KR102450221B1

KR102450221B1 - 가전 및 그의 제어 방법

Info

Publication number: KR102450221B1
Application number: KR1020200174819A
Authority: KR
Inventors: 한인우; 배순철; 김정훈
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2020-12-14
Filing date: 2020-12-14
Publication date: 2022-10-05
Also published as: EP4012093A1; EP4012093B1; US20220190763A1; US11876465B2; KR20220084883A

Abstract

본 명세서의 일 실시 예에 따르는 모터 구동 장치는 적어도 하나의 스위칭 소자를 포함하며, 모터로 교류 전원을 출력하는 인버터; 진동을 감지하는 진동 센서; 및 상기 진동 센서의 출력 값을 기반으로 생성된 보상 신호 성분을 포함하며, 상기 인버터를 제어하는 제어신호를 생성하는 제어부를 포함한다. 본 명세서의 실시 예에 따르면 모터를 구비하는 가전 제품에 있어서, 진동 센서를 통해 진동을 감지하고 이를 기반으로 진동 감소를 위한 제어 신호를 생성하여 모터를 제어함으로써 진동의 능동적인 제어가 가능하다.

Description

가전 및 그의 제어 방법 {Home appliance and controlling method for the same}

본 명세서의 실시 예는 가전 및 그 제어 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 명세서의 실시 예는 모터를 구비하는 가전 장치에서 진동을 저감하기 위한 제어 방법 및 이를 이용한 장치에 관한 것이다.

다수의 가전 장치에는 모터가 구비되고, 모터의 구동에 따라 가전의 구성 중 적어도 일부가 회전하게 된다. 이와 같은 가전의 대표적인 예로 세탁기가 있다.

일반적으로 세탁기는 세탁, 탈수, 및/또는 건조 등의 여러 작용을 통해 세탁물을 처리하는 장치이다. 세탁기는 물이 담기는 외조와, 상기 외조 내에 회전 가능하게 구비되며, 물이 통과하는 다수의 통공이 형성된 내조를 포함한다.

세탁기는, 상측으로부터 세탁물(또는, 포)의 투입이 이루어지는 형태로써, 내조가 수직한 축을 중심으로 회전되는 탑 로드(top load) 방식의 세탁기와, 전방으로부터 세탁물의 투입이 이루어지는 형태로써 내조(또는, 드럼)가 수평한 축을 중심으로 회전되는 프론트 로드(front load) 방식의 세탁기를 포함할 수 있다.

이러한 세탁기는, 상기 내조 내에 의류나 침구 등의 세탁물이 투입된 상태에서, 사용자가 컨트롤 패널을 이용하여 원하는 코스를 선택하면, 선택된 코스에 대응하여 기설정된 알고리즘이 실행됨으로써, 급/배수, 세탁, 헹굼, 탈수 등의 프로세스가 실시된다.

세탁기의 운전은 통상적으로, 세탁프로세스, 헹굼프로세스, 및 탈수프로세스로 구분될 수 있다. 이러한 프로세스의 진행 과정은 컨트롤 패널에 구비된 디스플레이로 확인 가능하다.

세탁프로세스는 내조 내로 물과 함께 세제를 공급하여, 세제에 의한 화학작용과, 펄세이터, 및/또는 내조의 회전에 의한 물리적 작용을 이용하여 세탁물에 묻은 오염물을 제거하는 것이다.

헹굼프로세스는 내조 내로 세제가 용해되지 않은 깨끗한 물을 공급하여, 세탁물를 헹구는 것으로, 특히, 헹굼프로세스로 인하여, 세탁프로세스시 세탁물에 흡수된 세제가 제거될 수 있다. 헹굼프로세스 시에는 내조 내로 물과 함께 섬유 유연제가 공급되기도 한다.

탈수프로세스는 헹굼프로세스가 완료된 이후에, 내조를 고속으로 회전시켜 세탁물을 탈수시키는 것이다. 통상적으로 탈수프로세스가 완료됨으로써, 세탁기의 모든 운전이 종료될 수 있다. 다만, 건조 겸용 세탁기의 경우에는, 탈수프로세스 이후에 건조프로세스가 더 추가될 수 있다.

한편, 탈수프로세스와 같이 고속의 회전이 수행되는 경우 내조에 포함된 세탁물이 내조와 같이 회전하면서 내조의 회전 중심축이 중심부를 벗어나(또는, 편중되어) 세탁기 캐비닛에 진동이 발생할 수 있다. 이러한 진동으로 인하여, 소음이 발생될 뿐만 아니라, 탈수효과가 낮아지는 문제가 발생될 수 있다. 또한, 세탁기 캐비닛의 진동으로 인하여, 세탁기의 기계적 수명이 줄어드는 문제가 발생할 수 있다. 이와 같은 진동을 절감하기 위해 세탁기는 진동 절감을 위한 장치 및 제어 방법을 구비하게 되었다.

선행문헌 : 한국 특허 공개 공보 2016-0102831

선행문헌의 세탁기에는 세탁기의 진동을 절감하기 위해 외조와 내조 사이에 댐핑 장치를 구비함으로써 내조의 회전에 따른 진동을 줄일 수 있도록 한다. 다만 이와 같은 댐핑 장치의 경우 내조의 회전 패턴과 무관하게 수동적으로 진동을 절감하는 효과를 가지게 되어 내조에 포함된 세탁물의 양이나 내조의 회전 속도에 따라 다른 진동의 형태에 대해서 능동적으로 대응하는 것이 부족하고 이에 따라 진동을 효과적으로 제어하는데 한계를 가지게 된다. 또한 선행문헌의 세탁기는 회전하는 내조에 기구적으로 연결된 댐핑 장치를 구비함으로써 조립성이 떨어지고 이와 같은 댐핑 장치가 내구성에 영향을 미치게 될 수 있다. 따라서 세탁기의 동작 환경에 따라 능동적으로 진동을 제어할 수 있고, 기구적인 연결을 최소화 하면서 세탁기의 진동을 절감할 수 있는 방법 및 장치가 요구된다.

본 명세서의 실시 예는 상술한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로 모터를 구비하는 가전 제품에 있어서 진동을 절감하기 위한 모터 제어 방법 및 이를 적용한 가전 제품을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 명세서의 다른 실시 예는 가전제품에서 진동 센서를 통해 획득된 정보를 기반으로 진동 감소를 위한 제어 신호를 생성하여 이를 기반으로 모터를 제어함으로써 지령 RPM의 큰 변화 없이 진동을 줄일 수 있는 제어 방법 및 이를 적용한 가전 제품을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 달성하기 위하여, 본 명세서의 일 실시 예에 따르는 모터 구동 장치는 적어도 하나의 스위칭 소자를 포함하며, 모터로 교류 전원을 출력하는 인버터; 진동을 감지하는 진동 센서; 및 상기 진동 센서의 출력 값을 기반으로 생성된 보상 신호 성분을 포함하며, 상기 인버터를 제어하는 제어신호를 생성하는 제어부를 포함한다.

본 명세서의 다른 실시 예에 따르는 모터 제어 방법은 인버터를 제어하여 모터를 구동하는 단계; 상기 모터의 구동에 대응하여 진동 센서의 출력 값을 확인하는 단계; 및 상기 진동 센서의 출력 값을 기반으로 생성된 보상 신호 성분을 포함하며, 상기 인버터를 제어하는 제어신호를 생성하는 단계를 포함한다.

본 명세서의 실시 예에 따르면 모터를 구비하는 가전 제품에 있어서, 진동 센서를 통해 진동을 감지하고 이를 기반으로 진동 감소를 위한 제어 신호를 생성하여 모터를 제어함으로써 진동의 능동적인 제어가 가능하다.

또한 본 명세서의 실시 예에 따르면 모터 구동과 관련된 기계적인 추가 구성을 최소화 하면서 구동시 진동을 감소 시킬 수 있다.

또한 본 명세서의 실시 예에 따르면 모터 구동 RPM의 큰 변화 없이 진동 절감을 위한 제어 신호를 통해 진동을 감소시킬 수 있어서 기존의 동작 패턴을 최대한 유지하면서 진동이 감소하는 효과가 있다.

도 1은 본 명세서의 일 실시 예에 따른 세탁기를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 세탁기에 대한 단면도이다.
도 3은 본 명세서의 일 실시 예에 따른 모터 제어장치를 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 명세서의 실시 예에 따른 모터 제어 신호를 생성하는 방법을 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 본 명세서의 실시 예에 따른 모터 제어 방법을 설명하는 순서도이다.
도 6은 본 명세서의 다른 실시 예에 따른 모터 제어 방법을 설명하는 순서도이다.
도 7은 본 명세서의 다른 실시 예에 따른 모터 제어 방법을 설명하는 순서도이다.
도 8은 본 명세서의 또 다른 실시 예에 따른 모터 제어 방법을 설명하는 순서도이다.
도 9a 내지 9c는 본 명세서의 실시 예에 따른 모터 제어시 진동, 기계각, 보상각, 지령 신호, 토크 전류를 나타내는 도면이다.
도 10a 내지 10c은 본 명세서의 다른 실시 예에 따른 모터 제어시 진동, 기계각, 보상각, 지령 신호, 토크 전류를 나타내는 도면이다.
도 11a 내지 11c은 본 명세서의 다른 실시 예에 따른 모터 제어시 진동, 기계각, 보상각, 지령 신호, 토크 전류를 나타내는 도면이다.
도 12a 내지 12c는 본 명세서의 다른 실시 예에 따른 모터 제어시 진동, 기계각, 보상각, 지령 신호, 토크 전류를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 명세서의 실시 예에 따른 보상 신호가 적용되지 않을 때 진동, 구동 RPM, 보상각 및 토크 전류를 나타내는 도면이다.
도 14은 본 명세서의 실시 예에 따른 제1방식의 보상 신호가 될 때 진동, 구동 RPM, 보상각 및 토크 전류를 나타내는 도면이다.
도 15는 본 명세서의 실시 예에 따른 제2방식의 보상 신호가 될 때 진동, 구동 RPM, 보상각 및 토크 전류를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.

