KR20090087585A

KR20090087585A - 모터, 이를 포함하는 세탁기 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR20090087585A
Application number: KR1020080012906A
Authority: KR
Inventors: 이동철; 전차승; 이재철; 민병욱
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2008-02-13
Filing date: 2008-02-13
Publication date: 2009-08-18
Also published as: KR101451429B1

Abstract

본 발명은 모터, 이를 포함하는 세탁기 및 그 제어방법에 관한 것이다. 본 발명에서는 약자속운전을 이용하여 공간벡터제어방식에서 지령전압이 기준전압을 초과하는 과변조구간에서도 모터의 선형제어가 가능하게 된다. 본 발명에 의한 모터, 이를 포함하는 세탁기 및 그 제어방법에 의하면, 과변조구간에서도 공간벡터제어방식에 의한 모터의 선형제어가 가능한 이점이 있다.

세탁기, 모터, 공간벡터제어, 과변조구간

Description

모터, 이를 포함하는 세탁기 및 그 제어방법{Motor, washing machine comprising the motor and method of controlling the washing machine}

본 발명은 모터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 세탁기에 사용되는 모터, 이를 포함하는 세탁기 및 그 제어방법에 관한 것이다.

모터는 고정자와 회전자의 전자기적 상호작용에 의한 상기 회전자의 회전력을 제공하는 것으로, 세탁기와 같은 가전기기에 사용된다. 이와 같은 세탁기는 세탁포는 세탁/건조하는 가전기기로써, 최근에는 드럼세탁기가 출시되고 있다. 상기 드럼세탁기는, 세탁수가 저장되는 터브의 내부에 그 내부에 세탁포가 수용되는 드럼이 회전가능하게 설치되고, 상기 드럼이 상기 모터에 의하여 회전함으로써, 상기 세탁포가 세탁/건조된다.

한편 상기 드럼세탁기에는 상기 모터로 아웃터로터 타입의 BLDC모터가 사용된다. 이와 같은 BLDC모터는 출력에 비하여 상대적으로 고속회전이 가능하도록 하기 위하여, 약자속운전에 의하여 구동된다.

일반적으로 상기 모터가 정격속도에 도달하면 역기전력에 의해서 상기 모터에 입력 가능한 전류량이 감소함으로써 전류가 인가되더라도 더 이상 모터의 회전 속도가 증가되지 않는다. 상기 약자속운전은, 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 상기 모터가 정격속도에 도달하면, 벡터제어방식에서 사용되는 d-q축 좌표계에서 영구자석의 자속방향과 평행인 d축으로 입력되는 전류의 양을 증가시킴으로써, 상기 영구자석의 자속을 약화시키는 운전모드이다. 이와 같은 약자속운전에 의하여 상기 모터가 구동되면, 상기 모터의 운전효율은 저하되지만, 상기 모터를 정격속도보다 고속으로 운전시킬 수 있게 되다.

한편 공간벡터제어방식(Space Vector Pulse Width Modulation; SVPWM)이란, 3상을 제어하는 스위칭을 통하여 상기 모터에 전류를 인가하는 인버터의 유효전압벡터를 이용하여, 지령전압벡터를 따르도록, d-q축좌표계에서 주어지는 기준전압벡터와 평균적으로 동일한 벡터를 합성하는 방식이다. 보다 상세하게는, 공간벡터제어방식에서는, 인버터의 6개의 스위칭소자에 의하여 구현가능한 6개의 스위칭벡터, 즉 유효전압벡터가 육각형을 형성하고, PWM 한 주기 내에서 지령전압벡터가 주어지면, 6개의 상기 유효전압벡터를 6개의 스위칭소자의 스위칭순간을 채택하여 상기 지령전압벡터와 가장 가까운 2개의 상기 유효전압벡터와 영벡터를 이용하여 평균적으로 상기 지령전압벡터와 동일한 전압을 발생시키는 것이다. 이와 같은 공간벡터제어방식에 의하면, 직류전압을 선형적으로 사용할 수 있기 때문에 인가된 직류전압을 최대한으로 이용할 수 있는 효과를 기대할 수 있게 된다.

