KR20100022145A - 세탁기 및 모터의 제어 방법 - Google Patents

세탁기 및 모터의 제어 방법 Download PDF

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KR20100022145A
KR20100022145A KR1020080080672A KR20080080672A KR20100022145A KR 20100022145 A KR20100022145 A KR 20100022145A KR 1020080080672 A KR1020080080672 A KR 1020080080672A KR 20080080672 A KR20080080672 A KR 20080080672A KR 20100022145 A KR20100022145 A KR 20100022145A
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김명철
윤태호
김현배
이상준
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삼성전자주식회사
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Abstract

세탁기 및 모터의 제어 방법을 개시한다. BLDC 모터의 이상 유무를 별도의 하드웨어 없이 소프트웨어적으로 진단하고, 이상 상태 검출 시 이를 표시하여 안전 대책을 마련할 수 있도록 한다. 이를 위해, 모터가 회전할 때 모터의 공급 전력에 고조파를 부가한 후 출력 주파수의 특성을 분석하여 모터의 상태를 진단하고, 모터가 정지하면 모터의 온도를 추정하여 모터의 상태를 진단한다.
세탁기, 모터, BLDC, 고장

Description

세탁기 및 모터의 제어 방법{METHOD OF CONTROLLING WASHING MACHINE AND MOTOR}
본 발명은 세탁기 및 모터의 제어 방법에 관한 것으로, 특히 세탁기에 장착되는 모터의 이상 유무를 진단하는 방법에 관한 것이다.
브러시리스 직류 모터(Brushless Direct Current Motor, 이하 BLDC 모터라 함)는 직류 모터에서 브러시와 정류자 등의 기계적인 접촉부를 제거하고 이것을 전기적으로 바꾸어 놓은 것을 말한다. 이와 같은 특징으로 인하여 BLDC 모터를 무 정류자 모터라고도 한다.
BLDC 모터의 가장 큰 특징은 브러시가 없기 때문에 브러시에 의한 노이즈가 발생하지 않는다는 점이다. 또한 정류자와 같은 기계적인 접촉부가 없기 때문에 고속 회전과 수명이 긴 모터의 실현이 가능하다. 한편, BLDC 모터는 제어용 모터로서 매우 뛰어난 특성을 가지고 있다. 예를 들면, 뛰어난 가속성과 큰 기동 토크, 전압 변화에 대한 선형적인 특성, 출력 토크 대 입력 전류의 선형성 등이다.
BLDC 모터는 이와 같은 뛰어난 특성으로 인하여 가전 기기와 자동차, 우주 항공, 의료 기기, 공장 자동화 설비 등에 널리 사용되고 있다. 특히, BLDC 모터의 높은 기동 토크와 고속 회전력 때문에, 수분을 머금은 세탁물이 들어있는 회전조를 짧은 시간에 기동시켜서 고속으로 회전시켜야 하는 세탁기와 같이 가전 기기에서 매우 유용하게 사용된다.
본 발명은 세탁기에 장착되는 BLDC 모터의 이상 유무를 별도의 하드웨어 없이 소프트웨어적으로 진단하고, 이상 상태 검출 시 이를 표시하여 안전 대책을 마련할 수 있도록 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 세탁기의 제어 방법은, 세탁기의 모터를 회전시키고; 모터의 공급 전력에 고조파를 부가한 후 출력 주파수의 특성을 분석하여 모터의 상태를 진단한다.
또한, 상술한 모터의 공급 전력에 부가하는 고조파의 주파수가 모터의 동작 주파수보다 높다.
또한, 상술한 고조파의 주파수가 모터의 동작 주파수보다 10배 이상 높다.
또한, 상술한 모터의 주파수 특성 분석을 통해 모터의 전기자 권선의 이상과 자석의 이상 가운데 적어도 하나를 진단한다.
본 발명에 따른 또 다른 세탁기의 제어 방법은, 세탁 운전을 실시하고; 세탁기의 모터가 회전할 때 모터의 공급 전력에 고조파를 부가한 후 출력 주파수의 특성을 분석하여 모터의 상태를 진단하며; 모터가 이상 상태로 판단되면 세탁 운전을 정지한다.