마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.

또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.

이 때, 본 실시 예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 세탁기를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 세탁기에 대한 단면도이다.

도 1 및 2를 참조하면, 본 명세서의 일 실시 예에 따른 세탁기(100)는, 외관을 형성하는 캐비닛(111)과, 캐비닛 내로 포가 출입하도록 캐비닛 일측을 개폐하는 도어(112)와, 캐비닛 내부에 배치되며 캐비닛에 의해 지지되는 터브(122)와, 터브 내부에 배치되며 포가 삽입되어 회전하는 드럼(124)과, 드럼에 토크를 인가하여 회전시키는 모터(113)와, 세제가 수용되는 세제박스(133)와, 사용자 입력을 받아 들이며 세탁기 상태를 표시하는 컨트롤 패널(114)을 포함한다.

캐비닛(111)은 포의 출입이 가능하도록 포 출입홀(120)이 형성된다. 캐비닛(111)에는 포 출입홀(120)의 개폐가 가능하도록 도어(112)가 회전 가능하게 결합된다. 캐비닛(111)에는 컨트롤 패널(114)이 구비된다. 캐비닛(111)에는 세제박스(133)가 인출 가능하게 구비된다.

터브(122)는 캐비닛(111) 내부에 스프링(115) 및 댐퍼(117)에 의하여 완충 가능하게 배치된다. 터브(122)는 세탁수를 수용한다. 터브(122)의 내부에는 드럼(124)이 배치된다.

드럼(124)은 포가 수용되어 회전한다. 드럼(124)은 세탁수가 통과되도록 복수의 통공이 형성된다. 드럼(124) 내벽에는 드럼의 회전시 포가 일정 높이로 들어 올리는 리프터(125)가 배치될 수 있다. 드럼은 모터(113)에 의하여 회전력을 전달받아 회전한다.

밸런서(126)는 드럼(124)의 둘레에 구비되어 포가 편심된 경우 드럼의 무게중심을 맞춘다. 포가 편심되어 드럼이 회전하는 경우, 드럼(124)의 회전 축 자체의 기하학적 중심과 실제 무게 중심이 불일치를 하는 언밸런스(unbalance)에 의한 진동과 소음이 발생한다. 밸런서(126)는 드럼(124)의 실제 무게 중심이 회전 중심에 근접하도록 하여 드럼(124)의 언밸런스를 감소시킨다.

밸런서(126)는 드럼(124)의 전방측 및/또는 후방측에 구비될 수 있으며, 본 실시 예에서 밸런서(126)는 드럼(124)의 전방측에 구비된다. 드럼(124)의회전시 드럼(124)에 수용된 포는 일반적으로 드럼(124)의 안쪽, 즉 후방측에 모이게 되므로, 드럼(124)의 후방측에 모이는 포와 균형을 이루기 위하여, 밸런서(126)는 드럼(124)의 전방측에 구비되는 것이 바람직하다.

밸런서(126)는 무게 중심이 가변적으로 이동하도록 내부에 소정의 무게를 갖는 물질을 포함하고, 상기 물질이 원주방향을 따라 이동 가능한 경로를 포함하도록 구성된다. 밸런서(126)는 내부 물질이 포의 무게 중심과 반대측으로 이동하도록 분포하여 드럼(124)의 무게중심이 회전 중심에 근접하도록 한다.

밸런서(126)는 내부에 소정의 무게를 갖는 액체를 포함하는 액체 밸런서 또는 소정의 무게를 갖는 볼을 포함하는 볼 밸런서로 이루어질 수 있다. 본 실시 예에서는 밸런서(126)의 내부에 볼과 함께 충진유체를 포함한다.

개스킷(128)은 터브(122)와 캐비닛(111) 사이를 밀봉한다. 개스킷(128)은 터브(122)의 입구와 포 출입홀(120) 사이에 배치된다. 개스킷(128)은 드럼(124)의 회전시 도어(112)로 전달되는 충격을 완화하는 동시에 터브(122) 내의 세탁수가 외부로 누수되는 것을 방지한다. 개스킷(128)에는 드럼(124) 내로 세탁수를 유입하는 순환노즐(127)이 구비될 수 있다.

모터(113)는 드럼(124)을 회전시킨다. 모터(113)는 드럼(124)을 다양한 속도 또는 방향으로 회전시킬 수 있다. 모터(113)는 코일이 권선된 고정자(113a)와, 코일과 전자기적 상호작용을 발생시켜 회전하는 회전자(113b)를 포함한다.

고정자(113a)에는 권선된 다수개의 코일이 구비된다. 회전자(113b)에는 코일과 전자기적 상호작용을 발생시키는 다수개의 마그넷이 구비된다. 코일과 마그넷의 전자기적 상호작용에 의하여 회전자(113b)는 회전하며, 회전자의 회전력은 드럼(124)에 전달되어 드럼을 회전시킨다.

모터(113)에는 회전자(113b)의 위치를 측정하는 홀센서(113c)가 구비된다. 홀센서(113c)는 회전자(113b)의 회전에 의하여 온/오프 신호를 발생시킨다. 홀센서(113c)에서 발생된 온/오프 신호를 통하여 회전자(113b)의 속도 및 위치를 추정한다.

세제박스(133)는 세탁 세제, 섬유 유연제 또는 표백제 등의 세제가 수용된다. 세제박스(133)는 캐비닛(111)의 전면에 인출 가능하게 구비되는 것이 바람직하다. 세제박스(133) 내의 세제는 세탁수 공급시 세탁수와 혼합되어 터브(122) 내로 유입된다.

캐비닛(111) 내부에는 외부 수원으로부터 세탁수의 유입을 조절하는 급수 밸브(131)와, 급수 밸브에 유입된 세탁수가 세제박스(133)로 흐르는 급수 유로(132)와, 세제박스(133)에서 세제가 혼합된 세탁수가 터브(122) 내로 유입하는 급수관(134)이 구비되는 것이 바람직하다.

캐비닛(111) 내부에는 터브(122) 내의 세탁수가 유출되는 배수관(135)과, 터브 내의 세탁수를 유출시키는 펌프(136)와, 세탁수를 순환시키는 순환 유로(137)와, 세탁수가 드럼(124) 내로 유입하는 순환노즐(127)과, 세탁수가 외부로 배수되는 배수 유로(138)가 구비되는 것이 바람직하다. 실시 예에 따라 펌프(136)는 순환 펌프와 배수 펌프로 구비되어 각각 순환 유로(137)와 배수 유로(138)로 연결될 수 있다.

컨트롤 패널(114)에는 사용자를 통해 세탁 코스 선택이나, 각 프로세스별 작동 시간 및 예약 등의 각종 작동 명령을 입력 받는 입력부(114b)와, 세탁기(100)의 작동 상태를 표시하는 표시부(114a)가 구비될 수 있다.

상술한 본 발명의 일 실시 예에 따른 세탁기의 동작을 설명하면 다음과 같다.

사용자가 도어(112)를 열어 드럼(124) 내부로 포를 투입한 후, 컨트롤 패널(114)을 조작하여 세탁기를 동작시킨다. 세탁기가 동작되면, 세탁 세제가 혼합된 세탁수를 포에 적신 후 드럼(124)을 회전시켜 포로부터 오염을 제거하는 세탁 프로세스와, 섬유 유연제가 혼합된 세탁수를 포에 적신 후 드럼(124)을 회전시켜 포의 잔류 세탁 세제를 제거하는 헹굼 프로세스와, 드럼(124)을 고속으로 회전시켜 포를 탈수하는 탈수 프로세스가 순차적으로 수행된다. 각각의 프로세스 내에서 급수, 세탁, 헹굼, 배수, 탈수 및 건조 등이 행하여 진다.

탈수는 포에 적셔진 세탁수가 빠져 나가도록 드럼(124)을 고속으로 회전시키는 것으로, 세탁 프로세스, 행굼 프로세스 및 탈수 프로세스 시 이루어진다. 탈수시 드럼(124)을 400 RPM 이상, 크게는 1000 RPM 정도로 회전시키므로, 드럼(124)의 언밸런스가 큰 경우 진동과 소음이 크게 발생한다. 또한 실시 예에서 탈수 프로세스 수행시 드럼(124)은 560 내지 640 RPM의 속도 범위 내에서 회전을 수행할 수 있으며, 이와 같은 회전을 통해 발생하는 원심력에 의해 포에 적셔진 세탁수가 외부로 빠져나갈 수 있다. 또한 탈수 프로세스는 특정 속도 범위를 유지하면서 세탁수가 빠져나가도록 할 수 있다.

따라서, 탈수가 개시되면 모터(113)의 회전속도를 일정하게 유지시켜 드럼(124)의 언밸런스 정도를 측정하여 밸런서(126)가 적절한 위치에 있을 때 모터(113)를 가속한다. 즉, 드럼의 언밸런스 정도에 따라 적절한 가속 시점을 판단하여 모터(113)를 가속한다. 드럼(124)의 언밸런스 정도를 측정하기 위한 회전속도는 포가 드럼(124) 내에 붙어 회전하며 소음과 진동이 크게 발생하지 않는 최대 속도인 108 RPM일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.

