KR20030002562A - 센서리스 비엘디씨 모터를 채용한 세탁기의 운전제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 센서리스 비엘디씨 모터를 채용한 세탁기의 운전제어방법에 관한 것으로, 모터의 연속 운전시 전력소자의 온도로 모터 상저항값을 추정하여 모터에 인가되는 전압을 제어함으로써 모터의 온도상승에의 오차를 보상하도록 한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 센서리스 비엘디씨 모터를 채용한 세탁기에 있어서, 전력소자의 온도를 검출하는 제1 과정과; 상기 제1 과정에서 검출된 전력소자의 온도를 이용하여 모터의 온도를 추정하는 제2 과정과; 상기 제2 과정에서 추정된 모터의 온도를 이용하여 상저항값을 추정하는 제3 과정과; 상기 제3 과정에서 추정된 상저항값에 따라, 모터에 인가되는 전압의 크기를 제어하는 제4 과정으로 이루어진다.

Description

센서리스 비엘디씨 모터를 채용한 세탁기의 운전제어방법{DRIVING CONTROL METHOD OF WASHINE MACHINE WITH SENSORLESS BLDC MOTOR}

본 발명은 센서리스 비엘디씨 모터를 채용한 세탁기의 운전제어방법에 관한 것으로, 특히 모터의 연속 운전시 전력소자의 온도로 모터 상저항값을 추정하여 모터에 인가되는 전압을 제어함으로써 모터의 온도상승에의 오차를 보상하도록 한 센서리스 비엘디씨 모터를 채용한 세탁기의 운전제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 비엘디씨 모터를 사용한 세탁기에서 센서리스 제어를 수행하기 위하여 직류링크의 전류를 검출하여 모터의 상전류 정보를 추출하고, 별도로 모터의 상전압을 검출하여 동작시킨다.

도1은 일반적인 3상 교류모터의 구동 인버터를 보인 블록도로서, 이에 도시된 바와같이 정류된 상용교류전원을 평활하는 평활용 커패시터(C1,C2)와, 상기 평활용커패시터(C1,C2)의 직류전압을 마이크로컴퓨터의 제어신호에 의해 3상 교류전압으로 가변하는 인버터부와, 상기 인버터부의 3상 교류전압에 의해 구동되는 모터와; 상기 모터에 인가되는 전압과 전류를 이용하여, 상기 모터의 회전자위치를 검출하여 그에 따라 상기 인버터부의 구동을 제어하는 마이크로컴퓨터로 구성된다.

도2는 일반적인 센서리스 비엘디씨 모터의 운전제어장치에 대한 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시된 바와같이 사용자가 원하는 모터속도와 현재 모터속도신호를 비교하여 그에 따른 비교신호를 출력하는 비교기(1)와; 상기 비교기(1)의 비교신호에 따른 속도제어신호를 출력하는 속도제어기(2)와; 상기 속도제어기(2)의 속도제어신호와 모터 회전자위치신호를 입력받아 그에 따른 전압지령을 발생하는 전압지령발생기(3)와; 상기 전압지령발생기(3)의 전압지령에 의해 직류링크전압을 3상 교류전압으로 가변하는 인버터부(4)와; 상기 인버터부(4)의 출력단에서 각상의 전압을 검출함과 아울러 상전류를 검출하는 전류/전압검출기(6)와; 상기 전류/전압검출기(6)에서 출력되는 전류/전압검출신호를 입력받아 이를 소정 연산하여 그에 따른 모터 회전자 위치신호를 출력함과 아울러 현재 모터 속도신호를 출력하는 속도/위치연산부(7)로 구성되며, 이와같은 종래 장치의 동작을 설명한다.

먼저, 비교기(1)는 사용자가 원하는 모터속도와 현재 모터속도신호를 비교하여 그에 따른 비교신호를 출력하고, 속도제어기(2)는 상기 비교기(1)의 비교신호를 입력받아 그에 따른 속도제어신호를 출력하는데, 즉 현재 모터속도가 사용자가 원하는 모터속도보다 작으면 모터속도를 증가시키는 속도제어신호를 출력하고, 현재 모터속도가 사용자가 원하는 모터속도보다 크면 모터속도를 감소시키는 속도제어신호를 출력한다.

