KR100344986B1 - Braking method of washing machine - Google Patents
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Abstract
본 발명은 세탁기에 있어서, 특히 세탁기의 제동시 회생되는 DC전압과 모터의 회전속도를 단계적으로 비교하여 소정의 레벨까지 낮추면서 모터를 제동시킬수 있도록 한 세탁기의 제동방법에 관한 것이다.The present invention relates to a washing machine, in particular, to a braking method of a washing machine capable of braking a motor while lowering to a predetermined level by comparing a stepwise comparison of a DC voltage regenerated during braking of a washing machine.
이 같은 본 발명에 의하면, 모터의 제동시 초기 위상 및 듀트비를 설정하여 모터구동부에 펄스폭 변조된 제어신호를 출력하고, 모터로 부터 회생된 DC전압과 모터의 회전속도를 감지한 후 DC전압 및 회전속도를 단계적으로 비교한 다음 비교레벨에 따라 내부에 설정된 각각의 제동모드에 설정된 제어펄스의 위상 및 듀트비로 소정의 레벨이하가 될 때 까지 모터구동부를 제어하며, 소정의 레벨이하가 되면 제어펄스의 위상 및 듀트비를 재설정하여 모터를 제동하여 주므로서, 모터 및 시스템의 상태에 따라 단계적인 모드로 비교하여 모터를 제동시켜 주므로 모터의 제동시간을 단축하고 부품의 파손을 방지하도록 한 인버터(INVERTER) 세탁기를 제공함에 있다.According to the present invention, by setting the initial phase and the duty ratio during braking of the motor to output a pulse width modulated control signal to the motor drive, and after detecting the regenerated DC voltage and the rotational speed of the motor DC voltage And comparing the rotational speed step by step and controlling the motor driving part until the predetermined level is below the predetermined level by the phase and duty ratio of the control pulse set in each braking mode set according to the comparison level. Inverter is designed to reduce the braking time of the motor and prevent damage to components by braking the motor by resetting the phase and the duty ratio of the pulses and braking the motor in a stepwise mode according to the state of the motor and system. INVERTER) to provide a washing machine.
Description
본 발명은 세탁기에 있어서, 특히 세탁기의 제동시 회생되는 DC전압과 모터의 회전속도를 단계적으로 비교하여 그 비교레벨에 따라 제어펄스의 위상 및 듀트비를 가변시키면서 모터가 정지할 때 까지 제동시켜 주는 세탁기의 제동방법에 관한 것이다.According to the present invention, a washing machine, in particular, compares a step-by-step comparison of a regenerative DC voltage and a rotational speed of a motor and brakes the motor until the motor stops while varying the phase and duty ratio of the control pulse according to the comparison level. A braking method of a washing machine.
종래 인버터 세탁기의 제동장치는 도 1에 도시된 바와같이,Braking device of a conventional inverter washing machine is, as shown in Figure 1,
시스템으로 공급되는 AC전원을 직류전압으로 변환 출력하는 정류부(1)와, 상기 정류된 직류전압을 평활하는 평활부(2)와, 상기 정류부(1)를 통해 전달되는 직류전압으로 모터(M)을 구동하는 모터구동부(3)와, 세탁기의 급정지시 시스템에 흐르는 전압을 감지하여 그 감지 결과에 의해 감지전압을 생성 출력시키는 전압감지부(4)와, 상기 전압감지부(4)의 감지전압과 시스템에서 이미 정해진 기준전압을 비교하는 전압비교부(5)와, 상기 전압비교부(5)의 비교 결과에 따라 제동(Dynamic Brake) 저항(R1)의 온/온프를 결정하는 스위칭부(6)와, 상기 모터(M)의 회전 위치 및 속도와 같은 동작 상태를 감지하는 센서(7)를 통해 모터(M)의 동작을 제어하는 동시에 제동시 시스템의 과전압 방출에 관련된 모든 로직을 제어하는 마이컴(8)과, 상기 마이컴(8)의 제어 결과에 따른 제어신호를 생성 출력시키는 신호출력부(9)로구성된다.A rectifier 1 for converting and outputting AC power supplied to the system into a DC voltage, a smoothing part 2 for smoothing the rectified DC voltage, and a motor M with a DC voltage transmitted through the rectifying part 1. The motor driving unit 3 for driving the sensing unit, a voltage sensing unit 4 for sensing a voltage flowing through the system when the washing machine stops suddenly, and generating a sensing voltage based on the sensing result, and a sensing voltage of the voltage sensing unit 4. And a voltage comparator 5 for comparing a predetermined reference voltage in the system, and a switching part 6 for determining on / off of the dynamic brake resistor R1 according to the comparison result of the voltage comparator 5. The microcomputer 8 controls the operation of the motor M through the sensor 7 which detects an operation state such as the rotation position and the speed of the motor M, and controls all logic related to the overvoltage release of the system during braking. ) According to the control result of the microcomputer 8 And a signal output section 9 for generating and outputting the fish signal.
제동저항(R1)은 모터 제동시, 모터(M) 및 부하의 관성에너지가 전기에너지로 변환되어 모터구동부(3) 측으로 회생된 다음 평활부(2)에 축적되면서 직류전압이 상승할 때, 그 직류전압이 크면 열로서 소비시켜 줄수 있도록 한 저항기이다.The braking resistor (R1) is when the inertia energy of the motor (M) and the load is converted to electrical energy during the braking of the motor, regenerated to the motor driving section (3), and then accumulated in the smoothing section (2), and the DC voltage increases. If the DC voltage is large, it is a resistor that can be consumed as heat.
상기와 같이 구성되는 종래 세탁기의 제동장치의 작용에 대하여 도 1를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Referring to Figure 1 with respect to the action of the braking device of the conventional washing machine configured as described above are as follows.
