KR20200005376A - 세탁물 처리기기 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 세탁물 처리기기 및 그 제어방법에 관한 것으로, 펌프모터를 동작 또는 동작정지시키는 경우 펌프모터의 기동 단계에 따라 펌프모터가 동작하도록 구성되어, 펌프모터 재 기동 시 회전자가 정지하기까지 대기한 후 기동하도록 제어함으로써 펌프가 동작 정지 및 기동을 반복하더라도 펌프가 정상적으로 기동 될 수 있고, 배수성능이 향상되며, 양정 레벨에 관계없이 펌프의 동작에 의해 세탁수가 배수되도록 한다.

Description

세탁물 처리기기 및 그 제어방법{Laundry treatment machine and method for the same}
본 발명은 세탁물 처리기기 및 그 제어방법에 관한 것으로, 펌프가 정상적으로 기동하도록 하는 세탁물 처리기기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
세탁물 처리기기의 펌프 구동장치는, 배수시 모터를 구동하여 수입부에 입력되는 물을 외부로 배출한다.
통상 펌프 구동을 위해, 입력되는 교류 전원에 의한 정속 운전에 의해 모터를 구동한다.
예를 들어, 입력 교류 전원의 주파수가 50Hz인 경우, 펌프 모터는 3000rpm으로 회전하며, 입력 교류 전원의 주파수가 60Hz인 경우, 펌프 모터는 3600rpm으로 회전하게 된다.
일본공개특허공보 특개2004-135491호에는, 모터 구동을 위해, 속도 지령에 따른 속도 제어 내용이 개시된다.
배수 중에는 펌프로 유입되는 물의 양에 따라 펌프가 공회전하는 경우가 발생한다. 펌프가 공회전하는 경우 펌프로부터 소음이 발생할 수 있다.
한편, 펌프를 메인모터의 동작에 따라 동작 및 동작정지를 반복할 수 있다. 펌프가 정지하는 경우 펌프 내의 펌프모터는 정지명령에 따라 회전속도가 감소하고, 일정 시간 후 회전이 정지된다.
이러한 펌프모터가 구비되는 펌프는, 동작 정지 후 펌프모터의 정지까지 일정 시간이 소요되므로, 즉시 재구동할 수 없으나, 펌프 동작 정지 후 짧은시간 내에 재기동하도록 하는 경우가 있다.
펌프모터가 완전히 정지하기 전에 펌프를 다시 동작시키는 경우, 펌프모터의 위치 정렬이 정상적으로 이루어지지 않게 되는 문제점이 있다. 또한, 펌프 정지 시, 배수호수의 잔수가 펌프로 역류하는 경우가 발생하는데, 이때 잔수에 의해 펌프모터의 위치가 변경되는 문제점이 있다. 그에 따라 펌프모터의 위치를 알
센서리스 모터의 특성상 펌프모터의 위치 정렬문제로 인하여 펌프모터가 정상적으로 동작하지 않고 그에 대한 제어가 불가능해진다.
그에 따라 펌프가 정지하는 경우 일정 시간 펌프모터가 정지하는 동안 펌프가 재 기동하지 않도록 설정할 필요가 있다.
본 발명의 목적은, 펌프 정지 시 일정 시간 대기 후 기동함으로써 기동 성공율이 향상되는 세탁물 처리기기 및 그 제어방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 설치 조건에 따라 배수 성능 감소를 최소화할 수 있는 세탁물 처리기기 및 그 제어방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 배수 시간을 단축할 수 있는 세탁물 처리기기 및 그 제어방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 센서리스 방식에 의해, 구동 가능한 펌프가 구비된 세탁물 처리기기 및 그 제어방법을 제공함에 있다.
본 발명의 세탁물 처리기기는, 세탁조를 회전시키는 메인모터, 펌프를 동작하기 위한 펌프모터, 상기 펌프모터로 동작 전원을 출력하는 펌프 구동장치를 포함하고, 상기 펌프모터를 정지하는 제1 구간, 상기 제1 구간 이후, 상기 펌프모터의 회전자를 정렬하는 제2 구간, 상기 제2 구간 이후, 상기 펌프모터의 회전속도를 상승시키는 제3 구간으로 구분하여 동작시키는 메인 제어부를 포함한다.
상기 제3 구간은, 제1 상승 기울기로 상승하는 구간과, 상기 제1 상승 기울기 보다 큰 기울기로 상승하는 구간을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 메인 제어부는 상기 제 3 구간에서 상기 펌프모터의 속도가 지정된 속도에 도달하지 않는 경우, 상기 펌프모터를 정지 후 다시 기동하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 펌프모터의 회전자의 정지, 상기 펌프모터의 회전자의 위치 정렬, 상기 펌프모터의 초기 기동, 상기 펌프모터의 기동유지에 따른 각 단계로 구동을 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 메인 제어부는 펌프의 동작을 개시하되, 상기 제 1 구간에 대응하는 시간 동안 대기한 후, 상기 펌프모터를 기동시키는 것을 특징으로 한다.
상기 메인 제어부는 펌프모터의 회전방향을 감지하고, 상기 펌프모터의 회전방향이 지정된 방향이 아닌 경우 기동실패로 판단하여 펌프를 정지한 후 다시 기동하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 펌프의 동작을 개시하는 단계, 제1 구간 동안 상기 펌프모터를 정지하는 단계, 제2 구간 동안 상기 펌프모터의 회전자를 정렬하는 단계, 제3 구간 동안 상기 펌프모터의 회전속도를 상승시키는 단계, 상기 펌프모터의 속도 또는 파워를 제어하여 세탁수를 순환 또는 배수하는 단계를 포함한다.
상기 제3 구간에서, 제1 기울기로 상기 펌프모터의 속도를 상승시키는 단계, 상기 제1 기울기보다 큰 기울기로 상기 펌프모터의 속도를 상승시키는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기 및 그 제어방법은, 배수 시, 펌프가 동작을 정지한 후 재기동하더라도 정상적으로 기동이 가능하여 하게 수행될 수 있다.
특히, 본 발명은 펌프 정지 시 배수호스에 잔류하는 세탁수가 역류하더라도 펌프가 정상적으로 기동할 수 있다.
또한, 본 발명은 펌프의 기동 실패로 이한 오동작 또는 배수이상 문제는 방지할 수 있다.
본 발명은 펌프가 동작정지 후 재기동하더라도 정상 기동하도록 제어하여 배수 성능이 향상되고 기동실패로 인한 시간 지연을 방지하여 배수시간이 감소하는 효과가 있다.
본 발명은 메인모터의 회전속도에 따라 세탁물로부터 탈수된 세탁수의 양의 변화를 바탕으로 펌프의 동작을 제어함으로써, 펌프가 공회전되는 횟수를 감소시킬 수 있다.
본 발명은 펌프의 모터 속도를 가변하여 제어함으로써, 배수 성능이 향상된다.
본 발명은 펌프의 배수 성능 향상으로 배수 시간이 감소하고, 또한 세탁시간이 감소할 수 있다.
또한, 본 발명은 펌프의 공회전이 감소함에 따라 배수 소음이 감소한다.
본 발명은 양정 레벨에 관계없이 세탁수를 배수할 수 있고, 배수호수로 인한 펌프의 기동실패문제를 해소하여 배수 성능이 향상된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 처리기기를 도시한 사시도이다.
도 2 는 도 1의 세탁물 처리기기의 측단면도이다.
도 3 은 도 1의 세탁물 처리기기의 내부 블록도이다.
도 4 는 도 1의 펌프 구동장치의 내부 블록도의 일예를 예시한다.
도 5 는 도 4의 펌프 구동장치의 내부 회로도의 일예이다.
도 6 은 도 5의 메인 제어부의 내부 블록도이다.
도 7 은 펌프 구동장치의 동작방법을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 펌프정지에 따른 속도변화가 도시된 도이다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 펌프의 동작 단계별 속도변화가 도시된 도이다.
도 10 은 펌프의 동작 단계별 속도와 전압의 변화가 도시된 도이다.
도 11 은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 펌프의 동작 단계별 제어방법이 도시된 순서도이다.
