KR20110109102A

KR20110109102A - 모터 제어방법 및 장치, 이를 이용하는 세탁기

Info

Publication number: KR20110109102A
Application number: KR1020100028667A
Authority: KR
Inventors: 구본권; 최병걸; 김덕규
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2010-03-30
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2011-10-06

Abstract

본 발명은 모터가 원하는 회전속도로 일정하게 회전할 수 있도록 효율적으로 제어하는 모터 제어방법 및 장치, 이를 이용하는 세탁기에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 모터 제어방법은, 지령속도에 대응되는 기 저장된 제 1 지령전압값에 기초하여 인버터가 모터에 제 1 전원값을 인가하는 제 1 전원값 인가 단계; 상기 제 1 전원값이 인가된 상기 모터가 제 1 회전속도를 유지하며 회전하는 제 1 회전속도 유지 단계; 및 상기 제 1 회전속도와 상기 지령속도의 차이에 따라 보상된 제 2 지령전압값을 기초로 상기 인버터가 상기 모터에 제 2 전원값을 인가하는 제 2 전원값 인가 단계를 포함한다.

Description

모터 제어방법 및 장치, 이를 이용하는 세탁기 {Method and apparatus for controlling motor, and washing machine using the same}

본 발명은 모터 제어방법 및 장치, 이를 이용하는 세탁기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모터가 원하는 회전속도로 일정하게 회전할 수 있도록 효율적으로 제어하는 모터 제어방법 및 장치, 이를 이용하는 세탁기에 관한 것이다.

일반적으로 세탁기는 물과 세제 및 기계적인 작용을 이용하여 의복, 침구 등(이하, ‘포’라 칭함)에 묻은 오염을 떼어 내도록 세탁, 헹굼, 탈수 등의 과정을 통해 세정하는 장치이다.

세탁기는 크게 교반식(agitator type)과 와류식(pulsator type) 및 드럼식(drum type) 세탁기로 구분된다.

교반식은 세탁조의 중앙에 솟은 세탁봉을 좌우로 회전시켜 세탁하고, 와류식은 세탁조 하부에 형성된 원판 모양의 회전날개를 좌우로 회전시켜서 수류와 포간의 마찰력을 이용하여 세탁하며, 드럼식은 드럼의 내부에 물과 세제 및 포를 넣고 드럼을 회전시켜 세탁한다.

드럼 세탁기는 외관을 형성하는 캐비닛의 내부에 세탁수가 수용되는 터브가 장착되고, 터브의 내측에 포가 수용되는 드럼이 배치되며, 터브의 배면측에 드럼을 회전시키기 위한 모터가 장착되고, 모터에 터브를 관통하여 드럼의 배면측에 연결되는 드라이브 샤프트가 축설된다. 드럼의 내부에는 리프터가 장착되어 드럼 회전시 포를 퍼 올린다.

이러한 세탁기는 포의 엉킴 등에 의해 포가 한쪽으로 치우치는 현상이 발생하여 드럼의 중심을 기준으로 한쪽이 무거워지는 편심이 유발된다. 포가 편심되어 드럼이 고속으로 회전하는 경우(예를 들어, 포의 탈수시), 드럼의 회전 축 자체의 기하학적 중심과 실제 무게 중심이 불일치를 하는 언밸런스(unbalance)에 의한 진동과 소음이 발생한다. 이러한 진동 및 소음을 저감시키기 위하여 드럼의 언밸런스를 감소시키는 장치가 설치되는데 이를 밸런서라 한다.

드럼 세탁기용 밸런서로는 부가질량을 부착하여 편심을 보정하는 카운터 웨이트(Counter Weight)가 사용되어 왔지만, 최근에는 드럼의 전면 또는 후면에 원주방향으로 소정의 너비를 갖는 링형의 공간을 형성하고, 내부에 볼을 삽입한 후 액체를 충진하여 열융착으로 완전 밀폐시킨 볼 밸런서가 주로 채용되고 있다. 드럼이 고속으로 회전하는 경우 밸런서는 내부 물질이 포의 무게 중심과 반대측으로 이동하도록 분포하여 드럼의 무게중심이 회전 중심에 근접하도록 한다.