한편 실시 예의 세탁기(100)는 내부에 진동 감지 센서(150)를 구비할 수 있다. 실시 예에서 드럼(124)의 회전에 따라 진동이 발생할 수 있다. 이와 같은 진동을 감지하는 진동 감지 센서(150)가 구비될 수 있다. 일 예로 진동 감지 센서(150)는 터븝(122)의 일측에 연결되어 진동을 감지할 수 있다. 또한 진동 감지 센서(150)는 세탁기(100) 내부에서 모터의 회전에 따라 진동을 감지하기 원활한 곳에 설치될 수 있다. 실시 예에서 진동 감지 센서(150)는 감지된 진동 값을 모터 제어부에 전달할 수 있으며, 모터 제어부는 진동 감지 센서(150)의 감지 결과를 기반으로 모터 회전에 따른 진동을 감지하고 진동을 제어하기 위한 동작을 수행할 수 있다. 일 예로 모터 제어부는 진동 감지 센서(150)가 감지한 진동 정보를 기반으로 모터 구동 신호에 진동 감소를 위한 보상 신호를 더하여 모터를 제어할 수 있다. 이와 같은 진동 감소를 위한 보상 신호는 적어도 하나의 위상각을 기반으로 설정되는 정현파 함수의 형태일 수 있다. 구체적인 보상 신호의 형태에 대해서는 후술하도록 한다.

도 3은 본 명세서의 일 실시 예에 따른 모터 제어장치를 나타내는 블록도이다.

도 3을 참조하면 본 명세서의 일 실시 예에 따른 모터 제어장치는, 모터 제어부(230)와, PWM 연산부(240)와, 인버터(250)와, 전류 감지부(260)와, 언밸런싱 감지부(270)를 포함한다.

모터 제어부(230)는 모터(113)에 입력되는 전원을 제어한다. 모터 제어부(230)는, 전압 제어부(239)와, 속도/위치 검출부(231)와, 속도 제어부(233)와, 전류 제어부(235)와, 좌표 변환부(237)를 포함한다.

전압 제어부(239)는 지령속도에 대한 지령전압값을 출력한다. 전압 제어부(239)는 실험적으로 구한 각각의 지령속도 대한 지령전압값을 저장한다. 전압 제어부(239)는 드럼(124) 회전방향 별로 지령속도에 대한 지령전압값을 저장하는 것이 바람직하다. 또한, 전압 제어부(239)는 드럼(124)에 수용된 포량에 따라 지령속도 대한 각각의 지령전압값을 저장할 수 있다.

전압 제어부(239)는 자속방향에 평행한 d축과 영구자석의 자속방향에 직각인 q축으로 정의되는 d-q축 회전좌표계 상의 d축 지령전압값과 q축 지령전압값을 저장하여, 지령속도가 요청된 경우 d축 지령전압값과 q축 지령전압값을 좌표 변환부(237)로 출력한다. 전압 제어부(239)는 후술할 바와 같이 지령속도에 대한 지령전압값을 새롭게 저장하여 동일한 지령속도가 입력된 경우 새롭게 저장된 지령전압값을 출력할 수 있다.

좌표 변환부(237)는 d-q축 회전좌표계와 uvw 고정좌표계를 서로 변환한다. 좌표 변환부(237)는 d-q축 회전좌표계로 입력되는 지령전압값을 3상 지령전압값으로 변환한다. 또한, 좌표 변환부(237)는 후술할 전류 감지부(260)가 감지한 고정좌표계의 현재전류를 d-q축 회전좌표계로 변환한다. 좌표 변환부(237)는 후술할 속도/위치 검출부(231)가 검출한 회전자(113b)의 위치(θ)를 입력 받아 좌표계를 변환한다.

PWM(Pulse Width Modulation; 펄스 폭 변조) 연산부(240)는 모터 제어부(230)로부터 출력되는 uvw 고정좌표계의 신호를 입력 받아 PWM 신호를 발생시킨다. 인버터(250)는 PWM 연산부(240)로부터 PWM 신호를 입력 받아 모터(113)로 입력되는 전원을 직접 제어한다. 전류 감지부(260)는 인버터(250)에서 출력되는 현재전류를 감지한다. 실시 예에 따라, PWM 연산부(240)는 인버터(250)에 포함될 수 있다. 인버터(250)는 적어도 하나의 스위칭 소자를 포함할 수 있으며, 상기 스위칭 소자를 제어하여 DC 단의 전압을 교류 전원으로 변환하여 상기 모터로 출력할 수 있으며, 상기 인버터의 제어를 통해 모터의 구동을 제어할 수 있다.

속도/위치 검출부(231)는 모터(113)의 회전자(113b)의 회전속도와 위치를 검출한다. 속도/위치 검출부(231)는 홀센서(113c)에 의하여 감지된 회전자(113b)의 위치에 의하여 회전자(113b)의 회전속도 및 위치를 검출한다. 실시 예에 따라, 속도/위치 검출부(231)는 전류 감지부(260)가 감지한 전류를 통하여 모터(113)의 회전속도를 검출할 수 있다.

속도 제어부(233)는 속도/위치 검출부(231)에서 검출된 회전자(113b)의 회전속도를 비례-적분-미분(PID) 제어하여 회전속도가 지령속도를 추종하도록 d-q축 회전좌표계 상의 d축 지령전류값과 q축 지령전류값을 각각 발생시킨다. 속도/위치 검출부(231)가 검출한 회전자(113b)의 회전속도가 약간의 변동을 가지며 유지되는 경우 속도 제어부(233)는 변동되는 값에 대한 평균값을 지령속도와 비교한다.

전류 제어부(235)는 전류 감지부(260)가 감지한 현재전류를 비례-적분-미분(PID) 제어하여 d축 지령전압값과 q축 지령전압값을 각각 발생시킨다.

언밸런싱 감지부(270)는 속도/위치 검출부(231)가 검출한 회전자(113b)의 회전속도를 통하여 드럼(124)의 언밸런스 정도를 측정한다. 언밸런싱 감지부(270)는 회전자(113b)의 회전속도 변화량을 측정하여 드럼(124)의 언밸런스 정도를 측정한다.

드럼(124)을 일정 속도로 회전시킬 때, 드럼(124)이 언밸런스 되어 있는 경우 회전자(113b)의 회전속도는 약간의 변동을 가지게 되며, 언밸런싱 감지부(270)는 회전자(113b)의 회전속도의 변화량을 통하여 언밸런스 정도를 측정한다. 언밸런싱 감지부(270)는 회전자(113b)의 회전속도의 변화량과 기 저장된 기준 속도 변화량의 차이로 언밸런스 정도를 측정한다. 기준속도 변화량은 포량에 따라 다르게 저장된다. 회전자(113b)의 회전속도의 변화량과 기준 속도 변화량의 차이는 시간에 따라 변화되므로, 언밸런싱 감지부(270)는 회전자(113b)의 회전속도의 변화량과 기준 속도 변화량의 차이값에 대한 최대값과 최소값의 평균을 언밸런스 값으로 산출한다.

언밸런싱 감지부(270)가 언밸런스 정도를 측정할 때, 드럼(124)은 포가 드럼 내에 붙어 회전하며 소음과 진동이 크게 발생하지 않는 최대 속도로 회전하는 것이 바람직하며, 본 실시 예에서 드럼(124)은 108 RPM 으로 회전할 수 있다.

한편 실시 예에서 모터(113)가 드럼(124)을 구동하고, 드럼의 회전의 가속 및 감속 단계 중 적어도 하나에서 모터(113)에 인가되는 전류를 기반으로 드럼(124) 내에 수용된 포에 대한 포량을 산출할 수 있다. 일 예로 드럼의 회전이 가속 또는 감속 될 때 전류를 기반으로 확인 되는 모터 토크를 기반으로 드럼 내에 수용된 포량을 산출할 수 있다. 모터의 구동에 의해 드럼이 회전하는 경우, 세탁물이 투입된 드럼에는, 다양한 힘이 작용한다. 드럼이 회전하는 경우, 드럼에는 모터토크, 관성토크, 마찰토크, 부하토크가 작용한다. 한편 드럼이 회전하는 동안, 각도 θm인 상태에서, 세탁물에 작용하는 힘은 다음과 같다. 드럼이 정지 상태에서 각도 θm만큼 이동한 상태에서 작용하는 힘이다.

모터토크는 모터 동작 시 필요한 힘이므로, 관성토크, 마찰토크, 부하토크가 합산된 값으로 나타난다. 보다 구체적으로 모터의 회전을 위한 모터 토크 Te는 다음의 수학식과 같다.

[수학식 1]

위 식에서 Jm은 관성 계수 ωm은 모터의 각속도, Bm은 세탁물의 마찰 계수, TL은 부하토크에 해당하고, P는 모터에 공급되는 전력, Ke는 토크상수, iqe는 모터에 공급되는 토크 전류에 대응한다.

위의 토크 Te의 성분을 살펴보면

은 관성토크,

은 마찰토크,

은 부하토크에 대응한다. 실시 예에서 마찰 토크부분은 세탁물의 종류에 따라 편차가 발생할 수 있기 때문에 정확한 측정을 위해서는 해당 부분에 대한 보상이 필요하다.