그러나 이와 같은 종래 기술에 의한 모터의 제어에는 다음과 같은 문제점이 발생하게 된다.

상술한 바와 같이, 상기 공간벡터제어방식에서는 2개의 상기 유효전압벡터와 영벡터를 이용하여 상기 기준전압벡터를 합성한다. 그리고 이와 같이 합성되는 상기 기준접압벡터는 실질적으로 상기 유효전압벡터가 형성하는 육각형에 내접하는 원형을 형성한다. 따라서 상기 지령전압벡터가 상기 기준전압벡터가 형성하는 원을 초과하는 과변조구간에서는 실제전압과 지령전압의 비율에 있어서 선형성이 파괴되어 상기 모터의 선형제어가 불가능하게 되므로, 상기 모터에 인가되는 전압의 제어가 정확하게 이루어지지 못하게 된다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술에 의한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 공간벡터제어방식에서의 과변조구간에서도 모터의 선형제어가 보다 효율적으로 이루어질 수 있도록 구성되는 모터, 이를 포함하는 세탁기 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 의하면, 본 발명은 다수개의 권선된 코일을 포함하는 고정자; 상기 코일과 전자기적 상호작용을 발생시키는 다수개의 마그넷을 포함하는 회전자; 상기 회전자의 현재속도를 감지하는 속도감지기; 상기 속도감지기에서 감지된 상기 회전자의 현재속도 및 지령속도를 비교하여, 상기 회전자의 현재속도가 지령속도를 따르도록 상기 마그넷의 자속방향에 평행한 d축과 상기 마그넷의 자속방향에 직교되는 q축으로 정의되는 d-q동기좌표상의 전류성분으로 좌표변환된 지령전류 Id*와 Iq*를 출력하는 속도제어기; 상기 속도제어기에서 출력된 Id*와 Iq*에 기초하여 지령전압 Vd*와 Vq*을 출력하는 전류제어기; 상기 전류제어기에서 출력된 Vd*와 Vq*에 기초하여 상기 코일에 전원을 인가하는 인버터; 를 포함하고, 상기 속도제어기는, 상기 전류제어기에서 출력된 Vd*와 Vq*의 값에 따라서 Id*와 Iq*의 값을 상이하게 출력한다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 본 발명은 캐비닛; 상기 캐비닛의 내부에 구비되고, 세탁수가 담수되는 터브; 상기 터브의 내부에 회전가능하게 설치되는 드 럼; 및 상기 드럼의 회전을 위한 구동력을 제공하는 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항의 모터; 를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명은 (a) 세탁기의 제어부가, 세탁기의 동작을 개시하는 조작신호를 입력받는 단계; (b) 회전자가, 상기 제어부가 입력받은 조작신호에 따라서 초기기동하는 단계; (c) 속도감지기가, 상기 회전자의 회전속도를 감지하는 단계; (d) 속도제어기가, 상기 속도감지기에서 감지된 상기 회전자의 현재속도 및 지령속도를 비교하여, 상기 회전자의 현재속도가 지령속도를 따르도록 상기 회전자의 마그넷의 자속방향에 평행한 d축과 상기 마그넷의 자속방향에 직교되는 q축으로 정의되는 d-q동기좌표상의 전류성분으로 좌표변환된 지령전류 Id*와 Iq*를 출력하는 단계; (e) 전류제어기가, 상기 속도제어기에서 출력된 Id*와 Iq*에 기초하여 지령전압 Vd*와 Vq*을 출력하는 단계; (f) 인버터가, 상기 전류제어기에서 출력된 Vd*와 Vq*에 기초하여 고정자의 코일에 전원을 인가하는 단계; 및 (g) 상기 속도제어기가, 상기 전류제어기에서 출력된 Vd*와 Vq*가 기준값을 초과하는 경우에는 Iq*의 값이 감소되도록 Id*의 값이 부(-)방향으로 증가되도록 출력하는 단계; 를 포함한다.