이러한 밸런서가 이용되는 세탁기는, 드럼을 고속으로 회전시키기 전 드럼을 일정 속도로 회전시킨 후 드럼 회전속도의 변화량을 측정하여 드럼의 언밸런스 정도를 측정한다. 드럼의 언밸런스 정도를 측정하여 밸런서가 적절한 위치에 있을 때 드럼을 가속한다. 즉, 드럼의 언밸런스 정도에 따라 적절한 가속 시점을 판단하여 드럼을 가속한다. 따라서, 드럼의 언밸런스 정도를 측정하기 위하여 모터를 원하는 회전속도로 일정하게 회전시키는 것이 요구된다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 모터가 원하는 회전속도로 일정하게 회전하는 모터 제어방법 및 장치, 이를 이용하는 세탁기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 과제는 드럼의 언밸런스 정도에 따라 모터의 회전속도 변화에 대응하여 모터의 회전속도를 원하는 회전속도에 근접하게 하는 모터 제어방법 및 장치, 이를 이용하는 세탁기를 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 모터 제어방법은, 지령속도에 대응되는 기 저장된 제 1 지령전압값에 기초하여 인버터가 모터에 제 1 전원값을 인가하는 제 1 전원값 인가 단계; 상기 제 1 전원값이 인가된 상기 모터가 제 1 회전속도를 유지하며 회전하는 제 1 회전속도 유지 단계; 및 상기 제 1 회전속도와 상기 지령속도의 차이에 따라 보상된 제 2 지령전압값을 기초로 상기 인버터가 상기 모터에 제 2 전원값을 인가하는 제 2 전원값 인가 단계를 포함한다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 모터 제어장치는, 코일이 권선된 고정자; 및 상기 코일과 전자기적 상호작용을 발생시키는 회전자를 포함하는 모터를 제어하는 모터 제어장치에 있어서, 지령속도에 대응되는 기 저장된 제 1 지령전압값을 출력하는 모터 제어부; 상기 제 1 지령전압값에 기초하여 상기 고정자에 제 1 전원값을 인가하는 인버터; 및 상기 인버터가 상기 고정자에 상기 제 1 전원값을 인가할 때 상기 회전자의 제 1 회전속도를 측정하는 속도 검출부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 속도 검출부가 측정한 상기 제 1 회전속도와 상기 지령속도의 차이에 따라 보상된 제 2 지령전압값을 출력하고, 상기 인버터는 상기 제 2 지령전압값에 기초하여 상기 고정자에 제 2 전원을 인가한다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 세탁기는, 포가 수용되며 회전 가능한 드럼; 상기 드럼을 회전시키는 모터; 상기 드럼에 결합되며 상기 포가 수용되어 회전하는 드럼의 무게 중심을 변화시키는 밸런서; 및 지령속도에 대응되는 기 저장된 제 1 지령전압값에 기초하여 제 1 전원값을 상기 모터에 인가하고, 상기 모터가 상기 제 1 전원값의 인가에 따라 제 1 회전속도를 유지하며 회전하면, 상기 제 1 회전속도와 상기 지령속도의 차이에 따라 보상된 제 2 지령전압값을 기초로 상기 모터에 제 2 전원값을 인가하는 모터 제어장치를 포함한다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 모터 제어방법 및 장치, 이를 이용하는 세탁기에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

첫째,　드럼의 언밸런스가 큰 경우에도 모터를 원하는 회전속도로 일정하게 회전시킬 수 있는 장점이 있다.

둘째, 드럼의 언밸런스 정도에 따라 모터의 회전속도 변화에 대응하여 모터의 회전속도를 지령속도에 근접하게 하도록 지령전압값을 인가하는 장점이 있다.

셋째,　지령속도와 현재 회전속도를 비교하여 보상된 지령전압값을 저장한 후 지령속도가 다시 입력되면 이를 출력하여 신속하게 지령속도에 근접하게 할 수 있는 장점도 있다.

넷째, 드럼의 언밸런스 정도를 측정하는 바람직한 회전속도인 108 rpm에 근접한 회전속도를 유지하여 드럼의 언밸런스 정도를 효율적으로 측정할 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 세탁기에 대한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어장치를 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어방법을 나타내는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어장치에서 시간에 따른 회전속도 및 PWM 신호 변화를 나타내는 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 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.

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 모터 제어방법 및 장치, 이를 이용하는 세탁기를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

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

본 발명의 일 실시예에 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 실시예에서 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 실시예에서는 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. 실시예에 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 행정별 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 실시예에 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 세탁행정과, 섬유 유연제가 혼합된 세탁수를 포에 적신 후 드럼(124)을 회전시켜 포의 잔류 세탁 세제를 제거하는 헹굼행정과, 드럼(124)을 고속으로 회전시켜 포를 탈수하는 탈수행정이 순차적으로 수행된다. 각각의 행정 내에서 급수, 세탁, 헹굼, 배수, 탈수 및 건조 등이 행하여 진다.