도 12 는 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 펌프 제어방법이 도시된 순서도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 처리기기를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 세탁물 처리기기의 측단면도이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 처리기기(100)는, 포가 삽입되어 세탁, 헹굼 탈수 등을 수행하는 세탁기 또는 습포가 삽입되어 건조를 수행하는 건조기 등을 포함하는 개념으로서, 이하에서는 세탁기를 중심으로 기술한다.
세탁기(100)는, 외관을 형성하는 케이싱(110)과, 사용자로부터 각종 제어명령을 입력받는 조작키들과, 세탁기(100)의 작동상태에 대한 정보를 표시하는 디스플레이 등을 구비하여 사용자 인터페이스를 제공하는 컨트롤패널(115)과, 케이싱(110)에 회전 가능하게 구비되어 세탁물이 출입하는 출입홀을 여닫는 도어(113)를 포함한다.
케이싱(110)은, 내부에 세탁기(100)의 각종 구성품이 수용될 수 있는 공간을 형성하는 본체(111)와, 본체(111)의 상측에 구비되고 내조(122) 내로 세탁물이 투입될 수 있도록 포출입홀을 형성하는 탑커버(112)를 포함할 수 있다.
케이싱(110)은 본체(111)와 탑커버(112)를 포함하는 것으로 설명하나, 케이싱(110)은 세탁기(100)의 외관을 형성하는 것이면 충분하며 이에 한정되지 않는다.
한편, 지지봉(135)은, 케이싱(110)을 이루는 구성 중 하나인 탑커버(112)에 결합되는 것으로 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니고, 케이싱(110)의 고정된 부분 어느 곳과도 결합되는 것이 가능함을 명시한다.
컨트롤패널(115)은, 세탁물 처리기기(100)의 운전상태를 조작하는 조작키들(117)과, 조작키들(117)의 일측에 배치되며 세탁물 처리기기(100)의 운전상태를 표시하는 디스플레이(118)를 포함한다.
도어(113)는, 탑커버(112)에 형성된 포출입홀(미표기)을 여닫는 것으로, 본체(111) 내부가 들여다보일 수 있도록 강화유리 등의 투명부재를 포함할 수 있다.
세탁기(100)는, 세탁조(120)를 포함할 수 있다. 세탁조(120)는, 세탁수가 담기는 외조(124)와, 외조(124) 내에 회전가능하게 구비되어 세탁물을 수용하는 내조(122)를 구비할 수 있다. 세탁조(120)의 상부에는 세탁조(120)의 회전시 발생하는 편심을 보상하기 위한 밸런서(134)가 구비될 수 있다.
한편, 세탁기(100)는, 세탁조(120)의 하부에 회전 가능하게 구비되는 펄세이터(133)를 포함할 수 있다.
구동장치(138)는, 내조(122) 및/또는 펄세이터(133)를 회전시키기 위한 구동력을 제공하는 것이다. 구동장치(138)의 구동력을 선택적으로 전달하여 내조(122)만이 회전되거나, 펄세이터(133)만이 회전되거나, 내조(122)와 펄세이터(133)가 동시에 회전되도록 하는 클러치(미도시)가 구비될 수 있다.
한편, 구동장치(138)는, 도 3의 구동부(220), 즉 구동 회로에 의해 동작하게 된다. 이에 대해서는 도 3 이하를 참조하여 후술한다.
한편, 탑커버(112)에는 세탁용 세제, 섬유 유연제 및/또는 표백제 등의 각종 첨가제가 수용되는 세제박스(114)가 인출가능하게 구비되고, 급수유로(123)를 통해 급수된 세탁수가 세제박스(114)를 경유한 후 내조(122) 내로 공급된다.
내조(122)에는 복수의 홀(미도시)이 형성되어 내조(122)로 공급된 세탁수가 복수의 홀을 통해 외조(124)로 유동한다. 급수유로(123)를 단속하는 급수밸브(125)가 구비될 수 있다.
배수유로(143)를 통해 외조(124)내의 세탁수가 배수되고, 배수유로(143)를 단속하는 배수밸브(145) 및 세탁수를 펌핑하는 펌프(141)가 구비될 수 있다.
지지봉(135)은, 외조(124)를 케이싱(110) 내에 매달기 위한 것으로, 일단이 케이싱(110)에 연결되고, 지지봉(135)의 타단은 서스펜션(150)에 의해 외조(124)와 연결된다.
서스펜션(150)은, 세탁기(100) 작동 중에 외조(124)가 진동하는 것을 완충시킨다. 예를 들어, 내조(122)가 회전함에 따라 발생하는 진동에 의해 외조(124)가 진동할 수 있으며, 내조(122)가 회전하는 중에는 내조(122) 내에 수용된 세탁물의 편심, 내조(122)의 회전 속도 또는 공진 특성 등의 다양한 요인에 의해 진동하는 것을 완충시킬 수 있다.
본 발명은 도어가 탑커버에 형성된 세탁물 처리기기를 예로 하여 설명하나, 이에 한정하지 않고 도어가 전면에 형성된 세착물 처리기기에도 적용될 수 있음을 명시한다.
도 3은 도 1의 세탁물 처리기기의 내부 블록도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 세탁물 처리기기(100)는, 메인 제어부(210)의 제어 동작에 의해, 구동부(220)가 제어되며, 구동부(220)는 모터(230)를 구동하게 된다. 이에 따라, 세탁조(120)에 모터(230)에 의해 회전하게 된다.
한편, 세탁물 처리기기(100)는, 펌프(141)를 구동하기 위한 모터(630), 및 모터(630)를 구동하는 펌프 구동장치(620)를 구비할 수 있다. 펌프 구동장치(620)는, 메인 제어부(210)에 의해 제어될 수 있다.
또한, 세탁물 처리기기(100)는, 순환펌프(171)를 구동하기 위한 모터(730) 및 모터(730)를 구동하는 순환펌프 구동장치(720)를 구비할 수 있다. 순환펌프 구동장치(720)는 메인 제어부(210)에 의해 제어될 수 있다.
필요에 따라, 세탁조를 회전동작시키는 모터(230)는 메인모터, 펌프를 동작시키는 모터(630)는 펌프모터, 순환펌프를 동작시키는 모터(730)는 순환모터로 구분하여 설명할 수 있다.
한편, 본 명세서에서는, 펌프 구동장치(620)를 펌프 구동부라 명명할 수도 있다.
메인 제어부(210)는, 조작키(1017)로부터 동작 신호를 입력받아 동작을 한다. 이에 따라, 세탁, 헹굼, 탈수 행정이 수행될 수 있다.
또한, 메인 제어부(210)는, 디스플레이(118)를 제어하여, 세탁 코스, 세탁 시간, 탈수 시간, 헹굼 시간 등, 또는 현재 동작 상태 등을 표시하도록 제어할 수 있다.
한편, 메인 제어부(210)는, 구동부(220)를 제어하여, 모터(230)를 동작시키도록 제어한다. 예를 들어, 모터(230)에 흐르는 출력 전류를 검출하는 전류 검출부(225)와 모터(230)의 위치를 감지하는 위치 감지부(235)에 기초하여, 모터(230)가 회전하도록 구동부(220)를 제어할 수 있다. 도면에서는, 검출된 전류와, 감지된 위치 신호가 구동부(220)에 입력되는 것으로 도시하나, 이에 한정되지 않으며, 메인 제어부(210)에 입력되거나, 메인 제어부(210)와 구동부(220)에 함께 입력되는 것도 가능하다.
구동부(220)는, 모터(230)를 구동시키기 위한 것으로, 인버터(미도시), 및 인버터 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 구동부(220)는, 인버터(미도시)에 입력되는 직류 전원을 공급하는, 컨버터 등을 더 포함하는 개념일 수 있다.
예를 들어, 인버터 제어부(미도시)가 펄스폭 변조(PWM) 방식의 스위칭 제어 신호를 인버터(미도시)로 출력하면, 인버터(미도시)는 고속 스위칭 동작을 하여, 소정 주파수의 교류 전원을 모터(230)에 공급할 수 있다.
