KR101555588B1 - 세탁물 처리기기, 및 그 동작방법 - Google Patents

세탁물 처리기기, 및 그 동작방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 세탁물 처리기기, 및 그 동작방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 동작방법은, 드럼을 제1 속도로 회전시키는 단계와, 제1 속도 회전 구간 중, 강제 진동 발생 신호를 이용하여, 드럼을 강제 진동시키는 단계와, 강제 진동 이후, 드럼의 가속 및 감속 여부를 결정하는 단계를 포함한다. 이에 따라, 세탁물의 위치를 파악할 수 있게 된다.

Description

세탁물 처리기기, 및 그 동작방법{Laundry treatment machine and the method for operating the same}
본 발명은 세탁물 처리기기, 및 그 동작방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 세탁물의 위치를 파악할 수 있는 세탁물 처리기기, 및 그 동작방법에 관한 것이다.
일반적으로, 세탁물 처리기기는 세제와 세탁수 및 세탁물이 드럼 내에 투입된 상태에서, 모터의 구동력을 전달받아 회전하는 세탁조와 세탁물의 마찰력을 이용하여 세탁을 행하여, 세탁물의 손상이 거의 없고 세탁물이 서로 엉키지 않는 세탁효과를 낼 수 있다.
한편, 세탁물 처리기기 내에 세탁물의 포량에 기초하여, 세탁이 수행되므로, 포량 감지를 위한 다양한 방법이 논의되고 있다.
본 발명의 목적은, 세탁물의 위치를 파악할 수 있는 세탁물 처리기기, 및 그 동작방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 동작방법은, 드럼을 제1 속도로 회전시키는 단계와, 제1 속도 회전 구간 중, 강제 진동 발생 신호를 이용하여, 드럼을 강제 진동시키는 단계와, 강제 진동 이후, 드럼의 가속 및 감속 여부를 결정하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기는, 드럼과, 드럼을 회전시키는 모터와, 드럼을 제1 속도로 회전시키며, 제1 속도 회전 구간 중, 강제 진동 발생 신호를 이용하여, 드럼을 강제 진동시키는 구동부와, 강제 진동 이후, 드럼의 가속 및 감속 여부를 결정하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 세탁물 처리기기는, 드럼의 제1 속도 회전 구간 중, 강제 진동 발생 신호를 이용하여, 드럼을 강제 진동시킨다. 그리고, 이러한 강제 진동을 이용하여, 드럼의 가속 및 감속 여부를 결정할 수 있다. 그리고 또한, 세탁물의 위치 및 크기를 신속하게 예측할 수 있다. 즉, 강제 진동 발생 신호 주입 이후, 세탁물의 편심량을 감지함으로써, 세탁물의 위치 및 크기를 신속하게 파악할 수 있게 된다. 따라서, 세탁물의 위치를 고려한, 운전을 수행할 수 있게 된다.
이러한 방법에 의하면, 진동 센서 등 별도의 하드웨어의 추가 없이, 세탁물의 위치 및 크기를 신속하게 예측할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 강제 진동 구간 이전에, 제1 속도 회전 구간 중 편심량을 감지하고, 강제 진동 이전에 감지된 편심량과, 강제 진동 구간 중 감지된 편심량에 기초하여, 드럼 내의 세탁물의 위치 정보를 연산함으로써, 이에 따라, 세탁물의 위치를 정확하게 파악할 수 있게 된다. 따라서, 세탁물의 위치를 고려한, 운전을 수행할 수 있게 된다.
이와 같이, 세탁물의 위치를 파악함으로써, 정확한 편심량 감지가 가능하게 되며, 나아가, 대응하는 운전 수행이 가능하므로, 운전 시간 단축, 및 진동 소음을 저감할 수 있게 된다. 결국, 세탁물 처리기기에서 소비되는 에너지를 저감할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 처리기기를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 세탁물 처리기기의 내부 블록도이다.
도 3은 도 2의 구동부의 내부 회로도이다.
도 4는 도 3의 인버터 제어부의 내부 블록도이다.
도 5는 도 4의 모터에 공급되는 교류 전류의 일예를 보여주는 도면이다.
도 6은 드럼 내의 세탁물의 위치의 다양한 예를 보여주는 도면이다.
도 7a는 본 발명의 일실시예에 따른 세탁물 처리기기의 동작 방법을 보여주는 순서도이다.
도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 동작 방법을 보여주는 순서도이다.
도 8 내지 도 17은 도 7a 또는 도 7b의 동작방법을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 세탁물 처리기기를 도시한 사시도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 세탁물 처리기기(100)는, 드럼식 세탁물 처리기기로서, 세탁물 처리기기(100)의 외관을 형성하는 캐비닛(110)과, 캐비닛(110) 내부에 배치되며 캐비닛(110)에 의해 지지되는 터브(120)와, 터브(120) 내부에 배치되며 포가 세탁되는 드럼(122)과, 드럼(122)을 구동시키는 모터(130)와, 캐비닛 본체(111) 외측에 배치되며 캐비닛(110) 내부로 세탁수를 공급하는 세탁수 공급장치(미도시)와, 터브(120) 하측에 형성되어 세탁수를 외부로 배출하는 배수장치(미도시)를 포함한다.
드럼(122)에는 세탁수가 통과되도록 복수개의 통공(122A)이 형성되며, 드럼(122)의 회전시 세탁물이 일정 높이로 들어 올려진 후, 중력에 의해 낙하되도록 드럼(112)의 내 측면에 리프터(124)가 배치될 수 있다.
캐비닛(110)은, 캐비닛 본체(111)와, 캐비닛 본체(111)의 전면에 배치되어 결합하는 캐비닛 커버(112)와, 캐비닛 커버(112) 상측에 배치되며 캐비닛 본체(111)와 결합하는 컨트롤패널(115)과, 컨트롤패널(115) 상측에 배치되며 캐비닛 본체(111)와 결합하는 탑플레이트(116)를 포함한다.
캐비닛 커버(112)는 포의 출입이 가능하도록 형성되는 포 출입홀(114)과, 포 출입홀(114)의 개폐가 가능하도록 좌우로 회동 가능하게 배치되는 도어(113)를 포함한다.
컨트롤패널(115)은 세탁물 처리기기(100)의 운전상태를 조작하는 조작키들(117)과, 조작키들(117)의 일측에 배치되며 세탁물 처리기기(100)의 운전상태를 표시하는 디스플레이장치(118)를 포함한다.
컨트롤패널(115) 내의 조작키들(117) 및 디스플레이 장치(118)는 제어부(미도시)에 전기적으로 연결되며, 제어부(미도시)는 세탁물 처리기기(100)의 각 구성요소등을 전기적으로 제어한다. 제어부(미도시)의 동작에 대해서는 후술하기로 한다.
한편, 드럼(122)에는 오토 밸런스(미도시)가 구비될 수 있다. 오토 밸런스(미도시)는 드럼(122) 내에 수용된 세탁물의 편심량에 따라 발생하는 진동을 저감하기 위한 것으로, 액체밸런스, 볼밸런스 등으로 구현될 수 있다.
한편, 도면에는 도시하지 않았지만, 세탁물 처리기기(100)는, 드럼(122)의 진동량 또는 캐비닛(110)의 진동량을 측정하는 진동 센서를 더 구비할 수 있다.
도 2는 도 1의 세탁물 처리기기의 내부 블록도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 세탁물 처리기기(100)는, 제어부(210)의 제어 동작에 의해, 구동부(220)가 제어되며, 구동부(220)는 모터(230)를 구동하게 된다. 이에 따라, 드럼(122)이 모터(230)에 의해 회전하게 된다.
제어부(210)는, 조작키(1017)로부터 동작 신호를 입력받아 동작을 한다. 이에 따라, 세탁, 헹굼, 탈수 행정이 수행될 수 있다.
또한, 제어부(210)는, 디스플레이(118)를 제어하여, 세탁 코스, 세탁 시간, 탈수 시간, 헹굼 시간 등, 또는 현재 동작 상태 등을 표시하도록 제어할 수 있다.
한편, 제어부(210)는, 구동부(220)를 제어하여, 모터(230)를 동작시키도록 제어한다. 예를 들어, 모터(230)에 흐르는 출력 전류를 검출하는 전류 검출부(225)와 모터(230)의 위치를 감지하는 위치 감지부(235)에 기초하여, 모터(230)가 회전하도록 구동부(220)를 제어할 수 있다. 도면에서는, 검출된 전류와, 감지된 위치 신호가 구동부(220)에 입력되는 것으로 도시하나, 이에 한정되지 않으며, 제어부(210)에 입력되거나, 제어부(210)와 구동부(220)에 함께 입력되는 것도 가능하다.
구동부(220)는, 모터(230)를 구동시키기 위한 것으로, 인버터(미도시), 및 인버터 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 구동부(220)는, 인버터(미도시)에 입력되는 직류 전원을 공급하는, 컨버터 등을 더 포함하는 개념일 수 있다.
예를 들어, 인버터 제어부(미도시)가 펄스폭 변조(PWM) 방식의 스위칭 제어 신호(도 3의 Sic)를 인버터(미도시)로 출력하면, 인버터(미도시)는 고속 스위칭 동작을 하여, 소정 주파수의 교류 전원을 모터(230)에 공급할 수 있다.
구동부(220)에 대해서는 도 3을 참조하여 후술한다.
한편, 제어부(210)는, 전류 검출부(220)에서 검출된 전류(io) 또는 위치 감지부(235)에서 감지된 위치 신호(H)에 기초하여, 포량을 감지할 수 있다. 예를 들어, 드럼(122)이 가속 회전하는 동안에, 모터(230)의 전류값(io)에 기초하여 포량을 감지할 수 있다.
한편, 제어부(210)는, 드럼(122)의 편심량, 즉 드럼(122)의 언밸런스(unbalance; UB)를 감지할 수도 있다. 예를 들어, 드럼(122)이 등속 회전하는 동안에, 모터(230)의 전류값(io)에 기초하여 편심량을 감지할 수 있다. 특히, 편심량 감지는, 전류 검출부(220)에서 검출된 전류(io)의 리플 성분 또는 드럼(122)의 회전 속도 변화량에 기초하여, 수행될 수 있다.
도 3은 도 2의 구동부의 내부 회로도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 구동부(220)는, 컨버터(410), 인버터(420), 인버터 제어부(430), dc 단 전압 검출부(B), 평활 커패시터(C), 및 출력전류 검출부(E)를 포함할 수 있다. 또한, 구동부(220)는, 입력 전류 검출부(A), 리액터(L) 등을 더 포함할 수도 있다.
리액터(L)는, 상용 교류 전원(405, vs)과 컨버터(410) 사이에 배치되어, 역률 보정 또는 승압동작을 수행한다. 또한, 리액터(L)는 컨버터(410)의 고속 스위칭에 의한 고조파 전류를 제한하는 기능을 수행할 수도 있다.
입력 전류 검출부(A)는, 상용 교류 전원(405)으로부터 입력되는 입력 전류(is)를 검출할 수 있다. 이를 위하여, 입력 전류 검출부(A)로, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다. 검출되는 입력 전류(is)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 입력될 수 있다.
컨버터(410)는, 리액터(L)를 거친 상용 교류 전원(405)을 직류 전원으로 변환하여 출력한다. 도면에서는 상용 교류 전원(405)을 단상 교류 전원으로 도시하고 있으나, 삼상 교류 전원일 수도 있다. 상용 교류 전원(405)의 종류에 따라 컨버터(410)의 내부 구조도 달라진다.
한편, 컨버터(410)는, 스위칭 소자 없이 다이오드 등으로 이루어져, 별도의 스위칭 동작 없이 정류 동작을 수행할 수도 있다.
예를 들어, 단상 교류 전원인 경우, 4개의 다이오드가 브릿지 형태로 사용될 수 있으며, 삼상 교류 전원인 경우, 6개의 다이오드가 브릿지 형태로 사용될 수 있다.
한편, 컨버터(410)는, 예를 들어, 2개의 스위칭 소자 및 4개의 다이오드가 연결된 하프 브릿지형의 컨버터가 사용될 수 있으며, 삼상 교류 전원의 경우, 6개의 스위칭 소자 및 6개의 다이오드가 사용될 수도 있다.
컨버터(410)가, 스위칭 소자를 구비하는 경우, 해당 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의해, 승압 동작, 역률 개선 및 직류전원 변환을 수행할 수 있다.
평활 커패시터(C)는, 입력되는 전원을 평활하고 이를 저장한다. 도면에서는, 평활 커패시터(C)로 하나의 소자를 예시하나, 복수개가 구비되어, 소자 안정성을 확보할 수도 있다.
한편, 도면에서는, 컨버터(410)의 출력단에 접속되는 것으로 예시하나, 이에 한정되지 않고, 직류 전원이 바로 입력될 수도 있다., 예를 들어, 태양 전지로부터의 직류 전원이 평활 커패시터(C)에 바로 입력되거나 직류/직류 변환되어 입력될 수도 있다. 이하에서는, 도면에 예시된 부분을 위주로 기술한다.
한편, 평활 커패시터(C) 양단은, 직류 전원이 저장되므로, 이를 dc 단 또는 dc 링크단이라 명명할 수도 있다.
dc 단 전압 검출부(B)는 평활 커패시터(C)의 양단인 dc 단 전압(Vdc)을 검출할 수 있다. 이를 위하여, dc 단 전압 검출부(B)는 저항 소자, 증폭기 등을 포함할 수 있다. 검출되는 dc 단 전압(Vdc)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 입력될 수 있다.
인버터(420)는, 복수개의 인버터 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원(Vdc)을 소정 주파수의 삼상 교류 전원(va,vb,vc)으로 변환하여, 삼상 동기 모터(230)에 출력할 수 있다.
인버터(420)는, 각각 서로 직렬 연결되는 상암 스위칭 소자(Sa,Sb,Sc) 및 하암 스위칭 소자(S'a,S'b,S'c)가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상,하암 스위칭 소자가 서로 병렬(Sa&S'a,Sb&S'b,Sc&S'c)로 연결된다. 각 스위칭 소자(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c)에는 다이오드가 역병렬로 연결된다.
인버터(420) 내의 스위칭 소자들은 인버터 제어부(430)로부터의 인버터 스위칭 제어신호(Sic)에 기초하여 각 스위칭 소자들의 온/오프 동작을 하게 된다. 이에 의해, 소정 주파수를 갖는 삼상 교류 전원이 삼상 동기 모터(230)에 출력되게 된다.
인버터 제어부(430)는, 인버터(420)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 이를 위해, 인버터 제어부(430)는, 출력전류 검출부(E)에서 검출되는 출력전류(io)를 입력받을 수 있다.
인버터 제어부(430)는, 인버터(420)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 인버터 스위칭 제어신호(Sic)를 인버터(420)에 출력한다. 인버터 스위칭 제어신호(Sic)는 펄스폭 변조 방식(PWM)의 스위칭 제어신호로서, 출력전류 검출부(E)로부터 검출되는 출력전류값(io)을 기초로 생성되어 출력된다. 인버터 제어부(430) 내의 인버터 스위칭 제어신호(Sic)의 출력에 대한 상세 동작은 도 5를 참조하여 후술한다.
출력전류 검출부(E)는, 인버터(420)와 삼상 모터(230) 사이에 흐르는 출력전류(io)를 검출한다. 즉, 모터(230)에 흐르는 전류를 검출한다. 출력전류 검출부(E)는 각 상의 출력 전류(ia,ib,ic)를 모두 검출할 수 있으며, 또는 삼상 평형을 이용하여 두 상의 출력 전류를 검출할 수도 있다.
출력전류 검출부(E)는 인버터(420)와 모터(230) 사이에 위치할 수 있으며, 전류 검출을 위해, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다.
션트 저항이 사용되는 경우, 3개의 션트 저항이, 인버터(420)와 동기 모터(230) 사이에 위치하거나, 인버터(420)의 3개의 하암 스위칭 소자(S'a,S'b,S'c)에 일단이 각각 접속되는 것이 가능하다. 한편, 삼상 평형을 이용하여, 2개의 션트 저항이 사용되는 것도 가능하다. 한편, 1개의 션트 저항이 사용되는 경우, 상술한 커패시터(C)와 인버터(420) 사이에서 해당 션트 저항이 배치되는 것도 가능하다.
검출된 출력전류(io)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 인가될 수 있으며, 검출된 출력전류(io)에 기초하여 인버터 스위칭 제어신호(Sic)가 생성된다. 이하에서는 검출된 출력전류(io)가 삼상의 출력 전류(ia,ib,ic)인 것으로하여 기술한다.
한편, 삼상 모터(230)는, 고정자(stator)와 회전자(rotar)를 구비하며, 각상(a,b,c 상)의 고정자의 코일에 소정 주파수의 각상 교류 전원이 인가되어, 회전자가 회전을 하게 된다.
이러한 모터(230)는, 예를 들어, 표면 부착형 영구자석 동기전동기(Surface-Mounted Permanent-Magnet Synchronous Motor; SMPMSM), 매입형 영구자석 동기전동기(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor; IPMSM), 및 동기 릴럭턴스 전동기(Synchronous Reluctance Motor; Synrm) 등을 포함할 수 있다. 이 중 SMPMSM과 IPMSM은 영구자석을 적용한 동기 전동기(Permanent Magnet Synchronous Motor; PMSM)이며, Synrm은 영구자석이 없는 것이 특징이다.
한편, 인버터 제어부(430)는, 컨버터(410)가 스위치 소자를 구비하는 경우, 컨버터(410) 내의 스위칭 소자의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 이를 위해, 인버터 제어부(430)는, 입력 전류 검출부(A)에서 검출되는 입력 전류(is)를 입력받을 수 있다. 그리고, 인버터 제어부(430)는, 컨버터(410)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 컨버터 스위칭 제어신호(Scc)를 컨버터(410)에 출력할 수 있다. 이러한 컨버터 스위칭 제어신호(Scc)는 펄스폭 변조(PWM) 방식의 스위칭 제어신호로서, 입력 전류 검출부(A)로부터 검출되는 입력 전류(is)를 기초로 생성되어 출력될 수 있다.
한편, 위치 감지부(235)는, 모터(230)의 회전자 위치를 감지할 수 있다. 이를 위해, 위치 감지부(235)는 홀 센서를 포함할 수 있다. 감지된 회전자 위치(H)는, 인버터 제어부(430)에 입력 되어 속도 연산등에 기초로 사용되게 된다.
도 4는 도 3의 인버터 제어부의 내부 블록도이다.
도 4를 참조하면, 인버터 제어부(430)는, 축변환부(510), 속도 연산부(520), 전류 지령 생성부(530), 전압 지령 생성부(540), 축변환부(550), 및 스위칭 제어신호 출력부(560)를 포함할 수 있다.
축변환부(510)는, 출력 전류 검출부(E)에서 검출된 삼상 출력 전류(ia,ib,ic)를 입력받아, 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)로 변환한다.
한편, 축변환부(510)는, 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)를 회전좌표계의 2상 전류(id,iq)로 변환할 수 있다.
속도 연산부(520)는, 위치 감지부(235)로 부터 입력되는 회전자의 위치 신호(H)에 기초하여, 속도(
Figure 112012089439066-pat00001
)를 연산할 수 있다. 즉, 위치 신호에 기반하여, 시간에 대해, 나누면, 속도를 연산할 수 있게 된다.
한편, 속도 연산부(520)는, 입력되는 회전자의 위치 신호(H)에 기초하여 연산된 위치(
Figure 112012089439066-pat00002
)와 연산된 속도(
Figure 112012089439066-pat00003
)를 출력할 수 있다.
한편, 전류 지령 생성부(530)는, 연산 속도(
Figure 112012089439066-pat00004
)와 목표 속도(ω)에 기초하여, 속도 지령치(ω* r)를 연산하며, 속도 지령치(ω* r)에 기초하여, 전류 지령치(i* q)를 생성한다. 예를 들어, 전류 지령 생성부(530)는, 연산 속도(
Figure 112012089439066-pat00005
)와 목표 속도(ω)의 차이인 속도 지령치(ω* r)에 기초하여, PI 제어기(535)에서 PI 제어를 수행하며, 전류 지령치(i* q)를 생성할 수 있다. 도면에서는, 전류 지령치로, q축 전류 지령치(i* q)를 예시하나, 도면과 달리, d축 전류 지령치(i* d)를 함께 생성하는 것도 가능하다. 한편, d축 전류 지령치(i* d)의 값은 0으로 설정될 수도 있다.
한편, 전류 지령 생성부(530)는, 전류 지령치(i* q)가 허용 범위를 초과하지 않도록 그 레벨을 제한하는 리미터(미도시)를 더 구비할 수도 있다.
다음, 전압 지령 생성부(540)는, 축변환부에서 2상 회전 좌표계로 축변환된 d축, q축 전류(id,iq)와, 전류 지령 생성부(530) 등에서의 전류 지령치(i* d,i* q)에 기초하여, d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)를 생성한다. 예를 들어, 전압 지령 생성부(540)는, q축 전류(iq)와, q축 전류 지령치(i* q)의 차이에 기초하여, PI 제어기(544)에서 PI 제어를 수행하며, q축 전압 지령치(v* q)를 생성할 수 있다. 또한, 전압 지령 생성부(540)는, d축 전류(id)와, d축 전류 지령치(i* d)의 차이에 기초하여, PI 제어기(548)에서 PI 제어를 수행하며, d축 전압 지령치(v* d)를 생성할 수 있다. 한편, d축 전압 지령치(v* d)의 값은, d축 전류 지령치(i* d)의 값은 0으로 설정되는 경우에 대응하여, 0으로 설정될 수도 있다.
한편, 전압 지령 생성부(540)는, d 축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)가 허용 범위를 초과하지 않도록 그 레벨을 제한하는 리미터(미도시)를 더 구비할 수도 있다.
한편, 생성된 d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)는, 축변환부(550)에 입력된다.
축변환부(550)는, 속도 연산부(520)에서 연산된 위치(
Figure 112012089439066-pat00006
)와, d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)를 입력받아, 축변환을 수행한다.
먼저, 축변환부(550)는, 2상 회전 좌표계에서 2상 정지 좌표계로 변환을 수행한다. 이때, 속도 연산부(520)에서 연산된 위치(
Figure 112012089439066-pat00007
)가 사용될 수 있다.
그리고, 축변환부(550)는, 2상 정지 좌표계에서 3상 정지 좌표계로 변환을 수행한다. 이러한 변환을 통해, 축변환부(1050)는, 3상 출력 전압 지령치(v*a,v*b,v*c)를 출력하게 된다.
스위칭 제어 신호 출력부(560)는, 3상 출력 전압 지령치(v*a,v*b,v*c)에 기초하여 펄스폭 변조(PWM) 방식에 따른 인버터용 스위칭 제어 신호(Sic)를 생성하여 출력한다.
출력되는 인버터 스위칭 제어 신호(Sic)는, 게이트 구동부(미도시)에서 게이트 구동 신호로 변환되어, 인버터(420) 내의 각 스위칭 소자의 게이트에 입력될 수 있다. 이에 의해, 인버터(420) 내의 각 스위칭 소자들(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c)이 스위칭 동작을 하게 된다.
한편, 스위칭 제어 신호 출력부(560)는, 본 발명의 실시예와 관련하여, 2상 펄스폭 변조 방식과 3상 펄스폭 변조 방식을 혼합한 인버터 스위칭 제어 신호(Sic)를 생성하여 출력할 수 있다.
예를 들어, 후술하는 가속 회전 구간에서는 3상 펄스폭 변조 방식에 의한 인버터 스위칭 제어 신호(Sic)를 생성하여 출력하고, 등속 회전 구간에서는 역기전력을 검출하기 위해, 2상 펄스폭 변조 방식에 의한 인버터 스위칭 제어 신호(Sic)를 생성하여 출력할 수 있다.
도 5는 도 4의 모터에 공급되는 교류 전류의 일예를 보여주는 도면이다.
도면을 참조하면, 인버터(420)의 스위칭 동작에 따라, 모터(230)에 흐르는 전류는 도면과 같이 예시된다.
구체적으로 설명하면, 모터(230)의 동작 구간은, 초기동작 구간인 기동운전 구간(T1)과, 초기 기동 운전 이후의 통상운전 구간(T3)으로 나누어질 수 있다.
기동운전 구간(T1)은, 모터(230)에 일정 전류를 인가하는 모터 정렬(align) 구간이라 명명할 수도 있다. 즉, 정지된 모터(230)의 회전자를 일정 위치로 정렬시키기 위해, 인버터(420)의 세 개의 상암 스위칭 소자 중 어느 하나의 스위칭 소자가 온되고, 온 되는 상암 스위칭 소자와 쌍을 이루지 않는 나머지 두 개의 하암 스위칭 소자가 온 된다.
일정 전류의 크기는 수 A 일 수 있다. 이러한 일정 전류를 전동기에 공급하도록 하기 위해, 인버터 제어부(430)는 인버터(420)에 기동 스위칭 제어 신호(Sic)를 인가할 수 있다.
한편, 기동운전 구간(T1)은, 제1 크기의 전류값이 인가되는 구간과, 제2 크기의 전류값이 인가되는 구간으로 구분될 수도 있다.
초기기동 구간(T1)과 통상운전 구간(T3) 사이에, 전동기의 속도를 강제로 상승시키는 강제가속 구간(T2)이 더 위치할 수 있다. 이 구간(T2)은, 모터(230)에 흐르는 전류(io)를 피드백 없이, 속도 지령에 맞추어 모터(230)의 속도가 상승하는 구간으로서, 인버터 제어부(430)는, 해당하는 스위칭 제어 신호(Sic)를 출력할 수 있다. 강제가속 구간(T2)에는, 도 5에서 설명한 피드백 제어, 즉 벡터 제어가 수행되지 않게 된다.
통상운전 구간(T3)은, 검출되는 출력전류(io)를 피드백하여, 도 4에서 설명한 바와 같이, 출력전류(io)에 기초하여, 인버터 제어부(430) 내에서 제어 처리함으로써, 소정 주파수를 갖는 교류 전원을 모터(230)에 인가할 수 있다. 이러한 피드백 제어를 다른 용어로 벡터 제어라 명명할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에에 따르면, 포량 감지를 위한 등속 회전 구간은, 통상 운전 구간(T3) 내에 포함될 수 있다.
즉, 등속 회전 구간에서, 드럼(122)의 회전 속도가 일정하도록 설정하고, 등속 회전 구간에서, 검출되는 출력전류(io)를 피드백하고, 출력전류(io)에 기초한, 전류 지령치에 기초하여 포량을 감지할 수 있다.
도 6은 드럼 내의 세탁물의 위치의 다양한 예를 보여주는 도면이다.
도면을 참조하면, 드럼(122) 내의 세탁물은 다양한 위치에 배치될 수 있다. 본 발명의 실싱예에서는, 세탁물의 위치를 대략 5 가지 경우로 구분한다.
도 6(a)는, 세탁물(600)이, 드럼(122) 내에서, 도어(113)에 가깝게 배치되는 것을 예시한다. 이러한 세탁물의 위치를 전면 부하라 명할 수 있다.
도 6(b)는, 세탁물(600)이, 드럼(122)의 중간 위치에 배치되는 것을 예시한다. 이러한 세탁물의 위치를 평면 부하라 명할 수 있다.
도 6(c)는, 세탁물(600)이, 드럼(122)의 측면, 즉, 도어(113)에 멀리 배치되는 것을 예시한다. 이러한 세탁물의 위치를 후면 부하라 명할 수 있다.
도 6(d)는, 세탁물(600a,600b)이, 드럼(122) 내에서, 이격되어 배치되는 것을 예시한다. 특히, 제1 세탁물(600a)는 도어(1130)에 가깝게 배치되고, 제2 세탁물(600b)는 도어(1130)에 멀리 배치되는 것을 예시한다. 이러한 세탁물의 위치를 대각 부하라 명할 수 있다.
도 6(e)는, 세탁물(600)이, 드럼(122) 내에 배치되지 않는 것을 예시한다. 이러한 경우, 세탁물이 드럼(122) 내에 없으므로, 세탁물의 위치를 무부하라 명할 수 있다. 한편, 무부하의 경우, 도면과 같이, 세탁물이 없는 경우는 물론, 드럼(122) 내에 세탁물이 고르게 분산되어 배치되는 경우를 의미할 수도 있다.
도 6(a) 내지 도 6(c)의 경우, 모두 동일한 포량이나, 그 위치가 달라지므로, 드럼(122) 회전시, 과도 공진 구간이 달라지거나, 진동이 달라지거나 하는 현상이 발생할 수 있다.
특히, 도 6(a) 내지 도 6(c) 중 전면 부하(도 6(a))의 경우, 평면 부하와 후면 부하 보다, 큰 진동 및 소음이 발생하므로, 이를 구분할 필요가 있다.
한편, 기존의 편심량 감지 방법만으로는, 도 6(d) 내지 도 6(e)의 경우, 모두 동일한 편심량으로 감지될 수 있다. 그러나, 대각 부하와 무부하 상황은, 부하의 존재 유무에 따라, 차이를 보이며, 특히, 대각 부하의 경우, 큰 진동 및 소음이 발생하므로, 이를 구분할 필요가 있다.
본 발명의 실시예에서는, 세탁물 위치 감지를 통해, 세탁물 처리기기에 적합한 운전이 수행되도록 한다. 특히, 탈수시, 편심 발생 위치의 감지가 더욱 필요하므로, 세탁물 위치 감지를 통해, 세탁물 처리기기를 안정적으로 동작시키도록 한다.
세탁물 위치 감지 기법에 대해서는, 도 7 이하를 참조하여 기술한다.
도 7a는 본 발명의 일실시예에 따른 세탁물 처리기기의 동작 방법을 보여주는 순서도이며, 도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 동작 방법을 보여주는 순서도이고, 도 8 내지 도 17은 도 7a 또는 도 7b의 동작방법을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
먼저, 도 7a는 본 발명의 제1 실시예를 예시한다.
도 7a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른, 세탁물 처리기기(100)의 구동부(220)는, 드럼(122)을 제1 속도로 회전시킨다(S710).
구동부(220)는, 세탁물의 위치 감지를 위해, 드럼(122)을 제1 속도(ω1)로 회전시킨다. 즉, 목표 속도(ωr)는 이를 위해, 제1 속도(ω1)로 설정되며, 인버터 제어부(430)는, 목표 속도(ωr)에 추종하도록, 벡터 제어를 수행할 수 있다. 즉, 출력 전류 검출부(E), 및 위치 감지부(235)에서 각각 감지되는 출력 전류와 위치 신호에 기초하여, 피드백 제어를 수행할 수 있다. 이에 따라, 드럼(122)은, 제1 속도(ω1)로 대략 등속 회전한다.
한편, 제1 속도(ω1)는 다양한 속도가 가능하나, 드럼(122)의 외주면에 세탁물이 부착되는 속도인 것이 바람직하다. 제1 속도(ω1)는, 대략, 80rpm 에서 120 rpm 사이 중 어느 한 값일 수 있다.
다음, 구동부(220)는, 제1 속도 회전 구간 중, 강제 진동 발생 신호를 이용하여, 드럼(122)을 강제 진동시킨다(S730).
도 9를 참조하면, 구동부(220)는, 세탁물(600)이 투입된 드럼(122)이 제1 속도(ω1)로 등속 회전하는 도중에, 세탁기의 공진 대역 주파수에 대응하는 강제 진동 발생 신호(SI)를 운전 지령치로서 주입한다. 여기서 공진 대역 주파수는, 250rpm 내지 400rpm 속도에 해당하는 주파수일 수 있다.
이러한 경우, 주입된 강제 진동 발생 신호(SI)에 의해, 드럼(122)은, 제1 속도(ω1)로 회전하면서, 강제 진동(910)이 발생하게 된다.
본 명세서에서의 강제 진동 발생 신호(SI)는, 드럼(122)가 저속 RPM 대역에서 회전하는 경우, 드럼(122) 또는 터브(120)가 공진하는 회전 속도 대역에 대응하는 공진 주파수의 신호를 의미한다. 공진 주파수 신호는, 전류 신호, 전압 신호 등이 가능하다.
이러한 강제 진동 발생 신호(SI)가, 일정한 속도로 회전하는 드럼(122)에, 운전 지령치로서 부가되는 경우, 일정한 속도 외에, 추가적인 강제 진동을 발생시키게 된다.
본 발명의 실시예에서는, 이러한 강제 진동을 이용하여, 세탁물의 위치 및 크기를 신속하게 예측한다. 즉, 강제 진동 발생 신호(SI) 주입 이후, 세탁물의 편심량을 감지하여, 세탁물의 위치 및 크기를 신속하게 예측한다.
이러한 방법에 의하면, 진동 센서 등 별도의 하드웨어 추가 없이, 세탁물의 위치 및 크기를 신속하게 예측할 수 있게 된다.
한편, 강제 진동 발생 신호(SI)의 주입에도 불구하고, 모터 소음이 거의 없게 되며, 강제 진동이 과도 진동 보다 작으므로, 공진이 발생할 가능성이 낮다는 장점이 있다.
강제 진동 발생 신호(SI)는, 강제 진동 발생용 전류 지령치, 강제 진동 발생용 속도 지령치, 강제 진동 발생용 전압 지령치 등일 수 있다.
도 10은, 강제 진동 발생 신호(SI)로서, 강제 진동 발생용 전류 지령치를 이용하는 것을 예시한다.
도 10은, 도 4의 인버터 제어부(430) 내의 내부 블록도를 간략화한 것이다. 도면을 참조하면, 인버터 제어부(430)는, 전류 지령 생성부(530)에서 출력되는 전류 지령치(i*)에, 강제 진동 발생용 전류 지령치(i* si)를 가산함으로써, 강제 진동 발생 신호(SI)를 주입한다.
이에 따라, 전압 지령 생성부(540)는, 제1 속도(ω1)로 회전하기 위한 전류 지령치와, 강제 진동을 위한 강제 진동 발생용 전류 지령치의 합에 기초하여, 전압 지령치를 출력한다. 결국, 전압 지령치에 기초하여, 인버터(420)가 구동되며, 이에 따라, 모터(230)가 제1 속도(ω1)를 중심으로 강제 진동하게 된다.
도 11(a)는, 제1 속도(ω1)로 회전하기 위한 전류 지령치 중 d축 전류 지령치(i* d)의 값이, 도 4에서 설명한 바와 같이, 0으로 설정되는 경우, q축 전류 지령치(i* q)에 기초하여, 모터(230)가 제1 속도(ω1)로 회전하는 것을 예시한다.
이때, q축 강제 진동 발생용 전류 지령치(SI_Iq)를 부가하는 경우, 도 11(b)와 같이, q축 전류 지령치(i* q)와 q축 강제 진동 발생용 전류 지령치(SI_Iq)의 합인 전체 지령치(Total_iq)에 기초하여, 모터(230)가 제1 속도(ω1)로 회전하면서, 제1 속도(ω1)를 중심으로 강제 진동하게 된다.
도 16은, 강제 진동 발생 신호(SI)로서, 강제 진동 발생용 속도 지령치를 이용하는 것을 예시한다.
도 16은, 도 4의 인버터 제어부(430) 내의 내부 블록도를 간략화한 것이다. 도면을 참조하면, 인버터 제어부(430)는, 속도 지령치(ωr)에, 강제 진동 발생용 속도 지령치(ω* si)를 가산함으로써, 강제 진동 발생 신호(SI)를 주입한다.
이에 따라, 전류 지령 생성부(530)는, 제1 속도(ω1)로 회전하기 위한 속도 지령치(ωr)와, 강제 진동을 위한 강제 진동 발생용 속도 지령치(ω* si)의 합에 기초하여, 전류 지령치를 생성하며, 전압 지령 생성부(540)는, 전류 지령치에 기초하여, 전압 전압 지령치를 생성하여 출력한다. 결국, 전압 지령치에 기초하여, 인버터(420)가 구동되며, 이에 따라, 모터(230)가 제1 속도(ω1)로 회전하면서, 제1 속도(ω1)를 중심으로 강제 진동하게 된다.
도 17은, 강제 진동 발생 신호(SI)로서, 강제 진동 발생용 전압 지령치를 이용하는 것을 예시한다.
도 17은, 도 4의 인버터 제어부(430) 내의 내부 블록도를 간략화한 것이다. 도면을 참조하면, 인버터 제어부(430)는, 전압 지령치(vr)에, 강제 진동 발생용 전압 지령치(v* si)를 가산함으로써, 강제 진동 발생 신호(SI)를 주입한다.
이에 따라, 전압 지령치(vr)와, 강제 진동 발생용 전압 지령치(v* si)의 합에 기초하여, 인버터(420)가 구동되며, 이에 따라, 모터(230)가 제1 속도(ω1)로 회전하면서, 제1 속도(ω1)를 중심으로 강제 진동하게 된다.
한편, 강제 진동 발생 신호(SI)는, 도 11과 같이, 일정한 크기의 레벨에, 일정한 주파수(예를 들어, 300rpm에 대응하는 주파수, 대략 4Hz)를 가질 수 있으나, 이와 달리 다양한 예가 가능하다.
예를 들어, 도 14(a)와 같이, 단계적으로, 강제 진동 발생 신호(SI)의 주파수를 증가시킬 수 있다. 대략, 3Hz 에서 7Hz (200rpm 에서 450rpm에 대응하는 주파수)까지 단계적으로 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 드럼(122)은, 도 14(b)와 같이, 제1 속도(ω1)를 중심으로 강제 진동하되, 주파수 구간 별로, 서로 다른 강제 진동 특성을 나타내게 된다.
이와 같이, 주파수 구간 별로, 서로 다른 강제 진동 특성을 이용하여, 편심량 감지시, 세탁물의 위치를 파악할 수 있다. 예를 들어, 주파수 구간 별로 감지되는 편심량의 평균값을 이용하여, 세탁물의 위치를 파악할 수 있다.
다른 예로, 도 15(a)와 같이, 순차적으로, 강제 진동 발생 신호(SI)의 주파수를 증가시킬 수 있다. 대략, 3Hz 에서 7Hz 까지 단계적으로 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 드럼(122)은, 도 15(b)와 같이, 제1 속도(ω1)를 중심으로 강제 진동하되, 주파수 별로, 서로 다른 강제 진동 특성을 나타내게 된다.
이와 같이, 주파수 구간 별로, 서로 다른 강제 진동 특성을 이용하여, 편심량 감지시, 세탁물의 위치를 파악할 수 있다. 예를 들어, 주파수 별로 감지되는 편심량의 평균값을 이용하여, 세탁물의 위치를 파악할 수 있다.
다음, 제어부(210) 또는 구동부(220) 내의 인버터 제어부(430)는, 제1 속도 회전 구간 내의 강제 진동 구간 중 편심량을 감지한다(S740). 그리고, 제어부(210) 또는 구동부(220) 내의 인버터 제어부(430)는, 편심량에 기초하여, 드럼 내의 세탁물의 위치 정보를 연산한다(S750). 그리고, 제어부(210) 또는 구동부(220) 내의 인버터 제어부(430)는, 감지되는 편심량에 기초하여, 제1 속도 이후 드럼(122)의 감속 및 가속 여부를 결정한다(S760).
제어부(210)는, 드럼(122)이 제1 속도(ω1)로 등속 회전하는 중, 강제 진동 발생 신호 주입에 의해, 강제 진동 하는 구간에서, 편심량을 감지한다.
예를 들어, 제1 속도(ω1) 회전시의, 감지 속도 변화량 또는 최대 속도와 최저 속도의 차이, 평균값 등에 기초하여, 편심량을 감지할 수 있다.
다른 예로, 제1 속도(ω1) 회전시의, 속도 지령치(ω*)의 변화량 또는 최대 지령치와 최저 지령치의 차이, 평균값 등에 기초하여, 편심량을 감지할 수 있다.
또 다른 예로, 제1 속도(ω1) 회전시의, 전류 지령치의 변화량 또는 최대 지령치와 최저 지령치의 차이, 평균값 등에 기초하여, 편심량을 감지할 수 있다. 여기서, d축 전류 지령치(i* d)의 값이, 도 4에서 설명한 바와 같이, 0으로 설정되는 경우, 전류 지령치는, q축 전류 지령치(i* q)일 수 있다.
또, 다른 예로, 제1 속도(ω1) 회전시의, 전압 지령치의 변화량 또는 최대 지령치와 최저 지령치의 차이, 평균값 등에 기초하여, 편심량을 감지할 수 있다. 여기서, d축 전류 지령치(i* d)의 값이, 도 4에서 설명한 바와 같이, 0으로 설정되는 경우, 전압 지령치는, q축 전압 지령치(q* q)일 수 있다.
도 8은, 드럼(122)이 정지 상태에서, 제1 속도(ω1)까지 가속 회전 한 후, 제1 속도(ω1)에서 등속 회전하다가, 제1 속도(ω1) 구간에서 감지된 편심량이 허용치 이내인 경우, 제2 속도(ω2)로 가속 회전하는 것을 예시한다.
이때, 제1 속도(ω1) 회전 구간은, 도면과 같이, 4개의 구간으로 구분될 수 있다. 제1 구간(P1)은, 안정화 구간으로서, 제1 속도(ω1)까지 상승한 드럼(122)을 안정화 시키는 구간에 대응한다. 제2 구간(P2)은, 제720 단계(S720)에서의 제1 속도 회전 구간 중의 제1 차 편심량 감지 구간에 대응한다. 제3 구간(P3)은, 안정화 구간으로서, 제1 차 편심량 감지 이후, 드럼(122)을 안정화 시키는 구간에 대응한다. 제4 구간(P4)은, 제730 단계(S730) 및 제740 단계(S740)에 대응하며, 강제 진동 발생 신호를 주입하여, 제1 속도(ω1)로 등속 회전시키는 드럼(122)을 강제 진동시키면서, 제2 차로 편심량을 감지하는 제2 차 편심량 감지 구간에 대응한다.
도 7a에서의, 제730 단계(S730) 및 제740 단계(S740)는, 도 8의 제4 구간(P4)에 대응한다.
한편, 도 12b는, 제740 단계(S740), 즉, 도 8의 제4 구간(P4)에서의 편심량 감지 결과를 예시한다.
제1 무게(W1)의 세탁물을, 도 6과 같이, 5가지 부하 조건에 대응하도록, 드럼(122) 내에 투입하고, 강제 진동 구간 중에, 편심량을 감지하면, 무부하(P02), 대각 부하(P01), 전면 부하(P03), 평면 부하(P04), 후면 부하(P05) 순서로 편심량(UB2<UB1<UB3<UB4<UB5)이 커지게 된다.
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제어부(210)는, 편심량 구간 별로, 무부하(P02), 대각 부하(P01), 전면 부하(P03), 평면 부하(P04), 후면 부하(P05)를 구별할 수 있다.
특히, 편심량 구간 별 테이블을 이용하여, 구별할 수 있다. 이에 따라, 세탁물의 위치 정보를 파악할 수 있게 된다.
한편, 세탁물의 포량에 따라, 편심량이 달라지므로, 편심량 구간 별 테이블은, 포량과 연관된, 편심량 구간 별 테이블일 수 있다. 즉, 포량에 따라, 각각 편심량 구간이 달라질 수 있다.
한편, 제어부(210)는, 테이블 없이, 감지되는 편심량을 이용하여, 무부하(P02), 대각 부하(P01), 전면 부하(P03), 평면 부하(P04), 후면 부하(P05)를 구별할 수도 있다.
또는, 제어부(210)는, 테이블 없이, 감지되는 포량과, 감지되는 편심량을 이용하여, 무부하(P02), 대각 부하(P01), 전면 부하(P03), 평면 부하(P04), 후면 부하(P05)를 구별할 수도 있다.
이와 같이, 강제 진동 발생 신호의 주입에 의해, 간편하게, 세탁물의 위치를 파악할 수 있게 된다.
한편, 도 8의 제4 구간(P4)에서의, 강제 진동에 의해 감지된 편심량이 허용치 이상인 경우, 제어부(210)는, 드럼(122)을 제1 속도(ω1) 보다 낮은 속도로 감속 회전시킬 수 있다. 예를 들어, 대각 부하(P01), 전면 부하(P03), 평면 부하(P04), 후면 부하(P05)의 경우, 각각 감지된 편심량(UB1,UB3,UB4,UB5)이 허용치(예를 들어, 도 12b의 측정값 200) 이상일 수 있으며, 이러한 경우, 드럼(122)을 제1 속도(ω1) 보다 낮은 속도로 감속 회전시킬 수 있다.
도 8에서의 점선은, 감지된 편심량이 허용치 이상인 경우, 세탁물의 분산을 위해, 감속, 즉 회전 속도가 낮아지는 것을 나타낸다. 한편, 제어부(210)는, 소정 시간이 경과한 후, 다시 드럼(122)을 제1 속도로 회전시킬 수 있다.
한편, 도 8의 제4 구간(P4)에서의, 강제 진동에 의해 감지된 편심량이 허용치 이내인 경우, 제어부(210)는, 드럼(122)을 제1 속도(ω1) 보다 높은 제2 속도(ω1)로 가속 회전시킬 수 있다. 예를 들어, 무부하(P02)의 경우, 감지된 편심량(UB2)이 허용치 이내일 수 있으며, 이러한 경우, 도 8과 같이, 드럼(122)을 제1 속도(ω1) 보다 높은 제2 속도(ω1)로 가속 회전시킬 수 있다. 결국, 본 발명에서는 종래와 달리, 무부하와 대각 부하를 구분할 수 있으므로, 각각의 포 분산 형태에 대응하는 운전을 수행할 수 있게 된다.
다음, 도 7b는 본 발명의 제2 실시예를 예시한다.
도 7b의 동작방법은, 도 7a의 동작방법과 거의 유사하나, 제720 단계(S720)의 편심량 감지 구간이 더 포함되고, 제750 단계(S750)에서, 제720 단계에서 감지된 편심량과, 제740 단계에서 감지된 편심량에 기초하여, 세탁물의 위치 정보를 연산한다는 점에서 그 차이가 있다. 이하에서는, 도 7a와의 차이를 중심으로 기술한다.
도 7b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 세탁물 처리기기(100)의 구동부(220)는, 드럼(122)을 제1 속도로 회전시킨다(S710). 제710 단계(S710)에 대한 설명은 도 7a에 대한 설명을 참조하여 생략한다.
다음, 제어부(210) 또는 구동부(220) 내의 인버터 제어부(430)는, 제1 속도 회전 구간 중 편심량을 감지한다(S720).
제어부(210)는, 드럼(122)이 제1 속도(ω1)로 등속 회전하는 구간에서, 속도 리플(ripple)이 있는 경우, 속도 리플(ripple) 이용하여, 편심량을 감지한다.
예를 들어, 드럼(122) 내에 세탁물이 밸런싱이 되지 않는 경우, 드럼(122)을 제1 속도(ω1)로 등속 회전시켜도, 실제로 제1 속도(ω1)로 등속 회전하는 것이 아니라, 세탁물의 위치 등에 따라, 제1 속도(ω1)를 기준으로, 제1 속도(ω1) 보다 높은 속도로 회전하였다가, 제1 속도(ω1) 보다 낮은 속도로 회전할 수 있다. 즉, 제1 속도(ω1)를 중심으로 하는 속도 리플(ripple)이 발생할 수 있다. 편심량 감지는, 이러한 속도 리플(ripple)에 기초하여 수행될 수 있다.
예를 들어, 제1 속도(ω1) 회전시의, 감지 속도 변화량 또는 최대 속도와 최저 속도의 차이, 평균값 등에 기초하여, 편심량을 감지할 수 있다.
다른 예로, 제1 속도(ω1) 회전시의, 속도 지령치(ω*)의 변화량 또는 최대 지령치와 최저 지령치의 차이, 평균값 등에 기초하여, 편심량을 감지할 수 있다.
또 다른 예로, 제1 속도(ω1) 회전시의, 전류 지령치의 변화량 또는 최대 지령치와 최저 지령치의 차이, 평균값 등에 기초하여, 편심량을 감지할 수 있다. 여기서, d축 전류 지령치(i* d)의 값이, 도 4에서 설명한 바와 같이, 0으로 설정되는 경우, 전류 지령치는, q축 전류 지령치(i* q)일 수 있다.
또, 다른 예로, 제1 속도(ω1) 회전시의, 전압 지령치의 변화량 또는 최대 지령치와 최저 지령치의 차이, 평균값 등에 기초하여, 편심량을 감지할 수 있다. 여기서, d축 전류 지령치(i* d)의 값이, 도 4에서 설명한 바와 같이, 0으로 설정되는 경우, 전압 지령치는, q축 전압 지령치(q* q)일 수 있다.
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도 12a는, 도 8의 제2 구간(P2), 즉 도 7b의 제720 단계(S720)에서의 편심량 감지 결과를 예시한다.
제1 무게(W1)의 세탁물을, 도 6과 같이, 5가지 부하 조건에 대응하도록, 드럼(122) 내에 투입하고, 제1 속도(ω1) 회전 구간 중에, 편심량을 감지하면, 도 12a와 같이, 대각 부하(P01)와 무부하(P02)의 편심량이 가장 적게 된다. 그 다음이 전면 무하(P01)와 후면 부하(P02)의 편심량이며, 평면 부하(P04)의 편심량이 가장 큰 경우를, 예시한다.
도 12a를 살펴보면, 대각 부하(P01)와 무부하(P02)의 편심량(UB1,UB2)은 거의 유사하며, 전면 부하(P03), 평면 부하(P04), 후면 부하(P05)의 편심량(UB3,UB4,UB5)이, 대각 부하(P01)와 무부하(P02)에서의 편심량(UB1,UB2) 보다 큰 값을 가지는 것을 알 수 있다.
도 12a에 따르면, 대각 부하(P01)와 무부하(P02)에 대한, 편심량 값은 거의 유사하므로, 이를 구별할 필요가 있으며, 나아가, 전면 부하(P03), 평면 부하(P04), 후면 부하(P05)를 구별할 필요가 있다. 이에 대해서는, 제730 단계(S730) 및 제740 단계(S740)를 참조하여 후술한다.
한편, 제어부(210)는, 강제 진동(S730) 이전에 감지된 편심량이 허용치 이상인 경우, 드럼(122)을 제1 속도(ω1) 보다 낮은 속도로 감속 회전시킬 수 있다. 도 8을 참조하면, 제2 구간(P2)에서 감지된 편심량이 허용치 이상인 경우, 세탁물의 분산을 위해, 감속, 즉 회전 속도를 낮출 수 있다. 도 8에서의, 점선은, 감지된 편심량이 허용치 이상인 경우, 세탁물의 분산을 위해, 회전 속도가 낮아지는 것을 나타낸다. 한편, 제어부(210)는, 소정 시간이 경과한 후, 드럼을 제1 속도로 다시 회전시킬 수 있다.
다음, 구동부(220)는, 제1 속도 회전 구간 중, 강제 진동 발생 신호를 이용하여, 드럼(122)을 강제 진동시킨다(S730). 다음, 제어부(210) 또는 구동부(220) 내의 인버터 제어부(430)는, 제1 속도 회전 구간 내의 강제 진동 구간 중 제2 편심량을 감지한다(S740). 제730 단계(S730) 및 제740 단계(S740)에 대한 설명은 도 7a에 대한 설명을 참조하여 생략한다.
다음, 제어부(210) 또는 구동부(220) 내의 인버터 제어부(430)는, 제720 단계에서 감지된 편심량과 제740 단계에서 감지된 편심량에 기초하여, 드럼 내의 세탁물의 위치 정보를 연산한다(S750). 그리고, 제어부(210) 또는 구동부(220) 내의 인버터 제어부(430)는, 감지되는 편심량에 기초하여, 제1 속도 이후 드럼(122)의 감속 및 가속 여부를 결정한다(S760). 한편, 제760 단계(S740)에 대한 설명은 도 7a에 대한 설명을 참조하여 생략한다. 이하에서는, 도 7b의 제750 단계를 중심으로 기술한다.
즉, 제어부(210)는, 강제 진동 이전에 감지된 편심량과, 강제 진동 구간 중 감지된 편심량에 기초하여, 드럼 내의 세탁물의 위치 정보를 연산할 수 있다.
예를 들어, 제어부(210)는, 도 12a의 강제 진동 이전에 감지된 편심량을 이용하여, 세탁물의 위치를 2개의 그룹으로 구분할 수 있다. 제1 그룹은, 무부하(P02), 대각 부하(P01)이며, 제2 그룹은, 전면 부하(P03), 평면 부하(P04), 후면 부하(P05)일 수 있다. 그리고, 제어부(210)는, 도 12b의 강제 진동 구간 동안에 감지된 편심량을 이용하여, 제1 그룹 내의 무부하(P02)와 대각 부하(P01)를 구분하며, 제2 그룹 내의 전면 부하(P03), 평면 부하(P04), 후면 부하(P05)를 구분할 수 있다.
특히, 도 12b의 강제 진동 구간 동안에, 무부하(P02)와 대각 부하(P01)의 편심량이 구별되고, 전면 부하(P03)와 후면 부하(P05)의 편심량이 구별되므로, 이를 이용하여, 세탁물의 위치 정보를 파악할 수 있게 된다.
다른 예로, 제어부(210)는, 강제 진동 이전에 감지된 편심량과 강제 진동 구간 감지된 편심량의 차이에 기초하여, 세탁물의 위치 정보를 파악할 수도 있다.
도 13은, 강제 진동 이전에 감지된 편심량과 강제 진동 구간 감지된 편심량의 차이를 나타내는 도면이다.
도면을 참조하면, 무부하(P02)와, 전면 부하(P03)의 편심량 변동이 없으며, 대각 부하(P01), 평면 부하(P04)와 후면 부하(P05)에서 편심량 변동량이 상당한 것을 알 수 있다.
이에 따라, 제어부(210)는, 편심량 변동이 없는 경우, 무부하(P02)와, 전면 부하(P03) 중 어느 하나로 판단하고, 다시 편심량 크기에 따라, 무부하(P02)와, 전면 부하(P03)를 구별할 수 있다.
한편, 제어부(210)는, 편심량 변동이 있는 경우, 대각 부하(P01), 평면 부하(P04)와 후면 부하(P05) 중 어느 하나로 판단하고, 다시 편심량 크기에 따라, 대각 부하(P01), 평면 부하(P04)와 후면 부하(P05) 순으로 구별할 수 있다.
이와 같이, 강제 진동 발생 신호의 주입에 의해, 간편하게, 세탁물의 위치를 파악할 수 있게 된다.
한편, 세탁물의 위치에 따라, 대응하는 운전을 수행함으로써, 운전 시간 단축, 및 진동 소음을 저감할 수 있게 된다. 결국, 세탁물 처리기기에서 소비되는 에너지를 저감할 수 있게 된다.
한편, 상술한 세탁물 위치 감지 기법은, 세탁물 처리기기(100)의 탈수 운전시에 수행되는 것이 가능하나, 이에 한정되지 않고, 세탁 운전시에도 수행되거나, 헹굼 운전시에도 수행될 수 있다.
본 발명의 실시에에 따른 세탁물 처리기기는, 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
한편, 본 발명의 세탁물 처리기기의 동작방법은 세탁물 처리기기에 구비된 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (24)

  1. 드럼을 제1 속도로 회전시키는 단계;
    상기 제1 속도 회전 구간 중, 강제 진동 발생 신호를 이용하여, 상기 드럼을 강제 진동시키는 단계; 및
    상기 강제 진동 이후, 상기 드럼의 가속 및 감속 여부를 결정하는 단계;를 포함하며,
    상기 강제 진동 단계는,
    상기 제1 속도로 회전하기 위한 운전 지령치에, 강제 진동 발생용 운전 지령치를 가산하여, 상기 드럼을 강제 진동시키는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기의 동작방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 속도 회전 구간 내의 강제 진동 구간 중 편심량을 감지하는 단계;
    상기 편심량에 기초하여, 상기 드럼 내의 세탁물의 위치 정보를 연산하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기의 동작방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 속도는, 상기 드럼의 회전시, 상기 세탁물이 상기 드럼의 외주면에 부착되는 속도인 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기의 동작방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 강제 진동 이전의 상기 제1 속도 회전 구간 중 편심량을 감지하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 위치 정보 연산 단계는,
    상기 강제 진동 이전에 감지된 편심량과, 상기 강제 진동 구간 중 감지된 편심량에 기초하여, 상기 드럼 내의 세탁물의 위치 정보를 연산하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기의 동작방법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 강제 진동 발생용 운전 지령치는, 상기 세탁물 처리기기의 공진 대역 주파수에 대응하는 운전 지령치인 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기의 동작방법.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 강제 진동 단계는,
    상기 제1 속도로 회전하기 위한 전류 지령치에, 강제 진동 발생용 전류 지령치를 가산하여, 상기 드럼을 강제 진동시키며,
    상기 위치 정보를 연산 단계는,
    상기 강제 진동 발생 신호 인가 전과 후의, 상기 전류 지령치의 변화량 또는 상기 드럼의 회전 속도 변화량에, 대응하는 상기 편심량에 기초하여, 상기 위치 정보를 연산하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기의 동작방법.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 강제 진동 단계는,
    상기 제1 속도로 회전하기 위한 속도 지령치에, 강제 진동 발생용 속도 지령치를 가산하여, 상기 드럼을 강제 진동시키며,
    상기 위치 정보를 연산 단계는,
    상기 강제 진동 발생 신호 인가 전과 후의, 상기 속도 지령치의 변화량 또는 상기 드럼의 회전 속도 변화량 또는 상기 제1 속도로 회전하기 위한 전류 지령치의 변화량에, 대응하는 상기 편심량에 기초하여, 상기 위치 정보를 연산하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기의 동작방법.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 강제 진동 단계는,
    상기 제1 속도로 회전하기 위한 전압 지령치에, 강제 진동 발생용 전압 지령치를 가산하여, 상기 드럼을 강제 진동시키며,
    상기 위치 정보를 연산 단계는,
    상기 강제 진동 발생 신호 인가 전과 후의, 상기 전압 지령치의 변화량 또는 상기 드럼의 회전 속도 변화량 또는 상기 제1 속도로 회전하기 위한 전류 지령치의 변화량 또는 상기 제1 속도로 회전하기 위한 속도 지령치의 변화량에, 대응하는 상기 편심량에 기초하여, 상기 위치 정보를 연산하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기의 동작방법.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 강제 진동 이전의 상기 편심량 연산 단계는,
    상기 제1 속도로 회전하기 위한, 속도 지령치의 변화량, 전류 지령치의 변화량, 전압 지령치의 변화량 또는 상기 드럼의 회전 속도 변화량에 기초하여, 상기 편심량을 연산하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기의 동작방법.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 위치 정보 연산 단계는,
    상기 강제 진동 이전에 감지된 상기 편심량에 기초하여, 상기 세탁물의 위치를 복수개의 그룹으로 구분하는 단계; 및
    상기 강제 진동 중에 감지된 상기 편심량에 기초하여, 상기 각 그룹 내의 세부 위치 정보를 연산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기의 동작방법.
  12. 제4항에 있어서,
    상기 강제 진동 이전에 감지된 상기 편심량이 허용치 이상인 경우, 상기 드럼을 상기 제1 속도에서 감속하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기의 동작방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 강제 진동 발생 신호는,
    순차적으로 또는 단계적으로 주파수가 상승하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기의 동작방법.
  14. 드럼;
    상기 드럼을 회전시키는 모터; 및
    상기 드럼을 제1 속도로 회전시키며, 상기 제1 속도 회전 구간 중, 강제 진동 발생 신호를 이용하여, 상기 드럼을 강제 진동시키는 구동부; 및
    상기 강제 진동 이후, 상기 드럼의 가속 및 감속 여부를 결정하는 제어부;를 포함하며,
    상기 구동부는,
    상기 제1 속도로 회전하기 위한 운전 지령치에, 강제 진동 발생용 운전 지령치를 가산하여, 상기 드럼을 강제 진동시키는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 속도 회전 구간 내의 강제 진동 구간 중 편심량을 감지하고, 상기 편심량에 기초하여, 상기 드럼 내의 세탁물의 위치 정보를 연산하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제1 속도는, 상기 드럼의 회전시, 상기 세탁물이 상기 드럼의 외주면에 부착되는 속도인 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 강제 진동 이전의 상기 제1 속도 회전 구간 중 편심량을 감지하고, 상기 강제 진동 이전에 감지된 편심량과, 상기 강제 진동 구간 중 감지된 편심량에 기초하여, 상기 드럼 내의 세탁물의 위치 정보를 연산하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기.
  18. 삭제
  19. 제17항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 제1 속도로 회전하기 위한 전류 지령치에, 강제 진동 발생용 전류 지령치를 가산하여, 상기 드럼을 강제 진동시키며,
    상기 제어부는,
    상기 강제 진동 발생 신호 인가 전과 후의, 상기 전류 지령치의 변화량 또는 상기 드럼의 회전 속도 변화량에, 대응하는 상기 편심량에 기초하여, 상기 위치 정보를 연산하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 제1 속도로 회전하기 위한 속도 지령치에, 강제 진동 발생용 속도 지령치를 가산하여, 상기 드럼을 강제 진동시키며,
    상기 제어부는,
    상기 강제 진동 발생 신호 인가 전과 후의, 상기 속도 지령치의 변화량 또는 상기 드럼의 회전 속도 변화량 또는 상기 제1 속도로 회전하기 위한 전류 지령치의 변화량에, 대응하는 상기 편심량에 기초하여, 상기 위치 정보를 연산하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 제1 속도로 회전하기 위한 전압 지령치에, 강제 진동 발생용 전압 지령치를 가산하여, 상기 드럼을 강제 진동시키며,
    상기 제어부는,
    상기 강제 진동 발생 신호 인가 전과 후의, 상기 전압 지령치의 변화량 또는 상기 드럼의 회전 속도 변화량 또는 상기 제1 속도로 회전하기 위한 전류 지령치의 변화량 또는 상기 제1 속도로 회전하기 위한 속도 지령치의 변화량에, 대응하는 상기 편심량에 기초하여, 상기 위치 정보를 연산하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기.
  22. 제17항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 강제 진동 이전에 감지된 상기 편심량에 기초하여, 상기 세탁물의 위치를 복수개의 그룹으로 구분하고, 상기 강제 진동 중에 감지된 상기 편심량에 기초하여, 상기 각 그룹 내의 세부 위치 정보를 연산하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기.
  23. 제14항에 있어서,
    상기 구동부는,
    소정 직류 전원을 소정 주파수의 교류 전원으로 변환하여, 상기 교류 전원을 상기 모터에 출력하는 인버터;
    상기 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부;
    상기 모터의 회전자 위치를 감지하는 위치 감지부;
    상기 검출된 전류 또는 상기 감지된 위치 정보에 기초하여, 상기 모터를 구동하도록, 상기 인버터를 제어하는 인버터 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 인버터 제어부는,
    상기 검출된 전류 또는 상기 감지된 위치 정보에 기초하여, 상기 모터의 회전자 속도 정보를 연산하는 속도 연산부;
    상기 속도 정보와, 속도 지령치에 기초하여, 상기 전류 지령치를 생성하는 전류 지령 생성부;
    상기 전류 지령치와 상기 검출된 전류에 기초하여, 전압 지령치를 생성하는 전압 지령 생성부; 및
    상기 전압 지령치에 기초하여, 상기 인버터를 구동하기 위한 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어신호 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기.
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