본 발명에 의한 모터, 이를 포함하는 세탁기 및 그 제어방법에 의하면, 과변조구간에서도 공간벡터제어방식에 의한 모터의 선형제어가 가능한 이점이 있다.

이하에서는 본 발명에 의한 모터, 이를 포함하는 세탁기 및 그 제어방법의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 세탁기의 실시예를 보인 단면도이다.

도 1을 참조하면, 드럼 세탁기의 외관을 캐비닛(1)이 형성한다. 상기 캐비닛(1)은 대략 전면 일부가 개방되는 육면체형상으로 형성될 수 있다.

상기 캐비닛(1)의 내부에는 터브(3)가 구비된다. 상기 터브(3)의 내부에는 세탁수가 저장된다. 상기 터브(3)는 대략 전면이 개구되는 원통형상으로 형성될 수 있다. 그리고 상기 터브(3)에는 세탁수의 유입을 위한 세탁수유입구(4) 및 세탁수의 배출을 위한 세탁수배출구(5)가 각각 구비된다.

또한 상기 터브(3)의 내부에는 드럼(7)이 설치된다. 상기 드럼(7)은 상기 터브(3)의 내부에 회전가능하게 설치된다. 상기 드럼(7)의 내부에는 세탁포가 수용된다. 그리고 상기 드럼(7)의 회전에 의하여 상기 드럼(7)과 세탁포 또는 세탁포 상호간의 마찰에 의하여 세탁포의 세탁이 이루어진다. 상기 드럼(7)도 상기 터브(3)에 대응하여 전면이 개구되는 원통형상으로 형성될 수 있다.

상기 캐비닛(1), 터브(3) 및 드럼(7)의 개구된 전면을 도어(9)가 선택적으로 개폐한다. 상기 도어(9)는 상기 캐비닛(1)의 일측에 그 일단을 중심으로 회동가능하게 설치될 수 있다.

상기 캐비닛(1)과 터브(3) 사이에는 상기 드럼(7)의 회전과정에서 발생되는 진동을 흡수하기 위하여 댐퍼(11)와 스프링(13)이 구비된다. 상기 댐퍼(11)는 상기 캐비닛(1)의 저면과 상기 터브(3)의 저면 사이에 위치되고, 상기 스프링(13)은 상기 캐비닛(1)의 상면과 상기 터브(3)의 상면 사이에 위치된다.

그리고 상기 터브(3)의 후면에는 모터(20)가 구비된다. 상기 모터(20)는 상기 드럼(7)의 회전을 위한 구동력을 제공하는 역할을 한다. 상기 모터(20)는 고정자(21) 및 회전자(23)를 포함한다. 보다 상세하게는, 상기 고정자(21)에는 권선된 다수개의 코일이 구비된다. 그리고 상기 회전자(23)에는 상기 코일과의 전자기적 상호작용을 발생시키는 다수개의 마그넷이 구비된다. 또한 상기 회전자(23)에는 실질적으로 상기 드럼(7)에 회전력을 제공하기 위한 회전축(25)이 구비된다. 즉 상기 코일과 마그넷의 전자기적 상호작용에 의하여 상기 회전자(23)가 회전하고, 상기 회전자(23)의 회전력은 상기 회전축(25)을 통하여 상기 드럼(7)에 전달된다.

한편 상기 모터(20)에는 홀센서(27)가 설치된다. 상기 홀센서(27)는 상기 회전자(23)의 위치를 감지하기 위한 것이다. 통상적으로, 상기 홀센서(27)는 상기 고정자(21)에 2개가 설치된다. 상기 홀센서(27)는 상기 회전자(23)의 회전에 의하여 온/오프신호를 발생시킨다. 예를 들면, 상기 회전자(23)가 360°회전하면, 상기 홀센서(27)가 4회의 온/오프 신호를 발생시키게 된다. 그리고 이와 같이 상기 홀센서(27)에서 발생되는 온/오프신호에 의하여 상기 회전자(23)의 위치를 추정하여 상기 모터(20)를 제어하게 된다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 의한 세탁기의 동작을 설명한다.

