KR20100089680A - 세탁기의 제어 장치 - Google Patents

Abstract

세탁기의 제어 장치가 개시된다. 본 발명은 입력전압과 입력전류, 및 직류링크전압을 근거로 직류링크전압을 일정하게 유지하는 직류안정유닛을 구비하거나, 역률보상유닛을 포함하는 직류안정유닛을 구비함으로써, 과전압 또는 순간정전 등의 전원이 불안정한 지역이나 상황에서 세탁기 입력 전원을 일정하게 유지할 수 있도록 하여 시스템 안정성 및 사용자의 편의성을 제고하고, 제조를 용이하게 하도록 한다.

세탁기, 직류 안정

Description

세탁기의 제어 장치{CONTROLLING APPARATUS FOR WASHING MACHINE}

본 발명은 과전압 또는 순간정전 등의 전원이 불안정한 지역이나 상황에서 세탁기 입력 전원을 일정하게 유지할 수 있도록 한 세탁기의 제어 장치에 관한 것이다.

세탁기는 의류를 세탁하거나 건조하는 등의 처리를 하는 가전제품으로서, 일반적으로 의류 등의 세탁물을 처리하는 내조 또는 드럼의 회전축이 수직이냐 수평이냐에 의해서 구분된다. 즉, 회전축이 수직인 탑 로드 세탁기(Top Loading Washing Machine)와, 회전축이 수평인 프런트 로드 또는 드럼 세탁기 (Front Loading Washing Machine or Drum Washer)로 구분된다.

상기 세탁기는 일반적으로 세탁액 속에 담겨진 세탁물에 적당한 마찰이나 진동 등의 기계적 작용을 가하여 오염물을 세탁물로부터 분리하는 기능을 한다.

이를 위해, 세탁기는 세탁액과 혼합된 세탁물에 기계적 힘을 가하여 세탁 단계, 세탁물로부터 오염물이 함유된 세탁액을 분리하는 헹굼 단계, 및 세탁물로부터 헹굼물을 분리하는 탈수 단계의 과정을 수행한다.

도 1은 일반적인 드럼 세탁기의 구성을 도시한 단면도이다. 이에 도시한 바 와 같이, 드럼 세탁기는, 내부에 수용공간을 형성하는 케이싱(11)과, 케이싱(11)의 내부에 전후방향을 따라 배치되는 터브(21)와, 터브(21)의 내부에 회전가능하게 수용배치되는 드럼(31)을 구비하고 있다.

케이싱(11)은 거의 직육면체 형상을 가지며, 전면판에는 세탁물이 출입할 수 있도록 개구(13)가 형성되어 있다. 개구(13)의 연부에는 개구를 개폐할 수 있도록 도어(15)가 구비되어 있다.

케이싱(11)의 내부에는 일측이 개방된 원통형상을 가지고 내부에 세탁수를 수용하는 터브(21)가 설치되어 있으며, 터브(21)의 상측 및 하측에는 터브(21)를 완충지지할 수 있도록 지지스프링(25) 및 댐퍼(27)가 각각 구비되어 있다.

터브(21)의 후방 단부에는 내부에 배치된 드럼(31)을 회전가능하게 지지할 수 있도록 스파이더(23)가 결합되어 있으며, 스파이더(23)의 후방측면에는 드럼(31)을 회전구동시키는 드럼구동모터(41)가 일체로 결합되어 있다.

한편, 터브(21)의 상부영역에는 터브(21)의 내부에 세탁수를 공급할 수 있도록 도시 않은 급수관 및 급수밸브가 구비되며, 저부영역에는 세탁수를 배출할 수 있도록 배수펌프(24)를 구비한 배수유로(22)가 형성되어 있다.

배수유로(22)의 일측에는 터브(21)의 내부의 세탁수를 인출하여 터브(21)의 상부영역으로 순환시킬 수 있도록 순환유로(26)가 형성되어 있으며, 순환유로(26)에는 세탁수를 펌핑할 수 있도록 순환펌프(28)가 구비되어 있다.