한편, 메인 제어부(210)는, 전류 검출부(225)에서 검출된 전류(io) 또는 위치 감지부(235)에서 감지된 위치 신호(H)에 기초하여, 포량을 감지할 수 있다. 예를 들어, 세탁조(120)가 회전하는 동안에, 모터(230)의 전류값(io)에 기초하여 포량을 감지할 수 있다.
한편, 메인 제어부(210)는, 세탁조(120)의 편심량, 즉 세탁조(120)의 언밸런스(unbalance;, UB)를 감지할 수도 있다. 이러한 편심량 감지는, 전류 검출부(225)에서 검출된 전류(io)의 리플 성분 또는 세탁조(120)의 회전 속도 변화량에 기초하여, 수행될 수 있다.
한편, 수위 센서(121)는, 세탁조(120) 내의 수위를 측정할 수 있다.
예를 들어, 세탁조(120) 내에 물이 없는 공수위의 수위 주파수는 28KHz일 수 있고, 세탁조(120) 내에 물이 허용 수위까지 도달한 만수위 주파수는 23KHz일 수 있다.
즉, 수위 센서(121)에서 감지되는 수위 주파수는 세탁조 내의 수위에 반비례할 수 있다.
한편, 수위 센서(121)에서 출력되는 세탁조 수위(Shg)는, 수위 주파수 또는 수위 주파수의 반비례하는 수위 레벨일 수 있다.
한편, 메인 제어부(210)는, 수위 센서(121)에서 감지되는 세탁조 수위(Shg)에 기초하여, 세탁조(120)가 만수위인지, 공수위인지, 또는 리셋 수위인지 여부 등을 판단할 수 있다.
도 4는 도 1의 펌프 구동장치의 내부 블록도의 일예를 예시하고, 도 5는 도 4의 펌프 구동장치의 내부 회로도의 일예이다.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 펌프 구동장치(620)는, 센서리스(sensorless) 방식으로 모터(630)를 구동하기 위한 것으로서, 인버터(420), 인버터 제어부(430), 메인 제어부(210) 등을 포함할 수 있다.
메인 제어부(210)와 인버터 제어부(430)는, 본 명세서에서 기재된 제어부와 제2 제어부에 각각 대응할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 펌프 구동장치(620)는, 컨버터(410), dc 단 전압 검출부(B), dc단 커패시터(C), 출력전류 검출부(E) 등을 포함할 수 있다. 또한, 펌프 구동장치(620)는, 입력 전류 검출부(A), 리액터(L) 등을 더 포함할 수도 있다.
순환펌프(171)는 호수 연결을 제외한 내부 구성에 있어서 펌프와 동일하게 구성되고, 동일한 원리도 동작할 수 있다. 순환펌프의 구성 및 동작에 대한 설명은 하기에서 생략하기로 한다.
이하에서는, 도 4, 및 도 5의 펌프 구동장치(620) 내의 각 구성 유닛들의 동작에 대해 설명한다.
리액터(L)는, 상용 교류 전원(405, vs)과 컨버터(410) 사이에 배치되어, 역률 보정 또는 승압동작을 수행한다. 또한, 리액터(L)는 컨버터(410)의 고속 스위칭에 의한 고조파 전류를 제한하는 기능을 수행할 수도 있다.
입력 전류 검출부(A)는, 상용 교류 전원(405)으로부터 입력되는 입력 전류(is)를 검출할 수 있다. 이를 위하여, 입력 전류 검출부(A)로, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다. 검출되는 입력 전류(is)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430) 또는 메인 제어부(210)에 입력될 수 있다. 도면에서는 메인 제어부(210)에 입력되는 것을 예시한다.
컨버터(410)는, 리액터(L)를 거친 상용 교류 전원(405)을 직류 전원으로 변환하여 출력한다. 도면에서는 상용 교류 전원(405)을 단상 교류 전원으로 도시하고 있으나, 삼상 교류 전원일 수도 있다. 상용 교류 전원(405)의 종류에 따라 컨버터(410)의 내부 구조도 달라진다.
한편, 컨버터(410)는, 스위칭 소자 없이 다이오드 등으로 이루어져, 별도의 스위칭 동작 없이 정류 동작을 수행할 수도 있다.
예를 들어, 단상 교류 전원인 경우, 4개의 다이오드가 브릿지 형태로 사용될 수 있으며, 삼상 교류 전원인 경우, 6개의 다이오드가 브릿지 형태로 사용될 수 있다.
한편, 컨버터(410)는, 예를 들어, 2개의 스위칭 소자 및 4개의 다이오드가 연결된 하프 브릿지형의 컨버터가 사용될 수 있으며, 삼상 교류 전원의 경우, 6개의 스위칭 소자 및 6개의 다이오드가 사용될 수도 있다.
컨버터(410)가, 스위칭 소자를 구비하는 경우, 해당 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의해, 승압 동작, 역률 개선 및 직류전원 변환을 수행할 수 있다.
한편, 컨버터(410)는, 스위칭 소자와 변압기를 구비하는 스위칭 모드 파워 서플라이(Switched Mode Power Supply; SMPS)를 포함할 수 있다.
한편, 컨버터(410)는, 입력되는 직류 전원의 레벨을 변환하여 변환된 직류 전원을 출력하는 것도 가능하다.
dc단 커패시터(C)는, 입력되는 전원을 평활하고 이를 저장한다. 도면에서는, dc단 커패시터(C)로 하나의 소자를 예시하나, 복수개가 구비되어, 소자 안정성을 확보할 수도 있다.
한편, 도면에서는, 컨버터(410)의 출력단에 접속되는 것으로 예시하나, 이에 한정되지 않고, 직류 전원이 바로 입력될 수도 있다.
예를 들어, 태양 전지로부터의 직류 전원이 dc단 커패시터(C)에 바로 입력되거나 직류/직류 변환되어 입력될 수도 있다. 이하에서는, 도면에 예시된 부분을 위주로 기술한다.
한편, dc단 커패시터(C) 양단은, 직류 전원이 저장되므로, 이를 dc 단 또는 dc 링크단이라 명명할 수도 있다.
dc 단 전압 검출부(B)는 dc단 커패시터(C)의 양단인 dc 단 전압(Vdc)을 검출할 수 있다. 이를 위하여, dc 단 전압 검출부(B)는 저항 소자, 증폭기 등을 포함할 수 있다. 검출되는 dc 단 전압(Vdc)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430) 또는 메인 제어부(210)에 입력될 수 있다. 도면에서는 메인 제어부(210)에 입력되는 것을 예시한다.
인버터(420)는, 복수개의 인버터 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원(Vdc)을 교류 전원으로 변환하여, 동기 모터(630)에 출력할 수 있다.
예를 들어, 동기 모터(630)가 삼상인 경우, 도면과 같이, 인버터(420)는, 직류 전원(Vdc)을 삼상 교류 전원(va,vb,vc)으로 변환하여, 삼상 동기 모터(630)에 출력할 수 있다.
다른 예로, 동기 모터(630)가 단상인 경우, 인버터(420)는, 직류 전원(Vdc)을 단상 교류 전원으로 변환하여, 단상 동기 모터(630)에 출력할 수 있다.
인버터(420)는, 각각 서로 직렬 연결되는 상암 스위칭 소자(Sa,Sb,Sc) 및 하암 스위칭 소자(S'a,S'b,S'c)가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상,하암 스위칭 소자가 서로 병렬(Sa&S'a,Sb&S'b,Sc&S'c)로 연결된다. 각 스위칭 소자(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c)에는 다이오드가 역병렬로 연결된다.
인버터(420) 내의 스위칭 소자들은 인버터 제어부(430)로부터의 인버터 스위칭 제어신호(Sic)에 기초하여 각 스위칭 소자들의 온/오프 동작을 하게 된다. 이에 의해, 소정 주파수를 갖는 교류 전원이 동기 모터(630)에 출력되게 된다.
인버터 제어부(430)는, 인버터(420)에 스위칭 제어 신호(Sic)를 출력할 수 있다.