먼저 사용자가 상기 도어(9)를 열고, 상기 드럼(7)의 내부로 세탁포를 투입한다. 그리고 사용자가 컨트롤패널(미도시)를 조작하여 세탁기의 세탁행정을 선택한다. 상기 세탁행정이 개시되면, 상기 모터(20)가 회전되고, 상기 모터(20)에 의해서 감지되는 부하량에 의해서 세탁포의 포량이 감지된다. 그리고 감지된 포량에 적합하도록 상기 세탁기의 행정이 수행된다.

보다 상세하게는 상기 세탁행정이 개시되면, 상기 세탁수유입구(4)를 통하여 상기 터브(3)의 내부로 세탁수가 유입되어 저장된다. 그리고 상기 터브(3)의 내부에 적정한 양의 세탁수가 유입되어 저장되면, 상기 모터(20)가 회전하여 상기 드럼(7)이 회전된다. 이때 상기 드럼(7)은 정방향과 역방향으로 교호되게 회전함으로써, 세탁포의 엉김이 방지되고, 세탁효율이 증가된다.

기설정된 시간이 경과하여 세탁포의 세탁이 완료된 것으로 판단되면, 상기 세탁수배출구(5)를 통하여 상기 터브(3)의 내부에 저장된 세탁수가 배수된다. 따라서 상기 세탁행정이 종료되고, 헹굼행정이 개시된다. 상기 헹굼행정은, 상술한 세탁행정과 유사한 행정으로서, 정방향 및 역방향으로 상기 드럼(7)이 교호되게 회전하여 세탁포가 헹구어진다.

그리고 상기 헹굼행정이 완료되면, 세탁포의 물을 제거하는 탈수행정이 진행된다. 상기 탈수행정에서는, 상기 드럼(7)이 고속으로 회전하여 세탁포에서 물이 제거된다. 그리고 기설정된 시간이 경과되면, 상기 탈수행정이 종료되어 상기 세탁기에 의한 세탁포의 세탁이 완료된다.

한편 상기 모터(20)는 고속회전이 가능하도록 하기 위하여, 벡터제어방식을 사용한 약자속운전에 의하여 구동된다. 상기 백터제어방식은 상기 코일 전류가 인가되는 것을 제어하는 전원인가제어방식의 일종이다. 보다 상세하게는 상기 마그넷의 자속방향과 평행한 d축과 상기 마그넷의 자석방향에 직각인 q축으로 정의되는 d-q축 좌표를 설정하여, 상기 d축 및 상기 q축으로 정확하게 전류를 인가한다. 그 리고 상기 약자속운전을 설명하면, 상기 약자속운전은, 상기 마그넷의 자속을 약화시킴으로써, 상기 모터(20)의 지령속도가 정격속도보다 빠른 경우에는, 상기 d-q축 좌표계에서 상기 마그넷의 자속방향과 평행인 d축으로 입력되는 전류의 양을 증가시켜 출력함으로써, 상기 회전자(23)의 현재속도가 상기 지령속도를 따르도록 한다.

다음으로 본 발명의 실시예에서 모터제어를 위한 제어장치를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에서 모터의 제어를 위한 제어장치를 보인 블럭도이다.

도 2를 참조하면, 모터(20)를 제어하기 위한 제어장치는, 모터제어부(30), SVPWM연산기(40), 인버터(50) 및 전류감지부(60)를 포함한다.