먼저, 외부에서 상용 AC전원이 공급되게 되면 정류부(1)에서 이를 직류전압으로 변환하고, 그 직류전압을 평활부(2)에서 평활시킨 다음 모터구동부(3)에 공급하게 된다.First, when commercial AC power is supplied from the outside, the rectifying unit 1 converts it to a DC voltage, smoothes the DC voltage in the smoothing unit 2, and then supplies the same to the motor driving unit 3.
그러면, 모터구동부(3)에서는 평활부(2)로 부터 공급되는 직류전압을 변환하여 모터(M)을 구동시켜 주므로 세탁기의 모든 행정을 수행하도록 한다.Then, the motor driving unit 3 drives the motor M by converting the DC voltage supplied from the smoothing unit 2 to perform all the strokes of the washing machine.
그런데, 세탁기의 모든 행정 중에서 탈수 행정동안에 세탁기의 뚜껑이 열리거나 세탁조의 언밸런스 상태를 감지할 경우, 세탁조를 급격히 정지시키기 위해 고속으로 회전하는 모터(M)를 급 제동시키게 된다.However, when the lid of the washing machine is opened or the unbalanced state of the washing tank is detected during the dehydration stroke among all the strokes of the washing machine, the motor M that rotates at high speed is rapidly braked to stop the washing tank rapidly.
상기의 모터(M)는 무정류자 모터(Brushless DC Motor)로서 정상적인 세탁 운전시 시스템 운전시 부하가 되므로 평활부(2)로 부터 모터(M)로 전류가 방전되는 방향으로 흐르게 된다.The motor (M) is a brushless DC motor (Brushless DC Motor) is a load during the operation of the system in the normal washing operation flows in the direction in which current is discharged from the smoothing portion (2) to the motor (M).
그렇지만, 고속으로 회전하는 동안에 모터(M)를 급정지시키게 되면 모터(M) 자체가 발전기가 되어 모터(M)에서 발생되는 역기전력으로 인해 전류가 충전되는 방향, 즉 전류가 모터(M)에서 평활부(2) 측으로 역으로 흐르게 되어 평활부(2)의전압 레벨이 상승하게 된다.However, if the motor M is suddenly stopped while rotating at a high speed, the motor M itself becomes a generator and the direction in which the current is charged due to the back EMF generated from the motor M, that is, the current is smoothed in the motor M. It flows backward to (2) side, and the voltage level of the smooth part 2 rises.
이때 평활부(2)에 충전되는 역전류를 방전시키지 않으면 직류전압 레벨이 무제한적으로 상승하여 설계된 회로의 내압을 초과하므로 주변 회로 및 부품이 손상하게 된다.At this time, if the reverse current charged in the smoothing unit 2 is not discharged, the DC voltage level rises indefinitely to exceed the breakdown voltage of the designed circuit, thereby causing damage to peripheral circuits and components.
그러므로, 모터(M)의 제동(Dynamic braking)시 시스템에 흐르는 과전압을 방출시키기 위해 전압감지부(4), 전압비교부(5), 스위칭부(6), 제동(DB; Dynamic braking)저항(R1)과 같은 제동회로를 구비하게 된다.Therefore, the voltage sensing unit 4, the voltage comparing unit 5, the switching unit 6, and the braking (DB) dynamic braking resistor (R1) to release the overvoltage flowing in the system during the dynamic braking of the motor (M). A braking circuit such as) is provided.
세탁이나 탈수시 운전중인 모터(M)를 제동시키게 되면 전압감지부(4)에서는 평활부(2)와 모터(M) 사이의 전압을 감지하게 되는 동시에 그 감지전압을 전압비교부(5)에 전달하게 된다.When the motor M is braked during washing or dehydration, the voltage sensing unit 4 detects a voltage between the smoothing unit 2 and the motor M and simultaneously transmits the detected voltage to the voltage comparing unit 5. Done.
그러면, 전압비교부(5)는 기준전압(Vref)과 감지전압을 상호 비교하여 그 비교결과를 스위칭부(6)에 전달하게 되고, 상기 스위칭부(6)에서는 전압비교부(5)의 비교결과에 따라 온,오프 스위칭 동작하게 된다.Then, the voltage comparing unit 5 compares the reference voltage Vref and the sensed voltage with each other and transmits the comparison result to the switching unit 6, and the switching unit 6 provides a comparison result of the voltage comparing unit 5. Accordingly, the on and off switching operation is performed.
상기 스위칭부(6)는 감지전압이 기준전압(Vref)을 초과할 경우 전압비교부(5)의 출력에 의해 온 동작하여 제동저항(R1)을 동작시키게 되고, 상기 제동저항(R1)이 동작되면 평활부(2)와 모터(M) 사이에 흐르는 과전압이 제동저항(R1)을 거쳐 흐르게 되므로 시스템에 필요 이상의 과전압이 열 에너지 형태로 방출되므로서 시스템이 일정 전압레벨로 유지되게 된다.When the sensing voltage exceeds the reference voltage Vref, the switching unit 6 is turned on by the output of the voltage comparator 5 to operate the braking resistor R1, and when the braking resistor R1 is operated. Since the overvoltage flowing between the smoothing part 2 and the motor M flows through the braking resistor R1, the overvoltage necessary for the system is released in the form of thermal energy, thereby maintaining the system at a constant voltage level.
상기 스위칭부(6)는 제동저항의 과전압 방출 과정중에 전압감지부(4) 및 전압비교부(5)를 통해 현재 평활부(2)와 모터(M) 사이의 감지전압이 기준전압(Vref)이하라고 판단되면 오프되어 제동저항(R1)을 오프동작시키게 된다.In the switching unit 6, the sensing voltage between the smoothing unit 2 and the motor M is less than or equal to the reference voltage Vref through the voltage sensing unit 4 and the voltage comparing unit 5 during the overvoltage release process of the braking resistor. If it is determined that the control unit is off, the braking resistor R1 is turned off.