특히, 인버터 제어부(430)는, 메인 제어부(210)로부터 입력되는 전압 지령치(Sn)에 기초하여, 인버터(420)에 스위칭 제어 신호(Sic)를 출력할 수 있다.
한편, 인버터 제어부(430)는, 전압 지령치(Sn) 또는 스위칭 제어 신호(Sic)에 기초하여, 모터(630)의 전압 정보(Sm)를 메인 제어부(210)로 출력할 수 있다.
인버터(420)와 인버터 제어부(430)는, 도 4 또는 도 5와 같이, 하나의 인버터 모듈(IM)로서 구성될 수 있다.
메인 제어부(210)는, 센서리스 방식을 기반으로, 인버터(420)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.
이를 위해, 메인 제어부(210)는, 출력전류 검출부(E)에서 검출되는 출력전류(idc)와, dc단 전압 검출부(B)에서 검출된 dc단 전압(Vdc)을 입력받을 수 있다.
메인 제어부(210)는, 출력 전류(idc)와 dc단 전압(Vdc)에 기초하여, 파워를 연산하고, 연산된 파워에 기초하여 전압 지령치(Sn)를 출력할 수 있다.
특히, 메인 제어부(210)는, 배수 모터(630)의 안정적인 동작을 위해, 파워 제어를 수행하고, 파워 제어에 기초한 전압 지령치(Sn)를 출력할 수 있다. 이에 따라, 인버터 제어부(430)는, 파워 제어에 기초한 전압 지령치(Sn)에 기초하여 대응하는 스위칭 제어 신호(Sic)를 출력할 수 있다.
출력전류 검출부(E)는, 삼상 모터(630) 사이에 흐르는 출력전류(idc)를 검출할 수 있다.
출력전류 검출부(E)는, dc단 커패시터(C)와 인버터(420) 사이에 배치되어 모터에 흐르는 출력전류(Idc)를 검출할 수 있다.
특히, 출력전류 검출부(E)는, 1개의 션트 저항 소자(Rs)를 구비할 수 있다.
한편, 출력전류 검출부(E)는, 1개의 션트 저항 소자(Rs)를 사용하여, 인버터(420)의 하암 스위칭 소자의 턴 온시, 시분할로, 모터(630)에 흐르는 출력 전류(idc)인 상 전류(phase current)(ia,ib,ic)를 검출할 수 있다.
검출된 출력전류(idc)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430) 또는 메인 제어부(210)에 입력될 수 있다. 도면에서는 메인 제어부(210)에 입력되는 것을 예시한다.
한편, 삼상 모터(630)는, 고정자(stator)와 회전자(rotar)를 구비하며, 각상(a,b,c 상)의 고정자의 코일에 소정 주파수의 각상 교류 전원이 인가되어, 회전자가 회전을 하게 된다.
이러한 모터(630)는, 브러시리스(BrushLess와, BLDC) DC 모터를 포함할 수 있다.
예를 들어, 모터(630)는, 표면 부착형 영구자석 동기전동기(Surface-Mounted Permanent-Magnet Synchronous Motor;, SMPMSM), 매입형 영구자석 동기전동기(Interidcr Permanent Magnet Synchronous Motor;, IPMSM), 및 동기 릴럭턴스 전동기(Synchronous Reluctance Motor;, Synrm) 등을 포함할 수 있다. 이 중 SMPMSM과 IPMSM은 영구자석을 적용한 동기 전동기(Permanent Magnet Synchronous Motor;, PMSM)이며, Synrm은 영구자석이 없는 것이 특징이다.
도 6은 도 5의 메인 제어부의 내부 블록도이다.
도 6을 참조하면, 메인 제어부(210)는, 속도 연산부(520), 전력 연산부(521), 파워 제어기(523), 속도 제어기(540)를 포함할 수 있다.
속도 연산부(520)는, 인버터 제어부(430)로부터 수신되는 모터(630)의 전압 정보(Sm)에 기초하여, 배수 모터(630)의 속도를 연산할 수 있다.
구체적으로, 속도 연산부(520)는, 인버터 제어부(430)로부터 수신되는 모터(630)의 전압 정보(Sm)에 대한 제로 크로싱을 연산하고, 제로 크로싱에 기초하여, 배수 모터(630)의 속도( )를 연산할 수 있다.
전력 연산부(521)는, 출력전류 검출부(E)에서 검출된 출력전류(idc)와, dc단 전압 검출부(B)에서 검출된 dc단 전압(Vdc)에 기초하여, 모터(630)에 공급되는 파워(P)를 연산할 수 있다.
파워 제어기(523)는, 전력 연산부(521)에서 연산된 파워(P)와, 설정된 파워 지령치(P*r)에 기초하여, 속도 지령치(ω*r)를 생성할 수 있다.
예를 들어, 파워 제어기(523)는, 연산된 파워(P)와, 파워 지령치(P*r)의 차이에 기초하여, PI 제어기(525)에서 PI 제어를 수행하며, 속도 지령치(ω*r)를 생성할 수 있다.
한편, 속도 제어기(540)는, 속도 연산부(5200에서 연산된 속도( )와, 파워 제어기(523)에서 생성된 속도 지령치(ω*r)에 기초하여, 전압 지령치(Sn)를 생성할 수 있다.
구체적으로, 속도 제어기(540)는, 연산 속도( )와 속도 지령치(ω*r)의 차이에 기초하여, PI 제어기(544)에서 PI 제어를 수행하며, 이에 기초하여, 전압 지령치(Sn)를 생성할 수 있다.
한편, 생성된 전압 지령치(Sn)는, 인버터 제어부(430)로 출력될 수 있다.
인버터 제어부(430)는, 메인 제어부(210)으로부터의 전압 지령치(Sn)를 입력받아, 펄스폭 변조(PWM) 방식에 따른 인버터용 스위칭 제어 신호(Sic)를 생성하여 출력할 수 있다.
출력되는 인버터 스위칭 제어 신호(Sic)는, 게이트 구동부(미도시)에서 게이트 구동 신호로 변환되어, 인버터(420) 내의 각 스위칭 소자의 게이트에 입력될 수 있다. 이에 의해, 인버터(420) 내의 각 스위칭 소자들(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c)이 스위칭 동작을 하게 된다. 이에 따라, 안정적인 파워 제어가 가능하게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 메인 제어부(210)는, 배수시, 출력 전류(idc)와 dc단 전압(Vdc)에 기초하여, 펌프(141)로 유입되는 수입부의 수위와, 펌프(141)에서 배출되는 수출부의 수위의 차이인 양정(lift)이 제1 레벨인 경우, 제1 파워로 모터(630)가 구동되도록 제어하며, 양정이 제1 레벨 보다 큰 제2 레벨인 경우, 제1 파워로 모터(630)가 구동되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 배수시 양정이 가변하더라도 양수가 원활하게 수행될 수 있게 된다.