또한, 상술한 모터의 주파수 특성 분석은 모터의 회전을 수반하는 세탁 행정 과 헹굼 행정, 탈수 행정 가운데 적어도 하나의 행정에서 실시한다.
또한, 상술한 모터의 공급 전력에 부가하는 고조파의 주파수가 모터의 동작 주파수보다 높다.
또한, 상술한 고조파의 주파수가 모터의 동작 주파수보다 10배 이상 높다.
또한, 상술한 모터의 주파수 특성 분석을 통해 모터의 전기자 권선의 이상과 자석의 이상 가운데 적어도 하나를 진단한다.
본 발명에 따른 또 다른 세탁기의 제어 방법은, 세탁 운전을 실시하고; 세탁기의 모터가 회전할 때 모터의 공급 전력에 고조파를 부가한 후 출력 주파수의 특성을 분석하여 모터의 상태를 진단하며; 세탁기의 모터가 정지하면 모터의 온도를 추정하여 모터의 상태를 진단하고; 모터가 이상 상태로 판단되면 세탁 운전을 정지한다.
또한, 상술한 모터의 주파수 특성 분석은 모터의 회전을 수반하는 세탁 행정과 헹굼 행정, 탈수 행정 가운데 적어도 하나의 행정에서 실시한다.
또한, 상술한 모터의 온도 추정은 모터의 정지 구간을 수반하는 세탁 행정과 헹굼 행정 가운데 적어도 하나의 행정에서 실시한다.
또한, 상술한 모터의 정지 구간은, 세탁 행정과 헹굼 행정의 개시 전 모터의 정지 구간과, 세탁 행정과 헹굼 행정에서 회전조의 교반 회전에 따른 모터의 일시적인 구간과, 세탁 행정과 헹굼 행정에서 배수를 위한 모터의 정지 구간 가운데 적어도 어느 하나의 정지 구간이다.
또한, 상술한 모터의 공급 전력에 부가하는 고조파의 주파수가 모터의 동작 주파수보다 높다.
또한, 상술한 고조파의 주파수가 모터의 동작 주파수보다 10배 이상 높다.
또한, 상술한 모터의 주파수 특성 분석을 통해 모터의 전기자 권선의 이상을 진단한다.
또한, 상술한 모터의 주파수 특성 분석을 통해 모터의 자석의 이상을 진단한다.
또한, 상술한 모터 온도 추정은, 모터의 권선 저항의 산출하고, 모터의 권선 저항으로부터 모터의 온도를 추정하는 것이다.
또한, 상술한 모터의 권선 저항은 다음 식으로부터 산출된다.
Figure 112008058812657-PAT00001
위 식에서,
Figure 112008058812657-PAT00002
는 DC 링크 전압이고,
Figure 112008058812657-PAT00003
는 스위칭 소자의 도통 전압 강하이며,
Figure 112008058812657-PAT00004
는 스위칭 소자의 다이오드 전압 강하이고,
Figure 112008058812657-PAT00005
는 스위칭 신호의 온 타임 듀티 비이며(
Figure 112008058812657-PAT00006
는 오프 타임 듀티 비),
Figure 112008058812657-PAT00007
는 DC 링크 전류이다.
또한, 상술한 모터의 권선 저항을 이용한 모터의 추정 온도(Ts)는 다음의 식을 통해 구한다.
Figure 112008058812657-PAT00008
위 식에서,
Figure 112008058812657-PAT00009
은 기준으로 정한 권선 저항이고,
Figure 112008058812657-PAT00010
는 기준으로 정한 권선 저항(
Figure 112008058812657-PAT00011
)에서의 측정 온도이며,
Figure 112008058812657-PAT00012
는 저항 온도 상수(1/℃)이다.
또한, 상술한 권선 저항의 산출은 모터의 두 개의 상을 통전시킨 상태에서 이루어진다.