이러한 구성에 의하여, 드럼(31)의 내부에 세탁물이 수용되고 세제 및 세탁수가 공급되면, 도시 않은 제어부는 드럼구동모터(41)를 제어하여 드럼(31)을 회전 시킴과 아울러 순환펌프(28)를 구동시켜 세탁수를 순환시키면서 세탁을 실시하게 된다. 세탁이 완료되면 배수펌프(24) 및 드럼구동모터(41)를 제어하여 배수 및 탈수를 차례로 수행하고, 터브(21)의 내부에 세탁수를 급수하여 헹굼을 수회 실시하게 된다.

한편, 드럼(31)의 내부에 세탁물이 편중배치된 상태로 탈수를 수행할 경우, 세탁물의 편중에 기인한 드럼(31), 터브(21) 및 드럼(31)의 지지요소(미도시)의 손상 및 강제 마모를 방지할 수 있도록 탈수 전에 드럼(31)의 편심량을 검출한 후 편심량이 기준치 이하인 경우 탈수를 진행하게 된다.

그러나, 종래의 세탁기를 제어하는 세탁기의 제어 장치는 과전압 또는 순간 정전 등의 전원이 불안정하여 세탁기에 전원이 제대로 인가되지 못하고, 이에 따라 제어 장치도 파손되는 문제점이 있었다.

본 발명은 평활 커패시터의 전압을 보상하여 일정한 전압을 공급할 수 있는 세탁기의 제어 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 세탁기의 제어 장치는 상용교류전원을 입력받아 직류전원으로 변환하는 컨버터와, 상기 컨버터로부터 출력된 직류전원을 평활화하는 평활유닛과, 상기 평활유닛으로부터 출력된 직류전원을 모터구동전원으로 변환하는 인버터유닛과, 상기 평활유닛으로 입력되는 입력전압과 입력전류, 및 상기 평활유닛으로부터 출력되는 직류링크전압을 근거로 상기 직류링크전압을 일정하게 유지하는 직류안정유닛을 포함하여 구성된다.

본 발명에 따라 직류안정유닛을 평활유닛의 전단에 연결하여 평활유닛의 전압을 보상함으로써 과전압 또는 순간정전 등의 전원이 불안정한 지역이나 상황에서 세탁기에 일정한 입력전압을 공급할 수 있다.

또한, 외장형의 직류안정유닛을 평활유닛을 포함한 제어 장치에 탈착할 수 있도록 함으로써 사용자 편의성을 제고하고, 제품의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.

본 발명에서는 세탁기의 경우만 설명하나, 이와 유사한 특징을 갖는 건조기 등의 세탁 장치에도 적용될 수 있다. 또한, 도 1에서 드럼 세탁기의 구성을 개시하였으나, 다른 종류의 세탁기에도 본 발명을 적용할 수 있다.

이하 첨부한 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 세탁기의 제어 장치를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 세탁기의 제어 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다. 이를 참조하면, 본 발명에 따른 세탁기의 제어 장치는 상용교류전원을 입력받아 직류전원으로 변환하는 컨버터(200)와, 상기 컨버터로부터 출력된 직류전원을 평활화하는 평활유닛(300)과, 상기 평활유닛으로부터 출력된 직류전원을 모터구동전원으로 변환하는 인버터유닛(600)과, 상기 평활유닛으로 입력되는 입력전압과 입력전류, 및 상기 평활유닛으로부터 출력되는 직류링크전압을 근거로 상기 직류링크전압을 일정하게 유지하는 직류안정유닛(500)을 포함하여 구성된다. 또한, 제어 신호를 출력하여 상기 인버터 유닛을 구동하는 제어 유닛(400)을 더 포함한다.

