WO2011122849A2 - 모터 제어방법 및 장치와, 세탁기 및 그 제어방법 - Google Patents

모터 제어방법 및 장치와, 세탁기 및 그 제어방법 Download PDF

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김재현
장재원
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Definitions

  • the present invention relates to a motor control method and apparatus, a washing machine, and a control method thereof, and more particularly, to efficiently control a motor to rotate constantly at a desired rotation speed and to efficiently calculate a quantity of guns in a drum.
  • a washing machine is a device that cleans through a process such as washing, rinsing, and dehydrating to remove contamination on clothes, bedding, etc. (hereinafter, referred to as 'po') by using water, detergent, and mechanical action.
  • Washing machines are classified into agitator type, pulsator type and drum type washing machines.
  • the stirring type washes by rotating the laundry rod rising to the left and right in the center of the washing tank, and the vortex type washes by rotating the disk-shaped rotary blade formed at the lower part of the washing tank to the left and right by using friction force between the water flow and the cloth, and the drum type inside the drum. Add water, detergent and cloth to wash the drum by rotating it.
  • the drum washing machine is equipped with a tub in which washing water is accommodated inside a cabinet forming an exterior, a drum in which a cloth is accommodated is disposed inside the tub, and a motor for rotating the drum is mounted on the rear side of the tub, and the tub is mounted on the motor.
  • the drive shaft connected to the back side of the drum penetrates through is built up.
  • the inside of the drum is equipped with a lifter to raise the gun when the drum rotates.
  • Such a washing machine has a phenomenon in which the fabric is biased to one side due to the entanglement of the fabric, which causes an eccentricity in which one side becomes heavy based on the center of the drum.
  • the gun is eccentric and the drum rotates at high speed (e.g., when the gun is dehydrated)
  • vibrations and noise are generated by unbalance where the geometric center of the drum's rotation axis itself and the actual center of gravity are inconsistent.
  • an apparatus for reducing the unbalance of the drum is installed, which is called a balancer.
  • Counter weights for drum washing machines have been used as counter weights to compensate for eccentricity by attaching additional mass, but in recent years, a ring-shaped space having a predetermined width in the circumferential direction is formed on the front or rear of the drum.
  • the ball balancer which is completely sealed by heat fusion after filling the liquid into the ball, is mainly employed. When the drum rotates at high speed, the balancer distributes the inner material to move away from the center of gravity of the gun so that the center of gravity of the drum is close to the center of rotation.
  • the washing machine using the balancer measures the unbalance of the drum by measuring the amount of change in the drum rotational speed after rotating the drum at a constant speed before rotating the drum at a high speed. Measure the unbalance of the drum to accelerate the drum when the balancer is in the proper position. That is, the drum is accelerated by determining an appropriate acceleration point according to the unbalance degree of the drum. Therefore, it is required to constantly rotate the motor at a desired rotational speed in order to measure the degree of unbalance of the drum.
  • a washing machine in which a balancer is used has a problem in that it is difficult to measure a quantity of cloth in a drum.
  • the present invention has been made in an effort to provide a motor control method and apparatus for constantly rotating a motor at a desired rotation speed, a washing machine, and a control method thereof.
  • Another object of the present invention is to provide a motor control method and apparatus, a washing machine and a control method for bringing a rotational speed of a motor closer to a desired rotational speed in response to a change in rotational speed of a motor according to an unbalanced degree of a drum.
  • Another problem to be solved by the present invention is to provide a motor control method and apparatus, a washing machine, and a control method for calculating the amount of the fabric in the drum relatively accurately regardless of changes caused by other factors.
  • the motor control method the first power value applied to the inverter to apply the first power value to the motor based on the pre-stored first command voltage value corresponding to the command speed step; Maintaining a first rotational speed at which the motor to which the first power value is applied is rotated while maintaining a first rotational speed; And applying a second power value by the inverter applying a second power value to the motor based on the second command voltage value compensated according to the difference between the first rotation speed and the command speed.
  • the coil is a stator winding; And a motor controller including a rotor for generating an electromagnetic interaction with the coil, the motor control apparatus comprising: a motor controller configured to output a pre-stored first command voltage value corresponding to a command speed; An inverter configured to apply a first power value to the stator based on the first command voltage value; And a speed detector configured to measure a first rotation speed of the rotor when the inverter applies the first power value to the stator, wherein the control unit includes the first rotation speed and the command measured by the speed detector.
  • a second command voltage value compensated for by the difference in speed is output, and the inverter applies a second power source to the stator based on the second command voltage value.
  • the washing machine control method in the washing machine control method for calculating the amount of cloth contained in the drum rotated by a motor, the motor torque to the drum in a predetermined direction Applying and accelerating the drum from the first rotational speed to the second rotational speed, and then the motor applies torque in the opposite direction to the drum to decelerate the drum from the second rotational speed to the first rotational speed Genus phase; And a quantity calculation step of calculating the quantity from the sum of the currents applied to the motor in the acceleration / deceleration step.
  • the drum is accommodated and rotatable drum;
  • the motor applies torque to the drum in a predetermined direction to accelerate the drum from a first rotational speed to a second rotational speed, and then the motor applies torque to the drum in a direction opposite to the drum so that the drum rotates to the second rotational speed.
  • a motor driving unit configured to control the motor by applying a current to the motor to decelerate at the first rotation speed in the second motor;
  • a quantity calculation unit that calculates the quantity of the artillery contained in the drum from the sum of the currents applied to the motor by the motor driving unit.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a washing machine according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the washing machine of FIG.
  • Figure 3 is a block diagram showing a motor control apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a motor control method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing a rotation speed and a PWM signal change with time in the motor control apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a block diagram of a washing machine according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a graph showing the rotational speed of the motor with respect to the time of calculating the amount of washing machine according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a view showing the unbalance of the drum when calculating the amount of washing machine according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a graph showing the rotational speed of the motor with respect to time when calculating the amount of water in the washing machine control method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a washing machine according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a cross-sectional view of the washing machine of FIG.
  • Washing machine 100 the cabinet 111 forming the appearance, the door 112 for opening and closing one side of the cabinet to enter and exit the inside of the cabinet, and disposed inside the cabinet is supported by the cabinet
  • It includes a control panel 114 that accepts and displays the washing machine status.
