사이의 3개의 접속선에는 각각 전류검출기(126a,126b,126c)가 설정되고 있고, 이들 출력끝단은 전류제어기(122)에 각각 접속되어 있다. 전류검출기(126a,126b, 126c)의 출력끝단은 3상/2상변환기(220)의 3가지의 입력끝단에도 접속되어 있다. 3상/2상변환기(220)의 2개의 출력끝단은 2차자속추정기(224)에 접속되고, 또한, 각속도추정기(226) 및 출력토크추정기(250)에도 접속되어 있다.
한편, 전류제어기(122)의 3가지의 출력끝단은 3상/2상변환기(222)의 입력끝단에도 각각 접속되어 있고, 3상/2상변환기(222)의 2개의 출력끝단은 2차자속추정기(224)에 접속되어 있다. 2차자속추정기(224)의 출력끝단은 각속도추정기(226) 및 출력토크추정기(250)에도 접속되어 있다. 각속도추정기(226)의 출력끝단은 각속도제어부(150)의 다른 쪽의 입력끝단에 접속되어 있다. 출력토크추정기(250)의 출력끝단은 언밸런스량추정기(402)의 입력끝단에 접속되어 있다.
이상과 같이 구성된 세탁기에 관해서, 이하 도 14를 이용하여 그 동작을 설명한다. 본 실시예에서도, 상기 제 8의 실시예와 같이 회전드럼(104)를 3상유도전동기(100)로 전달기구(106)를 통해 회전시킴으로써, 세탁물을 세탁한다. 각속도제어부(150), 전류제어기(122), PWM 인버터(124), 컨버터(130), 각속도추정부(200), 출력토크추정기(250)의 동작은 제8의 실시예와 동일하므로, 설명은 생략한다.
주로 탈수시에는, 세탁물이 원심력에 의해 회전드럼의 내면에 밀착한다. 우선 밀착한 세탁물의 편중에 의해 언밸런스가 생긴 상태에 관해서 설명한다. 도 15는 회전드럼(104)의 정면도이다. 도 15에 도시한 바와 같이, 세탁물(104A)가 회전드럼(104)의 내면에 편중하여 밀착되면, 세탁물(104A)에 의한 원심력과 중력이 회전드럼(104)에 가해진다. 특히, 원심력은 회전드럼(104)의 회전각속도가 빠르게 되면 대단히 큰 힘이 되어, 큰 진동을 발생한다. 그 때문에, 탈수시 등의 회전드럼(104)의 회전개시 후 그 회전각속도가 빠르게 되기 전에, 언밸런스상태를 검지해야 한다. 회전드럼(104)의 회전방향, 즉, 3상유도전동기의 회전방향의 시계회전을 정으로 하고, 편재하는 세탁물(104A)의 회전드럼(104)내의 위치를 ø로 하면, 운동방정식은, 식 (30)로 나타내어진다.
[식 30]
여기서, J는 회전드럼(104)의 관성모멘트를 나타내고, JL은 세탁물(104A)의 관성모멘트를 나타낸다. 또한 m은 세탁물(104A)의 편중하는 질량으로 나타내는 언밸런스량을 나타내며, g는 중력각가속도를 나타내고, R은 회전드럼의 반경을 나타낸다. d2는 마찰 등의 외란을 나타내며, r은 3상유도전동기의 회전축과 회전드럼의 회전축과의 감속비를 나타낸다. 각속도지령치 생성기(400)가, 세탁물(104A)이 원심력에 의해 회전드럼(104)의 내면에 밀착하는 회전각속도이상의 일정 회전각속도 지령치를 주면, 3상유도전동기의 발생토크는 도 16에 나타낸 바와 같이 변화한다. 이 때, 3상유도전동기의 발생토크의 최대토크와 최소토크와의 차인 변동폭 △τ를 구하면, 식 (30)에 있어서, 관성모멘트의 항과 외란의 항이 삭제되고, 다음 식 (31)이 된다.
[식 31]
이 때의 언밸런스량과 토크의 변동폭의 관계의 일례를 도 17에 나타낸다. 도 17로부터 토크의 변동폭으로부터 용이하게 언밸런스량을 추정할 수 있는 것을 알 수 있다. 이렇게 하여, 3상유도전동기의 회전각속도가, 각속도 지령치생성기(400)부터의 지령각속도에 따라 일정한 회전각속도로 회전하고 있는 상태로, 출력토크추정기(250)로 3상유도전동기의 출력토크를 추정할 수가 있다. 다음에 언밸런스량추정기(402)에 의해, 출력토크추정기의 출력인 최대토크와 최소토크의 차를 취하여, 도 17의 관계를 이용함으로써, 언밸런스량을 용이하게 또한 정확하게 구할 수 있다.
이에 따라, 탈수동작을 하기 전에, 언밸런스량을 측정할 수가 있고, 언밸런스량이 미리 정한 값보다도 큰 경우는, 탈수동작을 중단하여, 다시 하는 것이 가능해진다. 따라서, 큰 진동을 미연에 막는 것이 가능하다.
또, 본 실시예와 같이, 3상유도전동기를 이용하여, 여자전류성분과 토크전류성분을 나눠 독립으로 지령하는 경우, 3상유도전동기의 출력토크를 추정하는 출력토크추정기를 이용하지 않고서, 토크전류지령치(I1q *)등의 토크전류성분의 값으로부터 세탁물의 양을 추정하여도 좋다.