탈수는 포에 적셔진 세탁수가 빠져 나가도록 드럼(124)을 고속으로 회전시키는 것으로, 세탁행정, 행굼행정 및 탈수행정 시 이루어진다. 탈수시 드럼(124)을 400 rpm 이상, 크게는 1000 rpm 정도로 회전시키므로, 드럼(124)의 언밸런스가 큰 경우 진동과 소음이 크게 발생한다.

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 rpm이 바람직하다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어장치를 나타내는 블록도이다.

도 3을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 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. 실시예에 따라, PWM 연산부(240)는 인버터(250)에 포함될 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. 실시예에 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 실시예에서 드럼(124)은 108 rpm 으로 회전한다.

이하에서 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어장치의 작동을 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어방법을 나타내는 순서도이다.

지령속도(ω*)에 대응되는 제 1 지령전압값(Vd*/Vq*)에 기초하여 모터(113)에 제 1 전원값을 인가한다(S310). 지령속도(ω*)는 언밸런싱 감지부(270)가 드럼(124)의 언밸런스 정도를 측정하기 위하여 드럼(124)이 유지해야 하는 속도로써 본 실시예에서는 108 rpm이다.

드럼(124)의 언밸런스 정도를 감지하기 위한 지령속도(ω*)가 입력되면 전압 제어부(239)는 기 저장된 d축 제 1 지령전압값 Vd*와 q축 제 1 지령전압값 Vq*를 좌표 변환부(237)로 출력한다.

좌표 변환부(237)는 d-q축 회전좌표계로 입력되는 제 1 지령전압값(Vd*/Vq*)을 3상 지령전압값으로 변환하여 PWM 연산부(240)에 출력하고, PWM 연산부(240)는 uvw 고정좌표계로 변환된 제 1 지령전압값(Vd*/Vq*)에 대응한 제 1 PWM 신호를 발생시킨다. 인버터(250)는 PWM 연산부(240)로부터 제 1 PWM 신호를 입력 받아 제 1 전원값을 모터(113)에 인가한다.

모터(113)에 제 1 전원값이 인가되면, 모터(113)는 제 1 회전속도(ω)를 유지하며 회전한다(S320). 제 1 회전속도(ω)는 약간의 변동을 갖는 회전속도에 대한 평균값이다. 모터(113)에 제 1 전원값이 인가되면, 모터(113)는 가속을 하여 지령속도(ω*)에 근접한 속도에 다다르게 된다. 이 때, 드럼(124)의 언밸런스가 큰 경우 드럼(124)의 회전속도는 지령속도(ω*)보다 작은 제 1 회전속도(ω)를 유지하며 회전한다.

제 1 회전속도(ω)와 지령속도(ω*)의 차이에 따라 보상된 제 2 지령전압값(Vd**/Vq**)에 기초하여 모터에 제 2 전원값이 인가된다(S330). 모터가 제 1 회전속도(ω)를 유지하며 회전하면, 속도/위치 검출부(231)는 회전자(113b)의 회전속도를 검출하여 속도 제어부(233)에 전달한다. 속도 제어부(233)는 속도/위치 검출부(231)가 검출한 회전속도의 평균값인 제 1 회전속도(ω)를 지령속도(ω*)와 비교한다.

이 때, 속도 제어부(233)는 모터(113)가 일정한 회전속도를 유지한 후 안정화된 회전속도를 받아들이기 위하여 일정 회전속도가 입력된 후 약 3~5초간 후 속도/위치 검출부(231)가 검출한 회전속도에 대한 평균값을 제 1 회전속도(ω)로 하여 지령속도(ω*)와 비교한다.

속도 제어부(233)는 제 1 회전속도(ω)가 지령속도(ω*)를 추종하도록 PID 제어하여 d축 제 2 지령전류값 Id**과 q축 제 2 지령전류값 Iq**을 각각 발생시킨다. 전류 제어부(235)는 속도 제어부(233)가 발생시킨 제 2 지령전류값(Id**/ Iq**) 및 전류 감지부(260)가 감지하여 좌표 변환부에서 d-q축 회전좌표계로 변환된 현재전류(Id/Iq)를 PID 제어하여 d축 제 2 지령전압값 Vd**과 q축 제 2 지령전압값 Vq**를 각각 좌표 변환부(237)로 출력한다.