모터토크는 세탁물을 들어올리는 힘에 드럼의 반지름을 곱한 값이 된다. 관성토크는 회전동작 중 가속 또는 감속하는 경우, 드럼에 작용하는 관성 또는 세탁물의 분포에 따라 작용하는 관성의 힘으로 회전동작을 방해하는 힘으로 작용한다. 이때, 관성토크는 질량과 드럼의 반지름의 제곱에 비례한다. 마찰토크는 세탁물과 터브, 세탁물과 도어 사이, 구동벨트와 드럼 사이에 작용하는 마찰력이므로, 회전속도에 비례한다. 마찰토크는 마찰계수와 회전속도의 곱으로 산출할 수 있다. 부하토크는 기동시 세탁물의 분포에 따라 작용하는 중력으로, 세탁물의 무게, 중력가속도, 드럼의 반지름, 각도로부터 산출될 수 있다.

보다 구체적으로 모터토크는 드럼에 연결된 모터를 회전동작시키기 위해 가해지는 힘이고, 관성토크는 회전 중, 가속 또는 감속하는 경우 기존의 운동상태(회전)를 유지하고자 하는 관성에 의해 방해받는 힘이며, 마찰토크는 드럼과 세탁물, 도어와 세탁물, 또는 세탁물 간의 마찰, 그리고 구동벨트와 드럼 사이의 마찰로 인해 회전을 방해하는 힘이고, 부하토크는 세탁물의 무게에 의해 회전을 방해하는 힘이다.

제어부(230)는 토크 Te를 추정하기 위해 iqe를 측정할 수 있다. 이에 따라 측정된 토크 값을 기반으로 세탁물의 무게 변화를 감지하고, 감지된 무게 변화를 기반으로 세탁물에 대한 포량감지를 수행할 수 있다. 따라서 제어부(230)는 토크 상수를 기반으로 가송전류 및 유지 전류값을 측정하고 이를 기반으로 토크 값을 판단하고, 판단된 토크 값을 기반으로 세탁물의 포량 감지를 수행할 수 있다. 한편 측정된 전류 값과 관련해서 토크 상수 Ke가 영향을 고려해야 하며, 이는 가속 구간의 전류에서 유지 구간의 전류를 보상함으로써 모터 역기전력에 대한 산포를 보상함으로써 Ke의 영향을 고려할 수 있다. 보다 구체적으로 모터의 회전과 관련된 부하는 "가속구간 전류 평균 - 유지 구간 전류 평균/2"로 표시될 수 있다.

소정 각도(θm)에서, 세탁물에 작용하는 힘은 중력에 의한 힘이 작용하나, 드럼이 회전하고 있으므로 중력에 sin(θm)을 곱한 값으로 산출할 수 있다. 중력에 의한 힘은 중력가속도와 드럼의 반지름, 질량으로 결정된다.

드럼이 회전하는 중, 이와 같이 모터토크, 관성토크, 마찰토크, 부하토크가 동시에 작용하고, 이러한 힘의 성분은 모터의 전류값에 반영되므로, 제어부는 모터에 공급되는 전류값을 이용하여 세탁물의 양을 산출한다.

모터토크의 경우 무게에 의한 중력의 영향이 크고, 세탁물이 일정 무게 이상이 되는 경우 측정에 따른 해상도가 낮아지는 문제점이 있다. 즉 세탁물의 무게가 특정 값 이상으로 증가하게 되면, 세탁물의 무게가 증가할수록 무게의 측정 오차가 증가할 수 있다.

마찰토크는 세탁물과 도어의 마찰, 세탁물이 도어에 끼는 경우 그 값의 변화가 커지므로, 세탁물의 종류에 따른 산포 (spread, dispersion)가 증가할 수 있으며, 특히 세탁물의 양이 증가하게 되면, 마찰토크의 산포가 크게 증가한다.

부하토크는 세탁물의 움직임으로 인해 그 값에 편차가 발생한다. 또한, 부하토크의 경우 세탁물의 무게가 일정 크기 이상이 되면 세탁물의 움직임이 감소하므로, 오히려 부하토크가 감소하는 역전현상이 발생할 수 있다.

반면, 관성토크는 세탁물의 유동에 영향을 받기는 하나, 세탁물의 양(무게)에 대해 선형성을 나타내므로 세탁물의 양을 보다 정확하게 측정할 수 있으며, 관성 토크의 추정을 통해 세탁물의 무게를 보다 정확하게 측정할 수 있다.

이때, 관성토크는 유지하고자 하는 힘이므로, 가속 또는 감속 시 작용하게 된다. 즉, 가속구간과 감속구간에는 관성토크가 작용하나, 회전속도를 일정하게 유지하는 경우 관성토크는 작용하지 않고, 중력에 의한, 모터토크, 마찰토크 그리고 부하토크가 작용하게 된다.

따라서 관성토크에 대한 특성은 가속구간의 데이터에서 유지구간의 데이터를 제외시켜 산출할 수 있다. 관성은, 가속구간의 전류값과 감속구간의 전류값에서 유지구간의 전류값을 감산한 후, 시간당 속도변화량, 즉 가속도로 나눈 후, 역기전력을 곱하여 산출할 수 있다.

따라서 제어부(230)는 가속구간과 감속구간 및 유지구간에 작용하는 힘을 분석하여 관성토크를 바탕으로 세탁물의 양을 판단하고, 또한 세탁물의 양에 따른 중력의 힘을 유지구간에서 산출할 수 있다. 유지구간의 경우 관성특성이 최소화되고, 가속구간과 감속구간에서는 관성이 크게 작용하므로, 각각 상이한 데이터를 바탕으로 포량감지값을 산출하여 상호 비교분석함으로써, 최종 세탁물의 양을 판단할 수 있다.

또한, 제어부(230)는 모터 회전동작 중에 전류값을 측정하여 세탁물의 양을 산출하므로, 기동 시 모터의 위치정렬로 인한 오차를 배제할 수 있고, 또한 유지구간을 통해 부하 상태의 변화, 즉 세탁물이 불규칙하게 유동하지 않고, 일정한 상태로 유동함에 따라, 부하의 변동으로 인한 오차를 최소화할 수 있다.

실시 예에서 제어부(230)는 10초를 주기로 같은 패턴으로 회전을 수행할 수 있다. 하나의 패턴에는 가속구간, 감속구간 및 유지구간 중 적어도 하나가 포함될 수 있으며, 해당 구간에서 도출된 관성 토크를 기반으로 세탁물의 양 및 무게 중 적어도 하나를 추정할 수 있다.

한편 실시 예에서 드럼 회전과 관련해서 가속구간 및 감속구간이 있을 수 있고, 가속 구간에서는 드럼의 회전 속도가 증가하고, 감속 구간에서는 드럼의 회전 속도가 감소할 수 있다. 가속 구간과 감속 구간의 속도 변화가 서로 대응하는 경우 해당 회전 토크의 차이를 기반으로 관성 토크를 추정할 수 있다.

보다 구체적으로 가속구간에서 모터 토크 TACC는 다음과 같다.

[수학식 2]

감속구간에서 모터 토크 TDEC는 다음과 같다.

[수학식 3]

이 때 가속구간 및 감속구간의 각속도 변화정도가 서로 대응되는 경우, 다음과 같은 방법으로 관성토크를 추정할 수 있다.

[수학식 3]

이와 같이 서로 대응되는 기울기의 가속구간 및 감속구간으로 모터 회전을 제어하는 경우, 시료편차 등을 제거한 순수한 관성 토크를 측정할 수 있다. 한편 실시 예에서 제어부는 위와 같은 관계를 기반으로 가속구간 및 감속구간에 대응하는 전류 값을 기반으로 관성 토크를 추정할 수 있다.

이와 같은 토크 추정을 통해 세탁기 제어부는 드럼 내의 세탁물의 상태를 확인할 수 있으며, 이를 통해 포량 및 세탁물의 언밸런스를 감지할 수 있다.

또한 실시 예에 따른 모터 제어 장치는 진동 감소 보상신호 생성부(290)를 구비할 수 있다. 진동 감소 보상신호 생성부(290)에서 생성된 진동 감소 보상 신호는 속도 제어부(233)의 신호와 함께 전류 제어부(235)에 입력으로 제공될 수 있으며, 이를 통해 모터의 구동을 제어할 수 있다. 진동 감소 보상신호 생성부(290)는 진동 센서를 통해 진동을 감지하고, 진동 감쇠율을 적용한 뒤 적분 이득 또는 적분 비례 이득을 통해 위상각 θv 를 도출하고, 기계각(θm) 및 위상각(θv)을 포함한 정현함수 생성하고, 생성된 정현 함수와 전향 보상용 전류를 기반으로 진동 저감용 정현 함수 전류 지령을 생성할 수 있다. 이와 같은 진동 저감용 정현 함수 전류 지령은 진동에 따라 적응적으로 변화할 수 있으며, 이를 통해 모터 구동에 따른 진동을 줄일 수 있다. 한편 속도 제어부(233)는 진동 감소 보상신호 생성부(290)의 동작과 무관하게 기존의 속도나 토크 제어를 수행할 수 있으며, 속도나 토크 제어를 위한 지령 신호에 진동 감소 보상신호 생성부(290)에서 생성된 진동 저감용 전류 지령이 합쳐져 전류 제어부에 입력으로 들어갈 수 있다. 전류 제어부는 비례 적분(PI) 전류 제어부일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

이와 같이 진동 센서로부터 감지된 진동을 기반으로 진동 감소 보상신호 생성부(290)에서 보상 신호를 생성하여 이를 기반으로 모터를 구동시킴으로써 진동을 저감시킬 수 있다.

도 4는 본 명세서의 실시 예에 따른 모터 제어 신호를 생성하는 방법을 설명하기 위한 블록도이다.

도 4를 참조하면 본 명세서의 실시 예에 따른 세탁기(100)에서 진동 센서(150)를 통해 감지된 진동을 기반으로 진동 감소 보상신호 생성부(405)에서 보상 신호를 생성하는 방법이 도시된다.