또한, 이 추정동작을 할 때의 회전드럼(104)의 회전각속도는, 세탁물이 원심력에 의해 회전드럼에 밀착하는 회전각속도보다 빠르고, 회전드럼등의 일차공진이 생기는 회전각속도보다도 느린 각속도가 좋다. 이 회전각속도는 세탁기의 구조에 의해 변화하지만 통상의 회전드럼(104)로 매분 70으로부터 300회전의 각속도이다.
상기의 구성에 의해, 언밸런스량을 추정하여 언밸런스량이 미리 정한 값보다도 큰 경우는, 탈수동작을 중단하여, 조작을 다시 함으로써 큰 진동을 미연에 막는 것이 가능해졌다.
본 발명의 제 11의 실시예로서, 회전드럼을 언밸런스상태가 되기 어렵게 하는 기능을 갖는 세탁기에 관해서 이하에 설명한다.
[제 11 실시예]
이하 본 발명의 제 11의 실시예의 세탁기에 관해서, 도 18를 참조하면서 설명한다. 도 18은 본 발명의 제 11의 실시예에 있어서의 세탁기의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 18에 있어서, 3상유도전동기(100)는, 전달기구(106)를 통해, 세탁과 탈수 및 건조까지 하는 회전드럼(104)에 연결되어 있다. 3상유도전동기의 회전각속도를 지령하는 회전각속도 지령치(ωm *)가 출력되는, 각속도지령치 생성기(401)의 출력끝단은 가산기(501)의 한편의 입력끝단에 접속되어 있다. 가산기(501)의 출력끝단은 각속도제어부(150)의 한편의 입력끝단에 접속되어 있다. 각속도제어부(150)의 3개의 출력끝단은 전류제어기(122)의 3개의 입력끝단에 각각 접속되어 있다. 전류제어기(122)의 3개의 출력끝단은 PWM 인버터(124)의 3가지의 입력끝단에 각각 접속되고, PWM 인버터(124)의 3가지의 출력끝단은 3상유도전동기(100)에 접속되어 있다. PWM 인버터(124)의 2개의 입력끝단은 컨버터(130)를 통해 AC 전원에 접속되어 있다.
PWM 인버터(124)와 3상유도전동기(100)와의 사이의 3개의 접속선에는 각각 전류검출기(126a,126b,126c)가 설정되고 있고, 이것들의 출력끝단은 전류제어기(122)에 각각 접속되어 있다. 전류검출기(126a, 126b,126c)의 출력끝단은 3상/2상변환기(220)의 3개의 입력끝단에도 접속되어 있다. 3상/2상변환기(220)의 2개의 출력끝단은 2차자속추정기(224)에 접속되고, 또한, 각속도추정기(226) 및 출력토크추정기(250)에도 접속되어 있다.
전류제어기(122)의 3개의 출력끝단은 3상/2상변환기(222)의 입력끝단에도 각각 접속되어 있고, 3상/2상변환기(222)의 2개의 출력끝단은 2차자속추정기(224)에 접속되어 있다. 2차자속추정기(224)의 출력끝단은 각속도추정기(226) 및 출력토크추정기(250)에도 접속되어 있다. 각속도추정기(226)의 출력끝단은 각속도제어부(150)의 다른 쪽의 입력끝단에 접속되어 있다. 출력토크추정기(250)의 출력끝단은 언밸런스량추정기(403) 및 언밸런스위치추정기(503)의 입력끝단에 접속되어 있다. 언밸런스량추정기(403) 및 언밸런스위치추정기(503)의 출력끝단은 회전각속도변동기(505)의 입력끝단에 접속되어 있고, 회전각속도변동기(505)의 출력끝단이 가산기(501)의 다른 쪽의 입력끝단에 접속되어 있다.
이상과 같이 구성된 세탁기에 관해서, 이하 도 18을 이용하여 그 동작을 설명한다. 본 실시예에서도, 상기 제 8의 실시예와 같이 회전드럼(104)를 3상유도전동기(100)로 전달기구(106)를 통해 회전시키는 것으로, 세탁물을 세탁한다. 각속도제어부(150), 전류제어기(122), PWM 인버터(124), 컨버터(130), 각속도추정부(200) 및 출력토크추정기(250)의 동작은 제 8의 실시예와 동일하다. 언밸런스량추정기(403)의 동작은 제 10의 실시예와 동일하다.
제 11의 실시예에서는, 언밸런스량의 크기를 측정하는 방법에 관해서 설명하였지만, 세탁물이 편중하고 있는 위치를 검출하는 것도 가능하다. 여기서는 우선, 언밸런스의 위치를 검출하는 언밸런스위치추정기(503)의 동작에 관해서 설명한다.
도 15에 나타낸 언밸런스상태의 회전드럼(104)를 회전시키는 3상유도전동기의 토크는 도면중의 각도 ø가 270도의 위치에서 최대가 되며, 90도의 위치에서 최소가 된다. 따라서, 출력토크추정기(250)로 추정되는 출력토크의 최대치 혹은 최소치로부터, 세탁물(104A)이 편중하여 밀착하고 있는 회전드럼(104)내의 위치도 검출가능해진다. 따라서, 상기 검출한 위치에 따라서, 3상유도전동기의 회전각속도를 급변시켜, 회전드럼(104)의 내면에 편중하여 밀착한 세탁물(104A)을 낙하시키거나, 위치를 어긋나게 함으로써, 언밸런스상태를 개선하는 것도 가능하다.
하나의 예로서, 언밸런스위치추정기(503)로부터 언밸런스의 원인인 세탁물(104A)이 회전드럼(104)의 상부(104B), 즉 도 6에 있어서 각도 ø가 0도 근방에 왔을 때에, 회전각속도보정기(505)에 의해서 각속도보상치를 출력하여, 회전드럼의 각속도를 감속한다. 감속의 결과, 세탁물(104A)에 가해지는 원심력보다 중력쪽이 커지면, 세탁물(104A)은 회전드럼(104)의 내면으로부터 떨어져, 언밸런스상태를 해소할 수가 있다.