본 발명에 따른 모터 제어 방법은, 모터가 회전할 때 모터의 공급 전력에 고조파를 부가한 후 출력 주파수의 특성을 분석하여 모터의 상태를 진단하고; 모터가 정지하면 모터의 온도를 추정하여 모터의 상태를 진단하며; 모터가 이상 상태로 판단되면 세탁 운전을 정지한다.
또한, 상술한 모터의 공급 전력에 부가하는 고조파의 주파수가 모터의 동작 주파수보다 높다.
또한, 상술한 고조파의 주파수가 모터의 동작 주파수보다 10배 이상 높다.
또한, 상술한 모터의 주파수 특성 분석을 통해 모터의 전기자 권선의 이상과 자석의 이상 가운데 적어도 하나를 진단한다.
본 발명의 바람직한 실시 예를 도 1 내지 도 7(B)을 참조하여 설명하면 다음 과 같다. 먼저 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 BLDC 모터 제어 장치를 나타낸 도면이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 컨버터(104)와 직류단 캐패시터(DC-link capacitor)(108), 인버터(106)로 구성되는 전력 변환 장치는 교류 전원 장치(102)로부터 제공되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환한 후 다시 3상 교류 전원(U, V, W)으로 변환하여 BLDC 모터(110)에 공급한다. 컨버터(104)는 교류 전원을 직류로 변환하고, 인버터(106)는 직류 전원을 펄스 형태의 3상 교류 전원(U, V, W)으로 변환한다.
인버터(106)에서 BLDC 모터(110)로 공급되는 3상 교류 전원의 각 상의 전류 정보가 제어부(114)에 제공된다. 제어부(114)는 3상 교류 전원의 각 상의 전류 정보와 BLDC 모터(110)의 회전자의 위치/속도 정보(F/G)를 참조하여 BLDC 모터(110)의 회전 속도를 제어하기 위한 인버터 제어 신호(P1~P6)를 생성한다. 제어부(114)에서 생성되는 인버터 제어 신호(P1~P6)는 인버터(106)에서 BLDC 모터(110)로 출력되는 3상 교류 전원(U, V, W)의 각 상의 전환 시점 및 전류량을 제어하기 위한 것으로서, 그 목적은 BLDC 모터(110)의 회전 속도가 외부로부터 입력되는 속도 명령(H)을 추종하도록 하는 것이다.
도 2는 도 1에 나타낸 BLDC 모터의 제어 장치에서, 3상 풀-브리지 인버터의 구성을 나타낸 도면으로서, 앞서 설명한 도 1의 인버터 제어 신호(P1~P6)에 의해 각각의 스위칭 소자 즉 트랜지스터들(Q1~Q6)이 스위칭되어 상 전류의 전환이 이루어진다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 권선 저항 측정 시의 인버터의 상태를 나타낸 도면이다. 본 발명의 일 실시 예에서는, 권선 저항을 측정하기 위해 BLDC 모터(110)의 두 개의 상을 통전시키고, 그 때의 BLDC 모터(110)의 권선 저항을 측정한다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 트랜지스터(Q6)를 턴 온 상태로 고정시키고 트랜지스터들(Q2-Q5)은 턴 오프 상태로 고정시킨 상태에서, 트랜지스터(Q1)에 펄스 형태의 스위칭 신호를 인가하면 트랜지스터(Q1)가 온/오프 되면서 U-V 상이 통전되어 전류가 흐른다. 트랜지스터(Q1)가 턴 온되면, 컨버터(104)로부터 공급되는 전류가 트랜지스터(Q1)와 BLDC 모터(110)의 U-V 상 권선, 트랜지스터(Q6)를 경유하여 접지로 흐른다. 이 때 직류단 캐패시터(108)의 전류는 방전되는 상태이다. 이와 달리 트랜지스터(Q1)가 턴 오프되면 전류의 공급은 중단되지만 기존의 BLDC 모터(110)를 흐르던 전류가 흐름을 유지하려는 속성 때문에 다이오드(D4)를 통해 흘러서 다이오드(D4)와 BLDC 모터(110)의 U-V 상 권선, 트랜지스터(Q6)를 경유하면서 순환한다. 이 때 컨버터(104) 및 직류단 캐패시터(108)는 인버터(106)와는 전기적으로 단절된 상태로 볼 수 있다. 이와 같이, 트랜지스터(Q1)가 턴 온 되었을 때의 인버터(106) 및 BLDC 모터(110)의 등가 회로와, 트랜지스터(Q1)가 턴 오프 되었을 때의 인버터(106) 및 BLDC 모터(110)의 등가 회로 각각을 다음에 설명하는 도 4에 나타내었다.