상기 모터제어부(30)는 모터(20)에 입력되는 전원을 제어한다. 보다 상세하게는, 상기 모터제어부(30)는, 속도/위치검출기(31), 속도제어기(33), 전류제어기(35) 및 좌표변환부(37)를 포함한다. 상기 속도/위치검출기(31)는 상기 모터(20)의 회전속도와 회전위치, 즉 회전자(23)(도 1참조)의 회전속도와 회전위치를 검출한다. 이때 상기 속도/위치검출기(31)는 실질적으로 홀센서(27)(도 1참조)에 의하여 감지된 상기 회전자(23)의 위치에 의하여 상기 회전자(23)의 회전속도 및 위치를 검출할 수 있다. 그리고 상기 속도제어기(33)는 상기 속도/위치검출기(31)에서 검출되는 상기 회전자(23)의 현재속도 ω와 지령속도 ω*를 비교하여 상기 현재속도 ω가 상기 지령속도 ω*에 추종하도록, 상기 영구자석의 자속방향에 평행한 d 축과 상기 영구자석의 자속방향에 직각인 q축으로 정의되는 d-q축 회전좌표계 상의 전류성분 Id와 Iq를 조절하여 d축 지령전류 Id*와 q축 지령전류 Iq*를 각각 발생시킨다. 또한 상기 전류제어기(35)는 상기 속도제어기(33)에서 출력되는 상기 지령전류 Id*와 지령전류 Iq*에 근거하고, 현재전류 Id와 Iq를 PID 제어하여 d축 지령전압 Vd*과 q축 지령전압 Vq*을 각각 발생시킨다. 그리고 상기 좌표변환부(37)는 d-q축 회전좌표계와 uvw 정지좌표계를 서로 변환시킨다.

상기 SVPWM연산기(40)는 상기 모터제어부(30)로부터 출력되는 uvw 정지좌표계의 신호를 입력받아서 SVPWM신호를 발생시킨다. 그리고 상기 인버터(50)는 상기 SVPWM연산기(40)로부터 상기 SVPWM신호를 입력받아서 상기 모터(20)로 입력되는 전원을 직접 제어한다. 또한 상기 전류감지부(60)는 상기 인버터(50)에서 출력되는 현재전류로서 d축 현재전류 Id와 q축 현재전류 Iq를 감지한다.

이와 같은 제어장치에 의한 모터의 제어를 설명하면, 먼저 상기 속도/위치검출기(31)가 상기 회전자(23)의 현재속도 ω를 연속적으로 추정하여 검출한다. 그리고 상기 속도/위치검출기(31)에 의하여 검출된 상기 회전자(23)의 현재속도 ω는 상기 속도제어기(33)에 입력된다. 그리고 상기 속도제어기(33)는 상기 회전자(23)의 현재속도와 회전자의 지령속도 ω*를 PID 제어하여 d-q 회전 좌표계의 d축 지령전류 Id*와 q축 지령전류 Iq*를 출력한다.

이때 상기 속도제어기(33)는 약자속운전여부에 따라서 지령전류 Id*와 Iq*를 출력값을 조절한다. 본 실시예에서는, 상기 회전자(23)의 지령속도가 정격속도를 초과하거나 상기 지령전압 Vd*와 Vq*가 기준값을 초과하는 경우에 상기 약자속제어 가 수행된다. 더욱 상세하게는, 약자속운전의 경우에는 상기 속도제어기(33)는 q축방향의 지령전류 Iq*값이 감소되도록 d축방향의 지령전류 Id*의 값이 부(-)방향으로 증가되도록 출력한다. 따라서 상기 속도제어기(33)에서 부(-)방향으로 증가되도록 출력된 d축방향의 지령전류 Iq*에 의하여 마그넷의 자속이 약화되는 약자속운전이 수행된다. 그리고 상기 속도제어기(33)는 정상운전의 경우에는 지령전류 Iq*만 출력한다.

한편 상기 속도제어기(33)에서 출력된 지령전류 Id*와 Iq*는 상기 전류제어기(35)로 입력된다. 상기 전류제어기(35)는 지령전류 Id*와 Iq*와 상기 전류감지부(60)에서 감지된 상기 인버터(50)의 현재전류 Id와 Iq와 비교하여 PID 제어를 수행하여 d-q 회전좌표계 상의 지령전압 Vd*와 Vq*를 출력한다.

그리고 상기 전류제어기(35)에서 출력된 지령전압 Vd*와 Vq*는 상기 좌표변환부(37)에서 uvw 정지좌표계 상의 지령전압으로 변경되어 상기 SVPWM연산기(40)로 입력된다. 상기 SVPWM연산기(40)는 입력된 지령전압 Vd*와 Vq*에 대응하는 SVPWM신호를 발생시켜서 상기 인버터(50)로 입력한다. 그리고 상기 인버터(50)는 입력받은 상기 SVPWM신호에 따라서 6개의 스위칭소자를 온/오프시켜서 상기 모터(20)를 구동시킨다.