다른 방법으로서, 회전드럼(104)의 회전각속도를 급가속 혹은 급감속함으로써, 생기는 관성 에너지를 이용하여, 세탁물(104A)의 위치를 어긋나게 하는 것이 가능하다. 이 경우도 언밸런스상태의 세탁물의 위치(104A)와, 중력과의 관계를 고려함으로써, 보다 효과적으로 편중하여 밀착하고 있는 세탁물(104A)의 위치를 회전드럼(104)의 내면으로 어긋나게 할 수 있고, 이에 따라 언밸런스상태를 보정할 수 있다.
이렇게 하여 언밸런스량이 미리 정한 값보다도 큰 경우에, 탈수동작을 중단하고, 언밸런스상태를 해소하여, 다시 탈수동작을 다시 하는 경우에, 다시 언밸런스상태가 될 가능성을 대폭 감하는 것이 가능해진다. 또, 이 보정동작은, 원심력의 영향을 작게 하기 때문에, 세탁물(104A)이 원심력에 의해 회전드럼(104)의 내면에 밀착하는 최저의 회전각속도근방의 회전각속도로 하는 것이 바람직하다.
[제 12 실시예]
본 발명의 제 12의 실시예로서, 언밸런스상태가 되기 어려운 회전드럼을 갖는 세탁기에 관해서 도 19를 참조하면서 설명한다. 도 19은 본 발명의 제 12의 실시예에 있어서의 세탁기의 동작을 설명하기 위한 회전드럼(204)의 정면도이다. 도 19에 있어서, 세탁과 탈수 및 건조까지 하는 회전드럼(204)의 내부에, 세탁시에 세탁물이 잘 걸리지 않게 하기 위한 복수의 돌기물(550)이 설치된다.
이상과 같이 구성된 세탁기에 관해서, 이하 그 동작을 설명한다. 회전드럼(204)가 거의 수평인 축(204C)에서 회전하는 세탁기에서는, 세탁동작시에는, 회전드럼(204)를 화살표방향에 회전시켜, 돌기물(550)에 의해서 세탁물을 들어올린 뒤, 떨어뜨려 세탁을 한다. 탈수동작시에는, 세탁물의 편중에 의한 회전드럼(204)의 언밸런스상태를 피하기 위해, 세탁물이 원심력에 의해 균일하게 회전드럼(204)의 내면에 밀착하는 것이 바람직하다. 그러나, 돌기물의 영향으로 균일하게 밀착하지 않고, 언밸런스상태가 되기 쉽다는 문제점이 있었다.
따라서, 도 19에 도시한 바와 같이, 돌기물(550)을 회전축(204C)과 돌기물(550)을 잇는 가상면(560)에 대하여 회전방향에 관해서 비대칭에 구성한 갈고리부(570)를 설치한다. 세탁동작시는 회전드럼(104)를 도 10중의 화살표의 방향에 회전시키는 것에 의해 세탁물을 돌기물(550)의 갈고리부(570)에 걸어 들어 올려, 상부에서 떨어뜨려 세탁을 한다. 탈수동작시에는, 예컨대 도 9의 각속도 지령치생성기(400)로부터 부(負)의 값의 지령회전각속도를 출력하여 회전드럼(204)를 세탁동작시와 반대 방향으로 회전시킨다. 이와 같이 하면, 탈수동작시에는 세탁물이 갈고리부(570)에 걸리기 어렵기 때문에 회전드럼(204)는 언밸런스상태가 되기 어렵다.
이상의 구성에 의해, 회전드럼(204)의 언밸런스상태가 일어나기 어려운 세탁기를 실현하는 것이 가능해진다.
본 발명의 제 13의 실시예로서, 언밸런스상태를 보정하는 기능을 갖는 세탁기에 관해서 설명한다.
[제 13 실시예]
이하 본 발명의 제 13의 실시예의 세탁기에 관해서, 도 20을 참조하면서 설명한다. 도 20은 본 발명의 제 13의 실시예에 있어서의 세탁기의 회전드럼(334)의 구성을 나타내는 정면도이다. 도 20에 있어서, 세탁과 탈수 및 건조까지 하는 회전드럼(334)의 주위에 물이 들어가고 나감이 가능한 예컨대 16개의 탱크(600) 내지 (615)가 설치된다. 이들 탱크(600) 내지 (614)는 회전드럼(334)과 함께 회전한다.
도 21은 제 13실시예의 세탁기의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 21에 있어서, 언밸런스량추정기(403) 및 언밸런스위치추정기(503)의 출력끝단은 언밸런스량보정기(602)의 입력끝단에 접속되어 있다. 언밸런스량보정기(602)의 출력끝단은 탱크(600) 내지 (615)의 각각의 트인 구멍을 개폐하는 문(700) 내지 (715)을 선택적으로 동작시키는 예컨대 회전축과 평행방향으로 각 문의 반경방향외측에 배열되어 설치된 가동핀(도시않됨)을 출납하는 전자석의 각각의 개폐스위치(800) 내지 (815)에 접속되어 있다.