도 4는 도 3에 나타낸 인버터의 스위칭 소자(Q1)의 온/오프에 따른 인버터 및 BLDC 모터의 등가 회로도이다. 도 4에서, (A)는 트랜지스터(Q1)가 턴 온 되었을 때의 인버터(106) 및 BLDC 모터(110)의 등가 회로이고, (B)는 트랜지스터(Q1)가 턴 오프 되었을 때의 인버터(106) 및 BLDC 모터(110)의 등가 회로이다.
도 4(A)에 나타낸 바와 같이, 트랜지스터(Q1)가 턴 온된 상태일 때 직류단 캐패시터(108)에서 방전되는 전류가 턴 온되어 있는 두 개의 트랜지스터(Q)(Q6)를 통해 흐른다. 저항(Rs)과 인덕턴스(Ls)는 통전된 상의 권선의 저항과 인덕턴스를 의미하는데, 두 개의 상(U-V)이 통전되므로 각각 2Rs와 2Ls의 크기를 갖는다. 도 4(B)의 경우, 트랜지스터(Q1) 대신 다이오드(D4)와 트랜지스터(Q6)를 통해 전류가 순환한다. 이 경우에도 BLDC 모터(110)에서는 저항(2Rs)과 인덕턴스(2Ls)를 갖는다.
이와 같은 등가 회로로부터 BLDC 모터(110)의 권선 저항(R)을 다음의 수식 (1)과 같이 나타낼 수 있다.
(1)
Figure 112008058812657-PAT00013
식 (1)에서,
Figure 112008058812657-PAT00014
는 DC 링크 전압 즉 직류단 캐패시터(108)의 양단 전압이고,
Figure 112008058812657-PAT00015
는 스위칭 소자인 트랜지스터(Q1)(Q6)의 도통 전압 강하이며,
Figure 112008058812657-PAT00016
은 다이오드(D4)의 전압 강하이고,
Figure 112008058812657-PAT00017
는 트랜지스터(Q1)를 온/오프시키는 스위칭 신호의 온 타임 듀티 비이며,
Figure 112008058812657-PAT00018
는 DC 링크 전류이 다(
Figure 112008058812657-PAT00019
는 스위칭 신호의 오프 타임 듀티 비).
권선 저항(R)을 이용한 BLDC 모터(110)의 추정 온도(Ts)는 다음의 식을 통해 구한다.
(2)
Figure 112008058812657-PAT00020
식 (2)에서,
Figure 112008058812657-PAT00021
은 기준으로 정한 권선 저항이고,
Figure 112008058812657-PAT00022
는 기준으로 정한 권선 저항(
Figure 112008058812657-PAT00023
)에서의 측정 온도이며,
Figure 112008058812657-PAT00024
는 저항 온도 상수(1/℃)이다.
BLDC 모터(110)의 권선 저항(R)과 추정 온도(Ts), 실측 온도(T)를 측정한 일 예를 다음의 표에 나타내었다.
