TWI302094B - Motor driving apparatus for use in a dishwasher - Google Patents

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正替換貢 九、發明說明： t發明所屬之技術領域1 技術領域 本發明係有關於一種用以洗淨家庭用餐具之洗碗機。 5 【】 背景技術 以往，此種洗碗機之馬達驅動裝置係由變頻器來驅動 無感測的無刷馬達，因此泵馬達需要實現小型化（例如可 參考專利文獻1)。 10 【日本專利公報特開2003 — 190070號】 但是，在前述的習知構造中，為了檢測轉子的位置， 必須檢測馬達的感應電壓，因此採用了稱為“方波驅動” 的馬達驅動方法，故馬達電流的波形失真大、且馬達噪音 也會增大。另外，由位置感測信號進行驅動來代替無感測 15 驅動的場合下，則需要在馬達中設置感測器，而有馬達的 厚度會增大、且馬達的信賴性降低、成本上升等問題。 【發明内容】 發明揭示 發明欲解決之問題 20 本發明係可解決前述習知問題者，其目的在於提供一 種可藉對泵馬達進行無感測正弦波驅動，藉此以降低馬達 噪音，並因為省去位置感測器，以使馬達小型化、薄型化、 低成本化，同時提高信賴性。 為了解決前述習知之課題，本發明之洗碗機之馬達驅 5 觸正替換頁 動裝置係藉由整流電路將交流電轉換成直流電，並由反相 器電路來驅動清洗泵、或用以驅動排水泵之馬達，並藉由 電流檢測機構檢測反相器電路之輸出電流來對反相器電路 進行PWM控制以設定旋轉數，並控制反相器電路輸出電壓 5與電流相位或無效電流在預定值。 本發明之洗碗機之馬達驅動裝置係藉由使因應於設定 旋轉數之馬達負載之轉矩電流之無效電流流通，而使DC無 刷馬達（同步馬達）進行無感測正弦波驅動，如此，即使沒有 位置感測器也可高效率運轉，並可減少馬達噪音、並且可 10 省下位置感測器而可使馬達小型化、並可提高信賴性與低 價格化。 本案第1發明的洗碗機之馬達驅動裝置包含有：交流電 源；用以將前述交流電源的交流電力變換成直流電力之整 流電路；用以將前述整流電路的直流電力變換成交流電力 15之反相器電路；藉由前述反相器電路加以驅動，並用來驅 動清洗泵或排水泵之馬達；檢測前述反相器電路的輸出電 流之電流檢測裝置；及藉前述電流檢測裝置的輪出信號對 前述反相器電路進行PWM(脈寬調變)控制，以控制前述馬 達以達到設定旋轉數之控制機構，又，前述反相器電路的 20輸出電壓和輸出電流的相位或者無效電流係控制在預定 值’如此可以省去位置感測器，而可使馬達小型化，同時 可提高信賴性及實現低價格化。 第2發明係如第1發明之洗碗機的馬達驅動裝置，其 中，前述反相器電路係由包含6個電晶體之3相全橋式反相 6 正替換頁 裔電路所構成，前述電流檢測裝置係由分別連接到前述3相 全橋式反相器電路的下臂電晶體的負電位端分路電阻器所 構成，並藉檢測在前述分路電阻器流通的電流，來檢測前 述反相器電路的輸出電流。如此，可容易檢測直流成分， 5且可藉低價格的分路電阻器來構成電流檢測機構，故可使 電流檢測機構小型化，並可實現低價格之無感測馬達驅動 裝置。 第3發明係如第1發明之洗碗機的馬達驅動裝置，其 中，前述馬達係由扁平狀的無位置感_DC(直流）無刷馬達 10所構成。藉由由DC(直流)無刷馬達所構成，可以使馬達小 型化，此外，由於沒有位置感測器，馬達可以做成扁平狀， 從而能夠減小清洗槽底部安裝馬達等的容積，從而可加大 用來设置餐具的清洗槽容積，而可實現一種結構緻密且容 量大的洗碗機。 15 弟4發明係如第1發明之洗碗機的馬達驅動裝置，係將 前述反相器電路的輸出電壓和輸出電流的相位、或者無效 電流控制為預定值，藉此將前述反相器電路的輸出電流和 前述馬達的感應電壓的相位控制為大略同相位。