상기 컨버터(200)는 다이오드 정류기 등을 이용하여 상용교류전원(100)을 직류 전원으로 변환한다.

상기 평활유닛(300)은 커패시터 또는 이를 포함한 간단한 회로로 구성되고, 상기 컨버터(200)로부터 출력된 직류 전원을 저장하고, 평활화한다.

상기 인버터 유닛(600)은 상기 평활유닛(300)과 병렬 연결되고, 상기 상기 평활유닛(300)으로부터 출력된 직류 전원을 모터 구동 전원으로 변환하여 세탁기 모터 또는 부하(700)에 공급한다.

상기 제어 유닛(400)은 상기 세탁기 모터 또는 부하의 상태를 검출하여 상기 모터 운전 상태를 근거로 인버터 제어 신호를 상기 인버터 유닛(600)에 공급하여 상기 인버터 유닛(600)을 통해 직류 전원을 모터 구동 전원으로 변경하도록 한다. 여기서, 상기 인버터 제어 신호는 일반적으로 상기 인버터 유닛(600)의 PWM(Pulse Width Modulation, 펄스폭변조) 전압 듀티를 제어하는 PWM 신호이다.

상기 직류안정유닛(500)은 상기 컨버터(200)와 상기 평활유닛(300)의 사이에 연결되고, 상기 평활유닛(300)으로부터 상기 인버터유닛(600)으로 출력되는 직류링크전압을 일정하게 유지한다. 여기서, 상기 직류안정유닛(500)은 상기 컨버터(200)와 상기 평활유닛(300)의 사이에 미리 병렬로 배치되어 연결되거나, 또는 독립적으로 외부 장치의 형태로 구비될 수 있다. 외장형 직류안정유닛(500)으로 구성하는 경우 일반적인 제어 장치에 별도의 슬롯이나 커넥터를 구비하기만 하면 정상전압이 공급되는 지역에서는 직류안정유닛의 연결 없이 사용할 수 있고, 저전압이 발생하거나 입력 전원이 불안정한 지역에서는 직류안정유닛을 연결하여 사용할 수 있다.

또한, 상기 직류안정유닛(500)은 상기 평활유닛(300)으로부터 상기 인버터유닛(600)으로 출력되는 상기 직류링크전압을 보상하는 스위칭유닛(미도시)을 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 스위칭유닛은 절연 게이트형 양극성 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)이거나, 동일한 기능을 갖는 소자일 수 있다. 상기 스위칭유닛은 검출된 직류링크전압을 근거로 스위칭되어 전압을 일정하게 유지하는 역할을 한다. 상기 직류링크전압이 상기 세탁기를 구동하는데 필요한 전압이하이면 상기 스위칭유닛의 온주기를 길게 유지하여 입력 전압을 상승시 켜 일정값(예를 들어 310V)을 유지하도록 한다. 반면, 상기 직류링크전압이 기준 전압 이상으로 크면 상기 스위칭유닛의 온주기를 짧게 유지하여 입력 전압을 하강시켜 일정값(예를 들어 310V)을 유지하도록 한다.

도 3은 본 발명의 다른 예에 따른 세탁기의 제어 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도로서, 이에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 세탁기의 제어 장치는, 상용교류전원(100)을 입력받아 직류전원으로 변환하는 컨버터(200)와, 상기 컨버터(Converter; 200)로부터 출력된 직류전원을 평활화하는 평활유닛(300)과, 상기 평활유닛(300)으로부터 출력된 직류전원을 모터구동전원으로 변환하는 인버터유닛(Inverter unit; 600)과, 상기 평활유닛(300)으로부터 상기 인버터유닛(600)으로 출력되는 직류링크전압을 일정하게 유지하는 직류안정유닛(500)을 포함하여 구성되고, 상기 직류안정유닛(500)은 상기 직류링크전압과, 상기 평활유닛으로 입력되는 입력전압 및 입력전류를 근거로 역률을 보상하는 역률보상유닛(520)을 포함하여 구성된다. 또한, 제어 신호를 출력하여 상기 인버터 유닛을 구동하는 제어 유닛(400)을 더 포함한다.