상기 제동저항(R1)으로는 더 이상의 전류가 흐르지 않고 평활부(2)로만 전류가 흐르게 되는 수순으로 모터(M)를 제동시켜 준다.The braking resistor R1 brakes the motor M in such a way that no current flows through the smoothing unit 2 but any more current flows.
이와같이, 모터(M)를 짧은 시간내에 감속시키거나 부하관성이 클 경우 모터에서 발생되는 회생에너지는 더욱 크게 된다. 이 회생에너지가 모터구동부(3)측으로 회생되어 평활부(2)의 직류전압을 높이게 되는 데, 이 직류전압이 380V 이상 되었을 경우 외부 제동저항(R1)을 통해 회생에너지를 열로서 소모시키게 된다.In this way, when the motor M is decelerated in a short time or the load inertia is large, the regenerative energy generated by the motor becomes larger. The regenerative energy is regenerated to the motor driving part 3 to increase the DC voltage of the smoothing part 2. When this DC voltage is 380V or more, the regenerative energy is consumed as heat through the external braking resistor R1.
그러나, 종래의 경우에는 시스템의 전압변동을 하드웨어적으로 하나의 기준레벨 이상만을 감지하여 제동하기 때문에 부드러운 제동이 안되는 것은 물론, 급제동에 의한 진동소음이 발생하고 시스템의 회로 설계가 복잡해 진다.However, in the conventional case, since the voltage fluctuation of the system is detected by braking only one reference level or more in hardware, smooth braking is not performed, and vibration noise is generated by rapid braking, and the circuit design of the system is complicated.
또한, 모터의 급정지시 제동저항(R1)을 통해 모터(M)에서 평활부(2)로 충전되는 에너지가 380V이상일 때 소모시키므로서, 모터를 일정레벨까지만 감속시키면서 모터의 부하관성에 비례하도록 비교적 큰 파워(power)에 견디는 제동전용의 저항체가 필요하게 되고, 그 저항체에 의해 전체 부품의 설치도 복잡해질 뿐만 아니라 가격이 그 만큼 상승한다는 문제점이 있다.In addition, since the energy charged from the motor M to the smoothing part 2 through the braking resistor R1 when the motor suddenly stops is 380 V or more, the motor is decelerated to a certain level while being relatively proportional to the load inertia of the motor. There is a need for a resistor dedicated to braking that withstands a large power, and the resistor not only complicates the installation of all components but also increases the price.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 모터의 제동시 초기 위상 및 듀트비를 설정하고 모터구동부에 펄스폭 변조된 제어신호를 출력하고, 모터로 부터 회생된 DC전압과 모터의 회전속도를 감지한 후 DC전압 및 회전속도를 소정의 레벨이하가 될 때 까지 상이한 레벨로 비교한 다음 그 결과에 따라 내부에 설정된 각각의 제동모드로 위상 및 듀트비를 가변하여 모터구동부를 제어하며, 소정의 레벨이하가 되면 모터가 제동할 때 까지 제어위상 및 듀트비로 제동시켜 주도록 하므로서, 모터 및 시스템의 상태를 세부적으로 제어하여 모터의 제동시간을 단축하고 제동지연에 따른 부품의 파손을 방지하도록 한 것이다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and sets the initial phase and the duty ratio during braking of the motor, and outputs a pulse width modulated control signal to the motor driving unit, After detecting the rotational speed of the motor, compare the DC voltage and the rotational speed to different levels until it is below a predetermined level, and then change the phase and the duty ratio in each braking mode set therein according to the result. When the motor is under a predetermined level, the motor is braked at the control phase and the duty ratio until the motor is braked. Therefore, the motor and system state can be controlled in detail to shorten the braking time of the motor and prevent damage to parts due to the brake delay. To prevent it.
도 1은 종래 인버터 세탁기의 제동장치를 도시한 블럭 구성도.1 is a block diagram showing a braking device of a conventional inverter washing machine.
도 2는 본 발명 인버터 세탁기의 제동장치를 도시한 블럭 구성도.Figure 2 is a block diagram showing a braking device of the inverter washing machine of the present invention.
도 3은 본 발명의 일부 구성요소인 모터구동부와 모터를 도시한 구성도.Figure 3 is a block diagram showing a motor drive unit and a motor as some components of the present invention.
도 4은 본 발명의 제 1실시예로서, 인버터 세탁기의 제동방법을 구현하기 위한 플로우 챠트.Figure 4 is a flow chart for implementing a braking method of the inverter washing machine as a first embodiment of the present invention.
도 5의 (a)는 모터의 삼상 입력파형도.Figure 5 (a) is a three-phase input waveform diagram of the motor.
도 5의 (b)(c)(d)는 본 발명에 있어서, 모터 제동시 회생되는 각 상 및 그 역상을 보인 파형도.Figure 5 (b) (c) (d) is a waveform diagram showing each phase that is regenerated during motor braking and the reversed phase in the present invention.
도 6은 본 발명 모터 제동시 가변되는 듀트비의 예를 보인 파형도.Figure 6 is a waveform diagram showing an example of a variable duty ratio when the motor braking the present invention.