이상과 같이 구성된 세탁기에 관해서, 이하 도 20 및 도 21를 이용하여 그 동작을 설명한다. 우선, 회전드럼(334)의 주위에 부착되어 회전드럼(334)와 함께 회전하는 모든 탱크(600) 내지 (615)에 미리 물을 넣어 놓는다. 다음에 회전드럼(334)를 회전시키고, 언밸런스량추정기(403)에 의해, 예컨대 제 10의 실시예와 같이 세탁물의 편중에 의한 회전드럼(334)의 언밸런스량을 추정한다. 또한 언밸런스위치추정기(503)에 의해, 예컨대 제 11의 실시예와 같이 회전드럼(334)내의 세탁물의 편중위치를 추정한다. 언밸런스량보정기(602)는, 언밸런스위치추정기(503)에 의해 추정된 세탁물(104A)의 편중위치근방의 탱크(611)의 문(711)을 열도록 개폐스위치(811)를 제어한다. 문(711)의 열림에 의해서, 언밸런스량추정기(403)에 의해 추정된 언밸런스량에 따라서 탱크(611)내의 물이 배출된다. 이에 따라 세탁물의 편중에 의한 회전드럼(334) 언밸런스를 보정할 수가 있고, 큰 진동을 일으키지 않고서 탈수동작이 가능해진다.
또, 회전드럼(334)의 중량을 줄여 관성모멘트를 감하기 위해서, 편중하는 세탁물(104A)의, 회전드럼(334)의 회전중심으로 대하여 대칭인 위치의 탱크(603)의 물만 남겨, 다른 탱크(600) 내지 (602)와, (604) 내지 (615)의 물을 배수하여 언밸런스를 보정하여도 좋다. 이상의 구성에 의해, 용이하게 회전드럼(334)의 언밸런스상태를 보정하는 것이 가능해진다.
상기의 각 실시예에서는, 3상유도전동기를 이용하는 구성으로 설명하였지만, 회전드럼을 구동하는 전동기는 이것에 한정되지 않고 다른 방식의 것이라도 좋다. 특히 전동기의 발생토크가 용이하게 추정할 수 있는 직류전동기나 브러시가 없는 모터라도 본 발명의 주지를 바꾸지 않고 하여 동일한 효과를 얻을 수 있는 것은 말할 필요도 없다.
본 발명에 의하면, 회전드럼 혹은 회전드럼에 부착된 회전날개를 회전시키는 3상 유도전동기의 회전속도를, 고정자에 공급하는 일차교류전류치와 일차교류전압치의 적어도 한쪽과, 상기 3상 유도전동기 고유의 정수로부터 추정하는 속도추정기를 가지며, 상기 3상 유도전동기의 회전속도 지령치와, 상기 속도추정기의 출력치에 따라 속도를 추정한다. 이 속도추정치에 따라서 상기 3상 유도전동기의 고정자에 공급하는 일차교류전류군의 토크전류성분과 여자전류성분을 독립으로 지령하여, 상기 일차교류전류군의 각각의 크기와 주파수를 변화시킴으로써 상기 3상 유도전동기의 회전속도를 제어하여, 염가로 고기능의 세탁기를 실현할 수가 있다.
또한, 3상 유도전동기의 회전속도지령과 상기 속도추정기의 출력과의 차에, 미리 정한 시험운전정수를 승산한 것을 상기 토크전류성분으로서 지령하여 상기 3상 유도전동기를 시험운전 시키는 시험운전제어기를 가지고 있으며, 시험운전중의 속도추정기의 출력에 따라, 세탁물의 양을 추정하는 세탁물량 추정기를 가진 것으로, 세탁물의 양을 정확히 추정할 수 있는 세탁기를 실현할 수가 있다.
또한, 본 발명에 의한 세탁기는, 회전드럼을 구동하는 전동기와, 상기 전동기의 회전각속도를 제어하는 제어장치와, 상기 전동기의 각가속도가 일정하여지는 지령각속도를 주어 상기 전동기를 시험운전시키는 시험운전제어기를 갖고 있다. 그리고 상기 시험운전중의 상기 전동기의 출력토크에 따라 세탁물의 양을 추정하는 세탁물량추정기를 가짐으로써, 용이하고 또한 정확히 세탁물의 양을 추정가능한 세탁기를 실현할 수가 있다.
또한, 회전드럼을 구동하는 전동기와, 상기 전동기의 회전각속도를 제어하는 제어장치와, 상기 전동기의 회전각속도를 미리 정한 일정한 회전각속도가 되도록 시험운전시키는 시험운전제어기를 갖고 있고, 상기 시험운전중의 상기 전동기의 출력토크에 따라서, 상기 회전드럼에 밀착한 세탁물의 편중에 의한 언밸런스량을 추정하는 언밸런스량추정기를 갖는 것으로, 회전드럼의 언밸런스량을 정확히 추정할 수 있는 세탁기를 실현할 수가 있다.
비록 본 발명은 현재의 바람직한 실시예들의 관점에서 기술되었으나, 이러한 기술내용이 한정적으로 해석되어서는 안되는 것임은 이해가능하다. 상술한 기술내용을 일독한 후에는, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 있어서 다양한 변형 및 변경이 가능하다. 따라서, 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 진정한 요지 및 범위내에 속하는 모든 변형 및 변경사항을 포괄하는 것으로 해석되도록 의도한 것이다.

Claims (37)

  1. 회전드럼(104) 또는 상기 회전드럼에 부착된 회전날개(102)를 구동하는 3상유도전동기(100)와,
    상기 3상 유도전동기의 회전각속도 지령치와 상기 3상 유도전동기의 회전각속도치에 따라, 상기 3상 유도전동기의 고정자에 공급하는 일차교류전류군의 토크전류성분과 여자전류성분을 독립으로 지령하고, 상기 일차교류전류군의 각각의 크기와 주파수를 변화시켜 상기 3상 유도전동기의 회전각속도를 제어하는 제어장치(110) 내지 (122)와,
    상기 3상 유도전동기의 고정자에 공급하는 일차교류전류치및 일차교류전압치의 적어도 한쪽과, 상기 3상 유도전동기 고유의 정수로부터 상기 3상 유도전동기의 회전각속도를 추정하는 각속도추정기(200)를 갖는 세탁기.