이후, 전압지령발생기(3)는 상기 속도제어기(2)의 속도제어신호와 후술할 속도/위치연산부(7)의 모터 회전자 위치신호를 입력받아 그에 따른 전압지령을 인버터부(4)의 각 스위칭소자에 인가하고, 이에 따라 상기 인버터부(4)는 상기 전압지령에 의해 직류링크전압(Vdc)을 3상 교류전압으로 가변하여 출력한다.

그러면, 모터(5)는 상기 인버터부(4)에서 발생하는 3상 교류전압에 의해 구동된다.

한편, 전류/전압검출기(6)는 상기 인버터부(4)의 출력단에서 각상의 전압을검출함과 아울러 상전류를 검출한다.

이때, 속도/위치연산부(7)는 상기 전류/전압검출기(6)로부터 전압과 전류를 입력받아 이를 소정 연산하여 그에 따른 모터 회전자 위치신호 및 현재 모터속도를 각기 상기 전압지령발생기(3)와 비교기(1)로 출력한다.

여기서, 상기 속도/위치연산부(7)는 아래의 수학식을 이용하여 모터의 속도 또는 위치를 계산한다.

여기서,:저항:모터 회전자 위치

:인덕턴스:모터속도

:상전압:상전류

:역기전력상수

이후, 상술한 동작을 반복 수행하여 모터(5)의 구동을 제어한다.

이때, 상기와 같은 센서리스 비엘디씨 모터를 장시간 구동하는 경우, 모터권선의 온도상승으로 인하여 모터의 상저항값이 변화하게 되고, 또한 모터마다의 편자로 인하여 상저항값이 변화되는데, 이로 인해 모터의 온도상승에 따른 상저항값의 변화에 의해 운전이 잠시 보류되는 동작이 첨가되어 전체적인 모터 운전 싸이클이 증대되는 부작용을 초해하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 인버터의 전력소자에서 발생하는 온도로 상저항값을 추정하여 모터에 인가되는 전압을 제어함으로써 모터의 온도상승에 의한 부작용을 방지하도록 한 센서리스 비엘디씨 모터를 채용한 세탁기의 운전제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 일반적인 비엘디씨 모터의 구동회로를 보인 개략도.

도2는 일반적인 비엘디씨 모터의 센서리스 제어장치에 대한 구성을 보인 블록도.

도3은 본 발명이 적용되는 센서리스 비엘디씨 모터의 인버터 구동장치에 대한 구성을 보인 블록도.

도4는 도3에 있어서, 시간에 따른 전력소자의 온도변화를 보인도.

도5은 도3에 있어서, 전력소자의 온도와 모터온도의 상관관계를 보인도.

도6은 도3에 있어서,모터온도와 모터 상저항의 상관관계를 보인도.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

1:비교기2:속도제어기

3:전압지령발생기4:인버터부

5:모터6:전류/전압검출기

7:속도/위치연산부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 센서리스 비엘디씨 모터를 채용한 세탁기에 있어서, 전력소자의 온도를 검출하는 제1 과정과; 상기 제1 과정에서 검출된 전력소자의 온도를 이용하여 모터의 온도를 추정하는 제2 과정과; 상기 제2 과정에서 추정된 모터의 온도를 이용하여 상저항값을 추정하는 제3 과정과; 상기 제3 과정에서 추정된 상저항값에 따라, 모터에 인가되는 전압의 크기를 제어하는 제4 과정으로 수행함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 센서리스 비엘디씨 모터를 채용한 세탁기의 운전제어방법에 대한 작용 및 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명 센서리스 비엘디씨 모터를 채용한 세탁기의 운전제어방법이 적용되는 제어장치는 도2와 동일하고, 도3은 본 발명이 적용되는 센서리스 비엘디씨 모터의 인버터 구동장치에 대한 구성을 보인 블록도로서, 정류된 상용교류전원을 평활하는 평활용 커패시터와, 상기 평활용커패시터의 직류전압을 마이콤의 제어신호에의해 3상 교류전압으로 가변하는 인버터부와, 상기 인버터부의 3상 교류전압에 의해 구동되는 모터와; 상기 모터에 인가되는 전압 및 전류를 이용하여 속도를 검출하고, 상기 인버터부의 파워소자의 온도를 검출하여 그에 따라 모터온도를 검출하는 마이콤으로 구성하며, 이와같은 본 발명의 동작을 설명한다.