도 7은 본 발명의 제 2실시예로서, 인버터 세탁기의 제동방법을 구현하기 위한 플로우 챠트.7 is a flow chart for implementing a braking method of the inverter washing machine as a second embodiment of the present invention.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
1,10.... 정류부 2,20... 평활부1,10 .... rectifier 2,20 ... smooth
3,30.... 모터구동부 M..... 모터3,30 .... Motor Drive M ..... Motor
4,40.... 전압감지부 5...... 전압비교부4,40 .... Voltage sensing part 5 ...... Voltage comparison part
6....... 스위칭부 7 ..... 센서6 ....... Switching part 7 ..... Sensor
8,60.... 마이컴 9..... 신호출력부8,60 .... MICOM 9 ..... Signal output part
50...... 속도감지부 R1..... 제동저항50 ...... Speed detector R1 ..... Braking resistor
본 발명 인버터 세탁기의 제동방법은,The braking method of the inverter washing machine of the present invention,
모터의 제동이면 초기 위상 및 듀트비를 설정하고 모터구동부에 펄스폭 변조된 제어신호를 출력하는 초기설정단계와,An initial setting step of setting an initial phase and a duty ratio in case of braking of the motor and outputting a pulse width modulated control signal to the motor driver;
상기 초기설정단계 후 모터로 부터 회생된 DC전압을 전압감지부로 부터 감지하고 속도감지부로 부터 모터의 회전속도를 감지하는 전압 및 속도 감지단계와,A voltage and speed sensing step of sensing the regenerated DC voltage from the motor after the initial setting step from the voltage sensing unit and sensing the rotational speed of the motor from the speed sensing unit;
상기 전압 및 속도감지 단계 후 감지된 DC전압의 레벨에 따라 내부에 설정된 기준전압과 비교하여 그 비교결과에 따라 선택된 제동모드의 속도에 대응하는 제어 위상 및 듀트비를 최소기준 전압이 될 때까지 가변적으로 모터구동부에 제어신호를 출력하는 단계와,The control phase and the duty ratio corresponding to the speed of the braking mode selected according to the comparison result are variable until the minimum reference voltage is compared with the reference voltage set therein according to the level of the DC voltage sensed after the voltage and speed sensing step. Outputting a control signal to the motor driving unit;
상기 단계 후 감지된 DC전압이 최소 기준전압 이하이면 속도에 대응하는 제어 위상 및 듀트비를 재설정한 후 모터가 정지할 때 까지 모터구동부에 제어신호를 출력하는 단계로 진행하게 된다.If the detected DC voltage is less than the minimum reference voltage after the above step, the control phase and the duty ratio corresponding to the speed are reset and then the control signal is output to the motor driver until the motor stops.
이를 위한 본 발명 인버터 세탁기의 제동장치는 도 2에 도시된 바와같이,Braking apparatus of the present invention inverter washing machine for this purpose, as shown in FIG.
상용 AC전원을 직류전압으로 정류하는 정류부(10)와, 상기 정류된 직류전압을 평활하는 평활부(20)와, 상기 평활된 직류전압을 3상 교류의 전압과 주파수로변환하여 모터(M)를 구동시키는 모터구동부(INVERTER)(30)와, 상기 평활된 직류전압을 감지하는 전압감지부(40)와, 상기 모터(M)의 위상차이 및 회전자의 위치에 의한 회전속도를 감지하는 속도감지부(50)와, 모터(M)의 전기적인 상태에 따라 전압감지부(40) 및 속도감지부(50)로 부터 감지되는 전압 및 회전속도에 대응하여 위상 및 듀트비를 설정하고 그 설정된 위상 및 튜트비에 따라 펄스폭 변조(PWM; Pulse Width Modulation)된 제어신호를 모터구동부(30)에 출력하는 마이컴(60)으로 구성된다.A rectifier 10 for rectifying a commercial AC power source with a DC voltage, a smoothing unit 20 for smoothing the rectified DC voltage, and the smoothed DC voltage are converted into a voltage and frequency of a three-phase AC motor (M). A motor driver (INVERTER) 30 for driving the motor, the voltage sensing unit 40 for detecting the smoothed DC voltage, the speed difference for detecting the rotational speed due to the phase difference of the motor (M) and the position of the rotor According to the branch 50 and the electric state of the motor M, the phase and the duty ratio are set in response to the voltage and the rotational speed detected by the voltage sensing unit 40 and the speed sensing unit 50, and the set phase and The microcomputer 60 outputs a pulse width modulated (PWM) control signal to the motor driver 30 according to the tube ratio.
상기 모터구동부(30)는 도 3에 도시된 바와같이, 다수개의 고속 스위칭소자(Q1∼Q6)와, 상기 스위칭소자와 역 병렬로 연결되어 있는 순환(Free Wheeling) 다이오드(D1∼D6)로 구성되고, 고전위부분에 접속된 스위칭소자(Q1∼Q3)와 저전위에 접속된 스위칭소자(Q4∼Q6)가 각각 하나씩 짝을 이루어 모터(M)의 각 상(U,V,W)으로 일정 교류전압을 공급하게 된다.As illustrated in FIG. 3, the motor driving unit 30 includes a plurality of high speed switching elements Q1 to Q6 and free wheeling diodes D1 to D6 connected in reverse parallel with the switching elements. The switching elements Q1 to Q3 connected to the high potential portion and the switching elements Q4 to Q6 connected to the low potential are paired one by one, and are alternately exchanged with each phase (U, V, W) of the motor M. Supply voltage.
상기와 같이 구성되는 본 발명 인버터 세탁기의 제동방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.The braking method of the inverter washing machine of the present invention configured as described above will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명 인버터 세탁기의 제동장치를 보인 블럭도이고, 도 3은 본 발명을 위한 모터구동부의 상세 회로도이며, 도 4는 본 발명의 제 1실시예로 인버터 세탁기의 제동방법을 구현하기 위한 플로우 챠트이며, 도 5의 (a)는 모터의 삼상 입력파형도이며, 도 5의 (b)(c)(d)는 본 발명에 있어서 모터 제동시 회생되는 각 상 및 그 역상을 나타낸 파형도이고, 도 6은 본 발명 모터 제동시 속도에 대응하여 가변되는 듀트비의 예를 보인 파형도 이다.Figure 2 is a block diagram showing a braking device of the inverter washing machine of the present invention, Figure 3 is a detailed circuit diagram of the motor driving unit for the present invention, Figure 4 is a first embodiment of the present invention for implementing a braking method of the inverter washing machine 5A is a three-phase input waveform diagram of the motor, and FIGS. 5B and 5C are waveform diagrams showing each phase that is regenerated when the motor is braked and its reverse phase in the present invention. FIG. 6 is a waveform diagram illustrating an example of a duty ratio that is variable according to a speed during braking of the present invention.