如此，藉 由將馬達感應電壓相位和馬達電流相位控制成大略同相 20位’可以減小馬達電流，而作最高效率的運轉，並減少馬 達的溫度上升，故可使馬達小型化、扁平化，並可減小馬 達的安裝容積，加大放置餐具之清洗槽容積，而可實現結 構緊淒、容量大、低價之洗碗機。 弟5發明係如第1發明之洗碗機的馬達驅動裝置，係將 前述反相器電路的輸出電壓和輸出電流的相位或無效電流 控制為預定值，藉此將前述反相器電路的輸出電流相位控 制成相對於前述馬達的感應電壓為超前角。如此，即使電 流相位因負載變動而發生變化，電流相位也會比感應電壓 5延遲而不會發生轉矩減少、失步等情況，故即使係如系吸 入空氣等急劇的負載變化，也可以使之穩定動作，同時即 使在極數多的馬達中也可以藉由控制較弱的磁場進行高速 旋轉。 第6發明係如第1發明之洗碗機的馬達驅動裝置，係反 相器電路與對前述反相器電路進行PWM控制之切換週期 同步地利用前述電流檢測機構檢測前述反相器電路之輸出 電流，且對前述電流檢測機構所檢測出之電流值和與切換 週期同步地運算設定之輸出電流值進行比較，藉此將前述 反相器電路之輸出電壓與輸出電流的相位、或無效電流之 15 瞬時值控制為預定值。如此，可以高於馬達驅動頻率之載 波頻率，來檢測馬達電流相位、無效電流或電流絕對值， 加快馬達控制應答時間，使之能夠跟得上負載變動故，即 使如泵吸入空氣等急遽的負載變動，也可以使之穩定動作。 第7發明係如第1發明之洗碗機的馬達驅動裝置，係將 2〇 W述馬達控制成進行正轉或反轉以進行清洗泵操作或排水 栗操作，並在驅動前述泵時，將前述馬達控制在設定旋轉 數，且反相器電路輸出電流在預定值以下時，則進行前述 泵之空氣吸入檢測判定。如此可在清洗操作或漂洗操作時 減少旋轉數或增加水量，以防止檢测判定空氣吸入空氣時 咐3 Q2|QQ叙)正替換頁 的噪音增加，並可在排水操作時暫時停止泵動作直到清洗 t貯存到清洗槽下部，’然後再次驅動排水碰，藉此可減少 操作時間並可減少噪音的產生。 【貧施方式;j 5較佳實施例之詳細說明 (實施型態1) 第1圖係本發明的第1實施型態中的洗碗機的馬達驅動 裝置之區塊圖。 第1圖中，交流電源1施加交流電力到整流電路2後，變 10換成直流電力，並藉反相H電路3將直流電力變換成3相交 流電力來驅動馬達4。在整流電路2中，電容器…、·係 與全波整流電路20的直流輸出端子串聯，且電容器2u、21b 的連接點連接到輸入交流電源之其中一方的端子，而構成 直流倍壓電路，提高施加到反相器電路3中的施加電壓。電 15流檢測機構5係連接到反相器電路3的負電壓側，藉由檢測 流過反相器電路3的3相各下臂的電流，可檢測反相器電路3 的輸出電流，亦即馬達4的各相電流。 控制機構6係由電流檢測機構5的輸出信號來運算反相 器電路3的輸出電流，從而施加因應於設定旋轉數的預定頻 2〇率、預定電壓來旋轉驅動馬達4,並因應於馬達負載控制對 輸出電壓輸出之輸出電流相位或無效電流，藉此可以設定 的同步速度驅動馬達旋轉。 第2圖係反相器電路3的詳細電路圖，其中係由包含6 個電晶體與6個二極體之3相全橋式反相器電路所構成。以 下，就3相臂之一的U相臂30A作說明，由雙極絕緣閘電晶 體（下面簡稱為IGBT)構成的上臂電晶體3lal與反向並聯 之二極體32al之並聯連接體，與由KJBT構成的下臂電晶體 31a2與反向並聯之二極體32a2之並聯連接體係串聯連接， 5上臂電晶體31al的集極端子係連接到直流電源的正電位端 子Lp，上臂電晶體31al的射極端子係連接到輸出端子u，下 臂電晶體31a2的射極端子經由構成電流檢測機構5的分路 電阻器50a而連接到直流電源的負電位側端子Ln。 上臂電晶體31 a 1係因應於上臂驅動信號Up而由上臂閘 10極驅動電路33al驅動’下臂電晶體3la2係因應於下臂驅動 信號Un而由下臂閘極驅動電路33a2進行導通/截止切換控 制。