상기 컨버터(200)는 다이오드 정류기 등을 이용하여 상용교류전원(100)을 직류 전원으로 변환한다.

상기 평활유닛(300)은 커패시터 또는 이를 포함한 간단한 회로로 구성되고, 상기 컨버터(200)로부터 출력된 직류 전원을 저장하고, 평활화한다.

상기 인버터 유닛(600)은 상기 평활유닛(300)과 병렬 연결되고, 상기 상기 평활유닛(300)으로부터 출력된 직류 전원을 모터 구동 전원으로 변환하여 세탁기 모터 또는 부하(700)에 공급한다.

상기 제어 유닛(400)은 상기 세탁기 모터 또는 부하의 상태를 검출하여 상기 모터 운전 상태를 근거로 인버터 제어 신호를 상기 인버터 유닛(600)에 공급하여 상기 인버터 유닛(600)을 통해 직류 전원을 모터 구동 전원으로 변경하도록 한다. 여기서, 상기 인버터 제어 신호는 일반적으로 상기 인버터 유닛(600)의 PWM(Pulse Width Modulation, 펄스폭변조) 전압 듀티를 제어하는 PWM 신호이다.

상기 직류안정유닛(500)은 상기 컨버터(200)와 상기 평활유닛(300)의 사이에 연결되고, 상기 평활유닛(300)으로부터 상기 인버터유닛(600)으로 출력되는 직류링크전압을 일정하게 유지한다. 여기서, 상기 직류안정유닛(500)은 상기 컨버터(200)와 상기 평활유닛(300)의 사이에 미리 병렬로 배치되어 연결되거나, 또는 독립적으로 외부 장치의 형태로 구비될 수 있다. 외장형 직류안정유닛(500)으로 구성하는 경우 일반적인 제어 장치에 별도의 슬롯이나 커넥터를 구비하기만 하면 정상전압이 공급되는 지역에서는 직류안정유닛의 연결 없이 사용할 수 있고, 저전압이 발생하거나 입력 전원이 불안정한 지역에서는 직류안정유닛을 연결하여 사용할 수 있다.

또한, 상기 직류안정유닛(500)은 상기 평활유닛(300)의 출력 전압, 즉 평활 커패시터에 충전되는 직류링크전압과, 상기 컨버터(200)로부터 상기 직류안정유닛(500)을 통해 상기 평활유닛(300)으로 입력되는 입력전압 및 상기 평활유닛(300)으로 입력되는 입력전류를 근거로 역률을 보상하는 역률보상유닛(520)을 포함한다.

또한, 상기 제어 장치에 있어서, 상기 직류안정유닛(500)은, 상기 직류링크전압과, 상기 입력전압 및 입력전류를 근거로 역률보상 신호를 발생하는 스위칭구 동유닛(510)을 더 포함하여 구성된다. 즉, 상기 스위칭구동유닛(510)에 의해 상기 스위칭유닛(522)이 구동되어 상기 평활유닛(300)으로 입력되는 전압의 주기를 연장하거나 단축함으로써 직류링크전압을 일정하게 유지하게 된다.