R (Ω) 2.21 2.26 2.51 2.74 3.28
추정 온도 Ts (℃) -3.7 1.4 27.0 50.6 106.6
실측 온도 T (℃) -5 0 26 50 105
위의 표에 나타낸 바와 같이, 권선 저항(Rs)에 기초하여 추정한 BLDC 모터(110)의 추정 온도(Ts)와 실측 온도(T)가 거의 일치한다. 따라서 권선 저항(R)의 크기로부터 BLDC 모터(110)의 온도를 추정하여 BLDC 모터(110)의 이상(異狀) 유무를 판단하는 것이 가능하다. 온도에 기초하여 BLDC 모터(110)의 이상 유무를 판단하기 위해서는 BLDC 모터(110)의 권선이 열화되어 단락되는 등의 이상 상태일 때의 BLDC 모터(110)의 온도 대역 즉 이상 온도 대역을 실험을 통해 미리 확보해 두고, BLDC 모터(110)의 이상 유무를 진단할 때 권선 저항(R)으로부터 추정한 BLDC 모터(110)의 온도가 이상 온도 대역에 속하는지를 확인하여 BLDC 모터(110)의 이상 유무를 판단한다. 따라서 BLDC 모터(110)의 이상 유무 진단을 위해 BLDC 모터(110)의 이상 온도 대역의 정보를 미리 확보하여 제어부(114)에 저장해 두는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 권선 단락에 따른 고정자 권선의 권선비의 변화를 나타낸 도면이다. 도 5의 (A)에 나타낸 바와 같이, 권선 단락(502)은 권선의 절연 피막이 손상되어 이웃한 권선끼리 서로 단락되는 경우이다. 이와 같은 권선 단락(502)이 심화되면 권선 개방(504)과 권선 접지(506) 등으로 발전하기도 한다. 권선 개방(504)은 권선의 단락으로 인해 과도한 전류가 흘러 권선이 소손됨으로써 전기적으로 개방되는 경우이며, 권선 접지(506)는 권선의 절연 피막이 손상되어 접지 단자에 연결되는 경우이다.
도 5의 (B)는 코어(512)에 권취되어 있는 권선(514)의 중간에 절연 피막이 손상되어 권선 단락(516)이 발생한 경우를 나타낸 도면이다. 이와 같이 권선 단락(516)이 발생하면 권선 단락(516)이 발생한 상은 권선 단락(516)이 발생한 위치에 따라 결정되는 단락 비율(W1:W2)만큼 권선 저항 및 권선 인덕턴스의 변동이 발생한다. 이와 같은 인덕턴스의 변동은 다음과 같은 방법을 통해 검출할 수 있다. BLDC 모터(110)에 공급되는 전원의 기본 동작 주파수에 그보다 10배 이상 되는 고조파(Harmonics)를 부가하면 권선 저항의 변동분은 무시되고 인덕턴스 변동에 의해 새로운 대역의 주파수가 검출되는데, 이 새로운 대역의 주파수를 고속 퓨리에 변환(Fast Fourier Transform)하여 그래프 상에 나타내면 주파수 변화를 통해 권선 단락(516)의 발생을 진단한다.
BLDC 모터(110)가 정상 상태일 때의 주파수 대역 즉 정상 주파수 대역을 미리 확보하고, BLDC 모터(110) 진단 시 측정되는 주파수 대역이 이 정상 주파수 대역보다 일정 값 이상으로 증가하면 BLDC 모터(110)의 열화가 진행된 것으로 판단한다. 자석(회전자)의 감자 및 파손의 경우도 감자 비율 및 파손 정도에 따라 자석의 인덕턴스 값이 변동하기 때문에, 고조파를 부가하는 동일한 방법을 이용하여 자석(회전자)의 감자 및 파손을 진단한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 주파수 분석을 통한 모터 진단 결과를 나타낸 도면이다. BLDC 모터(110)가 정상 상태인 경우에는 도 6의 (A)에 나타낸 것처럼 주파수 분포가 좌표의 중심부에 집중된다. 그러나 BLDC 모터(110)가 이상 상태인 경우에는 도 6의 (B)에 나타낸 것처럼 주파수 분포가 좌표의 중심부에서 크게 벗어나 한쪽으로 치우친다. 이처럼, 고조파 부가에 따른 주파수 특성의 변화로부터 BLDC 모터(110)의 이상 유무를 진단한다.