특히, 파워 제어가 수행되어 일정한 파워로 구동됨으로써, 컨버터(410)가 일정한 전력을 공급하면 되므로, 컨버터의 안정성이 향상될 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 메인 제어부(210)는, 모터(630)에 공급되는 파워가, 제1 파워에 도달한 경우, 모터(630)의 속도가 일정하도록 제어할 수 있다. 이와 같이, 파워 제어가 수행됨으로써, 설치 조건에 따라 배수 성능 감소를 최소화할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 메인 제어부(210)는, 모터(630)의 속도 증가시, 모터(630)의 속도가 증가되는 기간은, 초기 상승 구간과, 초기 상승 구간 보다 완만하게 상승하는 제2 상승 구간을 포함하도록 제어하며, 특히, 제2 상승 구간 중 출력 전류(idc)가 일정하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 일정한 파워로 모터(630)가 동작할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 메인 제어부(210)는, 배수시, 양정의 레벨이 증가할수록, 모터(630)의 속도가 증가하도록 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 메인 제어부(210)는, 배수시, 양정의 레벨이 증가할수록, 펌프(141)의 동작에 의한 양수량이 감소하도록 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 메인 제어부(210)는, 배수시, 세탁조(120) 내의 수위가 낮아질수록, 모터(630)의 속도가 증가되도록 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 메인 제어부(210)는, 모터(630)에 대한 속도 제어시 보다, 모터(630)에 대한 파워 제어시, 양정의 레벨 증가에 따른, 펌프(141)의 동작에 의한 양수량 감소가 더 작아지도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 속도 제어에 비해, 설치 가능한 양정 레벨이 더 커질 수 있게 되어, 설치 자유도가 증대될 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 메인 제어부(210)는, 배수시, 모터(630)에 공급되는 파워가, 시간에 따라 감소하지 않고 일정하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 배수 시간을 단축할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 메인 제어부(210)는, 배수 시작시, 모터(630)에 대해 파워 제어를 수행하며, 잔수에 도달하는 경우, 파워 제어를 종료하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 효율적으로 배수 동작을 수행할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 메인 제어부(210)는, 출력 전류(idc)의 레벨이 작아질수록, 전압 지령치(Sn)가 커지도록 제어하며, 스위칭 제어 신호(Sic)의 듀티가 커지도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 일정한 파워로 모터(630)가 구동될 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 배수 모터(630)는, 모터(630)로 브러시리스(BrushLess) DC 모터(630)로 구현될 수 있다. 이에 따라, 정속 제어가 아닌 파워 제어가 간편하게 구현될 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 메인 제어부(210)는, 배수시, 모터(630)에 공급되는 파워가, 제1 파워에 도달하지 못한 경우, 모터(630)의 속도가 증가되도록 제어하며, 모터(630)에 공급되는 파워가 제1 파워를 초과하는 경우, 모터(630)의 속도가 감소되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 파워 제어가 수행되어 일정한 파워로 구동됨으로써, 컨버터가 일정한 전력을 공급하면 되므로, 컨버터의 안정성이 향상될 수 있게 된다. 또한, 파워 제어가 수행됨으로써, 설치 조건에 따라 배수 성능 감소를 최소화할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 메인 제어부(210)는, 모터(630)에 공급되는 파워가, 제1 파워에 도달한 경우, 모터(630)의 속도가 일정하도록 제어할 수 있다. 이와 같이, 파워 제어가 수행됨으로써, 설치 조건에 따라 배수 성능 감소를 최소화할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 메인 제어부(210)는, 배수시, 펌프(141)로 유입되는 수입부의 수위와, 펌프(141)에서 배출되는 수출부의 수위의 차이인 양정(lift)의 레벨이 증가할수록, 모터(630)의 속도가 증가하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 배수시 양정이 가변하더라도 양수가 원활하게 수행될 수 있게 된다. 특히, 파워 제어가 수행됨으로써, 설치 조건에 따라 배수 성능 감소를 최소화할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 메인 제어부(210)는, 배수시, 세탁조(120) 내의 수위가 낮아질수록, 모터(630)의 속도가 증가되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 배수시 세탁조(120) 내의 수위가 낮아지더라도 양수가 원활하게 수행될 수 있게 된다.
도 7은 파워 제어와 속도 제어에 따라 모터에 공급되는 파워를 보여주는 도면이다.
먼저, 본 발명의 실시예와 같이 파워 제어가 수행되는 경우, 시간에 따라 모터(630)에 공급되는 파워의 파형은 Pwa와 같이 예시될 수 있다.
도면에서는, Tm1 시점까지 파워 제어 수행에 따라 파워가 대략 일정하게 유지되며, Tm1 시점에 파워 제어가 종료되는 것을 예시한다.
메인 제어부(210)는, 배수시, 파워 제어 수행에 따라, 세탁조(120)의 수위가 낮아짐에도 불구하고, 모터(630)에 공급되는 파워가, 시간에 따라 감소하지 않고 일정하도록 제어할 수 있다.
메인 제어부(210)는, 배수시, 파워 제어 수행에 따라, 모터(630)에 공급되는 파워가, 제1 파워(P1)가 되도록 제어할 수 있다.
특히, 양정이 가변되더라도, 메인 제어부(210)는, 배수시, 파워 제어 수행에 따라, 모터(630)에 공급되는 파워가, 일정한 제1 파워(P1)가 되도록 제어할 수 있다.
이때, 일정한 제1 파워(P1)의 의미는, 제1 파워(P1)를 기준으로 제1 허용 범위(Prag) 이내의 파워로 모터(630)가 구동되는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 제1 허용 범위(Prag) 이내는, 제1 파워(P1)를 기준으로 대략 10% 이내에서 맥동하는 경우에 대응할 수 있다.
도 7에서는, 파워 제어 수행시, 오버 슈트되는 Pov 기간을 제외한, Tseta 시점부터 배수 완료시점(Tm1) 까지, 제1 파워(P1)를 기준으로 제1 허용 범위(Prag) 이내의 파워로 모터(630)가 구동되는 것을 예시한다. 이에 따라, 배수시 양정이 가변하더라도 양수가 원활하게 수행될 수 있게 된다. 또한, 컨버터(410)의 안정성이 향상될 수 있게 된다.
여기서, 제1 허용 범위(Prag)는, 제1 파워(P1)의 레벨이 커질수록 커질 수 있다. 또한, 제1 허용 범위(Prag)는, 배수 완료 기간(Pbs)이 길어질수록, 커질 수 있다.
즉, 메인 제어부(210)는, 양정이 제1 레벨인 경우, 배수 시작 후 제1 시점(Tseta)부터 배수의 완료시(Tm1)까지, 시간에 따라 감소하지 않고, 제1 파워(P1)를 기준으로 제1 허용 범위(Prag) 이내의 파워로, 모터(630)가 구동되도록 제어하며, 양정이 제2 레벨인 경우, 제1 시점(Tseta)부터 배수의 완료시(Tm1)까지, 시간에 따라 감소하지 않고, 제1 파워(P1)를 기준으로 제1 허용 범위(Prag) 이내의 파워로 모터(630)가 구동되도록 제어할 수 있다.
이를 위해, 메인 제어부(210)는, 배수시, 파워 제어가 수행되는 경우, 출력 전류(idc)와 dc단 전압(Vdc)에 기초하여, 파워를 연산하고, 연산된 파워에 기초하여 전압 지령치(Sn)를 출력하며, 인버터 제어부(430)는, 전압 지령치(Sn)에 기초하여, 스위칭 제어 신호(Sic)를 모터(630)에 출력할 수 있다.
한편, 메인 제어부(210)는, 출력 전류(idc)의 레벨이 작아질수록, 전압 지령치(Sn)가 커지도록 제어하며, 스위칭 제어 신호(Sic)의 듀티가 커지도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 일정한 파워로 모터(630)가 구동될 수 있게 된다.
한편, 메인 제어부(210)는, 양정(lift)의 레벨이 증가할수록, 모터(630)의 속도가 증가하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 배수시 양정이 가변하더라도 양수가 원활하게 수행될 수 있게 된다. 특히, 파워 제어가 수행됨으로써, 설치 조건에 따라 배수 성능 감소를 최소화할 수 있게 된다.
한편, 메인 제어부(210)는, 배수시, 세탁조(120) 내의 수위가 낮아질수록, 모터(630)의 속도가 증가되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 배수시 세탁조(120) 내의 수위가 낮아지더라도 양수가 원활하게 수행될 수 있게 된다.
다음, 본 발명의 실시예와 달리, 속도 제어가 수행되는 경우, 즉, 배수 모터(630)의 속도를 일정하게 유지하도록 제어하는 경우, 시간에 따라 모터(630)에 공급되는 파워의 파형은 Pwb와 같이 예시될 수 있다.
도면에서는, Tm2 시점까지 속도 제어가 수행되며, Tm2 시점에 속도 제어가 종료되는 것을 예시한다.
속도 제어에 따른 파워 파형(Pwb)에 따르면, 배수시, 세탁조의 수위가 낮아짐에 따라, 모터(630)의 속도는 일정하나, 모터(630)에 공급되는 파워는 순차적으로 낮아질 수 있다.
도 7에서는, 속도 제어 구간(Pbsx) 동안, 모터(630)에 공급되는 파워는 순차적으로 낮아져, 배수 완료 시점인 Tm2에, 대략 Px까지 낮아지는 것을 예시한다.