좌표 변환부(237)는 d-q축 회전좌표계로 입력되는 제 2 지령전압값(Vd**/Vq**)을 3상 지령전압값으로 변환하여 PWM 연산부(240)에 출력하고, PWM 연산부(240)는 uvw 고정좌표계로 변환된 제 2 지령전압값(Vd**/Vq**)에 대응한 제 2 PWM 신호를 발생시킨다. 인버터(250)는 PWM 연산부(240)로부터 제 2 PWM 신호를 입력 받아 제 2 전원값을 모터(113)에 인가한다.

모터(113)에 제 2 전원값이 인가되면, 모터(113)는 제 2 회전속도(ω)를 유지하며 회전하고, 제 2 지령전압값(Vd**/Vq**)은 제 1 지령전압값(Vd*/Vq*)으로 저장된다(S340). 제 2 회전속도는 제 1 회전속도(ω)와 마찬가지로 약간의 변동을 갖는 회전속도에 대한 평균값이다. 모터(113)에 제 2 전원값이 인가되면, 모터(113)는 제 1 회전속도(ω)보다 지령속도(ω*)에 근접한 제 2 회전속도(ω')를 유지하며 회전한다.

전압 제어부(239)는 전류 제어부(235)가 출력한 제 2 지령전압값(Vd**/Vq**)을 입력 받아 이를 지령속도(ω*)에 대응되는 제 1 지령전압값(Vd*/Vq*)으로 저장한다. 따라서, 세탁행정에서 탈수가 수행된 후 헹굼행정 및 탈수행정에서 다시 탈수가 수행될 때, 드럼(124)의 언밸런스 정도를 감지하기 위하여 지령속도(ω*)가 다시 입력되면, 전압 제어부(239)는 새롭게 저장된 제 1 지령전압값(Vd*/Vq*)이 출력한다.

모터(113)가 제 2 회전속도를 유지하며 회전할 때, 모터(113)의 회전속도 변화량을 바탕으로 드럼(124)의 언밸런스를 감지한다(S350). 모터(113)가 제 2 회전속도를 유지하며 회전할 때, 드럼(124)이 언밸런스 되어 있는 경우 회전자(113b)의 회전속도는 약간의 변동을 가지게 되며, 언밸런싱 감지부(270)는 속도/위치 검출부(231)가 검출한 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 감지한 드럼의 언밸런스 정도에 따라 적절한 가속 시점에 모터 제어부(230)는 모터(113)를 가속하면 탈수 등 드럼(124)이 고속으로 회전되는 세탁 단계가 수행된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어장치에서 시간에 따른 회전속도 및 PWM 신호 변화를 나타내는 도면이다.

인버터(250)가 PWM 연산부(240)로부터 제 1 PWM 신호를 입력 받아 제 1 전원값을 모터(113)에 인가하면, 모터(113)는 가속을 하여 지령속도(ω*)에 근접한 속도에 다다르게 된다. 드럼(124)의 언밸런스가 큰 경우 드럼(124)의 회전속도는 지령속도(ω*)보다 작은 제 1 회전속도(ω)를 유지하게 된다.

인버터(250)가 PWM 연산부(240)로부터 제 2 PWM 신호를 입력 받아 제 2 전원값을 모터(113)에 인가하면, 모터(113)는 지령속도(ω*)에 근접한 제 2 회전속도(ω')를 유지하며 회전한다.

따라서, 드럼(124)의 언밸런스가 큰 경우에도, 드럼(124)의 언밸런스 정도를 측정하기 위한 지령속도(ω*)에 근접한 회전속도로 모터(113)를 회전할 수 있게 된다. 모터(113)가 제 2 회전속도(ω')를 유지하며 회전할 때, 언밸런스를 측정하여 이를 바탕으로 모터(113)를 제어한다.

상술한 내용에서 제 1 회전속도로부터 제 2 지령전압값이 출력되는 것은 본 실시예에 한정되지 않는다. 제 2 지령전압값은 적절한 보상식이나 다양한 제어 방법에 의하여 산출될 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

113: 모터 113a: 고정자
113b: 회전자 113c: 홀센서
124: 드럼 126: 밸런서
230: 모터 제어부 231: 속도/위치 검출부
233: 속도 제어부 235: 전류 제어부
237: 좌표 변환부 239: 전압 제어부
240: PWM 연산부 250: 인버터
260: 전류 감지부 270: 언밸런싱 감지부