다음으로 본 발명의 실시예에 의한 약자속제어를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에서 공간벡터제어방식을 설명하기 위한 공간전압벡터도이다.

먼저 아래의 표를 참조하면, 인버터(50)의 6개의 스위칭소자(Sa-Sa', Sb-Sb', Sc-Sc')에 의하여 출력가능한 출력상전압(Va, Vb, Vc)은 모두 7개의 값을 가진다. 여기서 상기 출력상전압의 값은, 실질적으로 6개의 유효전압(V1 내지 V6)와 2개의 영전압(V0, V7)로 구성된다. 그리고 6개의 상기 유효전압을 벡터공간 상에 도시하면 60°의 위상차를 가지고 2/3Vdc의 크기를 가지는 벡터로 표시될 수 있다. 즉 도 3을 참조하면, 6개의 상기 유효전압을 표시하는 벡터를 유효전압벡터는 육각형상을 형성한다.

스위칭 상태			출력상전압			유효전압
Sa	Sb	Sc	Va	Vb	Vc
0	0	0	0	0	0	V0
0	0	1	-1/3Vdc	-1/3Vdc	2/3Vdc	V1
0	1	0	-1/3Vdc	2/3Vdc	-1/3Vdc	V2
0	1	1	-2/3Vdc	1/3Vdc	1/3Vdc	V3
1	0	0	2/3Vdc	-1/3Vdc	-1/3Vdc	V4
1	0	1	1/3Vdc	-2/3Vdc	1/3Vdc	V5
1	1	0	1/3Vdc	1/3Vdc	-2/3Vdc	V6
1	1	1	0	0	0	V7

공간벡터제어방식에서는, 전류제어기(35)(도 2참조)에서 출력되는 지령전압 Vd*와 Vq*를 벡터공간 상에 도시한 지령전압벡터와 동일한 값을 가지도록, 6개의 상기 유효전압벡터 중 상기 지령전압벡터와 가장 가까운 2개의 상기 유효전압벡터와 상기 영벡터를 이용하여 기준전압벡터를 합성한다. 따라서 상기 지령전압벡터가 상기 기준전압벡터를 초과하는 과변조구간(도 3에서 섹션부분)에 위치하는 경우에는 실제전압과 지령전압의 비율이 선형성을 띄지 않게 됨으로써, 모터(20)에 인가되는 전압의 제어가 정확하게 이루어지지 못하게 된다. 다시 말하면, 상기 전류제어기(35)에서 출력되는 상기 지령전압 Vd*와 Vq*가 상기 기준전압벡터에 대응하는 기준값을 초과하는 경우에는 상기 모터(20)의 선형제어가 불가능하게 되는 것이다.

본 실시예에서는, 상기 지령전압벡터가 상기 기준전압벡터를 초과하는 과변조구간에서는, 약자속운전에 의하여 상기 모터(20)를 제어함으로써, 상기 속도제어기(33)에서 출력되는 d축방향의 지령전류 Id*의 값을 부(-)방향으로 증가시킨다. 따라서 상기 속도제어기(33)에서 출력되는 지령전류 Id*와 Iq*에 기초하여 상기 전류제어기(35)에서 출력되는 상기 지령전압 Vd*와 Vq*의 지령전압벡터가 감소되어 상기 기준전압벡터를 초과하지 않는 영역에 위치된다. 따라서 상기 공간벡터제어에 의한 상기 모터(20)의 선형제어가 가능하게 된다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 의한 세탁기의 제어방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 세탁기의 제어방법을 보인 제어흐름도이다.

도 4를 참조하면, 먼저 속도/위치검출기(31)가 회전자(23)의 현재속도를 검출한다.(S11) 상기 속도/위치검출기(31)에 의한 상기 회전자(23)의 현재속도의 검출은 홀센서(27)에 의한 상기 회전자(23)의 위치감지에 의하여 이루어질 것이다.