이에 따라, 속도 제어시의 모터(630) 동작 종료시점이, Tm2로서, 파워 제어시 보다, 대략 Tx 기간 늦춰지게 된다.
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 파워 제어 수행에 따라, 배수시, 배수 시간이, 속도 제어 수행에 비해, 대략 Tx 기간 만큼 단축되게 된다. 또한, 컨버터(410)에서 공급되는 파워가 일정하게 유지될 수 있어, 컨버터(410)의 동작 안정성이 향상될 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 펌프 구동장치 및 펌프모터의 구동은, 배수펌프뿐 아니라 순환펌프에도 동일하게 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 펌프 구동장치(620)는, 세탁물 처리 기기(100,100b) 외에, 식기 세척기, 에어컨 등 다양한 기기에 적용 가능하다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 펌프정지에 따른 속도변화가 도시된 도이다.
도 8을 참조하면, 펌프 구동장치는 펌프모터를 정지시켜 펌프의 동작을 제어한다.
펌프모터는 펌프 구동장치의 동작정지명령 입력 시(T0) 회전속도가 점차 감소하여 동작을 정지하게 된다.
펌프모터의 회전속도의 감소에 대응하여 펌프모터에 인가되는 전류 또한 감소한다.
펌프모터는 동작정지명령으로부터 동작을 정지하기까지 일정시간(TS1)이 소요된다. 모터의 정지까지의 시간은 약 800 내지 900ms 로, 펌프모터의 특성에 따라 상이하게 나타날 수 있다.
메인 제어부는 펌프모터가 동작을 정지하기 전에 재기동명령이 입력되는 경우, 일정시간 대기 후 펌프모터가 동작하도록 한다. 메인 제어부는 펌프모터가 동작을 완전히 정지하기까지 펌프의 재기동을 지연시킨다.
메인 제어부는 동작정지명령 이후, 펌프모터의 전류 또는 펌프모터의 속도를 바탕으로 펌프모터가 완전히 정지하였는지 여부를 판단할 수 있다.
메인 제어부는 펌프모터가 동작을 정지하면 다시 기동하도록 할 수 있다. 펌프 구동장치는 펌프모터가 동작을 정지하면 전류를 인가하여 펌프모터가 동작하도록 한다. 펌프모터는 펌프 구동장치로부터 인가되는 전류에 의해 설정속도로 동작한다.
메인 제어부(210)는 펌프모터를 각 구간에 대하여 제어함으로써, 펌프가 정상적으로 기동하는지 여부를 판단하고, 정상적으로 기동하는 경우 속도 또는 파워에 따라 제어한다.
또한, 메인 제어부(210)는 펌프의 회전방향을 바탕으로 특정 방향으로 회전하는지 여부를 판단할 수 있다. 펌프의 유로위치에 따라 방향에 따라 배수되는 세탁수의 양에 차이가 있는 경우 정상적으로 기동된 경우라도 지정된 방향으로 회전하지 않는다면 펌프를 정지시킨 후 재기동하도록 할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 펌프의 동작 단계별 속도변화가 도시된 도이다.
도 9 을 참조하면, 펌프 기동장치는, 펌프 구동장치는 펌프모터를 단계적으로 제어한다.
펌프 구동장치는 펌프가 동작정지하도록 설정되면, 펌프모터의 동작을 정지한다. 메인 제어부는 펌프모터가 완전히 정지하기까지 펌프모터가 재구동되지 않도록 제 1 구간(D21)동안 대기하도록 한다. 펌프 구동장치는 제 1 구간(D21)동안 펌프모터의 회전자를 정지시킨다.
메인 제어부는 배수중에 펌프가 동작 정지 후 기동하는 경우, 펌프 기동을 개시하는 시점에서 펌프모터를 정지시키는 제 1 구간, 펌프모터의 회전자의 위치를 정렬하는 제 2 구간, 펌프모터의 속도가 상승하는 구간으로 구분하여 펌프를 제어한다. 제 1 구간은 앞선 펌프모터의 동작으로 펌프모터의 회전자가 아직 동작중인 경우에 대응하여 펌프모터가 완전히 정지하도록 하기 위한 구간이다.
펌프 구동장치는 메인 제어부의 제어명령에 따라 펌프모터를 기동한다.
배수중에 펌프가 동작 정지 후 기동하는 경우, 펌프 구동장치는 제 1 구간(D21)동안 펌프모터가 기동하지 않도록 대기한다. 펌프 구동장치는 제 1 구간 동안 기동명령이 입력되더라도 펌프모터를 동작시키지 않고 제 1 구간만큼 대기한 후 동작하도록 한다.
제 1 구간(D21)은 앞서 설명한 일정시간(TS1)보다 길게 설정되는 것이 바람직하다. 예를 들어 제 1 구간은 약 2초로 설정될 수 있다. 또한, 제 1 구간의 시간은 배수호스의 양정레벨에 따라 변경될 수 있다. 펌프정지 시 배수호스로부터 배수펌프로 유입되는 세탁수에 의해 모터의 회전자가 유동할 수 있다. 또한, 양정레벨에 배수호스로부터 배수펌프로 유입되는 세탁수의 유량이 상이하므로 회전자 정지를 위한 시간은 변경될 수 있다.
단, 펌프모터가 동작을 정지하고, 제1 구간에 대응하는 시간 동안 정지한 후 기동명령이 입력되는 경우에는 별도의 개기 없이 펌프모터를 기동할 수 있다. 펌프 구동장치는 제 1 구간(D21) 없이 즉시 제 2 구간(D22)부터 펌프모터를 제어할 수 있다.
회전자가 정지하지 않은 상태에서 펌프모터를 동작시키는 경우 회전자의 위치가 불안정하여 정상적으로 제어할 수 없게 된다. 그에 따라 메인 제어부는 회전자가 정지할 수 있도록 제 1 구간을 설정하여 대기하도록 펌프 구동장치를 제어한다. 앞서 도 8에서 설명한 바와 같이 펌프모터는 정지명령에 따라 동작을 정지하는데 일정시간(TS1)이 소요되므로, 펌프 구동장치는 펌프모터의 회전자를 정지시키는 제 1 구간을 설정할 수 있다.
펌프 구동장치는 메인 제어부의 제어명령에 따라 펌프모터의 회전자가 정지하면, 제 2 구간(D22)동안 펌프모터의 회전자 위치를 정렬한다(Aline). 이때, 펌프모터의 회전자 위치 조절을 위해 펌프모터가 동작하므로 인가되는 전류가 증가하고, 회전자 위치 조정을 위해 펌프모터가 일정각 회전할 수 있다.
펌프 구동장치는 회전자의 정렬(Aline)이 완료되면, 제 3 구간(D23) 동안 펌프모터를 초기 기동한다(Open Loop). 펌프 구동장치는 펌프모터로 전류를 인가하여 제 1 속도(R1)로 저속 회전시켜 초기 기동할 수 있다.
제 2 구간(D22) 및 제 3 구간(D23) 동안, 펌프 구동장치는, 센서리스 타입의 펌프모터에 대한 제어의 안정성을 확보하기 위해 제 2 구간 및 제 3 구간은 각각 약 0.3 내지 0.35초간 수행할 수 있다. 제 2 구간 및 제 3 구간은 펌프모터를 구동하기 위한 펌프 구동장치의 구성 또는 펌프모터의 특성에 따라 시간이 변경될 수 있다.
펌프 구동장치는 제 3 구간(D23)에서 펌프모터를 초기 기동하고, 그에 따라 펌프모터는 회전속도가 상승하게 된다.
초기 기동 후, 제 4 구간(D24)에서 펌프 구동장치는 펌프모터가 설정된 속도까지 가속한 후 유지되도록 한다. 제 4 구간은 약 1초간 수행될 수 있다.
속도가 상승하는 제 3 구간과 제 4 구간은 하나의 구간으로 설정될 수 있다.