  2. 회전드럼(104) 또는 상기 회전드럼에 부착된 회전날개(102)를 구동하는 3상 유도전동기(100)와,
    상기 3상 유도전동기의 고정자에 공급하는 일차교류전류군의 각각을 측정하는 전류검출기군(126a) 내지 (126c)과, 상기 전류검출기군의 출력이 각각 대응하는 전류지령치에 일치하도록 상기 일차교류전류군을 제어하는 전류제어기(122)와, 상기 일차교류전류군의 토크전류성분과 여자전류성분을 독립으로 지령하여, 상기 일차교류전류군의 각각의 크기와 주파수를 지령하는 전류지령치를 출력하는 전류지령기를 가지며, 상기 3상 유도전동기(100)의 회전각속도 지령치와 상기 3상 유도전동기의 회전각속도치에 따라 상기 일차교류전류군을 변화시켜 상기 3상 유도전동기의 회전각속도를 제어하는 제어장치(110) 내지 (120)와,
    상기 전류검출기군의 출력과 상기 3상 유도전동기 고유의 정수로부터 3상 유도전동기의 회전각속도를 추정하는 각속도 추정기(200)를 갖는 세탁기.
  3. 회전드럼(104) 또는 상기 회전드럼에 부착된 회전날개(102)를 구동하는 3상유도전동기(100)와,
    상기 3상 유도전동기의 회전각속도 지령치와 상기 3상 유도전동기의 회전각속도치에 따라, 상기 3상 유도전동기의 고정자에 공급하는 일차교류전류군의 토크전류성분과 여자전류성분을 독립으로 지령하고, 상기 일차교류전류군의 각각의 크기와 주파수를 변화시켜 상기 3상 유도전동기(100)의 회전각속도를 제어하며, 상기 여자전류성분의 지령치는 세탁공정시보다 탈수공정시에 더 작게 설정되는 제어장치(310), (110) 내지 (122)를 갖는 세탁기
  4. 회전드럼 또는 상기 회전드럼에 부착된 회전날개를 구동하는 3상유도전동기와,
    상기 3상 유도전동기의 회전각속도 지령치와 상기 3상 유도전동기의 회전각속도치에 따라, 상기 3상 유도전동기의 고정자에 공급하는 일차교류전류군의 토크전류성분과 여자전류성분을 독립으로 지령하고, 상기 일차교류전류군의 각각의 크기와 주파수를 변화시켜 상기 3상 유도전동기의 회전각속도를 제어하며, 상기 회전각속도 지령치는 완만한 변화를 겪는 연속적인 시간함수로로 부여되는 제어장치를 갖는 세탁기
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 회전각속도 지령치는 시간의 3차함수로 표현되는 것인 세탁기.
  6. 회전드럼(104) 또는 상기 회전드럼에 부착된 회전날개(102)를 구동하는 3상유도전동기(100)와,
    상기 3상 유도전동기의 회전각속도 지령치와 상기 3상 유도전동기의 회전각속도치에 따라, 상기 3상 유도전동기의 고정자에 공급하는 일차교류전류군의 토크전류성분과 여자전류성분을 독립으로 지령하고, 상기 일차교류전류군의 각각의 크기 또는 주파수를 변화시켜 상기 3상 유도전동기의 회전각속도를 제어하는 제어장치(110) 내지 (122)와,
    상기 3상 유도전동기의 고정자에 공급하는 일차교류전류치및 일차교류전압치의 적어도 한쪽과, 상기 3상 유도전동기 고유의 정수로부터 상기 3상 유도전동기의 회전각속도를 추정하는 각속도추정기(200)를 갖는 세탁기.