다음으로 상기 회전자(23)의 지령속도가 정격속도를 초과하는지 여부를 판단한다.(S13) 상기 S13단계에서, 상기 지령속도가 상기 정격속도를 초과하는 경우에는 모터(20)를 약자속운전한다.(S15) 그리고 상기 S13단계에서 상기 현재속도가 상기 정격속도를 초과하지 않은 것으로 판단된 경우에는 상기 모터(20)를 정상운전한다.(S17)

한편 상기 S15 또는 S17단계에서, 상기 모터(20)의 운전모드가 약자속운전 또는 정상운전 중 어느 하나로 선택되면, 측정된 지령속도와 정격속도를 비교하여 상기 속도제어기(33)에서 적합한 지령전류 Id* 및 Iq* 또는 Iq*를 출력한다.(S19). 보다 상세하게는, 상기 모터(20)의 운전모드가 약자속운전으로 선택된 경우에는, 상기 속도제어기(33)가 Iq*의 값이 감소되도록 Id*의 값이 부(-)방향으로 증가되도록 출력한다. 그리고 상기 모터(20)의 운전모드가 정상운전으로 선택된 경우에는, 상기 속도제어기(33)가 Iq*만 출력한다.

상기 S19단계에서 발생된 상기 지령전류Id* 및 Iq* 또는 Iq*는, 상기 전류제어기(35)로 입력되고, 상기 전류제어기(35)는 상기 전류감지부(60)에서 감지된 상기 인버터(50)의 현재전류 Id와 Iq와 비교되어 PID제어를 수행하여 상기 전류d-q 회전좌표계 상의 지령전압 Vd*와 Vq*를 출력한다.(S21).

한편 상기 S21단계에서, 상기 지령전압 Vd*와 Vq*가 기준값을 초과하는지 여부를 판단한다.(S23) 그리고 상기 S23단계에서 상기 지령전압 Vd*와 Vq*가 기준값을 초과하는 것으로 판단된 경우에는, 상기 S15 및 S19단계를 수행한다.

그리고 상기 S21단계에서, 상기 지령전압 Vd*와 Vq*가 기준값을 초과하지 않는 것으로 판단된 경우에는, 상기 전류제어기(35)에서 출력된 지령전압 Vd*와 Vq*는 상기 좌표변환부(37)를 거쳐서 uvw 정지좌표계 상의 지령전압으로 변경되어 상기 SVPWM연산기(40)로 입력된다 상기 SVPWM연산기(40)는 지령전압에 대응하는 SVPWM 신호를 출력하고, 상기 SVPWM연산기(40)에서는 지령전압에 대응하는 SVPWM 신호를 발생시켜서 인버터(50)로 입력한다.(S25) 상기 인버터(50)는, 상기 S25단계에서 입력받은 SVPWM신호에 따라서 모터(20)를 구동시킨다.(S27)

이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 권리범위는 첨부한 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 구성되는 본 발명에 의한 모터, 이를 포함하는 세탁기 및 그 제어방법에 의하면, 공간벡터제어방식에서 지령전압벡터가 기준전압벡터를 초과하는 과변조영역에서도 모터의 선형제어가 가능해진다. 따라서 상기 모터를 보다 효율적으로 사용할 수 있는 효과를 기대할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 의한 세탁기의 실시예를 보인 단면도.

도 2는 본 발명의 실시예에서 모터의 제어를 위한 제어장치를 보인 블럭도.

도 3은 본 발명의 실시예에서 공간벡터제어방식을 설명하기 위한 공간전압벡터도.

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 세탁기의 제어방법을 보인 제어흐름도.