도 7(A) 및 도 7(B)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 세탁기의 제어 방법을 나타낸 도면으로서, 세탁 운전을 수행하는 동안 BLDC 모터(110)가 회전하지 않는 구간에서는 BLDC 모터(110)의 온도 추정을 통해 모터 이상을 진단하고, BLDC 모터(110)가 회전하는 구간에서는 주파수 분석을 통해 모터 이상을 실시한다.
도 7(A)에 나타낸 바와 같이, 사용자가 전원 버튼을 조작하면 세탁기의 전장 장치들에 전원이 공급되고, 또 사용자가 운전 버튼을 조작하면 세탁 운전 명령이 발생하여 세탁기의 제어부(114)에 세탁 운전 명령이 수신된다(702). 전원이 공급되고 세탁 운전 명령이 발생한 이후 세탁 행정을 수행하기 전에는 BLDC 모터(110)가 회전하지 않으므로, BLDC 모터(110)가 정지 상태인 동안에 모터 온도 추정을 통한 모터 이상을 진단한다(704). 만약 모터 온도가 미리 정해진 기준 온도 이하이면(706의 예) BLDC 모터(110)가 정상 상태라고 판단하여 세탁 행정을 시작한다(708). 이와 달리, 모터 온도가 미리 정해진 기준 온도를 초과하면(706의 아니오) BLDC 모터(110)가 이상 상태라고 판단하여 운전을 정지하고 이상 상태를 표시한다(710). 이상 상태의 표시 방법으로는, 경고음 발생이나 경고등 점등, 액정 표시 장치 등을 통한 경고 문구 표시 등을 예로 들 수 있다.
세탁 행정을 실시하는 동안에는, 회전조의 회전 또는 펄세이터의 회전을 위해 BLDC 모터(110)의 회전이 수반되므로, 세탁 행정을 위해 BLDC 모터(110)가 회전할 때 주파수 분석을 통한 모터 이상을 진단한다(712). 만약 BLDC 모터(110)의 주파수 특성이 양호하면(714의 예) BLDC 모터(110)가 정상 상태라고 판단하여 잔여 세탁 행정을 완료한다(716). 이와 달리, 주파수 특성이 양호하지 않으면(714의 아니오) BLDC 모터(110)가 이상 상태라고 판단하여 운전을 정지하고 이상 상태를 표시한다(710).
잔여 세탁 행정이 완료되면 세탁 행정에서 사용된 물을 배출하는 배수를 시작한다(718). 배수 과정에서는 BLDC 모터(110)의 회전이 수반되지 않으므로, 모터 온도 추정을 통한 모터 이상을 진단한다(720). 만약 모터 온도가 미리 정해진 기준 온도 이하이면(722의 예) BLDC 모터(110)가 정상 상태라고 판단하고 배수를 계속한다. 이와 달리, 모터 온도가 미리 정해진 기준 온도를 초과하면(722의 아니오) BLDC 모터(110)가 이상 상태라고 판단하여 운전을 정지하고 이상 상태를 표시한다(710). 여기서, 배수 과정에서 BLDC 모터(110)의 온도를 추정하는 것으로 설명하였는데, 세탁 행정 도중이라도 회전조의 정/역 회전의 상호 전환에 따른 BLDC 모터(110)의 일시 정지 구간이 발생하므로 이 정지 구간에서도 모터 온도의 추정이 가능하다.
이어서, 도 7(B)에서, 배수가 완료되면(724의 예) 세탁이 완료된 세탁물의 잔류 세제를 헹구기 위한 헹굼 행정을 실시한다(726). 헹굼 행정이 완료되면 세탁물에 흡수되어 있는 수분을 줄이기 위한 탈수 행정을 시작한다(728). 탈수 행정에서는 BLDC 모터(110)의 회전이 수반되므로, 탈수 행정을 위해 BLDC 모터(110)가 회전할 때 주파수 분석을 통한 모터 이상을 진단한다(730). 만약 BLDC 모터(110)의 주파수 특성이 양호하면(732의 예) BLDC 모터(110)가 정상 상태라고 판단하여 잔여 탈수 행정을 완료하고 세탁 운전을 종료한다(734). 이와 달리, 주파수 특성이 양호하지 않으면(732의 아니오) BLDC 모터(110)가 이상 상태라고 판단하여 운전을 정지하고 이상 상태를 표시한다(710).