세탁기(100)의 일측에 진동센서(150)가 구비될 수 있다. 진동센서(150)는 모터의 회전에 따른 진동 측정이 가능한 부분에 설치될 수 있다. 일 예로 터브의 일측에 진동센서(150)가 구비될 수 있으며, 모터의 회전에 따른 진동을 측정하여 이를 진동 감소 보상신호 생성부(405)에 제공할 수 있다.

식별번호 410에서 진동 감쇠율 게인 Kδ 을 적용할 수 있다. 일 예로 진동을 30%감소하기 위해서 Kδ 를 0.7로 적용할 수 있다. 진동 감쇠율 게인 Kδ 이 적용된 진동 지령 v*_com이 출력될 수 있으며, 식별번호 415에서 진동 지령과 함께 실제 진동의 DC 성분과의 연산을 수행할 수 있다.

식별번호 420에서 감쇠율이 적용된 진동 지령을 기반으로 적분 이득 또는 적분과 비례 이득의 합을 추정할 수 있다. 이를 통해 위상각 추종 적분 이득 Kv가 도출될 수 있다.

이를 통해 식별 번호 425에서는 limiter를 통해 위상각 θv를 도출할 수 있다.

이후 식별 번호 430에서 기계각(θm) 및 위상각(θv)을 포함한 정현함수 sin(θm-θv)를 도출할 수 있다.

식별 번호 435에서 전향보상 토크 전류 I_com과의 연산을 통해 기계각 및 위상각이 반영된 전향보상 토크지령 i_com을 도출할 수 있다. 이와 같은 i_com이전동 저감용 정현함수 전류 지령으로 작용할 수 있다.

식별번호 440에서는 비례 적분 제어기가 구비될 수 있으며, 이를 통해 모터의 구동 제어를 위한 신호가 도출될 수 있다. 일 예로 모터 구동 제어를 위해 i_qs ^e*가 출력될 수 있으며, 이 신호가 식별번호 445에서 진동 저감용 정현함수 전류지령 i_com과 합쳐져서 식별번호 450의 전류 제어기의 일측에 입력될 수 있다. 실시 예에서 식별번호 450의 전류 제어기는 비례 적분 전류 제어기일 수 있다.

이와 같이 진동 센서의 감지 결과를 기반으로 위상각 θv를 도출하고, 기계각 θm를 포함하는 정현신호를 생성하여, 생성된 정현 신호를 기반으로 진동 저감용 정현함수 전류지령을 생성하여 통상의 모터 제어를 위한 신호와 함께 전류 제어기에 입력시킴으로써 진동 감소의 효과를 가지고 올 수 있다.

일 예로 진동 감소 보상신호 생성부(405)기계각 1배의 크기를 가지며, 정현적인 주파수 성분을 갖는 진동 저감용 전향 보상 토크 전류 생성하고, 이를 통해 모터 구동을 수행함으로써 진동을 적응적으로 감소 시킬 수 있다.

또한 실시 예에서 모터 구동을 위한 지령 신호와 진동 감소를 위한 보상 신호가 별도의 구성에서 생성되어 더해지는 것으로 설명되고 있으나, 이에 제한되지 않으며, 모터 구동을 위한 지령 신호 자체에 진동 감소를 위한 보상 신호가 포함되어 지령신호가 생성될 수 있으며, 이 경우 지령 신호에는 진동 감소를 위한 보상 신호 성분이 포함될 수 있다.

이와 같이 진동 센서에서 감지된 정보를 기반으로 능동적으로 진동을 감소시킬 수 있는 추가적인 신호를 생성하여 모터 제어를 수행함으로써 별도의 기계적 장치를 구비하지 않고, 모터의 구동 상태의 큰 변화 없이 진동을 저감할 수 있는 효과가 있다.

한편 위에서 설명한 진동 저감용 정현함수 전류지령의 도출 방식은 일 예일 뿐 진동 센서를 통해 입력된 정보를 기반으로 모터의 구동 RPM이나 토크에 실질적인 영향 없이 진동을 제어할 수 있는 모터 구동 신호를 생성하는 것은 본 명세서의 실시 예의 범위 안의 기술이다.

도 5는 본 명세서의 실시 예에 따른 모터 제어 방법을 설명하는 순서도이다.

도 5를 참조하면 본 명세서의 실시 예에 따른 모터 제어 방법이 도시된다.

단계 505에서 모터 구동이 시작될 수 있다. 모터의 구동의 제어부의 제어 신호에 따라 인버터 스위칭을 통해 수행될 수 있다.

단계 510에서 제어부는 진동 감소를 위한 보상 신호를 생성할 수 있다. 실시 예에서 진동 감소를 위한 보상 신호는 진동 센서에서 감지된 진동을 기반으로 생성될 수 있다. 또한 진동 감소를 위한 보상 신호는 모터의 기계각과 보상 신호와 관련된 위상 각 정보를 기반으로 생성된 정현파 형태의 신호를 포함할 수 있다. 또한 상기 정현파 형태의 신호 및 전향 보상용 전류를 기반으로 보상 신호를 생성할 수 있다. 한편 실시 예에서 진동 감소를 위한 보상 신호는 모터의 구동에 대응하여 생성되거나, 특정 조건이 만족하는 경우 생성될 수 있다. 실시 예에서 상기 특정 조건은 모터의 실시 구동 RPM, 지령 RPM, 진동 센서에 의해 감지되는 진동 및 모터의 구동 부하 중 적어도 하나를 기반으로 결정될 수 있다.

단계 515에서 제어부는 보상 신호를 고려하여 모터 제어를 수행할 수 있다. 일 예에 따르면 제어부는 모터 회전을 위한 속도 제어에 따른 지령 신호를 생성하며, 이와 같은 지령 신호에 따라 모터는 대응되는 속도로 회전할 수 있다. 이와 같은 지령 신호에 진동 감소를 위한 보상신호를 더하고, 이를 기반으로 모터를 제어할 수 있으며, 보다 구체적으로 위에 지령 신호에 보상신호를 더한 제어 신호가 전류제어부에 입력될 수 있으며, 전류 제어부는 이를 기반으로 모터 구동을 제어할 수 있다. 한편 실시 예에서 지령 신호에 진동 감소를 위한 보상신호를 더해서 모터 구동을 위한 제어 신호를 생성하는 것을 설명하고 있으나 이에 제한되지 않으며, 보상 신호 및 지령 신호를 기반으로 추가적인 연산을 통해 보상 신호를 생성하는 것도 가능하다.

실시 예에서 제어부는 진동 센서에서 감지되는 신호 및 모터의 기계각을 고려하여 위상 각을 적응적으로 변경할 수 있으며, 위상 각의 변화에 따라 모터의 구동에 따른 진동이 감소될 수 있다.

이와 같이 진동 센서를 기반으로 모터의 구동에 따른 진동을 감지하고 이를 보상하기 위한 정현파 형태의 신호를 모터 구동을 위한 입력으로 적용함으로써 별도의 기계적인 장치 없이 진동 제어를 능동적으로 할 수 있는 효과가 있다.

도 6은 본 명세서의 다른 실시 예에 따른 모터 제어 방법을 설명하는 순서도이다.

도 6을 참조하면, 본 명세서의 다른 실시 예에 따른 모터 제어 방법이 도시된다. 보다 구체적으로 본 실시 예에서는 모터 구동 후 감지된 진동 값이 기 설정된 값 이상일 경우 진동 감소를 위한 보상 신호를 생성하여 진동 감소를 시키는 방법이 도시된다.

단계 605에서 제어부는 모터 구동을 위한 지령 신호를 생성할 수 있다. 실시 예에서 지령 신호는 모터의 RPM을 제어하거나 토크를 제어하는 신호를 포함할 수 있다.

단계 610에서 제어부는 모터 구동에 따라 진동 센서를 통해 감지된 진동 값이 기준 값 이상인지 확인할 수 있다. 실시 예에서 기준 값은 고정된 값일 수 있으며, 모터의 구동 RPM, 지령 RPM, 모터의 지령 토크, 모터의 구동 토크에 따라 다른 값으로 설정될 수도 있다.

감지된 진동 값이 기준 값 이상이 아닌 경우, 단계 615에서 제어부는 지령 신호 기반으로 모터 구동을 수행할 수 있다. 실시 예에서 모터 구동에 따른 부하의 성격에 따라 진동이 기 설정된 기준을 넘지 않는 경우 진동 감소를 위한 보상 신호 생성 없이 지령 신호만을 기반으로 모터 구동을 수행할 수 있다.

감지된 진동 값이 기준 값 이상일 경우, 단계 620에서 제어부는 진동 감소를 위한 보상 신호를 생성할 수 있다. 실시 예에서 보상 신호는 이전 실시 예에서 설명된 방법에 의해 생성될 수 있다.

단계 625에서 제어부는 지령 신호 및 보상 신호 기반으로 모터를 제어 할 수 있다. 실시 예에서 모터의 진동이 기준 값 이하로 떨어질 경우 진동 감소를 위한 보상 신호의 적용 없이 모터를 제어할 수도 있다.

이와 같이 감지된 진동 값과 기준 값과의 비교를 기반으로 진동 감소를 위한 보상 신호 적용 여부를 판단하고, 이에 따라 적응적으로 진동 감소를 위한 보상 신호를 적용함으로써 진동이 기준 값보다 작은 경우 보상 신호 적용 없이 지령 신호만으로 직관적으로 모터의 구동을 제어할 수 있다.