먼저, 일정한 주파수와 진폭을 갖고 가정, 상업지역 및 공장등에 공급하는 각종 상용 AC(예들들면 일반가정에 공급되는 220V, 60Hz)전원이 입력되면 정류부(10)는 AC전원을 직류(DC; Direct Current)전압으로 정류하고, 상기 정류된 직류전압을 평활부(20)에서 안정되게 직류전압을 평활한 후 모터구동부(30)로 공급하게 된다.First, when various commercial AC (eg 220V, 60Hz) power supplies to homes, commercial areas and factories with a constant frequency and amplitude are input, the rectifier 10 converts AC power into direct current (DC). The voltage is rectified to the voltage, and the rectified DC voltage is smoothed at the smoothing unit 20 and then supplied to the motor driving unit 30.
상기 모터구동부(30)는 평활부(20)로 부터 공급된 직류전압을 이용하여 모터에 인가되는 전압 또는 전류의 크기와 주파수를 임의로 제어하기 위해 다수개의 스위칭소자(Q1~Q6)로 고속 스위칭하여 3상 교류의 전압(U,V,W)과 주파수로 모터(M)를 구동시켜 주므로서, 부하의 세탁행정, 헹굼행정, 탈수행정을 수행하게 된다.The motor driving unit 30 is a high-speed switching to a plurality of switching elements (Q1 ~ Q6) to arbitrarily control the magnitude and frequency of the voltage or current applied to the motor by using the DC voltage supplied from the smoothing unit 20 By driving the motor (M) with the voltage (U, V, W) and frequency of the three-phase alternating current, the washing stroke, rinsing stroke, and dehydration stroke of the load are performed.
여기서, 상기 스위칭소자(Q1~Q6)는 고속 스위칭소자(IGBT; Insulated Gate Bipolar Transistor)로서, 각 스위칭소자에는 순환(Free Wheeling) 다이오드(D1∼D6)가 각각 역병렬로 연결된다.Here, the switching elements Q1 to Q6 are high speed switching elements (IGBTs), and free switching diodes D1 to D6 are connected in reverse parallel to each switching element.
그리고, 고전위 부분에 접속된 스위칭소자(Q1,Q2,Q3)와 저전위에 접속된 스위칭소자(Q4,Q5,Q6)가 각각 하나씩 짝을 이루어 도 5의 (a)와 같은 파형으로 모터(M)의 각 상(U,V,W)으로 일정한 전압 및 전류와 주파수를 공급하게된다.Then, the switching elements Q1, Q2 and Q3 connected to the high potential portion and the switching elements Q4, Q5 and Q6 connected to the low potential are each paired one by one to form a motor M as shown in FIG. Each phase (U, V, W) of) will supply constant voltage, current and frequency.
그리고, 전압감지부(40)는 상기 평활부(20)에서 평활된 직류전압을 실시간으로 감지한 다음 마이컴(60)에 전달하고, 상기 속도감지부(50)는 모터(M)의 각 상(U,V,W)에 대한 회전자의 위치와 위상차이에 대한 정보로 부터 회전속도를 감지하여 마이컴(60)에 전달하게 된다.In addition, the voltage detecting unit 40 detects the DC voltage smoothed by the smoothing unit 20 in real time and then transmits the same to the microcomputer 60, and the speed detecting unit 50 is configured to each phase U of the motor M. The rotational speed is detected from the information on the position and phase difference of the rotor with respect to V, W) and transmitted to the microcomputer 60.
그러면, 마이컴(60)은 전압감지부(40)로 부터 감지된 직류전압과속도감지부(50)로 부터 감지된 회전속도를 입력받아 기 프로그램된 목표속도를 비교한 후 그 비교결과에 따라 모터(M)의 회전속도가 소정의 목표속도에 도달할 수 있도록 모터구동부(30)의 각 스위칭소자(Q1∼Q6)를 온/오프 스위칭 제어하게 된다.Then, the microcomputer 60 receives the DC speed detected from the voltage sensing unit 40 and the rotational speed detected from the speed detecting unit 50, compares the programmed target speed, and then compares the motor ( On / off switching control of each switching element Q1 to Q6 of the motor drive part 30 is carried out so that the rotational speed of M) may reach a predetermined target speed.
이를 위해, 상기 마이컴(60)으로 부터 모터구동부(30)에 출력되는 신호는 펄스폭 변조(PWM; Pulse Width Modulation)된 제어신호로서, 이 신호에 의해 모터구동부(30)의 각 스위칭소자(Q1~Q6)와 이에 병렬 결합된 다이오드(D1~D6)를 선택적으로 온,오프시켜 주어 모터(M)에 흐르는 전류가 정현파에 가까워지도록 출력펄스의 듀트비를 선택적으로 변화시켜 준다.To this end, the signal output from the microcomputer 60 to the motor driver 30 is a pulse width modulated (PWM) control signal, and the switching elements Q1 of the motor driver 30 are driven by the signal. Q6) and the diodes D1 to D6 coupled in parallel are selectively turned on and off to selectively change the duty ratio of the output pulse so that the current flowing in the motor M approaches the sine wave.
여기서, 듀트비(Duty ratio)는으로서, Ton은 스위칭소자(Q1~Q6)의 온 구간이며, Toff는 스위칭소자(Q1~Q6)의 오프구간을 나타내며, 이러한 듀트비를 이용하여 각 스위칭소자(Q1~Q6)의 온시간을 길게 가져가려면 Ton 구간을 상대적으로 길게 하면 되고, 오프시간을 길게 가져가려면 Ton구간을 상대적으로 짧게 가져가면 된다.Here, the duty ratio is T on is the on period of the switching elements Q1 to Q6, and T off represents the off period of the switching elements Q1 to Q6, and the on time of each switching element Q1 to Q6 is obtained by using the duty ratio. If you want to take longer, you can make the Ton section relatively long. If you want to take off time longer, you can take the Ton section relatively short.