  7. 회전드럼 또는 회전드럼에 부착된 회전날개를 구동하는 3상 유도전동기와,
    상기 3상 유도전동기의 고정자에 공급하는 일차교류전류군의 각각을 측정하는 전류검출기군(126a) 내지 (126c)과, 상기전류검출기군의 출력이 각각 대응하는 전류지령치에 일치하도록 제어하는 전류제어기(122)와, 상기 일차교류전류군의 토크전류성분과 여자전류성분을 독립으로 지령하여, 상기 일차교류전류군의 각각의 크기와 주파수를 지령하는 전류지령치를 출력하는 전류지령기 및 상기전류검출기군의 출력과 상기 3상 유도전동기고유의 정수로부터 상기 3상 유도전동기의 회전각속도를 추정하는 각속도추정기를 가지고 있으며, 상기 3상 유도전동기의 회전각속도지령과 상기 각속도추정기의 출력에 따라 상기 일차교류전류군을 변화시켜 상기 3상 유도전동기의 회전속도를 제어하는 제어장치(110) 내지 (120)와,
    상기 3상 유도전동기의 회전각속도 지령치와 상기 각속도추정기의 출력치와의 차에 미리 정한 시험운전정수를 곱셈한 것을 상기 토크전류성분으로서 지령하여 상기 3상 유도전동기를 시험운전시키는 시험운전제어기(400) 및,
    상기 시험운전중의 상기 각속도추정기의 출력치에 기초하여 세탁물의 양을 추정하는 세탁물량추정기(402)를 갖는 세탁기.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 세탁물량추정기는, 시험운전중의 각속도추정기의 출력의 크기에 따라서, 세탁물의 양을 추정하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 시험운전제어기는 복수회의 시험운전을 행하고, 상기 세탁물량추정기는, 복수의 시험운전중의 속도추정기의 출력치의 변동폭에 따라서, 세탁물의 양을 추정하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 시험운전제어기(400)는, 상기 세탁기의 최대허용량의 세탁물을 회전드럼에 넣고 시험운전한 경우에, 상기 각속도추정기의 출력치가 상기 3상 유도전동기의 회전각속도 지령치에 비해서 충분히 작아지는 시험운전정수를 이용하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  11. 회전드럼(104) 혹은 상기 회전드럼에 부착된 회전날개(102)를 구동하는 3상 유도전동기(100)와,
    상기 3상 유도전동기의 고정자에 공급하는 일차교류전류군의 각각을 측정하는 전류검출기군(126a) 내지 (126c)과, 상기 전류검출기군의 출력이 각각 대응하는 전류지령치에 일치하도록 제어하는 전류제어기(122)와, 상기 일차교류전류군의 토크전류성분과 여자전류성분을 독립으로 지령하여, 상기 일차교류전류군의 각각의 크기와 주파수를 지령하는 전류지령치를 출력하는 전류지령기 및 상기 전류검출기군의 출력과 상기 3상 유도전동기 고유의 정수로부터 상기 3상 유도전동기의 회전각속도를 추정하는 각속도추정기(200)를 가지고 있으며, 상기 3상 유도전동기의 회전각속도지령과 상기 각속도추정기의 출력치에 따라 상기 일차교류전류군을 변화시켜 상기 3상 유도전동기의 회전속도를 제어하는 제어장치(110) 내지 (120)와,
    상기 3상 유도전동기의 회전각속도 지령치와 상기 각속도추정기의 출력치에 따라 상기 3상 유도전동기를 시험운전시키는 시험운전제어기(400)와,
    상기 시험운전중의 상기 토크전류성분에 따라서, 세탁물의 양을 추정하는 세탁물량추정기(402)를 갖는 세탁기.
  12. 제 11 항에 있어서, 세탁물량추정기는, 시험운전중의 일차교류전류군 혹은 일차교류전압군의 주파수에 따라서, 세탁물의 양을 추정하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  13. 회전드럼 또는 회전드럼에 부착된 회전날개를 구동하는 3상 유도전동기와,
    상기 3상 유도전동기의 고정자에 공급하는 일차교류전류군의 각각을 측정하는 전류검출기군과, 상기 전류검출기군의 출력이 각각 대응하는 전류지령치에 일치하도록 제어하는 전류제어기와, 상기 일차교류전류군의 토크전류성분과 여자전류성분을 독립으로 지령하여, 상기 일차교류전류군의 각각의 크기와 주파수를 지령하는 전류지령치를 출력하는 전류지령기와, 상기 전류검출기군의 출력과 상기 3상 유도전동기 고유의 정수로부터 상기 3상 유도전동기의 회전각속도를 추정하는 각속도추정기를 가지고 있으며, 상기 3상 유도전동기의 회전각속도 지령치와 상기 각속도추정기의 출력치에 따라 상기 일차교류전류군을 변화시켜 상기 3상 유도전동기의 회전속도를 제어하는 제어장치와,
    상기 3상 유도전동기의 회전각속도 지령치와 상기 각속도추정기의 출력치에 따라 상기 3상 유도전동기를 시험운전시키는 시험운전제어기(400) 및,
    시험운전 개시시각에서부터 각속도추정기의 출력치가 규정된 회전각속도치에 도달하기까지의 시간에 기초하여, 세탁물의 양을 추정하는 세탁물량추정기(402)를 갖는 세탁기.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 시험운전제어기는, 3상 유도전동기의 회전각속도 지령치와 각속도추정기의 출력치와의 차를 적분 연산한 결과의 값에 미리 정한 시험운전정수를 승산한 것을 토크전류성분으로서 지령치에 이용하여 상기 3상 유도전동기를 시험운전시키는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  15. 제 14 항에 있어서, 시험운전 제어기는, 세탁기의 최대허용량의 세탁물을 회전드럼에 넣고 시험운전한 경우에, 시험운전 개시시간으로부터 속도추정기의 출력이 규정 회전속도에 도달하기까지의 시간이, 세탁물이 없는 상태로 운전했을 때와 비교해서 충분히 길어지도록 시험운전정수를 선정하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  16. 제 13 항에 있어서, 시험운전 제어기는, 미리 정한 일정한 토크전류성분치를 지령하여 3상 유도전동기를 시험운전시키는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  17. 회전드럼(104) 또는 회전드럼에 부착된 회전날개(102)를 구동하는 3상 유도전동기(100)와,
    상기 3상 유도전동기의 고정자에 공급하는 일차교류전류군의 각각을 측정하는 전류검출기군(126a) 내지 (126c)과, 상기 전류검출기군의 출력이 각각 대응하는 전류지령치에 일치하도록 제어하는 전류제어기(122)와, 상기 일차교류전류군의 토크전류성분과 여자전류성분을 독립으로 지령하여, 상기 일차교류전류군의 각각의 크기와 주파수를 지령하는 전류지령치를 출력하는 전류지령기와, 상기 전류검출기군의 출력과 상기 3상 유도전동기 고유의 정수로부터 상기 3상 유도전동기의 회전각속도를 추정하는 각속도추정기(200)를 가지고 있으며, 상기 3상 유도전동기의 회전각속도지령과 상기 각속도추정기의 출력에 따라 상기 일차교류전류군을 변화시켜 상기 3상 유도전동기의 회전속도를 제어하는 제어장치(110) 내지 (120)와,
    상기 3상 유도전동기 고유의 정수내의 적어도 하나를 측정하는 전동기 정수측정기(454)를 갖는 세탁기.