펌프모터는 제 1 속도(R1)로부터 가속하여 제 2 속도(R2)에 도달하면 속도를 유지한다. 펌프 구동장치는 제 4 구간(D24)동안 펌프모터의 속도 및 전류를 바탕으로 이물질을 감지하고, 기동 실패 여부를 판단할 수 있다.
펌프 구동장치는 펌프모터로 전류를 인가하고 펌프모터가 제 2 속도(R2)까지 가속하도록 제어한다. 그에 따라 펌프모터의 회전속도가 제 2 속도까지 증가하게 된다.
펌프 구동장치는 제 3 구간(D23)에서 펌프모터를 초기 기동한 후, 제 2 속도를 목표속도로 설정하여 제 4 구간(D24) 동안 펌프모터를 동작시킨다(Close Loop).
제 4 구간(D24) 동안, 펌프 구동장치는 펌프모터가 설정된 시간 내에 목표속도인 제 2 속도(R2)에 도달하는지 여부를 판단하여, 이물질 여부 및 정상 기동 여부를 판단할 수 있다.
펌프 구동장치는 펌프모터의 속도가 설정된 시간 내에 제 2 속도(R2)에 도달하지 않는 경우, 펌프모터에 이물질이 존재하거나 또는 펌프모터가 정상 기동되지 않은 것으로 판단할 수 있다. 예를 들어 제 2 속도(R2)는 약 2400 내지 2800rpm으로 설정될 수 있다.
펌프 구동장치는 설정된 시간 내에 제 2 속도에 도달하지 못하거나 전류가 일정값 이상으로 상승하는 등의 경우 기동 실패로 판단할 수 있다. 한 경우, 펌프 구동장치는 펌프모터를 정지한 후, 위와 같은 구간을 반복하여 재기동한다.
정상 기동한 것으로 판단되면, 펌프 구동장치는 펌프모터의 속도를 일정시간 유지하고(D25) 메인모터의 속도, 수위 또는 펌프에 설정되는 모드에 따라 펌프모터의 속도를 제어할 수 있다.
도 10은 도 9의 펌프의 동작 단계별 속도와 파워의 변화가 도시된 도이다.
도 10을 참조하면, 메인 제어부는 펌프 구동장치를 제어하여 제 1 내지 제 4 구간으로 구분하여 펌프모터의 기동을 제어할 수 있다.
펌프모터는 회전자 정지를 위한 제 1 구간(D31), 회전자 위치를 정렬하는 제 2 구간(D32), 기동하여 속도가 상승하는 제 3 구간(D33), 그리고 속도 상승 후 속도를 유지하는 제 4 구간으로 나누어 동작한다. 제 3 구간과 제 4 구간은 펌프모터의 속도가 상승하는 구간으로, 하나의 구간으로 설정될 수 있다.
제 4 구간(D34)에서 메인 제어부는 정상 기동 여부를 판단할 수 있다. 각 구간은 도 8에서 설명한 제 1 내지 제 4구간에 대응된다.
이후 펌프 구동장치는 제 5 구간(D35)펌프모터는 세탁기 처리장치의 배수 또는 탈수 동작에 따라, 메인 제어부의 제어명령에 대응하여 펌프모터의 속도를 제어한다.
제 1 그래프(L31)는 펌프모터의 출력파워이고, 제 2 그래프(L32)는 펌프모터의 속도이다. .
제 1 구간(D21)(D31) 및 제 2 구간(D22)(D32) 동안, 펌프 구동장치는 제1 구간 동안 펌프모터가 동작하지 않도록 제어하고, 제 2 구간에서는 펌프모터의 회전자의 위치를 정렬한다. 그에 따라 펌프모터는 실제 회전하지 않고 정지상태를 유지한다.
제 3 구간(D23)(D33)에서 펌프 구동장치는 펌프모터에 전류를 인가하여 초기 기동한다. 펌프모터는 펌프 구동장치에 의해 속도가 상승하게 된다. 예를 들어 펌프모터는 제 1속도(R1)로 속도가 상승할 수 있다. 펌프모터의 전압이 상승함에 따라 파워 또한 상승하게 된다. 또한, 펌프모터는 제 4 구간(D34)에서 제 32속도(R32)까지 상승한다. 제 32 속도는 제 2 속도와 동일한 값으로 설정될 수 있다.
펌프모터의 속도는 제 32 속도(R32)까지 상승한 후 유지된다. 경우에 따라 제 32속도를 초과하여 상승할 수 있고, 펌프 구동장치는 펌프모터가 제 32속도가 되도록 제어한다.
펌프 구동장치의 제어에 의해 펌프 구동장치는 제 4 구간(D34)에서 펌프모터의 속도변화를 바탕으로 정상적으로 기동하였는지 여부를 판단한다. 펌프 구동장치는 설정시간 내에 지정된 속도까지 도달하는지 여부를 통해 정상 기동 여부를 판단할 수 있다.
제 3 구간은 제 1 상승 기울기로 속도가 상승하고, 제 4 구간은 제1 상승 기울기 보다 큰 제 2 기울기로 속도가 상승한다. 제 3 구간과 제 4 구간에서 펌프모터의 속도는 상승하나 각각 다른 가속도로 속도가 상승하게 된다.
제 4 구간(D34)에서 펌프모터가 정상 기동한 것으로 판단되면, 펌프 구동장치는 제 5 구간(D35)에서 메인모터의 속도, 수위 및 펌프의 모드 중 적어도 하나에 대응하여 펌프모터를 제어한다.
펌프 구동장치는 펌프의 모드 설정에 따라 제 31속도(R31)로부터 속도가 상승하도록 제어하고 그에 따라 펌프모터의 속도가 하강 후, 증가하게 된다. 펌프구동장치의 제어에 의해 펌프모터의 출력파워가 상승하고, 그에 따라 펌프모터의 속도가 상승한다. 펌프 구동장치는 펌프모터에 대한 속도와 파워를 제어한다.
한편, 제 3 구간에서 펌프모터의 파워를 일정하게 제어할 수 있다. 파워를 일정하게 제어하는 경우, 펌프모터의 DC전압이 상승하는 경우 전류가 감소하고 전압이 감소하는 경우 전류가 상승할 수 있다. 그에 따라 파워를 일정하게 제어함으로써 배수성능이 감소하는 것을 방지할 수 있다.
배수 모터(630)의 속도를 일정하게 유지하도록 제어하는 경우, 시간에 따라 모터(630)에 공급되는 파워는 감소할 수 있다. 배수 시, 세탁조의 수위가 낮아짐에 따라, 모터(630)의 속도는 일정하나, 모터(630)에 공급되는 파워는 순차적으로 낮아질 수 있다.
또한, 메인 제어부(210)는, 배수시, 세탁조(120) 내의 수위가 낮아질수록, 모터(630)의 속도가 증가되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 배수시 세탁조(120) 내의 수위가 낮아지더라도 양수가 원활하게 수행될 수 있게 된다.
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 파워 제어 수행에 따라, 배수시, 배수 시간이, 속도 제어 수행에 비해, 대략 Tx 기간 만큼 단축되게 된다. 또한, 컨버터(410)에서 공급되는 파워가 일정하게 유지될 수 있어, 컨버터(410)의 동작 안정성이 향상될 수 있게 된다.
도 11 은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 펌프의 동작 단계별 제어방법이 도시된 순서도이다.
도 11을 참조하면, 펌프는 세탁, 헹굼의 각 단계에서 동작하여 세탁조 내의 세탁수를 배수한다.
펌프 구동장치는 메인모터의 속도, 수위, 펌프의 모드 중 적어도 하나에 대하여 펌프모터를 동작 또는 동작 정지시킴으로써 펌프의 동작을 제어한다. 펌프 구동장치는 펌프모터의 속도 및 파워를 제어할 수 있다.
펌프모터가 기동함에 따라 펌프가 동작하여 세탁수를 배수한다(S310).
펌프 구동장치는 펌프 동작중에 펌프모터를 정지시켜 펌프의 동작을 정지할 수 있다(S320).
예를 들어, 탈수 중에 메인모터의 속도 또는 수위에 따라, 펌프를 동작 정지할 수 있다. 예를 들어 수위가 설정수위 미만인 경우 또는 메인모터가 가속중인 경우, 펌프 모드에 의해 설정시간 동작 후 동작 정지하도록 설정된 경우, 펌프 구동장치는 펌프모터를 정지시켜 펌프가 동작 정지되도록 할 수 있다.
펌프모터가 정지하도록 한 후, 재기동명령이 입력되면, 펌프 구동장치는 펌프모터의 회전자가 정지하였는지 여부를 판단한다. 이때 펌프 구동장치는 펌프모터 정지명령 이후에 설정시간이 경과하였는지 여부를 판단하여(S340) 펌프모터의 회전자 정지 여부를 판단한다. 설정시간은 제 1 구간에 대응하는 시간이다.
펌프 구동장치는 펌프모터 정지로부터 설정시간이 경과하지 않은 경우 대기하고, 설정시간이 경과하면 펌프모터가 동작하도록 제어한다(S350).
펌프 구동장치는 펌프모터의 회전자 위치를 정렬하고(S360), 초기 기동 후 설정된 속도까지 가속하도록 펌프모터를 동작시킨다(S370). 펌프모터의 속도는 설정된 속도까지 상승하고, 설정된 속도에서 유지된다. 이때 펌프 구동장치는 펌프모터의 정상 기동 여부를 판단할 수 있다.
도 12 는 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 펌프 제어방법이 도시된 순서도이다.
도 12를 참조하면, 펌프 기동명령이 입력되면(S450), 펌프 구동장치는 펌프모터의 회전자가 정지하기까지 설정시간 대기 후(S460), 펌프모터가 동작하도록 한다(S470). 경우에 따라 펌프모터가 정지한 상태로 설정시간 이상 경과한 경우에는 펌프모터를 즉시 기동할 수 있다.
펌프 구동장치는 펌프모터의 회전자 위치를 정렬하고(S480), 펌프모터가 초기 기동하도록 한다. 펌프 구동장치는 펌프모터로 전류를 인가하고, 펌프모터가 동작하도록 한다.
펌프 구동장치는 펌프모터가 초기 기동하여 제 1 속도(R1)(R33)에 도달하는지 여부를 판단하고(S490), 제 1 속도에 도달하면 펌프모터의 정상 기동 여부를 판단한다.
만약 제 1 속도에 도달하지 못한 경우 제 1속도까지의 도달시간이 기 설정된 제 1 시간이 경과하였는지 여부를 판단한다(S500).
제 1 시간 내에 제 1 속도에 도달하지 못한 경우, 초기 기동에 실패한 것으로 판단하고(S530), 펌프를 정지시킨 후(S580), 재 기동하도록 한다.
재기동시, 즉시 펌프모터를 동작시키지 않고 설정시간 대기하여 펌프모터의 회전자가 정지한 후에 다시 회전자의 위치를 정렬한 후 초기 기동한다.
한편, 제 1시간 내에 제 1 속도에 도달한 경우, 펌프 구동장치는 초기 기동완료로 판단하여 펌프모터를 설정속도까지 가속한다(S510).
펌프 구동장치는 펌프모터의 회전속도가 목표속도인 설정속도에 도달하기까지의 시간(유지시간)을 기 설정된 제 2 시간과 비교하여(S520), 제 2 시간이 경과한 경우 기동실패로 판단한다(S530).
기동에 실패한 것으로 판단되면 펌프를 정지시킨 후(S580), 재 기동하도록 한다. 재 기동 시, 즉시 펌프모터를 동작시키지 않고 설정시간 대기하여 펌프모터의 회전자가 정지한 후에 다시 회전자의 위치를 정렬한 후 펌프모터를 기동한다.
펌프 구동장치는 제 2 시간 내에 설정속도에 도달하면, 펌프모터의 회전방향을 감지하여 설정방향으로 회전하는지 여부를 판단한다(S550).
펌프 구동장치는 설정방향으로 회전하는 경우 정상 기동으로 판단하고(S560).
한편, 설정방향의 반대방향으로 회전하고 있는 경우, 펌프 구동장치는 기동 실패로 판단하여 회전방향을 변경하도록 설정한다(S570). 펌프 구동장치는 펌프모터를 정지시킨 후(S580) 설정시간 경과 후 재 기동하도록 한다(S460 내지 S550).
펌프 구동장치는 펌프의 배수유로의 위치에 따라 회전방향 별로 배수성능에 차이가 있으므로, 지정된 회전 방향으로 회전하도록 제어할 수 있다. 단, 펌프의 회전방향에 관계없이 동일한 배수성능을 나타내는 펌프의 경우에는 회전방향에 대한 판단없이 기동 성공을 판단할 수 있다.
본 발명의 실시에에 따른 펌프의 구동장치 및 이를 구비한 세탁물 처리기기는, 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
한편, 본 발명의 펌프의 구동장치 및 세탁물 처리기기의 동작방법은 펌프의 구동장치 및 세탁물 처리기기에 각각 구비된 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
120: 세탁조 138, 230: 메인모터
141, 171:펌프 143: 배수유로
210: 메인 제어부 220: 구동부
620, 720: 펌프 구동장치 630, 730: 모터(펌프모터)

Claims (15)

  1. 세탁조를 회전시키는 메인모터;
    펌프를 동작하기 위한 펌프모터;
    상기 펌프모터로 동작전원을 출력하는 펌프 구동장치;를 포함하고,
    상기 펌프모터를 정지하는 제1 구간, 상기 제1 구간 이후, 상기 펌프모터의 회전자를 정렬하는 제2 구간, 상기 제2 구간 이후, 상기 펌프모터의 회전속도를 상승시키는 제3 구간으로 구분하여 동작시키는 메인 제어부;를 포함하는 세탁물 처리기기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3 구간은, 제1 상승 기울기로 상승하는 구간과, 상기 제1 상승 기울기 보다 큰 기울기로 상승하는 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 제어부는, 상기 제3 구간 이후, 상기 펌프모터가 일정 속도로 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3 구간 이후, 상기 펌프모터는 일정 파워로 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 구간이 상기 제2 구간보다 더 긴 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 구간이, 상기 제3 구간 보다 더 긴 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 구간이, 상기 제2 구간과 상기 제3 구간의 합 보다 더 짧은 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3 구간부터 상기 펌프모터에 소비되는 파워가 점진적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 구간 이전에, 상기 펌프모터의 속도를 하강시켜 정지시키는 제5 구간이 더 구비되며,
    상기 제5 구간은, 상기 제2 구간 보다 긴 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제3 구간은 상기 제5 구간 보다 더 긴 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 펌프모터는 상기 제3 구간의 초기에, 제1 상승 기울기로 상승하다가, 제1 상승 기울기 보다 높은 제2 상승 기울기로 상승하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 제어부는 상기 제3 구간에서 상기 펌프모터의 속도가 지정된 속도에 도달하지 않는 경우, 상기 펌프모터를 정지 후 다시 기동하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기.
  13. 펌프모터가 구비되는 펌프의 동작을 개시하는 단계;
    제1 구간 동안 상기 펌프모터를 정지하는 단계;
    제2 구간 동안 상기 펌프모터의 회전자를 정렬하는 단계;
    제3 구간 동안 상기 펌프모터의 회전속도를 상승시키는 단계;
    상기 펌프모터의 속도 또는 파워를 제어하여 세탁수를 순환 또는 배수하는 단계;를 포함하는 세탁물 처리기기의 제어방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제3 구간에서, 제1 기울기로 상기 펌프모터의 속도를 상승시키는 단계;
    상기 제1 기울기보다 큰 기울기로 상기 펌프모터의 속도를 상승시키는 단계를 더 포함하는 세탁물 처리기기의 제어방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제3 구간에서, 상기 펌프모터의 속도가 지정된 속도에 도달하는지 여부를 감지하는 단계;
    상기 펌프모터의 속도가 상기 지정된 속도에 도달하지 않는 경우 기동실패로 판단하여 상기 펌프모터를 정지시키는 단계; 및
    상기 펌프모터를 재기동하는 단계를 더 포함하는 세탁물 처리기기의 제어방법.
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