먼저, 일반적인 동작은 종래와 동일하다. 즉, 비교기(1)는 사용자가 원하는 모터속도와 현재 모터속도신호를 비교하여 그에 따른 비교신호를 출력하고, 속도제어기(2)는 상기 비교기(1)의 비교신호를 입력받아 그에 따른 속도제어신호를 출력하는데, 즉 현재 모터속도가 사용자가 원하는 모터속도보다 작으면 모터속도를 증가시키는 속도제어신호를 출력하고, 현재 모터속도가 사용자가 원하는 모터속도보다 크면 모터속도를 감소시키는 속도제어신호를 출력한다.

이후, 전압지령발생기(3)는 상기 속도제어기(2)의 속도제어신호와 후술할 속도/위치연산부(7)의 모터 회전자 위치신호를 입력받아 그에 따른 전압지령을 인버터부(4)의 각 스위칭소자에 인가하고, 이에 따라 상기 인버터부(4)는 상기 전압지령에 의해 직류링크전압(Vdc)을 3상 교류전압으로 가변하여 출력한다.

그러면, 모터(5)는 상기 인버터부(4)에서 발생하는 3상 교류전압에 의해 구동된다.

한편, 전류/전압검출기(6)는 상기 인버터부(4)의 출력단에서 각상의 전압을 검출함과 아울러 상전류를 검출한다.

이때, 속도/위치연산부(7)는 상기 전류/전압검출기(6)로부터 전압과 전류를 입력받아 이를 소정 연산하여 그에 따른 모터 회전자 위치신호 및 현재 모터속도를각기 상기 전압지령발생기(3)와 비교기(1)로 출력하며, 이와같은 동작을 반복수행하여 모터를 구동한다.

이때, 본 발명은 상저항값을 검출하기 위하여, 우선, 실험에 의해, 시간에 따른 전력소자의 온도변화가 도4와 같이 나타나는데, 이와 같은 전력소자의 온도를 검출한다.

그 다음, 상기 전력소자의 온도와 모터온도가, 도5와 같은 상관 관계를 가지는데, 이와같은 상관관계에 따른 룩업테이블을 기작성한다.

이후, 센서리스 비엘디씨 모터를 장시간 구동하는 경우, 소정 시간 간격으로 인버터부의 전력소자에 대한 온도를 검출하고, 그 전력소자의 온도에 해당되는 모터온도를 상기 룩업 테이블을 참조하여 구한다.

이때, 실험에 의해, 상기 모터온도와 상기 모터 상저항값은, 도6과 같이 비례 관계를 가짐을 알 수가 있는데, 이러한 모터온도와 모터 상저항값에 대한 비례관계를 이용하여 그 모터 상저항값을 추정한다.

이후, 상기 추정된 상저항값을 이용하여, 모터에 인가되는 전압의 크기를 가변시켜 그 상저항값의 변화로 인한 모터의 오동작을 방지한다.

다시 말해서, 본 발명은, 모터를 장시간 운전할 경우에, 권선의 온도상승으로 인한 모터의 상저항값을 전력소자의 온도변화로 추정하여, 그 추정된 상저항값으로 모터에 인가되는 전압을 증가 또는 감소시켜 모터의 오동작을 방지한다.

이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은 인버터의 전력소자에서 발생하는 온도를 검출하여 그 온도를 보상함으로써 상저항의 변화로 인한 모터의 오동작을 방지하는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 센서리스 비엘디씨 모터를 채용한 세탁기에 있어서,

   전력소자의 온도를 검출하는 제1 과정과;

   상기 제1 과정에서 검출된 전력소자의 온도를 이용하여 모터의 온도를 추정하는 제2 과정과;

   상기 제2 과정에서 추정된 모터의 온도를 이용하여 상저항값을 추정하는 제3 과정과;

   상기 제3 과정에서 추정된 상저항값에 따라, 모터에 인가되는 전압의 크기를 제어하는 제4 과정으로 수행함을 특징으로 하는 센서리스 비엘디씨 모터를 채용한 세탁기의 운전제어방법.
2. 제1 항에 있어서, 모터 온도는,

   전력소자의 온도와 모터온도의 관계에 대한 실험에 의해 이루어진 룩업테이블을 참조하여 추정하는 것을 특징으로 하는 센서리스 비엘디씨 모터를 채용한 세탁기의 운전제어방법.
3. 제1 항에 있어서, 상저항값은

   모터온도와 비례관계인 것을 이용하여 추정하는 것을 특징으로 하는 센서리스 비엘디씨 모터를 채용한 세탁기의 운전제어방법.