  18. 제 17 항에 있어서, 전동기 정수측정기(343)는, 전원 투입시, 급수시 및 배수시중의 하나이상의 시점에, 3상 유도전동기 고유의 정수의 고정자 코일 및 회전자 코일의 전기저항, 자기 인덕턴스 및 상호 인덕턴스내의 하나이상을 측정하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  19. 회전드럼(104) 또는 회전드럼에 부착된 회전날개(102)를 구동하는 3상 유도전동기(100)와,
    상기 3상 유도전동기의 고정자에 공급하는 3상의 일차교류전류군의 각각을 측정하는 전류검출기군(126a) 내지 (126c)과, 상기 전류검출기군의 출력이 각각 대응하는 전류지령치에 일치하도록 제어하는 전류제어기(122)와, 상기 일차교류전류군의 토크전류성분과 여자전류성분을 독립으로 지령하여, 상기 일차교류전류군의 각각의 크기와 주파수를 지령하는 전류지령치를 출력하는 전류지령기와, 상기 전류검출기군의 출력과 상기 3상 유도전동기 고유의 정수로부터 상기 3상 유도전동기의 회전각속도를 추정하는 각속도추정기를 가지며, 상기 3상 유도전동기의 회전각속도지령과 상기 각속도추정기의 출력에 따라 상기 일차교류전류군을 변화시켜 상기 3상 유도전동기의 회전속도를 제어하는 제어장치(110) 내지 (120)와,
    상기 3상 유도전동기가 동작하고 있는 시간에 따라, 상기 3상 유도전동기의 고정자의 전기저항치와 회전자의 전기저항치의 한쪽을 보상하는 저항치 보상기(504)를 갖는 세탁기.
  20. 회전드럼 혹은 회전드럼에 부착된 회전날개를 구동하는 3상 유도전동기와,
    상기 3상 유도전동기의 고정자에 공급하는 일차교류전류군의 각각을 측정 혹은 추정하는 전류검출기군과, 상기 전류검출기군의 출력이 각각 대응하는 전류지령치에 일치하도록 제어하는 전류제어기와, 상기 일차교류전류군의 토크전류성분과 여자전류성분을 독립으로 지령하여, 상기 일차교류전류군의 각각의 크기와 주파수를 지령하는 전류지령치를 출력하는 전류지령기와, 상기 전류검출기군의 출력과 상기 3상 유도전동기 고유의 정수로부터 상기 3상 유도전동기의 회전각속도를 추정하는 각속도추정기와, 세탁물의 양을 추정하는 세탁물량추정기를 가지고 있으며, 상기 3상 유도전동기의 회전각속도지령과 상기 각속도추정기의 출력에 따라 상기 일차교류전류군을 변화시켜 상기 3상 유도전동기의 회전속도를 제어하는 제어장치와,
    상기 세탁물량추정기의 출력과 상기 3상 유도전동기가 동작하고 있는 시간에 따라, 상기 3상 유도전동기의 고정자의 전기저항치와 회전자의 전기저항치의 한쪽을 보상하는 저항치보상기(504)를 갖는 세탁기.
  21. 회전드럼(104)을 구동하는 전동기(100)와,
    상기 전동기의 회전각가속도를 일정하게 하는 각속도지령치를 부여하고 상기 전동기를 회전시키는 각속도제어기(150) 및,
    회전중인 상기 전동기의 출력토크에 따라서 회전드럼내의 세탁물의 양을 추정하는 세탁물량추정기(150)를 갖는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  22. 회전드럼(104)을 구동하는 전동기(100)와,
    삼각파형상의 시간적 변화를 하는 회전각속도 지령치를 생성하는 각속도지령치 생성수단(103)과,
    상기 전동기의 회전각속도를 상기 회전각속도 지령치에 따르도록 제어하는 각속도제어기(150)와,
    회전중인 상기 전동기의 출력토크에 따라서, 회전드럼내의 세탁물의 양을 추정하는 세탁물량추정기(252)를 갖는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  23. 회전드럼을 구동하는 전동기와,
    삼각파형상의 시간적변화를 하는 회전각속도 지령치를 생성하는 각속도 지령치 생성수단(103)과,
    상기 전동기의 회전각속도를 상기 지령회전각속도에 따르도록 제어하는 각속도제어기(150)와,
    회전가속시의 상기 전동기의 출력토크와 회전감속시의 상기 전동기의 출력토크와의 차에 따라서, 세탁물의 양을 추정하는 세탁물량추정기(252)를 갖는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  24. 제 21 항에 있어서, 상기 각속도 지령치 생성수단(103)은, 회전각속도 지령치의 최저회전각속도를, 회전드럼의 회전에 의해 생기는 원심력에 의해 세탁물이 상기 회전드럼의 내면에 밀착하는 회전각속도로 하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  25. 제 21 항에 있어서, 회전드럼을 구동하는 전동기는 3상유도전동기이며,
    상기 3상유도전동기의 고정자에 공급하는 일차교류전류군의 토크전류성분과 여자전류성분에 대하여 독립으로 지령하여, 상기 일차교류전류군의 각각의 크기와 주파수를 변화시키고 상기 3상유도전동기의 회전각속도를 제어하는 제어장치를 더욱 갖는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  26. 제 21 항에 있어서, 회전드럼을 구동하는 전동기는 3상유도전동기이며,
    상기 3상유도전동기의 고정자에 공급하는 일차교류전류군의 토크전류성분과 여자전류성분에 대하여 독립으로 지령하여, 상기 일차교류전류군의 각각의 크기와 주파수를 변화시켜 상기 3상유도전동기의 회전각속도를 제어하는 제어장치및,