  • the cabinet 111 has a cloth access hole 120 to allow the cloth to enter and exit.
  • the door 112 is rotatably coupled to the cabinet 111 to enable the opening and closing of the gun entrance hole 120.
  • the cabinet 111 is provided with a control panel 114.
  • the cabinet 111 is provided with a detergent box 133 to be withdrawn.
  • Tub 122 is buffered by the spring 115 and the damper 117 in the cabinet 111.
  • Tub 122 receives the wash water.
  • the drum 124 is disposed inside the tub 122.
  • the drum 124 is rotated by receiving the cloth.
  • the drum 124 is formed with a plurality of through holes so that the wash water passes.
  • the inner wall of the drum 124 may be a lifter 125 for lifting the gun to a certain height when the drum rotates.
  • the drum receives the rotational force by the motor 113 and rotates.
  • the balancer 126 is provided around the drum 124 to adjust the center of gravity of the drum when the bag is eccentric. When the drum is eccentric and the drum rotates, vibration and noise are generated due to unbalance in which the geometric center and the actual center of gravity of the rotation axis itself of the drum 124 are inconsistent. The balancer 126 reduces the unbalance of the drum 124 by bringing the actual center of gravity of the drum 124 close to the center of rotation.
  • the balancer 126 may be provided at the front side and / or rear side of the drum 124, and in this embodiment the balancer 126 is provided at the front side of the drum 124.
  • the drum 124 rotates, the cloth received in the drum 124 is generally collected inside the drum 124, that is, on the rear side, so that the balancer 126 is balanced to balance with the cloth gathered on the rear side of the drum 124. It is preferable that the front side of the drum 124 is provided.
  • the balancer 126 includes a material having a predetermined weight therein such that the center of gravity variably moves, and is configured to include a path through which the material moves along the circumferential direction.
  • the balancer 126 is distributed such that the inner material moves to the opposite side to the center of gravity of the fabric so that the center of gravity of the drum 124 is close to the center of rotation.
  • the balancer 126 may be a liquid balancer including a liquid having a predetermined weight therein or a ball balancer including a ball having a predetermined weight.
  • the balance fluid includes a filling fluid together with the ball.
  • the gasket 128 seals between the tub 122 and the cabinet 111.
  • the gasket 128 is disposed between the inlet of the tub 122 and the gun entrance hole 120.
  • the gasket 128 mitigates the shock transmitted to the door 112 when the drum 124 rotates and at the same time prevents the wash water in the tub 122 from leaking to the outside.
  • the gasket 128 may be provided with a circulation nozzle 127 for introducing washing water into the drum 124.
  • the motor 113 rotates the drum 124.
  • the motor 113 may rotate the drum 124 at various speeds or directions.
  • the motor 113 includes a stator 113a wound around a coil, and a rotor 113b which rotates by generating electromagnetic interaction with the coil.
  • the stator 113a is provided with a plurality of wound coils.
  • the rotor 113b is provided with a plurality of magnets for generating electromagnetic interaction with the coil.
  • the rotor 113b rotates by the electromagnetic interaction of the coil and the magnet, and the rotational force of the rotor is transmitted to the drum 124 to rotate the drum.
  • the motor 113 is provided with a hall sensor 113c for measuring the position of the rotor 113b.
  • the hall sensor 113c generates an on / off signal by the rotation of the rotor 113b.
  • the speed and position of the rotor 113b are estimated based on the on / off signal generated by the hall sensor 113c.
  • Detergent box 133 is a detergent such as laundry detergent, fabric softener or bleach is accommodated. Detergent box 133 is preferably provided to be pulled out on the front of the cabinet (111). The detergent in the detergent box 133 is mixed with the washing water when the washing water is supplied and introduced into the tub 122.
  • a water supply valve 131 for controlling the inflow of the washing water from an external water source, a water supply passage 132 through which the washing water introduced into the water supply valve flows into the detergent box 133, and the detergent box 133 It is preferable that a water supply pipe 134 for introducing washing water mixed with detergent into the tub 122 is provided.
  • the cabinet 111 has a drain pipe 135 through which the wash water in the tub 122 flows out, a pump 136 for flowing out the wash water in the tub, a circulation passage 137 for circulating the wash water, and a wash water drum ( 124, the circulation nozzle 127 flowing into the water, and the drain flow path 138 for washing water is preferably provided to the outside.
  • the pump 136 may be provided as a circulation pump and a drain pump, and may be connected to the circulation channel 137 and the drain channel 138, respectively.
  • the control panel 114 includes an input unit 114b for receiving various operation commands such as a washing course selection, an operation time and a reservation for each stroke, and a display unit 114a for displaying an operating state of the washing machine 100. It may be provided.
  • the user After the user opens the door 112 and inserts the gun into the drum 124, the user operates the control panel 114 to operate the washing machine.
  • the washing stroke mixed with the laundry detergent is soaked in the cloth, and the drum 124 is rotated to remove contamination from the cloth, and the drum 124 is soaked in the cloth after washing the mixed water with the fabric softener.
  • a rinsing stroke that rotates to remove residual laundry detergent of the cloth and a dehydrating stroke that spins the drum 124 at high speed to dehydrate the cloth are sequentially performed. In each stroke, water supply, washing, rinsing, draining, dehydration and drying are performed.
  • Dehydration is to rotate the drum 124 at high speed so that the wash water soaked in the cloth out, it is made during the washing stroke, rinse stroke and dehydration stroke.
  • the drum 124 is rotated at about 400 rpm or more and about 1000 rpm, when dewatered, vibration and noise are greatly generated when the unbalance of the drum 124 is large.
  • the rotation speed of the motor 113 is kept constant to measure the degree of unbalance of the drum 124 to accelerate the motor 113 when the balancer 126 is in the proper position. That is, the motor 113 is accelerated by determining an appropriate acceleration time according to the unbalance degree of the drum.
  • the rotation speed for measuring the degree of unbalance of the drum 124 is preferably 108 rpm, which is the maximum speed at which the carriage drum is attached to the drum 124 and does not generate much noise and vibration.
  • Figure 3 is a block diagram showing a motor control apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the motor control apparatus includes a motor controller 230, a PWM calculator 240, an inverter 250, a current detector 260, and an unbalance detector. 270.
  • the motor controller 230 controls power input to the motor 113.
  • the motor controller 230 includes a voltage controller 239, a speed / position detector 231, a speed controller 233, a current controller 235, and a coordinate converter 237.
  • the voltage controller 239 outputs a command voltage value for the command speed.
  • the voltage controller 239 stores a command voltage value for each command speed obtained experimentally.
  • the voltage controller 239 preferably stores the command voltage value for the command speed for each rotation direction of the drum 124.
  • the voltage controller 239 may store the respective command voltage values for the command speed according to the amount of capacity accommodated in the drum 124.
  • the voltage controller 239 stores the d-axis command voltage value and the q-axis command voltage value on the dq-axis rotational coordinate system defined by the d-axis parallel to the magnetic flux direction and the q-axis perpendicular to the magnetic flux direction of the permanent magnet. If requested, the d-axis command voltage value and the q-axis command voltage value are output to the coordinate converter 237. As described below, the voltage controller 239 may newly store a command voltage value for the command speed and output a newly stored command voltage value when the same command speed is input.
  • the coordinate conversion unit 237 converts the d-q axis rotation coordinate system and the uvw fixed coordinate system to each other.
  • the coordinate converter 237 converts the command voltage value input to the d-q axis rotation coordinate system into a three-phase command voltage value.
  • the coordinate conversion unit 237 converts the current current of the fixed coordinate system detected by the current detection unit 260 to be described later into a d-q axis rotation coordinate system.
  • the coordinate conversion unit 237 receives a position ⁇ of the rotor 113b detected by the speed / position detection unit 231 to be described later and converts the coordinate system.
  • the pulse width modulation (PWM) calculator 240 receives the signal of the uvw fixed coordinate system output from the motor controller 230 and generates a PWM signal.
  • the inverter 250 directly receives the PWM signal from the PWM calculator 240 and directly controls the power input to the motor 113.
  • the current detector 260 detects a current current output from the inverter 250.
  • the PWM calculator 240 may be included in the inverter 250.
  • the speed / position detector 231 detects the rotation speed and the position of the rotor 113b of the motor 113.
  • the speed / position detection unit 231 detects the rotation speed and the position of the rotor 113b by the position of the rotor 113b detected by the hall sensor 113c.
  • the speed / position detector 231 may detect the rotational speed of the motor 113 through the current detected by the current detector 260.
  • the speed controller 233 controls the rotation speed of the rotor 113b detected by the speed / position detection unit 231 in proportional-integral-derivative (PID) so that the rotation speed follows the command speed. Generate the command current value and q-axis command current value, respectively.
  • PID proportional-integral-derivative
  • the current controller 235 controls the current current sensed by the current detector 260 in proportional-integral-derivative (PID) to generate a d-axis command voltage value and a q-axis command voltage value, respectively.
  • PID proportional-integral-derivative
  • the unbalance detection unit 270 measures the unbalance level of the drum 124 through the rotation speed of the rotor 113b detected by the speed / position detection unit 231.
  • the unbalance detection unit 270 measures the amount of unbalance of the drum 124 by measuring the amount of change in the rotational speed of the rotor 113b.
  • the unbalance detection unit 270 When the drum 124 is rotated at a constant speed, when the drum 124 is unbalanced, the rotation speed of the rotor 113b has some variation, and the unbalance detection unit 270 has the rotor 113b. Measure the degree of unbalance through the change in the rotational speed of.
  • the unbalance detection unit 270 measures an unbalance degree by a difference between a change amount of the rotational speed of the rotor 113b and a previously stored reference speed change amount.
  • the reference speed change is stored differently depending on the quantity of the dose.
  • the unbalance detection unit 270 is configured for the difference between the amount of change in the rotational speed of the rotor 113b and the amount of change in the reference speed.
  • the average of the maximum and minimum values is calculated as an unbalanced value.
  • the drum 124 is preferably rotated at a maximum speed at which the carriage is stuck inside the drum and does not generate much noise and vibration.
  • the drum 124 Rotates at 108 rpm.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a motor control method according to an embodiment of the present invention.
  • the first power value is applied to the motor 113 based on the first command voltage value Vd * / Vq * corresponding to the command speed ⁇ * (S310).
  • the command speed ⁇ * is a speed that the drum 124 needs to maintain in order for the unbalance detection unit 270 to measure the unbalance degree of the drum 124, which is 108 rpm in this embodiment.
  • the voltage controller 239 coordinate-converts the previously stored d-axis first command voltage value Vd * and q-axis first command voltage value Vq *. Output to the unit 237.
  • the coordinate converter 237 converts the first command voltage value Vd * / Vq * input to the dq-axis rotational coordinate system into a three-phase command voltage value and outputs it to the PWM calculator 240, and the PWM calculator 240 is A first PWM signal corresponding to the first command voltage value Vd * / Vq * converted to the uvw fixed coordinate system is generated.
  • the inverter 250 receives the first PWM signal from the PWM calculator 240 and applies the first power value to the motor 113.
  • the first rotational speed ⁇ is an average value for the rotational speed with some variation.
  • the motor 113 accelerates to reach a speed close to the command speed ⁇ *.
  • the rotational speed of the drum 124 rotates while maintaining the first rotational speed omega less than the command speed omega *.
  • the second power supply value is applied to the motor based on the second command voltage value Vd ** / Vq ** that is compensated according to the difference between the first rotational speed ⁇ and the command speed ⁇ * (S330).
  • the speed / position detection unit 231 detects the rotational speed of the rotor 113b and transmits it to the speed control unit 233.
  • the speed control unit 233 compares the first rotational speed omega, which is an average value of the rotational speeds detected by the speed / position detection unit 231, with the command speed omega *.
  • the speed control unit 233 is about 3 to 5 seconds after the constant rotation speed is input to receive the stabilized rotation speed after the motor 113 maintains a constant rotation speed
  • the speed / position detection unit 231 is The average value with respect to the detected rotation speed is made into the 1st rotation speed ( ⁇ ), and is compared with the command speed ( ⁇ *).
  • the speed controller 233 generates a d-axis second command current value Id ** and a q-axis second command current value Iq ** by controlling the PID so that the first rotational speed ⁇ follows the command speed ⁇ *. Let's do it.
  • the current controller 235 detects the second command current value Id ** / Iq ** generated by the speed controller 233 and the current sensor 260 and is converted into a dq-axis rotational coordinate system by the coordinate converter. PID control of the current Id / Iq outputs the d-axis second command voltage value Vd ** and the q-axis second command voltage value Vq ** to the coordinate converter 237, respectively.
  • the coordinate converter 237 converts the second command voltage value Vd ** / Vq ** input to the dq-axis rotational coordinate system into a three-phase command voltage value and outputs it to the PWM calculator 240 to output the PWM calculator 240.
  • the inverter 250 receives the second PWM signal from the PWM calculator 240 and applies the second power value to the motor 113.
  • the motor 113 rotates while maintaining the second rotational speed ⁇ , and the second command voltage value Vd ** / Vq ** is the first command voltage. It is stored as a value Vd * / Vq * (S340).
  • the second rotational speed is an average value for the rotational speed with slight fluctuations similarly to the first rotational speed omega.
  • the motor 113 rotates while maintaining the second rotational speed ⁇ ′ closer to the command speed ⁇ * than the first rotational speed ⁇ .
  • the voltage controller 239 receives the second command voltage value Vd ** / Vq ** output from the current controller 235 and receives the first command voltage value Vd * / corresponding to the command speed ⁇ *. Vq *). Therefore, when dehydration is performed again in the rinsing cycle and the dehydration stroke after the dehydration is performed in the washing stroke, when the command speed ⁇ * is input again to detect the unbalance degree of the drum 124, the voltage control unit 239 Outputs the newly stored first command voltage value Vd * / Vq *.
  • the unbalance detection unit 270 measures an unbalance degree by a difference between a change amount of the rotational speed of the rotor 113b and a previously stored reference speed change amount.
  • the reference speed change is stored differently depending on the quantity of the dose. Since the difference between the amount of change in the rotational speed of the rotor 113b and the amount of change in the reference speed changes with time, the unbalance detection unit 270 is configured for the difference between the amount of change in the rotational speed of the rotor 113b and the amount of change in the reference speed. The average of the maximum and minimum values is calculated as an unbalanced value.
  • FIG. 5 is a view showing a rotation speed and a PWM signal change with time in the motor control apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the inverter 250 When the inverter 250 receives the first PWM signal from the PWM calculator 240 and applies the first power value to the motor 113, the motor 113 accelerates to reach a speed close to the command speed ⁇ *. do. When the unbalance of the drum 124 is large, the rotational speed of the drum 124 maintains a first rotational speed ⁇ less than the command speed ⁇ *.
  • the inverter 250 When the inverter 250 receives the second PWM signal from the PWM calculator 240 and applies the second power supply value to the motor 113, the motor 113 rotates at a second rotational speed ⁇ that is close to the command speed ⁇ *. Rotate and hold ').
  • the motor 113 can be rotated at a rotational speed close to the command speed ⁇ * for measuring the unbalance degree of the drum 124.
  • the motor 113 rotates while maintaining the second rotational speed ⁇ ', the motor 113 is controlled based on the unbalance measurement.
  • outputting the second command voltage value from the first rotational speed is not limited to this embodiment.
  • the second command voltage value may be calculated by an appropriate compensation equation or various control methods.
  • FIG. 6 is a block diagram of a washing machine according to an embodiment of the present invention.
  • the motor driver 310 controls the motor 113 by applying power to the motor 113.
  • the motor driving unit 310 is formed of various electronic elements such as a switching element for controlling the input power to apply the appropriate power to the motor.
  • the motor driver 310 controls the motor 113 by a current control method of controlling the rotation of the motor 113 by changing a current applied to the motor 113.
  • the motor driver 310 includes a motor controller 230, a PWM calculator 240, an inverter 250, and a current detector 260 except for the speed / position detector 231 illustrated in FIG. 3. Depending on the example, some may be excluded.
  • the motor driving unit 310 applies power to the motor 113 to cause the motor 113 to generate a torque in a predetermined direction and then power the motor 113 By applying the torque to the motor 113 in the opposite direction.
  • the motor driver 310 controls the motor 113 to accelerate and decelerate the drum 124. Detailed description thereof will be described later with reference to FIGS. 7 and 8.
  • the speed / position detector 330 detects the rotation speed and the position of the rotor 113b of the motor 113.
  • the speed / position detector 330 detects the rotation speed and the position of the rotor 113b by the position of the rotor 113b detected by the hall sensor 113c.
  • the speed / position detector 330 corresponds to the speed / position detector 231 shown in FIG. 3.
  • the speed / position detector 330 may detect the rotational speed of the motor 113 through the current sensed by the current detector 260.
  • the rotation speed and the position of the rotor 113b detected by the speed / position detector 330 are output to the motor driver 310, and the motor driver 310 changes the current applied to the motor 113 based on this. Perform current control.
  • the quantity calculating unit 350 calculates the quantity of the quantity contained in the drum 124 from the current applied by the motor driving unit 310 to the motor 113 when the motor 113 accelerates and decelerates the drum 124. . Detailed description thereof will be described later with reference to FIGS. 4 and 5.
  • FIG. 7 is a graph showing the rotational speed of the motor with respect to the time of calculating the amount of washing machine according to an embodiment of the present invention
  • Figure 8 is a diagram showing the unbalance of the drum when calculating the amount of washing machine according to an embodiment of the present invention to be.
  • the motor 113 generates torque in a constant direction when calculating a quantity of water, thereby accelerating the drum 124 from the first rotational speed ⁇ 0 to the second rotational speed ⁇ 1 , and then the motor ( 113 generates torque in the opposite direction to decelerate the drum 124 from the second rotational speed ⁇ 1 to the first rotational speed ⁇ 0 .
  • the acceleration ⁇ for accelerating the drum 124 and the acceleration - ⁇ for decelerating the drum 124 have the same magnitude.
  • the motor 113 decelerates the drum 124 from the second rotational speed ⁇ 1 to the first rotational speed ⁇ 0
  • the motor 113 performs reverse phase braking to generate and decelerate torque in the opposite direction. .
  • the motor 113 accelerates the drum 124 at a constant acceleration ⁇ from t 0 to t 1 at a first rotational speed ⁇ 0 to a second rotational speed ⁇ 1 . Decelerating from the second rotational speed ⁇ 1 to the first rotational speed ⁇ 0 with a constant acceleration ( ⁇ ) from t 1 to t 2 is called a deceleration section.
  • the second rotational speed ⁇ 1 and the first rotational speed ⁇ 0 are the speeds at which the carriage drum 124 is attached and rotated.
  • the second rotational speed ⁇ 1 is an unbalanced degree of the drum 124. is a maximum speed of 120 rpm does not generate noise and vibration are large, large
  • the first rotation speed ( ⁇ 0) is the minimum speed of 70 rpm to rotate the drum is attached to the carriage 124.
  • acceleration (alpha) is 20 rpm / s.
  • the torque T of the motor 113 is as follows.
  • the torque T of the motor 113 is proportional to the current i .
  • Torque ( T d u ) of the drum in the acceleration section as shown in Figure 5 (a) is as follows.
  • J is the moment of inertia of the center of gravity of the bale and balancer 126 in the drum 124, that is, the unbalanced weight of the drum 124
  • T f is the friction outside the balancer 126 (e.g., For example, torque of the cloth) and T ball is torque due to the friction of the balancer 126
  • m is the unbalanced weight of the drum 124
  • r is the distance from the center of the drum 124 to the unbalanced center of gravity of the drum 124
  • ⁇ is the angle to the unbalanced center of gravity of the drum 124.
  • Torque (T d d ) of the drum in the deceleration section as shown in Figure 5 (b) is as follows.
  • Equation 1 The total energy in the acceleration section and the deceleration section of the drum 124 at the time of calculating the quantity from Equations 1 and 2 is as follows.
  • the torque T ball due to friction of the balancer 126 is assumed to be proportional to the relative speed between the balancer 126 and the drum 124 and the relative speed is proportional to the acceleration as follows.
  • J b is the moment of inertia of the balancer 126.
  • Equation 5 Equation 4 is as follows.
  • Equation 4 it is assumed that energy dissipation due to friction is the same in the acceleration and deceleration sections of the drum 124 as follows.
  • Equation 4 the unbalanced weight of the drum 124 may be ignored in the case of the raisins not wetted with the carriage wash water, and in the case of the wet cloth soaked in the carriage wash water, the rotation speed of the drum 124 may be determined in the acceleration section and the deceleration section. Doubled as follows.
  • Equation 6 The total energy in the acceleration section and the deceleration section of Equation 4 is as follows from Equation 6 to Equation 8.
  • Equation 1 The energy in the acceleration section is as follows from Equation 1.
  • Equation 1 The energy in the deceleration section is as follows from Equation 1.
  • Equation 13 the total moment of inertia is proportional to the sum of the current applied in the acceleration section and the current applied in the deceleration section, the change amount ( ⁇ ) and the difference with respect to the angle to the unbalance center of gravity of the drum 124 ( ⁇ 2 ⁇ 0 ) is an approximate value that can be canceled out.
  • the drum 124 is accelerated from the first rotational speed ⁇ 0 to the second rotational speed ⁇ 1 and then the drum 124 is rotated at the second rotational speed ⁇ 1 . If the sum of the currents applied when decelerating at the first rotational speed omega 0 is made into a profile, the amount of dose can be calculated through the profile.
  • the change amount ⁇ and difference ⁇ 2 - ⁇ 0 with respect to the angle of the unbalanced center of gravity of the drum 124 are attached to the carriage drum 124 when the quantity is calculated, and thus the motor detected by the speed / position detector 330 It can calculate from the position of 113. Therefore, for accurate calculation of the dose, a profile including the amount of change ⁇ and the difference ⁇ 2 - ⁇ 0 with respect to the unbalance center of gravity of the drum 124 may be prepared, and the amount of dose may be calculated through this.
  • the quantity calculation unit 350 stores the above-described profile, and calculates the sum of the currents applied to the motor 113 by the motor driving unit 310 when the motor 113 accelerates and decelerates the drum 124 from the profile. Calculate the quantity. In addition, the quantity calculating unit 350 calculates a quantity of quantity through a profile from the position of the motor 113 detected by the speed / position detecting unit 330 together with the sum of the current applied by the motor driving unit 310 to the motor 113. It may be.
  • FIG. 9 is a graph showing the rotational speed of the motor with respect to time when calculating the amount of water in the washing machine control method according to an embodiment of the present invention.
  • the motor driving unit 310 applies power to the motor 113 during the calculation of the quantity of the motor, the motor 113 generates torque in a predetermined direction so that the drum 124 is rotated from the first rotational speed ⁇ 0 to the second rotational speed ⁇ . 1 ) to accelerate.
  • the motor driving unit 310 reversely brakes the motor 113 and the motor 113 generates torque in the opposite direction to generate the drum 124. The speed decreases from the second rotational speed ⁇ 1 to the first rotational speed ⁇ 0 .
  • the motor driver 310 controls the motor 113 to quickly repeat the motor 113 accelerating and decelerating the drum 124.
  • the quantity calculation unit 350 calculates the sum of currents applied to the motor 113 by the motor driving unit 310 when the motor 113 repeats the acceleration and deceleration of the drum 124, and calculates an average thereof to store the average. Calculate the quantity from the profile.
  • the quantity calculating unit 350 calculates a quantity of quantity based on a pre-stored profile from the position of the motor 113 detected by the speed / position detecting unit 330 together with the sum of the currents applied to the motor 113 by the motor driving unit 310. It may be.

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Abstract

본 발명은 모터가 원하는 회전속도로 일정하게 회전할 수 있도록 효율적으로 제어하고 드럼 내의 포에 대한 포량을 효율적으로 산출하는 모터 제어방법 및 장치와, 세탁기 및 그 제어방법에 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 장치와, 세탁기 및 그 제어방법
본 발명은 모터 제어방법 및 장치와, 세탁기 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모터가 원하는 회전속도로 일정하게 회전할 수 있도록 효율적으로 제어하고 드럼 내의 포에 대한 포량을 효율적으로 산출하는 모터 제어방법 및 장치와, 세탁기 및 그 제어방법에 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.
또한, 밸런서가 이용되는 세탁기는, 드럼 내의 포에 대한 포량 측정이 어려운 문제점이 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 모터가 원하는 회전속도로 일정하게 회전하는 모터 제어방법 및 장치와, 세탁기 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는 드럼의 언밸런스 정도에 따라 모터의 회전속도 변화에 대응하여 모터의 회전속도를 원하는 회전속도에 근접하게 하는 모터 제어방법 및 장치와, 세탁기 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 드럼 내의 포에 대한 포량을 다른 요인에 의한 변화에 상관없이 비교적 정확하게 산출하는 모터 제어방법 및 장치와, 세탁기 및 그 제어방법을 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 세탁기 제어방법은, 모터에 의하여 회전하는 드럼 내에 수용된 포의 포량을 산출하는 세탁기 제어방법에 있어서, 상기 모터가 상기 드럼에 일정방향으로 토크를 인가하여 상기 드럼을 제 1 회전속도에서 제 2 회전속도로 가속한 후, 상기 모터가 상기 드럼에 반대방향으로 토크를 인가하여 상기 드럼을 상기 제 2 회전속도에서 상기 제 1 회전속도로 감속하는 가감속 단계; 및 상기 가감속 단계에서 상기 모터에 인가된 전류의 합으로부터 상기 포량을 산출하는 포량 산출 단계를 포함한다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 세탁기는, 포가 수용되며 회전 가능한 드럼; 상기 드럼을 회전하는 모터; 상기 모터가 상기 드럼에 일정방향으로 토크를 인가하여 상기 드럼을 제 1 회전속도에서 제 2 회전속도로 가속한 후 상기 모터가 상기 드럼에 반대방향으로 토크를 인가하여 상기 드럼을 상기 제 2 회전속도에서 상기 제 1 회전속도로 감속하도록 상기 모터에 전류를 인가하여 상기 모터를 제어하는 모터 구동부; 및 상기 모터 구동부가 상기 모터에 인가하는 전류의 합으로부터 상기 드럼에 수용된 포에 대한 포량을 산출하는 포량 연산부를 포함한다.
본 발명의 모터 제어방법 및 장치와, 세탁기 및 그 제어방법에 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.
다섯째,　포량 산출시 포가 드럼에 붙어 회전하는 속도로 드럼에 대한 가속과 감속을 반복함으로써 포가 낙하하여 발생되는 오차를 최소화 수 있는 장점이 있다.
여섯째,　드럼에 토크를 인가하여 드럼을 가속 및 감속하여 밸런서 외의 포 등의 마찰에 의한 변화 요인을 최소화하는 장점도 있다.
일곱째,　드럼을 크기가 동일한 가속도로 가속 및 감속하여 모터에 인가되는 전류의 합만으로 포량을 산출할 수 있는 장점도 있다.
여덟째, 드럼을 가속 및 감속하는 것을 빠르게 반복하여 오차를 최소하는 장점도 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.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기에 대한 블럭도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기의 포량 산출시 시간에 대한 모터의 회전속도를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기의 포량 산출시 드럼의 언밸런스를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기 제어방법에서 포량 산출시 시간에 대한 모터의 회전속도를 나타내는 그래프이다.
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 장치와, 세탁기 및 그 제어방법을 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.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기에 대한 블럭도이다.
모터 구동부(310)는 모터(113)에 전원을 인가하여 모터(113)를 제어한다. 모터 구동부(310)는 입력되는 전원을 제어하여 모터에 적절한 전원이 인가되도록 하는 스위칭 소자 등의 각종 전자 소자들로 형성된다. 모터 구동부(310)는 모터(113)에 인가되는 전류를 변화시켜 모터(113)의 회전을 제어하는 전류 제어 방식으로 모터(113)를 제어한다. 모터 구동부(310)는 도 3에 도시된 속도/위치 검출부(231)을 제외한 모터 제어부(230), PWM 연산부(240), 인버터(250), 및 전류 감지부(260)를 포함하는 것이며, 실시예에 따라 어느 일부가 제외될 수도 있다.
드럼(124) 내에 수용된 포에 대한 포량을 측정하기 위하여, 모터 구동부(310)는 모터(113)에 전원을 인가하여 모터(113)가 일정 방향으로 토크가 발생하도록 한 후 모터(113)에 전원을 인가하여 모터(113)가 반대 방향으로 토크가 발생하도록 한다. 모터 구동부(310)는 모터(113)가 드럼(124)을 가속한 후 감속하도록 제어한다. 이에 대한 자세한 설명은 도 7 및 도 8을 참조하여 후술하기로 한다.
속도/위치 검출부(330)는 모터(113)의 회전자(113b)의 회전속도와 위치를 검출한다. 속도/위치 검출부(330)는 홀센서(113c)에 의하여 감지된 회전자(113b)의 위치에 의하여 회전자(113b)의 회전속도 및 위치를 검출한다. 속도/위치 검출부(330)는 도 3에 도시된 속도/위치 검출부(231)에 해당한다. 속도/위치 검출부(330)는 전류 감지부(260)가 감지한 전류를 통하여 모터(113)의 회전속도를 검출할 수 있다.
속도/위치 검출부(330)가 검출한 회전자(113b)의 회전속도 및 위치는 모터 구동부(310)로 출력되며, 모터 구동부(310)는 이를 바탕으로 모터(113)에 인가되는 전류를 변화시키는 전류 제어를 수행한다.
포량 연산부(350)는 모터(113)가 드럼(124)을 가속한 후 감속할 때 모터 구동부(310)가 모터(113)에 인가하는 전류로부터 드럼(124) 내에 수용된 포에 대한 포량을 산출한다. 이에 대한 자세한 설명은 도 4 및 도 5를 참조하여 후술하기로 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기의 포량 산출시 시간에 대한 모터의 회전속도를 나타내는 그래프이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기의 포량 산출시 드럼의 언밸런스를 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 포량 산출시 모터(113)가 일정방향으로 토크를 발생하여 드럼(124)을 제 1 회전속도(ω0)에서 제 2 회전속도(ω1)로 가속한 후, 모터(113)가 반대방향으로 토크를 발생하여 드럼(124)을 제 2 회전속도(ω1)에서 제 1 회전속도(ω0)로 감속한다. 이 때, 드럼(124)을 가속하는 가속도(α)와, 드럼(124)을 감속하는 가속도(-α)는 크기가 동일하다. 모터(113)가 드럼(124)을 제 2 회전속도(ω1)에서 제 1 회전속도(ω0)로 감속할 때 모터(113)는 반대방향으로 토크를 발생하여 감속하는 역상제동을 수행한다.
이하에서 모터(113)가 드럼(124)을 t 0 에서 t 1 까지 일정 가속도(α)로 제 1 회전속도(ω0)에서 제 2 회전속도(ω1)로 가속하는 것을 가속구간이라 하고, t 1 에서 t 2 까지 일정 가속도(-α)로 제 2 회전속도(ω1)에서 제 1 회전속도(ω0)로 감속하는 것을 감속구간이라 한다.
제 2 회전속도(ω1) 및 제 1 회전속도(ω0)는 포가 드럼(124)에 붙어 회전하는 속도이며, 본 실시예에서 제 2 회전속도(ω1)는 드럼(124)의 언밸런스 정도가 커도 소음과 진동이 크게 발생하지 않는 최대 속도인 120 rpm 이고, 제 1 회전속도(ω0)는 포가 드럼(124)에 붙어 회전하는 최소 속도인 70 rpm 이다. 또한, 가속도(α)는 20 rpm/s인 것이 바람직하다.
모터 구동부(310)가 모터(113)에 전류(i) 및 전압(e)을 인가할 때, 모터(113)의 토크(T)는 다음과 같다.
수학식 1
Figure PCTKR2011002183-appb-M000001
이 때, ω는 모터(113)의 회전속도이고, k는 상수이다.
즉, 전류 제어에서 모터 구동부(310)가 모터(113)에 인가하는 전압(e)은 일정하므로 모터(113)의 토크(T)는 전류(i)에 비례한다.
도 5의 (a)와 같은 가속구간에서 드럼의 토크(T d u )는 다음과 같다.
수학식 2
Figure PCTKR2011002183-appb-M000002
이 때, J는 드럼(124) 내의 포와 밸런서(126)가 이루는 무게중심, 즉 드럼(124)의 언밸런스 무게에 대한 관성모멘트(moment of inertia)이고, T f 는 밸런서(126) 외의 마찰(예를 들어, 포의 마찰)에 의한 토크이며, T ball 은 밸런서(126)의 마찰에 의한 토크이다. m은 드럼(124)의 언밸런스 무게이고, r은 드럼(124) 중심으로부터 드럼(124)의 언밸런스 무게중심까지 거리이며, θ는 드럼(124)의 언밸런스 무게중심에 대한 각도이다.
도 5의 (b)와 같은 감속구간에서 드럼의 토크(Td d)는 다음과 같다.
수학식 3
Figure PCTKR2011002183-appb-M000003
수학식 1과 수학식 2로부터 포량 산출시 드럼(124)의 가속구간 및 감속구간에서 전체 에너지는 다음과 같다.
수학식 4
Figure PCTKR2011002183-appb-M000004
밸런서(126)의 마찰에 의한 토크 T ball 은 밸런서(126)와 드럼(124) 간의 상대속도에 비례하고 상대속도는 가속도에 비례한다고 가정하면 다음과 같다.
수학식 5
Figure PCTKR2011002183-appb-M000005
이 때, J b 는 밸런서(126)에 대한 관성 모멘트이다.
수학식 5에서 수학식 4는 다음과 같다.
수학식 6
Figure PCTKR2011002183-appb-M000006
수학식 4에서 드럼(124)의 가속구간 및 감속구간에서 마찰에 의한 에너지 소산은 동일하다고 가정하면 다음과 같다.
수학식 7
Figure PCTKR2011002183-appb-M000007
수학식 4에서 포가 세탁수에 적셔지지 않은 건포의 경우 드럼(124)의 언밸런스 무게는 무시할 수 있으며, 포가 세탁수에 적셔진 습포의 경우 드럼(124)의 회전수를 가속구간과 감속구간에서 정수배로 하면 다음과 같다.
수학식 8
Figure PCTKR2011002183-appb-M000008
수학식 4의 가속구간 및 감속구간에서 전체 에너지는 수학식 6 내지 수학식 8로부터 다음과 같다.
수학식 9
Figure PCTKR2011002183-appb-M000009
가속구간에서 에너지는 수학식 1로부터 다음과 같다.
수학식 10
Figure PCTKR2011002183-appb-M000010
감속구간에서 에너지는 수학식 1로부터 다음과 같다.
수학식 11
Figure PCTKR2011002183-appb-M000011
수학식 10 및 수학식 11로부터 가속구간 및 감속구간에서 전체 에너지는 다음과 같다.
수학식 12
Figure PCTKR2011002183-appb-M000012
수학식 9 및 수학식 12로부터 전체 관성 모멘트는 다음과 같다.
수학식 13
Figure PCTKR2011002183-appb-M000013
수학식 13을 살펴보면, 전체 관성 모멘트는 가속구간에서 인가된 전류의 합과 감속구간에서 인가된 전류의 합에 비례하며, 드럼(124)의 언밸런스 무게중심에 대한 각도에 대한 변화량(Δθ) 및 차(θ2-θ0)는 상쇄될 수 있는 근사한 값이다.
따라서, 다양한 포량에 대한 실험을 통하여, 드럼(124)을 제 1 회전속도(ω0)에서 제 2 회전속도(ω1)로 가속한 후 드럼(124)을 제 2 회전속도(ω1)에서 제 1 회전속도(ω0)로 감속할 때 인가되는 전류의 합을 프로파일(profile)로 작성하면, 프로파일을 통하여 포량을 산출할 수 있다.