도 7은 본 명세서의 다른 실시 예에 따른 모터 제어 방법을 설명하는 순서도이다.

도 7을 참조하면, 본 명세서의 다른 실시 예에 따른 모터 제어 방법이 도시된다. 보다 구체적으로 본 실시 예에서 모터 구동시 모터의 구동 RPM과 복수개의 기준 RPM 값의 비교를 기반으로 진동 감소를 위한 보상 신호 적용 여부를 결정하고, 이에 따라 모터를 제어하는 방법이 도시된다.

단계 705에서 제어부는 모터 제어를 수행할 수 있다. 모터 제어는 지령 신호에 따라 수행될 수 있으며, 제어부는 진동 감소를 위한 보상 신호를 지령 신호에 같이 적용할 수 있다. 또한 실시 예에서 모터 제어는 세탁 프로세스에 따라 대응되는 RPM으로 모터가 구동되도록 수행될 수 있다.

단계 710에서 제어부는 모터의 구동 RPM이 제1기준 RPM 이상인지 확인할 수 있다.

모터의 구동 RPM이 제1기준 RPM보다 작은 경우, 단계 705에서 계속적으로 지령 신호를 기반으로 모터 제어를 수행할 수 있다.

모터의 구동 RPM이 제1기준 RPM 이상인 경우, 단계 715에서 제어부는 진동 감소를 위한 보상 신호를 적용하여 모터 제어를 수행할 수 있다. 실시 예에서 진동 감소를 위한 보상 신호는 이전에 설명한 실시 예에 따라 생성될 수 있으며, 제어부는 진동 감소를 위한 보상 신호 및 모터구동을 위한 지령 신호를 기반으로 모터 제어를 수행할 수 있다. 또한 실시 예에서 제1기준 RPM 이하로 모터의 구동 RPM이 떨어지는 경우, 진동 감소를 위한 보상 신호의 적용 없이 지령 신호만으로 모터 제어를 수행할 수 있다.

단계 720에서 제어부는 모터의 구동 RPM이 제2기준 RPM 이상인지 확인할 수 있다.

모터의 구동 RPM이 제2기준 RPM보다 작고, 제1RPM 이상인 경우, 제어부는 계속적으로 진동 감소를 위한 보상 신호를 적용하여 모터 제어를 수행할 수 있다.

모터의 구동 RPM이 제2기준 RPM 이상인 경우, 제어부는 다시 진동 감소를 위한 보상 신호 적용 없이 지령 신호만으로 모터 제어를 수행할 수 있다.

한편 실시 예에서 제어부가 구동 RPM을 기준으로 기준 RPM과 비교하는 것으로 설명되었으나 지령 RPM을 기반으로 기준 RPM과 비교하는 방식으로 변형도 가능하다. 또한 지령에 따른 모터의 3상에 중 적어도 하나의 상에 흐르는 전류를 기반으로 구동 RPM을 추정하고, 추정된 구동 RPM을 기반으로 기준 RPM과 비교를 통해 진동 감소를 위한 보상 신호 적용 여부를 결정할 수도 있다.

이와 같이 모터의 제어를 통해 특정 RPM 대역에서 진동의 크기가 커지는 경우, 특정 RPM 대역을 제1기준 RPM 과 제2기준 RPM 사이에 놓이도록 기준 RPM을 설정하여, 진동 감소를 위한 동작을 수행하도록 할 수 있다.

도 8은 본 명세서의 또 다른 실시 예에 따른 모터 제어 방법을 설명하는 순서도이다.

도 8을 참조하면, 본 명세서의 다른 실시 예에 따른 모터 제어 방법이 도시된다. 보다 구체적으로 본 실시 예에서 모터 구동시 기본적으로 진동 감소를 위한 보상 신호를 적용하여 모터 제어를 수행하고 기준 RPM과 구동 RPM 간의 비교를 기반으로 기준 RPM 이상의 RPM의 구동 RPM으로 동작하는 경우 진동 감소를 위한 보상 신호 적용 없이 모터 제어를 수행하는 방법이 도시된다.

단계 805에서 제어부는 진동 감소를 위한 보상 신호를 적용하여, 구동을 위한 지령 신호와 함께 모터 제어를 수행할 수 있다. 진동 감소를 위한 보상 신호는 이전의 실시 예와 대응되는 방법으로 생성될 수 있다.

단계 810에서 제어부는 모터의 구동 RPM이 제3기준 RPM 이상인지 확인할 수 있으며, 제3기준 RPM보다 작은 경우 제어부는 단계 805에서 진동 감소를 위한 보상신호를 적용하여 모터 제어를 수행할 수 있다.

모터의 구동 RPM이 제3기준 RPM 이상인 경우, 단계 815에서 제어부는 진동 감소를 위한 보상 신호의 적용 없이 모터 제어를 수행할 수 있다.

이와 같이 특정 RPM보다 작은 구동 RPM으로 모터가 구동하는 경우에 진동 감소를 위한 보상 신호를 적용함으로써 고속 구동을 수행할 때 진동 감소를 위한 보상 신호의 적용 없이 지령 신호만으로 안정적인 제어 수행이 가능하다. 또한 제3기준 RPM을 진동 발생이 주로 일어나는 구동 RPM 대역보다 큰 값을 가지도록 설정함으로써 진동 감소가 필요한 대역에서 진동 감소를 위한 보상 신호를 적용하여 진동 제어를 효과적으로 수행할 수 있다.

도 9a 내지 9c는 본 명세서의 실시 예에 따른 모터 제어시 진동, 기계각, 보상각, 지령 신호, 토크 전류를 나타내는 도면이다. 실시 예에서 부하 토크는 0Kg, 운전 속도는 108 RPM이고 기계각 주파수는 1.78Hz이다.

도 9a를 참조하면, 본명세서의 실시 예에 따라 모터가 구동되고, 그에 다른 진동(vibration), 위상각 θv, 지령전류 i^e _qs, 및 구동 RPM이 식별번호 910에 도시된다.

실시 예에서 진동 값은 진동 센서의 출력 전압에 대응되며, 400mV 근처의 값을 가지게 된다. θv 은 0 내지 2 π의 값을 가질 수 있다. RPM은 본 실시 예에서 98 내지 118 RPM에서 변동될 수 있다.

진동 감소를 위한 보상 전류를 생성하면서 θv이 0에서 변경되게 된다. 이후 진동 변화에 따라 θv는 적응적으로 변경될 수 있으며, 최적의 값을 찾으면 그에 따라 진동 감소를 위한 보상 전류가 생성된다. 실시 예에서 θv는 5.28 rad 값을 가지게 되고, 이에 따른 전향보상 토크 전류는 3A의 값을 가지게 된다.

실시 예에서 진동 감소를 위한 보상 신호 적용 전인 식별번호 920 부분의 확대도는 도 9b, 진동 감소를 위한 보상 신호 적용 후인 식별번호 930 부분의 확대도는 도 9c에 도시된다.

도 9b를 참조하면, 식별번호 920에 진동, 기계각 θm, 지령전류 i^e _qs, 및 구동 RPM이 도시된다. 진동 센서의 출력 값은 400mV 보다 위의 값을 가지고, 기계각 θm은 1.78 Hz를 기준으로 0 내지 2π사이에서 변경되고, 지령전류 i^e _qs 는 3A 인근의 값에서 변경되고, RPM 역시 108 RPM 인근의 값에서 변경된다.

도 9c를 참조하면, 식별번호 930에 진동, 기계각 θm, 지령전류 i^e _qs, 및 구동 RPM이 도시된다. 진동 센서의 출력 값은 400mV 보다 아래 값을 가지고, 기계각 θm은 1.78 Hz를 기준으로 0 내지 2π사이에서 변경되고, 지령전류 i^e _qs 는 3A를 기준으로 2.94A 내지 3.06A 사이의 값에서 진동하고 RPM 역시 108 RPM를 기준으로 98 내지 108 RPM 사이에서 진동하게 된다.

이와 같이 진동 감소를 위한 보상 전류를 적용할 경우, 진동은 감소하며, 모터의 회전 RPM이나 지령 전류의 값의 변동 값은 커지게 된다. 다만 모터 구동의 평균 RPM은 운전 속도에 대응하는 값을 가지게 된다. 이와 같이 동작함으로써 모터의 구동 RPM은 변경되나 원하는 RPM에 대응되게 구동될 수 있으며, 진동이 감소할 수 있는 효과가 있다.

도 10a 내지 10c은 본 명세서의 다른 실시 예에 따른 모터 제어시 진동, 기계각, 보상각, 지령 신호, 토크 전류를 나타내는 도면이다. 실시 예에서 부하 토크는 7Kg, 운전 속도는 108 RPM이고 기계각 주파수는 1.78Hz이다.

도 10a를 참조하면, 본명세서의 실시 예에 따라 모터가 구동되고, 그에 다른 진동, 위상각 θv, 지령전류 i^e _qs, 및 구동 RPM이 식별번호 1010에 도시된다.

실시 예에서 진동 값은 진동 센서의 출력 전압에 대응되며, 400mV 근처의 값을 가지게 된다. θv은 0 내지 2 π의 값을 가질 수 있다. RPM은 본 실시 예에서 103 내지 113RPM에서 변동될 수 있다.

진동 감소를 위한 보상 전류를 생성하면서 θv이 0에서 변경되게 된다. 이후 진동 변화에 따라 θv는 적응적으로 변경될 수 있으며, 최적의 값을 찾으면 그에 따라 진동 감소를 위한 보상 전류가 생성된다. 실시 예에서 θv는 0.525 rad 값을 가지게 되고, 이에 따른 전향보상 토크 전류는 1.5A의 값을 가지게 된다.