도 7(B)에서, 헹굼 행정 역시 BLDC 모터(110)의 회전 구간과 모터 정지 구간(모터의 정/역 회전의 상호 전환에 따른), 배수 구간을 수반하기 때문에 헹굼 행정에서도 세탁 행정과 동일하게 BLDC 모터(110)의 온도 추정 및 주파수 분석을 통한 모터 이상 진단을 실시하도록 구성해도 좋다.
도 7(A) 및 도 7(B)에서는 생산이 완료되어 판매된 세탁기의 실제 세탁 운전 시에 모터 이상 진단을 실시하는 것을 하나의 실시 예로서 개시하였으나, 제품 생산 공정에서 BLDC 모터(110)가 정지한 동안 모터 온도 추정을 통한 모터 이상 진단을 실시하고 또 의도적으로 BLDC 모터(110)를 회전시키면서 주파수 분석을 통한 모터 이상 진단을 실시해도 좋다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 BLDC 모터 제어 장치를 나타낸 도면.
도 2는 도 1에 나타낸 인버터의 구성을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 권선 저항 측정 시의 인버터의 상태를 나타낸 도면.
도 4는 도 3에 나타낸 인버터의 스위칭 소자(Q1)의 온/오프에 따른 인버터 및 BLDC 모터의 등가 회로도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 권선 단락에 따른 고정자 권선의 권선비의 변화를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 주파수 분석을 통한 모터 진단 결과를 나타낸 도면.
도 7(A) 및 도 7(B)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 세탁기의 제어 방법을 나타낸 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
102 : 상용 전원
104 : 컨버터
106 : 인버터
108 : 직류단 캐패시터
110 : BLDC 모터
114 : 제어부
Rs : 권선 저항
Ls : 권선 인덕턴스

Claims (24)

  1. 세탁기의 모터를 회전시키고;
    상기 모터의 공급 전력에 고조파를 부가한 후 출력 주파수의 특성을 분석하여 상기 모터의 상태를 진단하는 세탁기의 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 모터의 공급 전력에 부가하는 고조파의 주파수가 상기 모터의 동작 주파수보다 높은 세탁기의 제어 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 고조파의 주파수가 상기 모터의 동작 주파수보다 10배 이상 높은 세탁기의 제어 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 모터의 주파수 특성 분석을 통해 상기 모터의 전기자 권선의 이상과 자석의 이상 가운데 적어도 하나를 진단하는 세탁기의 제어 방법.
  5. 세탁 운전을 실시하고;
    상기 세탁기의 모터가 회전할 때 상기 모터의 공급 전력에 고조파를 부가한 후 출력 주파수의 특성을 분석하여 상기 모터의 상태를 진단하며;
    상기 모터가 이상 상태로 판단되면 상기 세탁 운전을 정지하는 세탁기의 제어 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 모터의 주파수 특성 분석은 상기 모터의 회전을 수반하는 세탁 행정과 헹굼 행정, 탈수 행정 가운데 적어도 하나의 행정에서 실시하는 세탁기의 제어 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 모터의 공급 전력에 부가하는 고조파의 주파수가 상기 모터의 동작 주파수보다 높은 세탁기의 제어 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 고조파의 주파수가 상기 모터의 동작 주파수보다 10배 이상 높은 세탁기의 제어 방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 모터의 주파수 특성 분석을 통해 상기 모터의 전기자 권선의 이상과 자석의 이상 가운데 적어도 하나를 진단하는 세탁기의 제어 방법.