上臂閘極驅動電路33al的内部設有根據微分信號進行 設定/重設的RS正反器電路，藉上臂驅動信號up的上升使 上臂電晶體31al進行導通動作，並藉上臂驅動信號Up的下 15降使上臂電晶體31 al進行截止動作。下臂閘極驅動電路 33a2中不需要RS正反器電路，故内部沒有設置。 IGBT的閘極施加電壓需要1〇〜i5v，當使下臂電晶體 31 a2導通時，由15 V直流電源的+端子b 1經由自舉電阻 34a、自舉二極體35a而對自舉電容器36a進行充電，故可藉 2〇自舉電容器36a之蓄積能量使上臂電晶體31al進行導通/ 截止切換。另外，在下臂的反向並聯二極體32&2導通的場 合下，也同樣可以對自舉電容器36a進行充電。 V相臂30B、W相臂30C也進行同樣的連接，各臂中的 下臂電晶體的射極端子係連接到構成電流檢測機構5的分 10 路電阻器50b、50c，分路電阻器5〇b、5〇c另一側的端子係 連接到直流電源負電位端子Ln。由igbt或功率 M〇紐(P°體则卿功率金屬氧化半導體場效應晶體 管)構成下臂電晶體時，可藉由控制閘極電壓進行切換控 5制，因此，若是由IGBT構成下臂電晶體時連接到射極端子 之分路電阻器的電壓，以及由功率囊航構成下臂電晶 體時連接到源極端子之分路電阻器的電壓在^以下，如此 來選定電阻值的話，特點是幾乎不會影響到切換動作，而 可藉由電麼控制進行導通/截止切換控制，並具有可藉由 !〇檢測分路電阻器50a、50b、5〇c的電壓veu、彻、卿來檢 測出反相器電路輸出電流，亦即馬達電流。 第3圖係顯示反相器電路輸出電流的檢測時序圖，其 中，係利用三角調變波進行PWM控制，且為了減低切換噪 音的影響’將上、下臂IGBT的切換時機錯開，且變換爾、 15 vev、vew電壓之高速A/D，然後由微電腦等馬達控制處理 器檢測電流。 第3圖中，ck為三角調變波信號Vt的峰值，亦即在時間 t3處產生的同步信號，mu相電壓控制信號，將三角調變 波信號vt與u相電壓控制信號…進行比較，產生出u相上臂 20電晶體31al的驅動信號Up和u相下f電晶體3U2的驅動信 號UPtl〜t2的區間及t5〜t6的區間為上、下臂電晶體均不 導通的期間，故稱為停滯時間變換時機亦可在上 臂電晶體截止而下臂電晶體導通的時間t3,或在時間〇至時 間t4的停滯時間At範圍内進行。 11 細正替換頁 第4圖係本發明的控制機構之區塊圖，係藉由微電腦或 數據信號處理器等高速處理器實現無感測正弦波驅動。 下面使用第5圖之向量圖對基本控制方法進行說明。第 5圖為轉子表面設有永久磁鐵的表面永久磁鐵馬達（簡稱 5 SPM馬達）的d — q座標系向量圖，馬達感應電壓％與(1軸同 軸，感應電壓Vr與感應電壓常數匕和旋轉數]^亦即馬達驅動 頻率f成比例。換句話說，馬達感應電壓Vr和頻率£之間的比 例（Vr/f)總是保持恆定。 將馬達電流I控制成與q軸同軸時，會成為向量控制， 10但無法檢測出q軸，故假設已經轉動到角度γ。馬達的電壓 方程式可以用下面的公式1來表示，當驅動頻率f被固定 時’ d— q座標系中，若固定電流向量ί，則馬達施加電壓向 量Vi也就固定。反之，若固定馬達施加電壓向量vi的話， 則電流向量I會被固定。另外，在變換成以馬達施加電壓Vi 15 (基軸）為主軸的a—r軸座標時也一樣，若固定電流向量工， 則馬達感應電壓向量Vr就會被固定。換言之，如果預先知 道馬達常數的話（繞線電阻R、繞線電感L、馬達感應電壓 常數kr)，則感應電壓Vr和電流I之間的相位可藉由固定電流 向量I而控制為固定，因此可將q轴電流Iq (亦即轉矩電流） 20 控制成大略固定，並可與向量控制進行相同的控制。 公式1 :

Vi = (i? + >L) I + Vr (R為繞線電阻，ω為角頻率，L為繞線電感） 12 正替换頁 藉由將無效電流Isin 0選定為適當的值，減小超前角 7 ’可以使馬達電流I與轉矩電流（q軸電流）Iq幾乎相同， 如此可進行高效率運轉，減少馬達的損耗，因此馬達的溫 度上升可以減輕，也能使馬達小型化。 5 另外，在一般操作中係如第5圖所示，將馬達電流I設 疋為r超前角，藉此即使相位0因負載發生急劇變動而變 化，與q轴之間的相位γ也不會發生遲延，且不會出現轉矩 驟減而不同步的情況。特別是，在旋轉數急劇下降且相位 r相對於q軸出現延滞，且相位0達到9〇度以上時，出現不 10同步的可能性就很高，因此可藉由進行超前角控制，減少 相位延遲的情況，從而提高旋轉控制的穩定性能。 此外，藉由進行超前角控制，可以實現磁場強度減弱 控制（d軸電流為負），因此可減小馬達感應電壓Vr和線圈 繞線電壓（j〇LI)的和之電壓向量^，故可增加轉矩電流 15 iq，實現高速旋轉。 如上妯述，若已知與馬達常數（繞線電阻R、繞線電感 L、馬達感應、電壓常數k〇及4達負載相對應的轉矩電流Iq 的話，只要控制對馬達施加電壓Vi之反相器電流（馬達電 流）1的絕對值與相位0，就可以控制馬達電流向量，因此， 在第5圖的向量圖中，可將由d—q座標變換基轴座標後咐 軸電流( =Isin0 )或a軸電流Ia ( =Ie〇s0 )控制在預定 值。 第4圖中，驅動條件設定機構6〇係因應馬達驅動條件而 求得驅動旋轉數、轉矩電流和超前角r，且將衫信號色、 13 ??卓3 Q2嶋較)正替換頁

Irs和V/f送至旋轉數設定機構61、無效電流設定機構62和 V/f設定機構65中，以設定驅動頻率f及無效電流Isin0 專。載波h號發生機構63係用來產生用以進行pwM調變的 二角波信號Vt和同步信號ck，而載波頻率（切換頻率）係 5設定在15kH[z以上的超音波頻率，以減少馬達噪音。同步信 號ck係送到各個運算區塊中，各個運算區塊則與同步信號 ck同步進行運算操作。 方疋轉數設定機構61係設定馬達驅動頻率^，並求出載波 信號週期Tc的相位角△ 0，然後加到電角度運算機構64， 10並將驅動頻率信號f送到V/f設定機構65中。電角度運算機 構64與同步信號ck同步求出相位0，並將相位信號0加到 用以記憶業已標準化正弦波列表的記憶機構66、3相/2相 基軸變換機構68、2相/3相基軸逆變換機構72及無效電流設 定機構62中。 V/ 又疋機構65係用以設定因應於驅動頻率^或負載 轉矩之施加電壓常數kvn者，且設定與旋轉數或負載轉矩成 比例的值。為泵馬達時，負載轉矩係以旋轉數的平方增加， 因此，施加電壓常數kvn必須與驅動頻率的平方成比例來增 加。如後所述，採用單馬達雙泵或者單馬達單泵的方式^ 2〇正向旋轉進行清洗操作、以反向旋轉進行排水操作時，馬 達所需的轉矩電流各有不同，因此在正轉和反轉時需要改 變施加電壓常數kvn的設定值。 記憶機構66係將進行對應於相位角之三角函數運算所 必須的標準化正弦波列表記憶於記憶區域，舉例而言，具 14 正替換頁 ___^一 •一 有從相位0到2ττ、從一 1到十丨的正弦波資料。 如第3圖之時序表所示，高速A/d變換機構67在三角 調變波信號Vt的峰值時，在數微秒之内將電流檢測機構5的 輸出信號veu、vev、vew進行A/D變換成與變頻器的輸出 5電流相對應的數據信號lu、Iv、IW，然後將各相電流的瞬時 值加到3相/2相基軸變換機構68中。 如第5圖所示，3相/2相基軸變換機構68係將反相器電 路輸出電流的瞬時值進行3相/2相變換，然後將座標變換成 反相器電路輸出電壓軸，亦即馬達基軸（a —㈡由）變換， 10 並使用公式2進行絕對變換’而求出a轴成分la和r轴成分 Ir°Ir相當於Isin0，由反相器輸出（母線電壓）來看係為 無效電流成分。藉由進行座標變換，不但可以從輸出電流 瞬時值在瞬間求出無效電流成分Ir，而且還可以下面的公式 3中所示平方平均方法，在瞬間求出輸出電流向量絕對值 15 Im。另外，可由公式4在瞬間求出從反相器輸出（母線電壓） 觀察時的電流相位0，因此，相較於設置電流過零點檢測 機構來進行相位檢測的方式，更可大幅提高應答性。 公式2 : ΊΓ cos 0 sin 0 一 1 1 2 1 2 — Iu la —sinfl cosfl _ 0 £L ^ 2 2」 Iv Iw 公式3 : = 4la^lr^ 公式4 : Φ =tan_1(/r//a) 無效電流比較機構6 9係將3相/2相基軸變換機構6 8的 輪出信號Ir與無效電流設定機構62的設定信號lrs進行比 較，並輸出其誤差信號Air，並藉誤差信號放大運算機構70 進行放大或積分後，將施加電壓常數變更信號kv輸出到控 制電壓比較設定機構71。 控制電壓比較設定機構71係將V/f設定機構65的輸出 信號kvn和誤差信號放大運算機構70的輸出信號kv作比 較，形成反相器輸出電壓控制信號Va，且控制反相器輪出 電壓使無效電流成分Ir為預定值，並將反相器輸出電壓抑制 信號Va加到2相/3相基軸逆變換機構72中。 15 2相/3相基軸逆變換機構72係使用公式5所示的逆變換 式來產生3相正弦波電壓#號。由於反相器輸出電壓斑&轴 同相，且r軸成分的Vr’為零，因此只要計算出Va即可，3 相電壓vu、vv、vw則輸出到P控制機構73。 公式5 : 16

正替翻I —---_、

Vu" Vv =/¥ 一 1 〇 — 1 νΎ ~~2~~ Vw 一 一 1 >Γ3 COS0 — Sin 0 一 _Vr 一 sin β cos θ Va

/¥ 第6圖係顯示PWM控制之各種波形的時序圖。

Eu為從中性點觀察到的馬達感應電壓波形，ι_υ相電 流波形，比馬達感應電壓Eu稍微超前一點。另外，vu、vv、 5 VW分別為U相、V相、W相的PWM控制輸入信號，也就是 利用2相/3相基軸逆變換裝置72的輸出信號與三角調變波 信號Vt進行比較，藉此形成PWM控制輸出信號Up。信號vu 和U相輪出電壓Vi的相位相同，而u相電流iu的相位要比信 號vu的相位0延遲。 [〇 第7圖係將洗碗機簡略化來表示，且係顯示單馬達單栗 方式的構造的截面圖。其中，由供水閥8將自來水供給到清 洗槽7中，並將清洗水9存貯在清洗槽7中。在清洗槽7的下 部設有軸向垂直且為扁平狀之DC(直流)無刷馬達4，並於馬 達4的下方設有泵殼10，藉由使葉輪η正向旋轉，將壓力由 15軸向施加到離心方向。朝正向旋轉時，清洗水會由設有喷 射管嘴12a的喷射翼12b朝餐具（未圖示）噴射且進行清洗。 另外，正向旋轉時，泵殼10的内部壓力會變高，而設置在 泵殼10側面的排水閥13會關閉，因此水流方向會在喷射翼 17 阳@20謂*)正替換頁 12b側。若使葉輪11反向旋轉，則由葉輪11的侧面朝垂直方 向施加壓力，並在打開排水閥13後，垂直方向的水流會流 向排水管14，因此，可以單馬達與單泵進行清洗與排水。 即使分別設有葉輪與泵殼作為清洗用與排水用之單馬達雙 5 泵方式’亦可以正轉進行清洗，以反轉進行排水操作，但 是，泵的高度會增高，而無法縮小清洗槽7的下部容積。 若根據本發明，可以省去DC(直流）無刷馬達中的位置 感測器，從而可使扁平構造的馬達更薄，並可藉與單馬達 單泵方式相組合，而減小清洗槽的下部容積，可加大用以 10 放置餐具之清洗槽容積。此外，DC(直流)無刷馬達4的馬達 輸出為一定的話，旋轉數會越高，則馬達可小型化，因此 可藉提高葉輪的旋轉數，使泵形狀與馬達形狀小型化。 (實施型態2) 第8圖係顯示本發明的洗碗機的馬達驅動裝置之動作 15 之馬達控制程序流程圖。 馬達驅動程序從步驟100開始，在步驟101進行驅動頻 率、V/f及無效電流等各種設定。接下來，進入步驟102， 判定是否進行起動運轉，若是起動運轉的話，則進入步驟 103，執行起動控制子程序。 2〇 如第11圖所示，起動控制子程序103係使驅動頻率f從 .頻率零直線上升到設定頻率fs，並因應於驅動頻率f變更v /f控制與無效電流設定值Irs。為泵負載的情況下，轉矩會 以旋轉數的平方發生變化，因此可嚴格地求得對應旋轉數 之轉矩電流1(1 ’計算出，再根據控制表進行起動控 18 增3® 細正替換頁 接下來則進入步驟104,判定有無載波信號中斷。 載波^虎中斷，則執行步驟105的载波信號 驟106之旋轉數控制子程序。 丁牲序與步 5第9®為餘錢情切柄詳細過程，牛 驟：開始，在步驟201中判斷栽波同步序二 否為馬達驅動頻率⑷個週期内的載波數kc，如果：; =，則進入步驟202,然後清除载波計數值 率⑷個週期内的載波數kc :達駆動頻 1〇出。 、先在。又疋驅動頻率時求 :說:極馬達的旋轉數—時 為269.3Hz，週期丁為3 712阳 貞羊 波頻率為156kH7W 载波週錢為64w (載 為HZ)時，脈衝數匕為58。若令驅動頻率㈤ 個週期為2喻，則Η固載波週期Tc的相位△^伽 15 “=2"kc。 马 在步驟203中使載波同步信號的計數為增量 :::r:载波姆1個―^ 的^ "來進入步驟2〇5，檢測來自電流檢_構5 攸而檢測出反相器輸出電流Iu、Iv和Iw。H隹入 2〇步驟2〇6，根據公式2進行輩相的基軸座標變換^出在 效電流ΐΓ和有效電流1a，然後進入步獅7，記憶ir、ia。 對值，次妙進入步驟2〇8，由公式3求出馬達電流的向量絕 〜m’。後’進入步驟2〇9，判斷計算值如是否 設 疋值Imax以上。 19

f細赠§細正替換頁I 如果計算值Im在過電流言史定值Ιηι_ι，則進入步驟 2Η)，且停止驅動反相器電路3中的功率半導體，從而停止 馬達驅動，再進入步驟211，建立起過電流異常旗標。 如果計算值Im低於過電流設定值Imax，則進入步驟 5 212 ’射叫來自旋轉數控制子程序之反相器輸出控制信號

Va ’接著進入步驟213 ’根據公式5進行2相/3相基轴座標逆 變換’求出反相n中的各相控制信號vu、vv、vw，然後， 進入步驟214，進行PWM㈣，最後，進人步職5並返回。 帛_係顯示不必㈣每個載波信號執行旋轉數控制 H)子程序，亦可如每2個載波信號實行—次。當載波頻率與超 音波頻率相等時，會有載波週期㈣程序處理時間的問 題，因此分成必須對每個載波都執行相位計算及電流檢測 計异、或PWM控制等之處理，及座標變換或不必對第糊 所示之每個載波都執行的處理，並將非必要對每個載波都 I5執行的處理分割成複數個來處理，藉此可執行除馬達控制 以外之洗碗機的順序程式。 第10圖中，由步驟300開始旋轉數控制子程序，在步驟 301中找出.驅動頻率設定值fs，然後進入步驟3〇2，找出與頻 率設定值fs相對應的無效電流設定值Irs，再進入步驟3〇3找 20出由3相/2相基軸座標變換求得之無效電流ir ,然後進入步 驟304找出施加電壓常數設定值v/f。接下來，在步驟3〇5 比較Irs和Ir，並由誤差信號ΔΐΓ運算出施加電壓倾然 後進入步驟306，由施加電壓常數設定值v/f與在步驟3〇5 所求得之施加電壓常數!^，運算基軸施加電壓信號化，最 20 〒搏嫩)正替換頁 後進入步驟3〇7儲存va，然後進入步驟3〇8進行返回的動 作。 再火回到第8圖所示之馬達驅動程序，在步驟1〇7中判 斷疋否進仃排水泵驅動，如果驅動排水泵，則進入步驟 5 並檢測馬達電施，接著判定馬達電流加是否小於設 定值Ima，如果小於設定值Ima的話，則進入步驟ιι〇，建立 吸入二氣檢測旗標，然後進入步驟111使馬達停止驅動，接 著，進入步驟112進行返回的動作。 第丨2圖係顯示因應於泵驅動旋轉數來設定v/f、Isin 0矛吸入空氣檢測電流電平Ima者。如第13圖所示，當泵中 吸入空氣時，馬達負載會減輕，而轉矩電流Iql會減少，故 馬達施加電壓Vil會變小，而無效電流呆持一定，因此， 相位0 1會增大，且相對於施加電壓相位，q轴會大幅超前， 藉此可減少II的有效電流。 在驅動排水泵時，因為排水動作而清洗槽内無洗淨水 gdb ，^吸入空氣而排水操作的噪音會增大，因此，當檢測 有A氣吸入時，會立即使馬達停止驅動，並在暫時停止後， 再人起動進行排水操作，並重複如此的動作複數次。 2〇 在清洗操作時，檢測到有空氣吸入時，會減少馬達的 、、區動％轉數，而可減少空氣的吸入量。另外，當減少旋轉 數¥，也可能降低清洗性能，因此，可以保持旋轉數不變， 補充進水，增加清洗水量，來降低吸入空氣量。或者， 也可以同時採取上述兩種措施。 另外，從馬達電流Im及利用公式4求出的相位$，可以 21

正替換頁 更明確地檢剛空氣吸入的情況 ，因此，也可以由兩方的資 料檢測判斷是否吸入空氣。 又’當吸入空氣時，馬達的負載會減輕，而進行減少 馬達施加電壓（反相器輸出電壓）的動作，但是，由於馬 達電"U«減少後無效電流也會減小，因此相反的會進行增大 …、效電〃,L的動作，故，如此電流包絡線會有很大的振動， 電、1L振幅值也變大，但是，也會有相反而變小的情況， 因此’在電流振幅減少的場合下進行檢測的話可以提高檢 測精度。 10 此外’檢測電流或電壓振動的機構可藉由求得包絡線 的最大值和最小值之間的差值來檢測吸入空氣。 15 如上A述，本發明的洗碗機中的馬達驅動裝置係可藉 由低價位的電流檢測機構來檢測反相器電路電流，而對 DC(直流)無刷馬達進行無感測正弦波驅動者，不需要位置 感測器，且可以提高操作效率，因此可使馬達小型化、薄 型化、低振動、低價位，並且還可以提高信賴性。 20 此外’藉由與載波週期同步，且與功率電晶體的切換 時機錯開進行電流檢測，可以減少切換噪音的影響來檢測 電流，且即使在載波頻率處於超聲波解中，亦可以3個分 路方式毫無問題地進行檢測。 此外，由於係與载波週期同步地進行往反相器輸出電 壓基軸的座標變換，因此i j在瞬間檢測電流向量絕對值與 電流相位或無效電流，龄 e ^ ^ _ ’即使係泵馬達中吸入空氣等急 劇的負載變化，也可以遠$丨^ 尚速應答而不會不同步。 22

1取3820鳅)正替換頁I

备^一丨_丨 I丨·ι·__·丨丨 _ ii·· _通 I 另外’由於可輕易檢測瞬時電流，因此，可由馬達負 載變動引起的馬達電流變化而輕易進行空氣吸入檢測。 另外，以上雖係就SPM馬達作說明，但是，轉子鐵心 内部设有永久磁鐵的IPM馬達也可與本發明達到同樣的效 5 果。 另外，主要係就無效電流Isin0固定來作說明，但是， 即使係有效電流ICOS0及相位0固定控制也可達到大略相 同的效果。 【產業上之可利用性】 10 藉前述電流檢測機構的輸出信號對 如上所述，在本發明之洗碗機之馬達驅動裝置，係可 藉由整流電路將交流電力變換成直流電力，並藉由反相器 電路來驅動馬達，藉由電流檢測機構來檢測反相器電路的 輸出電流，然後對反相器電路進行PWM控制，以達到設定 15 旋轉數，並將反相器電路輸出電壓與電流相位或無效電流 控制在預定值，因此，馬達可進行高效率的無感測正弦波 驅動，且亦可適用於驅動洗碗乾燥機的乾燥風扇馬達，或 洗衣乾衣機的乾衣風扇馬達及浴室水泵馬達等。 【圖式簡單説明3 20 第1圖係本發明之實施型態之洗碗機的馬達驅動裝置 區塊圖。 第2圖係本發明之洗碗機之馬達驅動裝置的反相器電 路圖。 第3圖係本發明之洗碗機之馬達驅動裝置的電流檢測 23 鞭)正替換頁丨 時序圖。 第4圖係本發明之洗碗機之馬達驅動裝置的控制機構 區塊圖。 第5圖係本發明之洗碗機之馬達驅動裝置的控制向量 5 圖。 第6圖係本發明之洗碗機之馬達驅動裝置的各種波形 與時序圖。 第7圖係本發明之實施型態之洗碗機之馬達驅動裝置 的截面圖。 10 第8圖係本發明之第2實施型態之馬達控制程序流程 圖。 第9圖係本發明之馬達控制程序之載波信號中斷子程 序的流程圖。 第10圖係本發明之馬達控制程序的旋轉數控制子程序 15 的流程圖。 第11圖係本發明之洗碗機之馬達驅動裝置的起動控制 時序圖。 第12圖係與本發明之洗碗機之馬達驅動裝置的旋轉數 相對應的控制表。 20 第13圖係本發明之洗碗機之馬達驅動裝置吸入空氣時 的控制向量圖。 24 分部輪)正替換頁j 【主要元件符號說明】 1...交流電源 32al，32a2…反向並聯二極體 2...整流電路 33al...上臂閘極驅動電路 3...反相器電路 33a2...下臂閘極驅動電路 4...馬達 34a…自舉電阻 5...電流檢測機構 35a···自舉二極體 6...控制機構 36a...自舉電容器 7...清洗槽 50a，50b，50c...分路電阻器 8...供水閱 60...驅動條件設定機構 9...洗淨水 61...旋轉數設定機構 10…果殼 62...無效電流設定機構 11…葉輪 63…載波信號發生機構 12a...噴射管嘴 64...電角度運算機構 12b...喷射翼 65...V/f設定機構 13...排水閥 66.··記憶機構 14...排水管 67…高速A/D變換機構 20...全波整流電路 68... 3相/2相基軸變換機構 21a，21b...電容器 69...無效電流比較機構 30A...U相臂 70…誤差信號放大運算機構 30B...V相臂 71…控制電壓比較設定機構 30C...W相臂 72.. .2相/3相基軸逆變換機構 31al…上臂電晶體 31a2…下臂電晶體 73...PWM控制機構 25

Claims (1)

1. 梁麵通35辦旨料旨轉讎酵換本 97年3月21日 十、申請專利範圍： 1. 一種洗碗機的馬達驅動裝置，包含有： 交流電源， 整流電路，係用以將前述交流電源的交流電力變換 5 成直流電力者； 反相器電路，係用以將前述整流電路的直流電力變 換成交流電力者； 馬達，係藉由前述反相器電路加以驅動，並用來驅 動清洗泵或排水泵者； 10 電流檢測機構，係用以檢測前述反相器電路的輸出 電流者；及 控制機構，係藉前述電流檢測機構的輸出信號對前 述反相器電路進行正弦波PWM(脈寬調變)控制，以控 制前述馬達達到設定旋轉數者， 15 又，相對於前述反相器電路之輸出電壓的無效電流 係控制在預定值。 2·如申請專利範圍第1項之洗碗機的馬達驅動裝置，其 中，藉由控制相對於前述反相器電路之輸出電壓的無效 電流呈預定值，而使前述反向器電路之輸出電流與前述 20 馬達之感應電壓的相位控制為大略同相位。 3.如申請專利範圍第1項之洗碗機的馬達驅動裝置，其 中，前述控制機構由可將前述反相器電路之輸出電流之 瞬時值予以3相/2相變換後，將座標變換成前述反相器 電路輸出電壓軸的3相/2相·基軸變換機構所構成，並 26 正替 _L—-_il——面【» I——「一------- in------------- 藉前述3相/2相•基軸變換機構而可控制與前述反相器 電路輸出電壓軸呈直角關係之無效電流為預定值。 27 七、指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為：第（1 )圖。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 1.. .交流電源 2.. .整流電路 3…反相電路 4…馬達 5··.電流檢測機構 6…控制機構 20···全波整流電路 21a，21b…電容器 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： 4