    회전중인 전동기의 상기 토크전류성분에 따라서 세탁물의 양을 추정하는 세탁물량 추정기를 갖는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  27. 회전드럼을 구동하는 전동기와,
    상기 전동기의 출력토크가 일정하게 되도록 제어하는 일정운전제어기및,
    상기 전동기의 회전각속도의 변화에 따라서 세탁물의 양을 추정하는 세탁물량추정기(252)를 갖는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  28. 제 27 항에 있어서, 회전드럼을 구동하는 전동기는 3상유도전동기이며,
    상기 3상유도전동기의 고정자에 공급하는 일차교류전류군의 토크전류성분과 여자전류성분을 독립으로 지령하여, 상기 일차교류전류군의 각각의 크기와 주파수를 변화시켜 상기 3상유도전동기의 회전각속도를 제어하는 제어장치와,
    상기 토크전류성분을 일정값으로서 지령하여 회전을 하는 토크일정운전제어기를 더욱 갖는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  29. 회전드럼을 구동하는 전동기와,
    상기 전동기의 회전각속도가 미리 정한 일정한 회전각속도가 되도록 제어하는 제어기및
    상기 전동기의 출력토크에 따라서, 상기 회전드럼의 내면에 밀착한 세탁물의 편재에 의한 언밸런스량을 추정하는 언밸런스량추정기(403)를 갖는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  30. 회전드럼을 구동하는 전동기와,
    상기 전동기의 회전각속도가 미리 정한 일정한 회전각속도가 되도록 제어하는 제어기및,
    상기 전동기의 출력토크의 변동폭에 따라서, 상기 회전드럼의 내면에 밀착한 세탁물의 편중에 의한 언밸런스량을 추정하는 언밸런스량추정기(403)를 갖는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  31. 회전드럼을 구동하는 전동기와,
    상기 전동기의 회전각속도를 미리 정한 일정한 회전각속도가 되도록 제어하는 제어기 및,
    상기 전동기의 출력토크변동에 따라서, 상기 회전드럼의 내면에 기울어 밀착한 세탁물의 위치를 추정하는 언밸런스위치추정기(503)를 갖는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  32. 제 29 항에 있어서, 회전드럼을 구동하는 전동기는 3상유도전동기이며,
    상기 3상유도전동기의 고정자에 공급하는 일차교류전류군의 토크전류성분과 여자전류성분을 독립으로 지령하여, 상기 일차교류전류군의 각각의 크기와 주파수를 변화시켜 상기 3상유도전동기의 회전각속도를 제어하는 제어장치를 갖는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  33. 제 29 항에 있어서, 회전드럼을 구동하는 전동기가 3상유도전동기이며, 상기 3상유도전동기의 고정자에 공급하는 일차교류전류군의 토크전류성분과 여자전류성분을 독립으로 지령하여, 상기 일차교류전류군의 각각의 크기와 주파수를 변화시켜 상기 3상유도전동기의 회전각속도를 제어하는 제어기와,
    상기 토크전류성분에 따라서 세탁물의 양을 추정하는 언밸런스량추정기(403)를 갖는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  34. 제 29 항에 있어서, 상기 제어기는, 전동기의 회전각속도를, 회전드럼이 회전함으로써 생기는 원심력에 의해 세탁물이 상기 회전드럼의 내면에 충분히 밀착하는 회전각속도에 제어하는 것을 특징으로 하는 세탁기
  35. 회전드럼을 구동하는 전동기와,
    상기 회전드럼의 내면에 기울어 밀착한 세탁물의 위치를 추정하는 언밸런스위치추정기(503)및,
    상기 언밸런스위치추정기의 출력에 응해서 상기 회전드럼의 회전각속도를 변동시킴으로써 상기 세탁물의 위치를 비키어 놓아 언밸런스를 해소하는 회전각속도변동기를 갖는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  36. 회전드럼(204)을 구동하는 전동기(100)와,
    세탁동작시와 탈수동작시에는 상기 회전드럼의 회전방향을 반대로 지령하는 각속도지령치 생성기(103)와,
    상기 회전드럼의 내부에 부착된 복수의 돌기물(550, 570)로서, 상기 세탁동작시의 회전방향에서는 세탁물이 상기 돌기물에 걸리기 쉽고, 상기 탈수동작시의 회전방향에서는 세탁물이 상기 돌기물에 걸리기 어려운 돌기물을 갖는 회전드럼을 구비한 것을 특징으로 하는 세탁기.
  37. 회전드럼(334)을 구동하는 전동기(100)와,
    상기 회전드럼(334)에 설정되어, 물을 저장가능한 복수의 탱크(600) 내지 (615)와,
    상기 회전드럼의 내면에 밀착한 세탁물의 편중에 의한 언밸런스량을 추정하는 언밸런스량추정기(403)와,
    상기 회전드럼의 내면에 기울어 밀착한 세탁물의 위치를 추정하는 언밸런스위치추정기(503)와,
    상기 언밸런스량추정기와 상기 언밸런스위치추정기의 출력에 따라서 정해지는 상기 탱크의 미리 저장된 물을 제외하는 것에 의해 언밸런스량을 감하는 언밸런스량보정기(602)를 갖는 것을 특징으로 하는 세탁기.
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