Claims

지령속도에 대응되는 기 저장된 제 1 지령전압값에 기초하여 인버터가 모터에 제 1 전원값을 인가하는 제 1 전원값 인가 단계;
상기 제 1 전원값이 인가된 상기 모터가 제 1 회전속도를 유지하며 회전하는 제 1 회전속도 유지 단계; 및
상기 제 1 회전속도와 상기 지령속도의 차이에 따라 보상된 제 2 지령전압값을 기초로 상기 인버터가 상기 모터에 제 2 전원값을 인가하는 제 2 전원값 인가 단계를 포함하는 세탁기용 모터 제어방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 지령전압값은 상기 제 1 전원값 인가 단계에서 사용되는 제 1 지령전압값으로 저장되는 제 1 지령전압값 저장 단계를 더 포함하는 모터 제어방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 전원값이 인가된 상기 모터가 제 2 회전속도를 유지하며 회전하는 제 2 회전속도 유지 단계를 더 포함하는 세탁기용 모터 제어방법.
제 3 항에 있어서,
상기 모터가 상기 제 2 회전속도를 유지하며 회전할 때 상기 모터의 회전속도 변화량을 측정하는 언밸런스 측정 단계를 더 포함하는 세탁기용 모터 제어방법.
제 1 항에 있어서,
상기 지령속도는 108 RPM인 세탁기용 모터 제어방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 전원값 인가 단계는,
상기 제 1 회전속도가 상기 지령속도를 추종하도록 제어하여 제 2 지령전류값을 발생시키는 제 2 지령전류값 발생 단계; 및
상기 제 2 지령전류값을 제어하여 상기 제 2 지령전압값을 발생시키는 제 2 지령전압값 발생 단계를 포함하는 모터 제어방법.
코일이 권선된 고정자; 및 상기 코일과 전자기적 상호작용을 발생시키는 회전자를 포함하는 모터를 제어하는 모터 제어장치에 있어서,
지령속도에 대응되는 기 저장된 제 1 지령전압값을 출력하는 모터 제어부;
상기 제 1 지령전압값에 기초하여 상기 고정자에 제 1 전원값을 인가하는 인버터; 및
상기 인버터가 상기 고정자에 상기 제 1 전원값을 인가할 때 상기 회전자의 제 1 회전속도를 측정하는 속도 검출부를 포함하고,
상기 제어부는 상기 속도 검출부가 측정한 상기 제 1 회전속도와 상기 지령속도의 차이에 따라 보상된 제 2 지령전압값을 출력하고,
상기 인버터는 상기 제 2 지령전압값에 기초하여 상기 고정자에 제 2 전원을 인가하는 모터 제어장치.
제 7 항에 있어서,
상기 모터 제어부는 상기 제 2 지령전압값을 상기 지령속도에 대응되는 제 1 지령전압값으로 저장하는 모터 제어장치.
제 7 항에 있어서,
상기 회전자는 상기 인버터가 상기 고정자에 상기 제 2 전원값을 인가할 때 제 2 회전속도를 유지하며 회전하고,
상기 속도 검출부는 상기 회전자의 회전속도 변화량을 측정하는 모터 제어장치.
제 7 항에 있어서,
상기 지령속도는 108 RPM인 모터 제어장치.
포가 수용되며 회전 가능한 드럼;
상기 드럼을 회전시키는 모터;
상기 드럼의 둘레에 구비되어 상기 포가 수용되어 회전하는 드럼의 무게 중심을 변화시키는 밸런서; 및
지령속도에 대응되는 기 저장된 제 1 지령전압값에 기초하여 제 1 전원값을 상기 모터에 인가하고, 상기 모터가 상기 제 1 전원값의 인가에 따라 제 1 회전속도를 유지하며 회전하면, 상기 제 1 회전속도와 상기 지령속도의 차이에 따라 보상된 제 2 지령전압값을 기초로 상기 모터에 제 2 전원값을 인가하는 모터 제어장치를 포함하는 세탁기.
제 11 항에 있어서,
상기 모터 제어장치는 상기 제 2 지령전압값을 상기 지령속도에 대응되는 제 1 지령전압값으로 저장하는 세탁기.
제 11 항에 있어서,
상기 모터 제어장치는 상기 모터가 상기 제 2 전원값 인가에 따라 제 2 회전속도를 유지하며 회전할 때 상기 모터의 속도 변화량을 측정하는 세탁기.
제 13 항에 있어서,
상기 모터 제어장치는 상기 모터의 속도 변화량에 따라 상기 모터를 가속하는 세탁기.