드럼(124)의 언밸런스 무게중심에 대한 각도에 대한 변화량(Δθ) 및 차(θ2-θ0)는 포량 산출시 포가 드럼(124)에 붙어 회전하므로 속도/위치 검출부(330)가 검출한 모터(113)의 위치로부터 산출할 수 있다. 따라서, 정확한 포량 산출을 위하여 드럼(124)의 언밸런스 무게중심에 대한 각도에 대한 변화량(Δθ) 및 차(θ2-θ0)를 포함하는 프로파일을 작성하여, 이를 통하여 포량을 산출할 수도 있다.
포량 연산부(350)는 상술한 프로파일을 저장하고, 모터(113)가 드럼(124)을 가속한 후 감속할 때 모터 구동부(310)가 모터(113)에 인가하는 전류의 합을 연산하여 프로파일로부터 포량을 산출한다. 또한, 포량 연산부(350)는 모터 구동부(310)가 모터(113)에 인가하는 전류의 합과 함께 속도/위치 검출부(330)가 검출한 모터(113)의 위치로부터 프로파일을 통하여 포량을 산출할 수도 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기 제어방법에서 포량 산출시 시간에 대한 모터의 회전속도를 나타내는 그래프이다.
포량 산출시 모터 구동부(310)가 모터(113)에 전원을 인가하면 모터(113)는 일정방향으로 토크를 발생하여 드럼(124)을 제 1 회전속도(ω0)에서 제 2 회전속도(ω1)로 가속한다. 드럼(124)의 회전속도가 제 2 회전속도(ω1)에 이르면, 모터 구동부(310)가 모터(113)를 역상제동하고 모터(113)는 반대방향으로 토크를 발생하여 드럼(124)을 제 2 회전속도(ω1)에서 제 1 회전속도(ω0)로 감속한다.
모터 구동부(310)는 모터(113)를 제어하여 모터(113)가 드럼(124)을 가속하고 감속하는 것을 빠르게 반복한다.
포량 연산부(350)는 모터(113)가 드럼(124)을 가속한 후 감속하는 것을 반복할 때 모터 구동부(310)가 모터(113)에 인가하는 전류의 합을 연산하고 그 평균을 구하여 기 저장된 프로파일로부터 포량을 산출한다.
포량 연산부(350)는 모터 구동부(310)가 모터(113)에 인가하는 전류의 합과 함께 속도/위치 검출부(330)가 검출한 모터(113)의 위치로부터 기 저장된 프로파일을 통하여 포량을 산출할 수도 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.

Claims (24)

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 지령속도는 108 RPM인 세탁기용 모터 제어방법.
  6. 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.
  7. 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.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 모터 제어부는 상기 제 2 지령전압값을 상기 지령속도에 대응되는 제 1 지령전압값으로 저장하는 모터 제어장치.
  9. 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.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 지령속도는 108 RPM인 모터 제어장치.
  11. 모터에 의하여 회전하는 드럼 내에 수용된 포의 포량을 산출하는 세탁기 제어방법에 있어서,
    상기 모터가 상기 드럼에 일정방향으로 토크를 인가하여 상기 드럼을 제 1 회전속도에서 제 2 회전속도로 가속한 후, 상기 모터가 상기 드럼에 반대방향으로 토크를 인가하여 상기 드럼을 상기 제 2 회전속도에서 상기 제 1 회전속도로 감속하는 가감속 단계; 및
    상기 가감속 단계에서 상기 모터에 인가된 전류의 합으로부터 상기 포량을 산출하는 포량 산출 단계를 포함하는 세탁기 제어방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 회전속도 및 상기 제 2 회전속도는 상기 포가 상기 드럼에 붙어 회전하는 속도인 세탁기 제어방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 회전속도는 70 rpm 이고, 상기 제 2 회전속도는 120 rpm인 세탁기 제어방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 가감속 단계는 반복하여 수행된 후 상기 포량 산출 단계가 수행되는 세탁기 제어방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 드럼을 상기 제 1 회전속도에서 상기 제 2 회전속도로 가속하는 가속도와 상기 드럼을 상기 제 2 회전속도에서 상기 제 1 회전속도로 감속하는 가속도는 크기가 동일한 세탁기 제어방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 가속도의 크기는 20 rpm/s 인 세탁기 제어방법.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 포량 산출 단계는 상기 모터에 인가된 전류의 합 및 상기 모터의 위치로부터 상기 포량을 산출하는 세탁기 제어방법.
  18. 포가 수용되며 회전 가능한 드럼;
    상기 드럼을 회전하는 모터;
    상기 모터가 상기 드럼에 일정방향으로 토크를 인가하여 상기 드럼을 제 1 회전속도에서 제 2 회전속도로 가속한 후 상기 모터가 상기 드럼에 반대방향으로 토크를 인가하여 상기 드럼을 상기 제 2 회전속도에서 상기 제 1 회전속도로 감속하도록 상기 모터에 전류를 인가하여 상기 모터를 제어하는 모터 구동부; 및
    상기 모터 구동부가 상기 모터에 인가하는 전류의 합으로부터 상기 드럼에 수용된 포에 대한 포량을 산출하는 포량 연산부를 포함하는 세탁기.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 회전속도 및 상기 제 2 회전속도는 상기 포가 상기 드럼에 붙어 회전하는 속도인 세탁기.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 회전속도는 70 rpm 이고, 상기 제 2 회전속도는 120 rpm인 세탁기.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 모터 구동부는 상기 모터가 상기 드럼을 가속 및 감속하는 것을 반복하여 수행하도록 상기 모터를 제어하는 세탁기.
  22. 제 18 항에 있어서,
    상기 모터가 상기 드럼을 상기 제 1 회전속도에서 상기 제 2 회전속도로 가속하는 가속도와 상기 제 2 회전속도에서 상기 제 1 회전속도로 감속하는 가속도는 크기는 동일한 세탁기.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 가속도의 크기는 20 rpm/s 인 세탁기.
  24. 제 18 항에 있어서,
    상기 포량 산출부는 다양한 포량에 대한 전류의 합을 프로파일로 저장하고 상기 프로파일을 통하여 상기 포량을 산출하는 세탁기.
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