실시 예에서 진동 감소를 위한 보상 신호 적용 전인 식별번호 1020 부분의 확대도는 도 10b, 진동 감소를 위한 보상 신호 적용 후인 식별번호 1030 부분의 확대도는 도 10c에 도시된다.

도 10b를 참조하면, 식별번호 1020에 진동, 기계각 θm, 지령전류 i^e _qs, 및 구동 RPM이 도시된다. 진동 센서의 출력 값은 400mV 보다 위의 값을 가지고, 기계각 θm은 1.78 Hz를 기준으로 0 내지 2π사이에서 변경되고, 지령전류 i^e _qs는 3A 인근의 값에서 변경되고, RPM 역시 108 RPM 인근의 값에서 변경된다.

도 10c를 참조하면, 식별번호 1030에 진동, 기계각 θm, 지령전류 i^e _qs, 및 구동 RPM이 도시된다. 진동 센서의 출력 값은 400mV 보다 아래 값을 가지고, 기계각 θm은 1.78 Hz를 기준으로 0 내지 2π사이에서 변경되고, 지령전류 i^e _qs는 3A를 기준으로 2.96 내지 3.04A 사이의 값에서 진동하고 RPM 역시 108 RPM를 기준으로 103 내지 113 RPM 사이에서 진동하게 된다.

이와 같이 진동 감소를 위한 보상 전류를 적용할 경우, 진동은 감소하며, 모터의 회전 RPM이나 지령 전류의 값의 변동 값은 커지게 된다. 또한 실시 예에서 최적의 위상각 θv을 적용할 때까지 진동이 순차적으로 감소할 수 있으며, 이에 따른 지령전류 i^e _qs, 및 구동 RPM의 최대값 및 최소값 역시 적응적으로 변경될 수 있다.

다만 모터 구동의 평균 RPM은 운전 속도에 대응하는 값을 가지게 된다. 이와 같이 동작함으로써 모터의 구동 RPM은 변경되나 원하는 RPM에 대응되게 구동될 수 있으며, 진동이 감소할 수 있다.

도 11a 내지 11c은 본 명세서의 다른 실시 예에 따른 모터 제어시 진동, 기계각, 보상각, 지령 신호, 토크 전류를 나타내는 도면이다. 실시 예에서 부하 토크는 0Kg, 운전 속도는 300RPM이고 기계각 주파수는 4.94Hz이다.

도 11a를 참조하면, 본명세서의 실시 예에 따라 모터가 구동되고, 그에 다른 진동, 위상각 θv, 지령전류 i^e _qs, 및 구동 RPM이 식별번호 1110에 도시된다.

실시 예에서 진동 값은 진동 센서의 출력 전압에 대응되며, 400mV 근처의 값을 가지게 된다. θv은 0 내지 2 π의 값을 가질 수 있다. RPM은 본 실시 예에서 296 내지 304RPM에서 변동될 수 있다.

진동 감소를 위한 보상 전류를 생성하면서 θv이 0에서 변경되게 된다. 이후 진동 변화에 따라 θv는 적응적으로 변경될 수 있으며, 최적의 값을 찾으면 그에 따라 진동 감소를 위한 보상 전류가 생성된다. 실시 예에서 θv는 5.55rad 값을 가지게 되고, 이에 따른 전향보상 토크 전류는 3.0A의 값을 가지게 된다.

실시 예에서 진동 감소를 위한 보상 신호 적용 전인 식별번호 1120 부분의 확대도는 도 11b, 진동 감소를 위한 보상 신호 적용 후인 식별번호 1130 부분의 확대도는 도 11c에 도시된다.

도 11b를 참조하면, 식별번호 1120에 진동, 기계각 , 지령전류 i^e _qs, 및 구동 RPM이 도시된다. 진동 센서의 출력 값은 400mV에 대응하는 값을 가지고, 기계각 은 4.94Hz를 기준으로 0 내지 2π사이에서 변경되고, 지령전류 i^e _qs는 3A 인근의 값에서 변경되고, RPM 역시 300 RPM 인근의 값에서 변경된다.

도 11c를 참조하면, 식별번호 1130에 진동, 기계각 θm, 지령전류 i^e _qs, 및 구동 RPM이 도시된다. 진동 센서의 출력 값은 400mV 보다 아래 값을 가지고, 기계각 θm은 4.94Hz를 기준으로 0 내지 2π사이에서 변경되고, 지령전류 i^e _qs는 3A를 기준으로 2.86 내지 3.14A 사이의 값에서 진동하고 RPM 역시 300RPM를 기준으로 296 내지 304RPM 사이에서 진동하게 된다.

이와 같이 진동 감소를 위한 보상 전류를 적용할 경우, 진동은 감소하며, 모터의 회전 RPM이나 지령 전류의 값의 변동 값은 커지게 된다. 또한 실시 예에서 최적의 위상각 θv을 적용할 때까지 진동이 순차적으로 감소할 수 있으며, 이에 따른 지령전류 i^e _qs, 및 구동 RPM의 최대값 및 최소값 역시 적응적으로 변경될 수 있다. 또한 실시 예에서 진동 값의 경우 보상 전류의 θv값의 변경에 따라 일정 정도 출렁이게 된다.

도 12a 내지 12c는 본 명세서의 다른 실시 예에 따른 모터 제어시 진동, 기계각, 보상각, 지령 신호, 토크 전류를 나타내는 도면이다. 실시 예에서 부하 토크는 7Kg, 운전 속도는 300RPM이고 기계각 주파수는 4.94Hz이다.

도 12a를 참조하면, 본명세서의 실시 예에 따라 모터가 구동되고, 그에 다른 진동, 위상각 θv, 지령전류 i^e _qs, 및 구동 RPM이 식별번호 1210에 도시된다.

실시 예에서 진동 값은 진동 센서의 출력 전압에 대응되며, 300mV 근처의 값을 가지게 된다. θv은 0 내지 2 π의 값을 가질 수 있다. RPM은 본 실시 예에서 298 내지 302RPM에서 변동될 수 있다.

진동 감소를 위한 보상 전류를 생성하면서 θv이 0에서 변경되게 된다. 이후 진동 변화에 따라 θv는 적응적으로 변경될 수 있으며, 최적의 값을 찾으면 그에 따라 진동 감소를 위한 보상 전류가 생성된다. 실시 예에서 θv는 0.73rad 값을 가지게 되고, 이에 따른 전향보상 토크 전류는 1.5A의 값을 가지게 된다.

실시 예에서 진동 감소를 위한 보상 신호 적용 전인 식별번호 1220 부분의 확대도는 도 12b, 진동 감소를 위한 보상 신호 적용 후인 식별번호 1230 부분의 확대도는 도 12c에 도시된다.

도 12b를 참조하면, 식별번호 1220에 진동, 기계각 θm, 지령전류 i^e _qs, 및 구동 RPM이 도시된다. 진동 센서의 출력 값은 300mV에 대응하는 값을 가지고, 기계각 θm은 4.94Hz를 기준으로 0 내지 2π사이에서 변경되고, 지령전류 i^e _qs는 3A 인근의 값에서 변경되고, RPM 역시 300 RPM 인근의 값에서 변경된다.

도 12c를 참조하면, 식별번호 1230에 진동, 기계각 θm, 지령전류 i^e _qs, 및 구동 RPM이 도시된다. 진동 센서의 출력 값은 300mV 보다 아래 값을 가지고, 기계각 θm은 4.94Hz를 기준으로 0 내지 2π사이에서 변경되고, 지령전류 i^e _qs는 3A를 기준으로 2.92 내지 3.08A 사이의 값에서 진동하고 RPM 역시 300RPM를 기준으로 298 내지 302RPM 사이에서 진동하게 된다.

한편 실시 예에서 동일한 모터 구동 환경 및 진동 감쇠 조건 하에서 모터 구동 속도별로 θv값이 상이하게 되고, 진동 감쇠 조건에 맞는 θv값으로 수렴하도록 적응적으로 θv값을 변경하는 과정에서 진동 패턴도 상이하게 적용될 수 있다.

도 13은 본 명세서의 실시 예에 따른 보상 신호가 적용되지 않을 때 진동, 구동 RPM, 보상각 및 토크 전류를 나타내는 도면이다.

도 13을 참조하면 구동 RPM은 108RPM에서 450RPM까지 변경될 수 있으며, 그에 따른 진동 및 지령전류 i^e _qs의 변화 패턴이 식별번호 1310에 도시된다. 실시 예에서 제어부는 모터를 저속 유지 구간, 가속 구간 및 고속 유지 구간으로 순차적으로 제어할 수 있으며, 저속 유지 구간의 회전 RPM은 108에 대응하고, 고속 유지 구간의 회전 RPM은 450에 대응하며, 가속 구간에서 점진적으로 회전 RPM을 증가시킬 수 있다.

한편 실시 예에서 보상 전류의 θv값 역시 진동 패턴에 따라 감지되는 것을 도시하고 있으나, 이와 같은 보상 신호가 모터 제어에는 적용되지 않을 수 있다. 또한 실시 예에서 진동 수준이 일정 값 이하로 감소할 경우 θv값을 감지하지 않을 수 있다. 한편 실시 예에서 구동 RPM은 단위 시간 동안의 회전 수를 기반으로 판단될 수 있으며, 짧은 시간 순간 구동 RPM이 변동되는 경우에도 단위 시간동안 평균 RPM이 유지되는 경우 RPM은 평균 RPM에 대응할 수 있다. 이와 같이 구동 RPM은 시간에 대한 이동 평균 값을 나타낼 수 있다.