  10. 세탁 운전을 실시하고;
    상기 세탁기의 모터가 회전할 때 상기 모터의 공급 전력에 고조파를 부가한 후 출력 주파수의 특성을 분석하여 상기 모터의 상태를 진단하며;
    상기 세탁기의 모터가 정지하면 상기 모터의 온도를 추정하여 상기 모터의 상태를 진단하고;
    상기 모터가 이상 상태로 판단되면 상기 세탁 운전을 정지하는 세탁기의 제어 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 모터의 주파수 특성 분석은 상기 모터의 회전을 수반하는 세탁 행정과 헹굼 행정, 탈수 행정 가운데 적어도 하나의 행정에서 실시하는 세탁기의 제어 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 모터의 온도 추정은 상기 모터의 정지 구간을 수반하는 세탁 행정과 헹굼 행정 가운데 적어도 하나의 행정에서 실시하는 세탁기의 제어 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 모터의 정지 구간은,
    상기 세탁 행정과 상기 헹굼 행정의 개시 전 상기 모터의 정지 구간과, 상기 세탁 행정과 상기 헹굼 행정에서 회전조의 교반 회전에 따른 상기 모터의 일시적인 정지 구간과, 상기 세탁 행정과 상기 헹굼 행정에서 배수를 위한 상기 모터의 정지 구간 가운데 적어도 어느 하나의 정지 구간인 것인 세탁기의 제어 방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 모터의 공급 전력에 부가하는 고조파의 주파수가 상기 모터의 동작 주파수보다 높은 세탁기의 제어 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 고조파의 주파수가 상기 모터의 동작 주파수보다 10배 이상 높은 세탁기의 제어 방법.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 모터의 주파수 특성 분석을 통해 상기 모터의 전기자 권선의 이상과 자석의 이상 가운데 적어도 하나를 진단하는 세탁기의 제어 방법.
  17. 제 10 항에 있어서, 상기 모터 온도 추정은,
    상기 모터의 권선 저항의 산출하고, 상기 모터의 권선 저항으로부터 상기 모터의 온도를 추정하는 것인 세탁기의 제어 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 모터의 권선 저항은 다음 식으로부터 산출되는 것인 세탁기의 제어 방법.
    Figure 112008058812657-PAT00025
    상기 식에서,
    Figure 112008058812657-PAT00026
    는 DC 링크 전압이고,
    Figure 112008058812657-PAT00027
    는 스위칭 소자의 도통 전압 강하이며,
    Figure 112008058812657-PAT00028
    는 스위칭 소자의 다이오드 전압 강하이고,
    Figure 112008058812657-PAT00029
    는 스위칭 신호의 온 타임 듀티 비이며(
    Figure 112008058812657-PAT00030
    는 오프 타임 듀티 비),
    Figure 112008058812657-PAT00031
    는 DC 링크 전류이다.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 모터의 권선 저항을 이용한 상기 모터의 추정 온도(Ts)는 다음의 식을 통해 구한다.
    Figure 112008058812657-PAT00032
    상기 식에서,
    Figure 112008058812657-PAT00033
    은 기준으로 정한 권선 저항이고,
    Figure 112008058812657-PAT00034
    는 기준으로 정한 권선 저항(
    Figure 112008058812657-PAT00035
    )에서의 측정 온도이며,
    Figure 112008058812657-PAT00036
    는 저항 온도 상수(1/℃)이다.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 권선 저항의 산출은 상기 모터의 두 개의 상을 통전시킨 상태에서 이루어지는 세탁기의 제어 방법.
  21. 모터가 회전할 때 상기 모터의 공급 전력에 고조파를 부가한 후 출력 주파수의 특성을 분석하여 상기 모터의 상태를 진단하고;
    상기 모터가 정지하면 상기 모터의 온도를 추정하여 상기 모터의 상태를 진단하며;
    상기 모터가 이상 상태로 판단되면 상기 세탁 운전을 정지하는 모터의 제어 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 모터의 공급 전력에 부가하는 고조파의 주파수가 상기 모터의 동작 주파수보다 높은 모터의 제어 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 고조파의 주파수가 상기 모터의 동작 주파수보다 10배 이상 높은 모터의 제어 방법.
  24. 제 21 항에 있어서,
    상기 모터의 주파수 특성 분석을 통해 상기 모터의 전기자 권선의 이상과 자석의 이상 가운데 적어도 하나를 진단하는 모터의 제어 방법.
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