그런데, 세탁기의 모든 행정 중에서 특히 탈수 행정시, 세탁기의 뚜껑이 열리거나 세탁조의 언밸런스 상태로 인하여 탈수 행정을 급격히 정지시켜야 하는 경우가 발생하게 되면 마이컴(60)에서는 모터(M)를 급 제동(braking)시키게 된다.However, among all the strokes of the washing machine, in particular, during the dehydration stroke, when the lid of the washing machine is opened or the dehydration stroke has to be stopped suddenly due to the unbalanced state of the washing tank, the microcomputer 60 brakes the motor M rapidly. Done.
이때, 모터(M)가 급 제동되면 모터구동부(30)로 모터(M)를 감속할 때에 모터(M)가 유도발전기의 역할을 해서 모터구동부(30) 측으로 필요이상의 회생전압을 보내게 되고 그 회생된 전압은 평활부(20)에 축적되어 직류레벨을 상승시키게된다.At this time, when the motor M is suddenly braked, when the motor M is decelerated by the motor driver 30, the motor M acts as an induction generator and sends more regenerative voltage to the motor driver 30. The regenerated voltage is accumulated in the smoothing unit 20 to raise the DC level.
그러면, 마이컴(60)은 전압감지부(40)를 통해 현재의 DC전압을 감지한 다음 초기 위상 및 듀트비를 설정하고 펄스폭 변조된 제어신호를 모터구동부(30)에 출력하므로서, 모터(M)의 각 상전압(U,V,W)과 평활부(20) 사이의 논리적인 충,방전 루프를 만들어 주고 그 위상 및 듀트비를 가변하게 된다.Then, the microcomputer 60 detects the current DC voltage through the voltage sensing unit 40, sets the initial phase and the duty ratio, and outputs a pulse width modulated control signal to the motor driving unit 30. A logical charge and discharge loop is formed between each phase voltage U, V, and W and the smoothing unit 20, and its phase and duty ratio are varied.
그런다음, 전압감지부(40)를 통해 실시간으로 감지된 직류전압(VDC)을 내부에 설정된 전압과 단계적으로 비교한 후 그 결과에 따라 해당하는 각각의 모드에서 속도에 대응하는 제어펄스의 위상 및 듀트비를 가변시켜 주게 된다.Then, the DC voltage (V DC ) detected in real time through the voltage detector 40 is compared in stages with the voltage set therein, and according to the result, the phase of the control pulse corresponding to the speed in each mode corresponding to the result. And the duty ratio is varied.
이와같은 펄스신호의 제어 위상 및 듀트비 가변으로 모터구동부(30)의 각 스위칭소자(Q1~Q6)를 선택적으로 온,오프시키면서 그 온/오프 시간을 변환하여 주므로서, 평활부(20)와 모터(M) 사이의 회생 및 발전제동을 제어하게 된다.By varying the control phase and the duty ratio of the pulse signal as described above, the switching elements Q1 to Q6 of the motor driving unit 30 are selectively turned on and off while converting their on / off times, The regenerative and power generation braking between the motors M are controlled.
도 4는 본 발명의 제 1실시예로서 그 제동방법을 보면,4 shows a braking method as a first embodiment of the present invention.
모터(M)의 제동이라고 판단되면 초기 위상 및 듀트비를 설정한 다음 모터구동부(30)에 제어신호를 출력하여 각 스위칭소자(Q1~Q6)를 선택적으로 온,오프시켜 준다.(도 4의 S11,S12,S13 참조)When it is determined that the motor M is braked, the initial phase and the duty ratio are set, and then a control signal is output to the motor driver 30 to selectively turn on and off the switching elements Q1 to Q6. S11, S12, S13)
그런다음, 전압감지부(40)로 부터 직류전압(VDC)과 속도감지부(60)로 부터 회전속도를 감지하고 상기 DC전압(VDC)을 내부에 설정된 제 1기준전압((VTH1)과 비교하게 된다.(도 4의 S14,S15,S16 참조)Then, the DC voltage V DC is detected from the voltage detector 40 and the rotational speed is detected from the speed detector 60, and the DC voltage V DC is set inside the first reference voltage V TH1 . (See S14, S15, and S16 in FIG. 4).
이때, DC전압이 제 1기준전압(VTH1)을 초과하면 제동모드 1로 설정하여 회생제동이 되도록 속도에 대응하는 제어 위상 및 듀트비를 설정한 후 각 스위칭소자(Q1~Q6)에 의한 평할부(20)와 모터(M) 사이에 충전(I-) 및 방전(I+) 동작이 이루어 지도록 한다.(도 4의 S16,S21 참조)At this time, when the DC voltage exceeds the first reference voltage (V TH1 ), the braking mode 1 is set to set the control phase and the duty ratio corresponding to the speed so that regenerative braking is performed. Charge (I − ) and discharge (I + ) operations are performed between the installment 20 and the motor M (see S16 and S21 of FIG. 4).
상기 비교결과 DC전압(VDC)이 제 1기준전압 이하이면 제 2기준전압(VTH2)과 비교하고 그 결과 제 2기준전압을 초과하면 제동모드 2에서 그 속도에 대응하는 제어 위상 및 듀트비를 설정한 후 저전위 및 고전위 스위칭소자(Q1, Q2,Q3)(Q4,Q5,Q6)가 모두 오프(off)되도록 제어신호를 출력하게 된다.(도 4의 S17,S22 참조)As a result of the comparison, if the DC voltage (V DC ) is less than or equal to the first reference voltage, the control voltage and the control ratio corresponding to the speed in the braking mode 2 are compared with the second reference voltage (V TH2 ). After setting, control signals are output so that the low and high potential switching elements Q1, Q2, and Q3 (Q4, Q5, and Q6) are all turned off (see S17 and S22 of FIG. 4).