Claims

다수개의 권선된 코일을 포함하는 고정자;

상기 코일과 전자기적 상호작용을 발생시키는 다수개의 마그넷을 포함하는 회전자;

상기 회전자의 현재속도를 감지하는 속도감지기;

상기 속도감지기에서 감지된 상기 회전자의 현재속도 및 지령속도를 비교하여, 상기 회전자의 현재속도가 지령속도를 따르도록 상기 마그넷의 자속방향에 평행한 d축과 상기 마그넷의 자속방향에 직교되는 q축으로 정의되는 d-q동기좌표상의 전류성분으로 좌표변환된 지령전류 Id*와 Iq*를 출력하는 속도제어기;

상기 속도제어기에서 출력된 Id*와 Iq*에 기초하여 지령전압 Vd*와 Vq*을 출력하는 전류제어기;

상기 전류제어기에서 출력된 Vd*와 Vq*에 기초하여 상기 코일에 전원을 인가하는 인버터; 를 포함하고,

상기 속도제어기는, 상기 전류제어기에서 출력된 Vd*와 Vq*의 값에 따라서 Id*와 Iq*의 값을 상이하게 출력하는 세탁기용 모터.
제 1 항에 있어서,

상기 속도제어기는 상기 전류제어기에서 출력된 Vd*와 Vq*가 기준값을 초과하는 경우에는 Iq*의 값이 감소되도록 Id*의 값이 부(-)방향으로 증가되도록 출력 하는 세탁기용 모터.
제 1 항에 있어서,

상기 속도제어기는,

상기 회전자의 지령속도가 상기 회전자의 정격속도보다 빠른 경우에는 Iq*의 값이 감소되도록 Id*의 값을 부(-)방향으로 증가되도록 출력하고,

상기 회전자의 지령속도가 상기 회전자의 정격속도보다 빠른 경우를 제외한 경우에는 Iq*를 출력하는 세탁기 모터.
캐비닛;

상기 캐비닛의 내부에 구비되고, 세탁수가 담수되는 터브;

상기 터브의 내부에 회전가능하게 설치되는 드럼; 및

상기 드럼의 회전을 위한 구동력을 제공하는 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항의 모터; 를 포함하는 세탁기.
(a) 세탁기의 제어부가, 세탁기의 동작을 개시하는 조작신호를 입력받는 단계;

(b) 회전자가, 상기 제어부가 입력받은 조작신호에 따라서 초기기동하는 단계;

(c) 속도감지기가, 상기 회전자의 회전속도를 감지하는 단계;

(d) 속도제어기가, 상기 속도감지기에서 감지된 상기 회전자의 현재속도 및 지령속도를 비교하여, 상기 회전자의 현재속도가 지령속도를 따르도록 상기 회전자의 마그넷의 자속방향에 평행한 d축과 상기 마그넷의 자속방향에 직교되는 q축으로 정의되는 d-q동기좌표상의 전류성분으로 좌표변환된 지령전류 Id*와 Iq*를 출력하는 단계;

(e) 전류제어기가, 상기 속도제어기에서 출력된 Id*와 Iq*에 기초하여 지령전압 Vd*와 Vq*을 출력하는 단계;

(f) 인버터가, 상기 전류제어기에서 출력된 Vd*와 Vq*에 기초하여 고정자의 코일에 전원을 인가하는 단계; 및

(g) 상기 속도제어기가, 상기 전류제어기에서 출력된 Vd*와 Vq*가 기준값을 초과하는 경우에는 Iq*의 값이 감소되도록 Id*의 값이 부(-)방향으로 증가되도록 출력하는 단계; 를 포함하는 세탁기 제어방법.
제 5 항에 있어서,

상기 (g) 단계에서,

상기 전류제어기에서 출력된 Vd*와 Vq*가 기준값을 초과하는지 여부는 상기 (f) 단계에서 상기 코일이 SVPWM신호를 인가받아서 회전하는 상기 회전자의 현재회전속도가 기준회전수를 초과하는지 여부에 따라서 결정되는 세탁기 제어방법.
제 5 항에 있어서,

상기 (d) 단계에서,

상기 속도제어기가,

상기 회전자의 지령속도가 상기 회전자의 정격속도보다 빠른 경우에는 Iq*의 값이 감소되도록 Id*의 값을 부(-)방향으로 증가되도록 출력하고,

상기 회전자의 지령속도가 상기 회전자의 정격속도보다 빠른 경우를 제외한 경우에는 Iq*를 출력하는 세탁기 제어방법.