진동과 관련해서 최대 값에 대응하는 점선이 도시되고, RPM이 증가하는 일부 구간에서 최대의 진동 값이 감지된다. 이후 구동 RPM이 450에 이른 경우 진동은 안정화될 수 있다.

도 14은 본 명세서의 실시 예에 따른 제1방식의 보상 신호가 적용될 때 진동, 구동 RPM, 보상각 및 토크 전류를 나타내는 도면이다.

도 14를 참조하면, 도 13과 같은 구동 환경에서 제1방식의 보상 신호가 적용될 때의 구동 RPM 변화, 진동, 보상 전류의 θv값, 지령전류 i^e _qs의 변화 패턴이 식별번호 1410에 도시된다. 실시 예에서 RPM은 108RPM에서 450RPM까지 변경될 수 있으며, 전향보상 토크 전류는 2A이고, 진동 감쇠율 Kδ은 0.7일 수 있다. 또한 제1방식의 보상 신호는 108RPM에서 RPM이 증가할 때 보상 신호를 적용하고, 350RPM 이상에서 보상 신호 적용을 off 하는 것을 나타낸다. 이와 같이 108RPM 이상 증가할 때 보상 신호를 적용하고, 특정 RPM이상에서 보상 신호 적용을 하지 않음으로써 진동이 심한 구간에서 보상 신호 적용을 통해 진동을 줄이고, 진동 저감이 불필요한 구간에서는 지령신호를 기반으로 한 제어를 통해 원하는 RPM까지 모터를 구동시킬 수 있다.

도 15는 본 명세서의 실시 예에 따른 제2방식의 보상 신호가 적용될 때 진동, 구동 RPM, 보상각 및 토크 전류를 나타내는 도면이다.

도 15를 참조하면, 도 13과 같은 구동 환경에서 제2방식의 보상 신호가 적용될 때의 구동 RPM 변화, 진동, 보상 전류의 θv값, 지령전류 i^e _qs의 변화 패턴이 식별번호 1510에 도시된다. 실시 예에서 RPM은 108RPM에서 450RPM까지 변경될 수 있으며, 전향보상 토크 전류는 2A이고, 진동 감쇠율 Kδ은 0.7일 수 있다. 또한 제1방식의 보상 신호는 108RPM에서 일정 시간 보상 신호를 적용하여 진동을 일정수준까지 안정화시키고, 이에 따라 θv값이 특정 값으로 수렴한 이후 rpm을 증가시키면서 보상 신호를 적응적으로 변화시키는 방법이 도시된다. 보다 구체적으로 108RPM으로 회전할 때 보상 신호 적용을 통해 진동을 감소시키고, 이후 RPM을 증가시킨 뒤 특정 RPM에서 보성 신호 적용을 하지 않을 수 있다. 실시 예에서 특정 RPM은 200RPM이다. 이와 같이 특정 구간동안 모터의 구동 RPM이 유지된 후에 RPM 증가를 하는 구동이 필요한 경우, 제어부는 구동 RPM이 유지되는 구간에서 보상 신호 적용을 통해 진동을 줄이고, θv값이 수렴한 이후 RPM을 증가시킬 수 있으며, 특정 RPM 구간이 지난 경우 보상 신호 적용을 배제할 수 있다. 이와 같이 RPM 증가 이전에 RPM 유지 구간에서 보상 신호를 미리 적용함으로써 RPM 변화시에도 진동을 줄일 수 있는 θv값을 신속하게 도출할 수 있으며, 최대 진동 값도 적어질 수 있다. 실시 예에서 보상신호 적용을 중단하는 RPM의 경우 실시 예에 따라 다르게 적용될 수 있으나, RPM 변화 구간에서 최소 RPM의 200% 내지 330%에 해당하는 RPM에서 보상 신호 적용을 중단할 수 있다.

이와 같이 제1방식 및 제2방식의 보상 신호 적용 방식을 통해 점선에 접하는 최대 진동이 순차적으로 감소하는 것을 볼 수 있다.

실시 예 전반에서 세탁기를 기준으로 설명하였으나, 본 명세서의 실시 예는 모터가 구비되는 가전제품에 폭넓게 적용될 수 있다. 일 예로 모터의 구동에 따라 진동이 발생할 수 있는 가전 제품에서 진동 센서를 통해 획득된 정보를 기반으로 모터 진동 감소를 위한 제어 신호를 생성하여 적용할 수 있다. 또한 진동 센서에 대해서는 별도의 한정을 하지 않았으나, 가속도 센서를 포함할 수 있으며, 본 명세서의 실시 예는 진동 센서의 종류에 관계없이 적용될 수 있음이 자명하다.

한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims

모터 구동 장치에 있어서,
적어도 하나의 스위칭 소자를 포함하며, 모터로 교류 전원을 출력하는 인버터;
상기 모터의 구동에 따른 진동을 감지하는 진동 센서; 및
상기 진동 센서의 출력 값을 기반으로 생성된 보상 신호 성분을 포함하며, 상기 인버터를 제어하는 제어신호를 생성하는 제어부를 포함하며,
상기 보상 신호는
상기 모터의 기계각 성분 및 상기 진동 센서의 출력 값에 대응하는 위상각 성분을 기반으로 생성되는 정현파 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제어부는
상기 진동 센서의 출력 값을 기반으로 감지된 진동이 기준 진동 값 이상인 경우에 상기 보상 신호 성분을 포함하는 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
제1항에 있어서,
상기 위상각 성분은 상기 진동 센서의 출력에 따른 적분이득 또는 적분 및 적분 비례 이득을 기반으로 확인되는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는
상기 모터를 저속 유지 구간, 가속 구간 및 고속 유지 구간에서 동작하도록 순차적으로 제어하며,
상기 보상 신호 성분을 포함하는 제어신호는 상기 가속 구간 중 적어도 일부에서 생성되는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
제5항에 있어서,
상기 제어부는
상기 가속 구간 시작부터 상기 모터 회전 속도가 제1기준 RPM에 대응할 때까지 상기 보상 신호 성분을 포함하는 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
제6항에 있어서,
상기 제어부는
상기 모터의 회전 속도가 제1기준 RPM보다 큰 경우, 상기 보상 신호 성분이 제외된 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
제5항에 있어서,
상기 제어부는
상기 저속 유지 구간 중 적어도 일부 및 상기 가속 구간 시작부터 상기 모터 회전 속도가 제2기준 RPM에 대응할 때까지 상기 보상 신호 성분을 포함하는 제어신호를 생성하고,
상기 모터의 회전 속도가 제2기준 RPM보다 큰 경우, 상기 보상 신호 성분이 제외된 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
제5항에 있어서,
상기 저속 유지 구간에서 상기 보상 신호 성분을 포함하는 제어신호를 생성하여 상기 모터를 제어하는 경우, 상기 모터의 구동과 관련된 전류의 진폭이 증가되는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
제1항에 있어서,
상기 보상 신호 성분은 전향보상 전류 성분을 포함하고,
상기 제어부가 상기 모터의 회전 속도를 유지할 경우,
상기 위상각 성분은 특정 값으로 수렴하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
모터 제어 방법에 있어서,
인버터를 제어하여 모터를 구동하는 단계;
상기 모터의 구동에 따른 진동을 감지하는 진동 센서의 출력 값을 확인하는 단계; 및
상기 진동 센서의 출력 값을 기반으로 생성된 보상 신호 성분을 포함하며, 상기 인버터를 제어하는 제어신호를 생성하는 단계를 포함하며,
상기 모터의 기계각 성분 및 상기 진동 센서의 출력 값에 대응하는 위상각 성분을 기반으로 생성되는 정현파 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.
삭제
제11항에 있어서,
상기 제어신호를 생성하는 단계는
상기 진동 센서의 출력 값을 기반으로 감지된 진동이 기준 진동 값 이상인 경우에 상기 보상 신호 성분을 포함하는 제어 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 위상각 성분은 상기 진동 센서의 출력에 따른 적분이득 또는 적분 및 적분 비례 이득을 기반으로 확인되는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 모터를 저속 유지 구간, 가속 구간 및 고속 유지 구간에서 동작하도록 순차적으로 제어하는 단계를 더 포함하고,
상기 보상 신호 성분을 포함하는 제어신호는 상기 가속 구간 중 적어도 일부에서 생성되는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.
제15항에 있어서,
상기 제어 신호를 생성하는 단계는
상기 가속 구간 시작부터 상기 모터 회전 속도가 제1기준 RPM에 대응할 때까지 상기 보상 신호 성분을 포함하는 제어신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 제어 신호를 생성하는 단계는
상기 모터의 회전 속도가 제1기준 RPM보다 큰 경우, 상기 보상 신호 성분이 제외된 제어신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.
제15항에 있어서,
제어신호를 생성하는 단계는
상기 저속 유지 구간 중 적어도 일부 및 상기 가속 구간 시작부터 상기 모터 회전 속도가 제2기준 RPM에 대응할 때까지 상기 보상 신호 성분을 포함하는 제어신호를 생성하는 단계; 및
상기 모터의 회전 속도가 제2기준 RPM보다 큰 경우, 상기 보상 신호 성분이 제외된 제어신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.
제15항에 있어서,
상기 저속 유지 구간에서 상기 보상 신호 성분을 포함하는 제어신호를 생성하여 상기 모터를 제어하는 경우, 상기 모터의 구동과 관련된 전류의 진폭이 증가되는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 보상 신호 성분은 전향보상 전류 성분을 포함하고,
상기 모터의 회전 속도가 유지되는 경우,
상기 위상각 성분은 특정 값으로 수렴하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.