또한, 감지된 DC전압(VDC)이 제 2기준전압 이하이면 제 3기준전압(VTH3)과 비교하고 그 결과 제 3기준전압을 초과하면, 제동모드 3에서 그 속도에 대응하는 제어 위상 및 듀트비를 설정한 후 저전위 스위칭소자(Q4,Q5,Q6)가 모두 온(on) 되도록 제어신호를 출력하는 과정(S13)을 반복적으로 수행한다.(도 4의 S18, S23 참조)In addition, when the detected DC voltage V DC is less than or equal to the second reference voltage, it is compared with the third reference voltage V TH3 . As a result, when the detected DC voltage V DC exceeds the third reference voltage, the control phase corresponding to the speed in the braking mode 3 and After setting the duty ratio, the process (S13) of repeatedly outputting the control signal so that the low potential switching elements Q4, Q5, and Q6 are all turned on is repeatedly performed (see S18 and S23 of FIG. 4).
그리고, DC전압(VDC)이 제 3기준전압(VTH3) 이하이면 상기에서 감지된 속도에 대응하는 제어 위상 및 듀트비를 재 설정한 후 모터(M)가 정지할 때 까지 설정된 위상 및 듀트비에 해당하는 펄스폭 변조된 제어신호를 모터구동부(30)에 출력하는 과정(S13)을 반복하여 수행한다.(도 4의 S18, S19,S20,S13 참조)If the DC voltage V DC is less than or equal to the third reference voltage V TH3 , the control phase and the duty ratio corresponding to the detected speed are reset, and then the phase and the duty set until the motor M stops. The process S13 of repeatedly outputting the pulse width modulated control signal corresponding to the TBI to the motor driver 30 is repeatedly performed (see S18, S19, S20, and S13 of FIG. 4).
도 5의 (a)(b)(c)(d)를 참조하면, 모터(M)로 부터 회생되는 각 상(U,V,W)에 대하여 그 역상 즉, -180 ±1(U'), -180 ±2(V'), -180 ±3(W')으로 제어함과 아울러 속도(SP1,SP2,SP3)에 대응하는 듀트비(duty1,duty2,duty3)를 가변하여 회생전압을 제어하게 된다.Referring to (a), (b), (c), and (d) of FIG. 5, the inverse phase, that is, -180 ± 1 (U '), -180 ± 2 (V '), -180 ± The regenerative voltage is controlled by controlling 3 (W ') and varying the duty ratios (duty1, duty2, and duty3) corresponding to the speeds SP1, SP2, and SP3.
도 6을 참조하면, DC링크단으로 회생된 DC전압(VDC)의 레벨에 따라 내부에 설정된 서로 다른 기준레벨과 순차적으로 비교하여 각 제동모드에서 속도(SP1,SP2,SP3)에 대응하는 제어 위상 및 듀트비(duty1,duty2,duty3)를 가변적으로 설정하여 모터(M)가 정지할 때 까지 각 스위칭소자(Q1~Q6)의 위상 및 듀트비를 제어한다.Referring to FIG. 6, the control corresponding to the speeds SP1, SP2, and SP3 in each braking mode is sequentially compared with different reference levels set therein according to the level of the DC voltage V DC regenerated to the DC link stage. The phase and duty ratios duty1, duty2, and duty3 are variably set to control the phase and duty ratio of each switching element Q1 to Q6 until the motor M stops.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예로서,7 is a second embodiment of the present invention.
모터(M)의 제동이면 초기 위상 및 듀트비를 설정하고 모터구동부(30)에 펄스폭 변조된 제어신호를 출력하는 초기설정단계와;An initial setting step of setting an initial phase and a duty ratio when the motor M is braked and outputting a pulse width modulated control signal to the motor driver 30;
상기 초기설정단계 후 모터(M)로 부터 회생된 DC전압을 전압감지부(40)로 부터 감지하고 속도감지부(40)로 부터 모터(M)의 회전속도를 감지하는 전압 및 속도 감지단계와;A voltage and speed sensing step of sensing a DC voltage regenerated from the motor M after the initial setting step from the voltage sensing unit 40 and sensing a rotational speed of the motor M from the speed sensing unit 40;
상기 전압 및 속도 감지단계 후 감지된 회전속도(rpm)의 레벨에 따라 내부에 설정된 기준속도(SP1,SP2,SP3)와 비교하여 최소 기준속도(SP3)가 될 때 까지 각 제동모드의 제어 위상 및 듀트비를 설정하여 모터구동부(30)를 제어하는 단계와;The control phase of each braking mode until the minimum reference speed SP3 is compared with the reference speeds SP1, SP2, and SP3 set therein according to the level of the rotational speed (rpm) detected after the voltage and speed sensing step. Controlling the motor driver 30 by setting a duty ratio;
상기 단계에서 모터의 회전속도(rpm)가 최소 기준속도 이하가 되면 그 속도에 대응하는 제어 위상 및 듀트비를 재 설정한 후 모터(M)가 정지할 때 까지 모터구동부(30)에 제어신호를 출력하는 단계; 로 진행하게 된다.When the rotational speed (rpm) of the motor becomes less than or equal to the minimum reference speed in this step, the control phase and the duty ratio corresponding to the speed are reset and the control signal is supplied to the motor driving unit 30 until the motor M stops. Outputting; Proceed to
이의 진행을 보면, 모터(M)의 제동이라고 판단되면 초기 위상 및 듀트비를 설정한 후 모터구동부(30)에 펄스폭 변조(PWM)된 제어신호를 출력하여 각 스위칭소자(Q1~Q6)를 선택적으로 제어하게 된다.(도 4의 S31,S32,S33 참조)Looking at the progress of this, if it is determined that the braking of the motor (M) after setting the initial phase and the duty ratio, and outputs a pulse width modulated (PWM) control signal to the motor drive unit 30 to switch each switching element (Q1 ~ Q6) Optionally control (see S31, S32, S33 in Fig. 4).