상기 역률보상유닛(520)은 리액터(521)와, 스위칭유닛(522)와, 다이오드(523)를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 스위칭유닛(522)은 절연 게이트형 양극성 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)이거나, 동일한 기능을 갖는 소자일 수 있다. 상기 스위칭유닛(522)는 상기 스위칭구동유닛(510)의 구동 신호에 따라 상기 평활유닛(300)으로 입력되는 전압의 주기를 변경하여 상기 직류링크전압을 일정하게 유지한다. 상기 스위칭유닛(522)은 고주파로 동작하기 때문에 상기 스위칭유닛(522)의 스위칭 시 상기 리액터(521)은 전류원의 역할을 한다. 즉, 상기 스위칭유닛(522)이 온되면 상기 리액터(521)에는 상기 컨버터(200)를 통해 변환된 전압이 모두 인가되고, 리액터 전류는 선형적으로 상승한다. 반면, 상기 스위치유닛(522)이 오프되면 상기 다이오드(523)가 도통되어 상기 리액터에는 입력 전압과 출력 전압의 차이만큼의 전압만 인가되게 되고, 리액터 전류는 선형적으로 감소한다. 상기 직류링크전압이 상기 세탁기를 구동하는데 필요한 전압이하이면 상기 스위칭유닛의 온주기를 길게 유지하여 입력 전압을 상승시켜 일정값(예를 들어 310V)을 유지하도록 한다. 반면, 상기 직류링크전압이 기준 전압 이상으로 크면 상기 스위칭유닛의 온주기를 짧게 유지하여 입력 전압을 하강시켜 일정값(예를 들어 310V)을 유지하도록 한다.

상기 스위칭구동유닛(510)은 상기 역률보상유닛(520)을 구동하는 스위칭구동 신호를 발생한다. 도 3에서 상기 스위칭구동유닛(510)은 별도의 구성으로 되어 있으나, 상기 역률보상유닛(520)에 포함되거나, 상기 제어유닛(400)에 포함되어 구성될 수 있다.

상기 스위칭구동유닛(510) 및 역률보상유닛(520)의 동작을 예를 들어 설명한다. 상기 평활유닛(300)의 출력 직류링크전압(VDC)과 기준 출력 전압(Vref)을 비교하여 출력 전압 에러값을 연산한다. 상기 출력 전압 에러값과, 상기 평활유닛(300)으로 입력되는 전압(Vin) 및 전류(iin)를 대응 전압으로 변환한 값을 일정 연산을 통해 상기 스위칭구동 신호를 발생시키도록 한다. 상기 일정 연산은 소자 등에 따라 다른 계수, 다른 연산을 사용할 수 있으며, 상기 직류링크전압, 입력전압, 입력전류 등에 일정 계수를 곱하고 상기 값들을 4칙연산 등을 통해 연산한 다음 스위칭구동신호를 발생시키기 위한 기준값과 비교하여 기준값이상이면 상기 스위칭구동신호를 발생하도록 한다. 상기와 같이 발생된 스위칭구동신호에 따라 스위칭구동소자(미도시)를 이용하여 상기 역률보상유닛(520)을 개폐함으로써 직류링크전압을 일정하게 하도록 한다.

본 발명에 따른 세탁기의 제어 장치는 상기 상용교류전원(100)으로부터 입력되는 노이즈를 제거하는 노이즈필터(미도시)를 더 포함할 수 있다. 일반적으로 정상 모드 및 공통 모드에 대하여 각각 노이즈가 존재하는 데, 신호 전송선에 나타나는 정상 모드 노이즈(Normal Mode Noise 또는 Differential Mode Noise)와 대지면(Earth)과 전송선 사이에 나타나는 공통 모드 노이즈(Common Mode Noise)가 그것이다. 정상 모드 노이즈가 있는 경우, 신호 자체도 정상 모드이므로 신호 특성 상 신호와 노이즈를 구별하기 힘들다. 즉, 노이즈와 신호를 분리하여 신호만을 얻을 수는 없다. 따라서, 정상 모드 노이즈가 신호에 실리지 않도록 하는 것이 중요하며, 노이즈와 신호의 주파수 대역이 다른 경우에는 필터를 이용하여 분리할 수 있다. 노이즈가 신호보다 높은 대역의 주파수이면 저주파 통과 필터를 사용하고, 저주파이면 고주파 통과 필터를 이용한다. 공통 모드 노이즈의 경우에는 신호와 노이즈가 서로 모드가 다른 점을 이용하여 분리할 수 있는데, 공통 모드 노이즈는 접지전위의 변동에 따라 변하지 아니하나, 장치의 접지 임피던스, 또는 라인의 불평형에 영향을 받는다. 상기 노이즈필터는 상기 공통 모드 노이즈를 제거하거나, 필요에 따라 정상 모드 노이즈를 제거한다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 세탁기의 제어 장치 및 그의 제어 방법은 상기 평활유닛으로 입력되는 입력전압과 입력전류, 및 상기 평활유닛으로부터 출력되는 직류링크전압을 근거로 상기 직류링크전압을 일정하게 유지하는 직류안정유닛을 구비하거나, 역률보상유닛을 포함하는 직류안정유닛을 구비함으로써, 과전압 또는 순간정전 등의 전원이 불안정한 지역이나 상황에서 세탁기 입력 전원을 일정하게 유지할 수 있다. 또한, 상기 직류안정유닛을 상기 평활유닛의 전단에 착탈되는 외장형으로 구성함으로써, 과전압 또는 순간정전 등의 전원이 불안정한 지역이나 상황에서 세탁기 입력 전원을 일정하게 유지할 수 있도록 하여 시스템 안정성 및 사용자의 편의성을 제고하고, 제조를 용이하게 하도록 한다.

도 1은 일반적인 세탁기의 구성을 개략적으로 도시한 구성도;

도 2는 본 발명에 따른 세탁기의 제어 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도;

도 3은 본 발명의 다른 예에 따른 세탁기의 제어 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도이다.

Claims (8)

1. 상용교류전원을 입력받아 직류전원으로 변환하는 컨버터;

   상기 컨버터로부터 출력된 직류전원을 평활화하는 평활유닛;

   상기 평활유닛으로부터 출력된 직류전원을 모터구동전원으로 변환하는 인버터유닛; 및

   상기 평활유닛으로 입력되는 입력전압과 입력전류, 및 상기 평활유닛으로부터 출력되는 직류링크전압을 근거로 상기 직류링크전압을 일정하게 유지하는 직류안정유닛;을 포함하는 세탁기의 제어 장치.
2. 제1 항에 있어서, 상기 직류안정유닛은,

   상기 직류링크전압과, 상기 평활유닛으로 입력되는 입력전압 및 입력전류를 근거로 역률을 보상하는 역률보상유닛;을 포함하는 세탁기의 제어 장치.
3. 제2 항에 있어서, 상기 직류안정유닛은,

   상기 직류링크전압과, 상기 입력전압 및 입력전류를 근거로 역률보상 신호를 발생하는 스위칭구동유닛;을 더 포함하는 세탁기의 제어 장치.
4. 제3 항에 있어서, 상기 스위칭구동유닛은,

   상기 평활유닛으로 인가되는 입력전압을 검출하는 입력전압검출유닛;

   상기 평활유닛으로 인가되는 입력전류를 검출하는 입력전류검출유닛; 및

   상기 직류링크전압을 검출하는 출력직류전압검출유닛;을 더 포함하는 세탁기의 제어 장치.
5. 제3 항에 있어서, 상기 역률보상유닛은,

   상기 역률보상 신호에 의해 구동되어 상기 평활유닛으로부터 상기 인버터유닛으로 출력되는 상기 직류링크전압을 보상하는 스위칭유닛;을 포함하는 세탁기의 제어 장치.
6. 제1 항에 있어서,

   상기 상용교류전원으로부터 입력되는 노이즈를 제거하는 노이즈필터;를 더 포함하는 세탁기의 제어 장치.
7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 직류안정유닛은 상기 평활유닛의 전단에 착탈되는 외장형으로 구성된 것을 특징으로 하는 세탁기의 제어 장치.
8. 제7 항에 있어서,

   제어 신호를 출력하여 상기 인버터 유닛을 구동하는 제어 유닛;을 더 포함하는 세탁기의 제어 장치.

Images