그런다음, 전압감지부(40)로 부터 감지된 직류전압과 속도감지부(50)로 부터 감지된 회전속도를 입력받은 다음, 상기 회전속도(rpm)를 내부에 설정된 제 1기준속도(SP1)와 비교하게 된다.(도 4의 S34,S35,S36 참조)Then, the DC voltage sensed by the voltage sensing unit 40 and the rotation speed sensed by the speed detecting unit 50 are input, and then the rotational speed rpm is set to the first reference speed SP1 set therein. (See S34, S35, and S36 in FIG. 4).
이때, 감지된 회전속도(rpm)가 제 1기준속도(SP1)를 초과하면 회생제동이 되도록 제동모드 1에 이미 설정된 제어펄스의 위상 및 듀트비로 설정한 후 모터구동부(30)에 제어신호를 출력하여 충전, 방전에 대한 논리적인 루프를 만들어 주게 된다.(도 4의 S36,S41,S33 참조)At this time, if the detected rotational speed (rpm) exceeds the first reference speed SP1, the control signal is output to the motor driver 30 after setting the phase and the duty ratio of the control pulse already set in the braking mode 1 so as to perform the regenerative braking. This creates a logical loop for charging and discharging (see S36, S41 and S33 in Fig. 4).
상기 비교결과 회전속도(rpm)가 제 1기준속도 이하이면 제 2기준속도(SP2)와 비교하고 그 결과 제 2기준속도(SP2)를 초과하면 제 2제동모드에 이미 설정된 제어펄스의 위상 및 듀트비를 설정한 후 모터구동부(30)의 저전위 및 고전위 스위칭소자(Q1,Q2,Q3)(Q4,Q5,Q6)가 모두 오프(off)되도록 제어신호를 출력하게 된다.(도 4의 S37,S42 참조)As a result of the comparison, if the rotational speed rpm is less than or equal to the first reference speed, it is compared with the second reference speed SP2. If the result is greater than the second reference speed SP2, the phase and duo of the control pulse already set in the second braking mode After setting the ratio, the control signal is output so that the low potential and high potential switching elements Q1, Q2, Q3 (Q4, Q5, Q6) of the motor driver 30 are all turned off. See S37, S42)
또한, 회전속도(rpm)가 제 2기준속도 이하이면 제 3기준속도(SP3)와 비교하고 그 결과 제 3기준속도를 초과하면 제어 위상 및 듀트비를 제동모드 3으로 설정하되, 모터구동부(30)의 저전위 스위칭소자(Q4,Q5,Q6)가 모두 온(on) 되도록 제어신호를 출력하는 과정(S33)을 반복적으로 수행한다.(도 4의 S38, S43 참조)In addition, when the rotational speed rpm is less than or equal to the second reference speed, it is compared with the third reference speed SP3. As a result, when the third reference speed is exceeded, the control phase and the duty ratio are set to the braking mode 3, but the motor driver 30 The step S33 of repeatedly outputting the control signal so that all of the low potential switching elements Q4, Q5, and Q6 is turned on is performed (see S38 and S43 of FIG. 4).
이러한 동작으로 감속된 모터(M)의 회전속도(rpm)가 제 3기준속도(SP3) 이하가 되면 상기에서 감지된 속도에 대응하는 제어 위상 및 듀트비를 재 설정한 다음 모터(M)가 정지할 때 까지 모터구동부(30)에 제어신호를 출력하는 과정(S33)을 반복하여 수행한다.(도 4의 S38, S39,S40,S33 참조)When the rotation speed rpm of the motor M decelerated by this operation becomes less than or equal to the third reference speed SP3, the control phase and the duty ratio corresponding to the detected speed are reset, and then the motor M stops. Repeat the process (S33) of outputting a control signal to the motor drive unit 30 until (refer to S38, S39, S40, S33 of Figure 4).
이와같이, 속도감지부(50)로 부터 감지된 회전속도(rpm)의 레벨에 따라 내부에 설정된 서로 다른 기준속도(SP1,SP2,SP3)와 순차적으로 비교하고, 그 비교결과에 따라 해당하는 제동모드의 제어 위상 및 듀트비를 가변시킴과 아울러 각 스위칭소자(Q1~Q6)를 선택적으로 온 또는 오프시켜 주므로서, 모터(M)의 회전속도에 대응하여 단계적으로 저감하게 된다.In this way, according to the level of the rotation speed (rpm) detected from the speed detecting unit 50 and sequentially compared with the different reference speeds (SP1, SP2, SP3) set therein, according to the comparison result of the braking mode The control phase and the duty ratio are varied, and the respective switching elements Q1 to Q6 are selectively turned on or off, thereby reducing stepwise in response to the rotational speed of the motor M. FIG.
이상에서 설명한 바와같이, 본 발명은 인버터 세탁기의 모터 제동시 전압 및 속도감지부로 부터 감지된 전압 및 회전속도를 단계적으로 제어하는 제동모드를 이용하여 제어 위상 및 듀트비를 가변시켜 주므로서, 시스템 설치에 제한을 주는 제동저항을 없애고, 모터의 제동시간을 단축시켜 주어 부품의 파손을 방지함과 아울러 진동소음을 저감시켜 줄수 있도록 하는 효과가 있다.As described above, the present invention is to install the system by varying the control phase and the duty ratio by using a braking mode for controlling the voltage and the rotational speed step by step detected from the voltage and speed sensing unit during motor braking of the inverter washing machine It is effective in eliminating the braking resistor that restricts the pressure and shortening the braking time of the motor, thereby preventing damage to components and reducing vibration noise.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20120619 Year of fee payment: 11 |
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| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |