CN104639008B - 电机驱动装置及具有该电机驱动装置的洗涤物处理设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电机驱动装置及具有该电机驱动装置的洗涤物处理设备。本发明的洗涤物处理设备包括洗涤槽、用于使洗涤槽旋转的电机以及用于驱动电机的驱动部，该驱动部包括：变频器，用于将直流电源变换为交流电源，并将交流电源输出至电机；变频器控制部，在电机初始启动时，为了实现电机的对齐定位，对变频器进行控制，来将与电机中产生的反电动势的相反方向相对应的电流供给至电机。因此，能够迅速地完成电机初始启动时的转子的对齐定位。

Description

电机驱动装置及具有该电机驱动装置的洗涤物处理设备
技术领域
本发明涉及一种电机驱动装置及具有该电机驱动装置的洗涤物处理设备，更具体而言，涉及一种电机初始启动时能够迅速地完成转子的对齐定位的电机驱动装置及具有该电机驱动装置的洗涤物处理设备。
背景技术
通常，洗涤物处理设备在洗涤槽内投入有洗涤剂、洗涤水及洗涤物的状态下，利用借助电机的驱动力旋转的洗涤槽和洗涤物之间的摩擦力来进行洗涤，从而能够得到洗涤物几乎不受损伤且洗涤物不会彼此缠绕在一起的洗涤效果。
通常的洗涤物处理设备具有位置检测传感器，以便检测电机的转子位置。
但是，为了降低制造成本等，正在研究开发不使用位置检测传感器的洗涤物处理设备，为此，正在探讨不使用位置检测传感器也能够正确地推算出电机转子的位置的方案。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种电机初始启动时能够迅速地完成转子的对齐定位的电机驱动装置及具有该电机驱动装置的洗涤物处理设备。
为了实现所述目的的本发明的实施例的洗涤物处理设备包括洗涤槽、用于使洗涤槽旋转的电机以及用于驱动电机的驱动部，该驱动部包括：变频器，用于将直流电源变换为交流电源，并将将交流电源输出至电机；变频器控制部，在电机初始启动时，为了实现电机的对齐定位，对变频器进行控制，来将与电机中产生的反电动势的相反方向相对应的电流供给至电机。
另外，为了实现所述目的的本发明的实施例的洗涤物处理设备包括洗涤槽、用于使洗涤槽旋转的电机以及用于驱动电机的驱动部，该驱动部包括变频器及变频器控制部，该变频器用于将直流电源变换为交流电源，并将将交流电源输出至电机，该变频器控制部向变频器输出用于驱动电机的开关控制信号，而且变频器控制部包括限值器，该限值器，在电机初始启动时，为了实现电机的对齐定位，对供给至电机的与磁通量相应的电压和与转矩相应的电压中的至少一种电压的大小进行限制。
另外，为了实现所述目的的本发明的实施例的电机驱动装置包括变频器和变频器控制部，该变频器用于将直流电源变换为交流电源，并将交流电源输出至电机，该变频器控制部，在电机初始启动时，为了实现电机的对齐定位，对变频器进行控制，来将与电机中产生的反电动势的相反方向相对应的电流供给至电机。
根据本发明的实施例，电机驱动装置及具有该电机驱动装置的洗涤物处理设备，在电机初始启动时，为了实现电机的对齐定位，将与电机中产生的反电动势的相反方向相对应的电流供给至电机。由此，在电机初始启动时能够迅速地完成转子的对齐定位。
另一方面，在电机通常运行时，为了使电机旋转，生成电压指令值，并根据所生成的电压指令值，对变频器进行控制，从而能够高效地对电机进行控制。
另一方面，对基于脉宽调制的输出电压进行检测，并基于检测到的输出电压，推算电机的转子位置及电机的速度，基于推算出的转子位置及电机的速度，来输出用于控制变频器的开关控制信号，从而能够通过无传感器方式正确地执行电机控制。
根据本发明的另一实施例，电机驱动装置及具有该电机驱动装置的洗涤物处理设备，在电机初始启动时，为了实现电机的对齐定位，对供给至电机的与磁通量相应的电压和与转矩相应的电压中的至少一种电压的大小进行限制。由此，在电机初始启动时能够迅速地完成转子的对齐定位。
附图说明
图1是示出了本发明的一实施例的洗涤物处理设备的立体图。
图2是图1的洗涤物处理设备的侧面剖视图。
图3是图1的洗涤物处理设备的内部框图。
图4是图3的驱动部的内部电路图。
图5A是图4的变频器控制部的内部框图。
图5B是图5A的推算部的内部框图。
图6A及图6B是示出了向图4的电机供给的交流电流的一例的图。
图7是在本发明的一实施例的电压矢量的固定处理的说明中所参照的图。
图8是在本发明的另一实施例的电压矢量的区间固定处理的说明中所参照的图。
图9是图8的说明中所参照的图。
图10是示出了本发明的另一实施例的洗涤物处理设备的另一例的立体图。
具体实施方式
下面，参照附图来对本发明进行详细说明。
在下面的说明中针对结构要素所采用的后缀"模块"及"部"，纯粹是为了便于撰写本说明书而采用的，这些后缀本身不具有任何特别的重要含义或作用。因此，采用所述"模块"及"部"时，可以不进行任何区分。
本说明书中所述的洗涤物处理设备，是一种能够通过无传感器(sensor less)方式来推算使洗涤槽旋转的电机转子的位置的洗涤物处理设备，不具有用于对电机转子的位置进行检测的位置检测部。下面，对无传感器方式的洗涤物处理设备进行说明。
图1是示出了本发明的一实施例的洗涤物处理设备的立体图，图2是图1的洗涤物处理设备的侧面剖视图。
参照图1至图2，本发明的一实施例的洗涤物处理设备100，是一种从上部方向向洗涤槽内投入洗涤物的顶开(top load)式洗涤物处理设备。这样的顶开式洗涤物处理设备，是一种包括投入洗涤物后执行洗涤、漂洗及脱水等的洗衣机或投入湿的洗涤物后执行烘干的烘干机等的概念。下面，以洗衣机为中心进行说明。
洗衣机100包括：机壳110，用于形成外观；控制面板115，包括多个操作键和显示器等来提供用户界面，所述多个操作键用于接收用户所输入的各种控制命令；所述显示器用于显示关于洗衣机100的工作状态的信息；门113，设置于机壳110且能够旋转，用于打开或关闭使洗涤物出入的出入孔。
机壳110可以包括：本体111，其内部形成有能够收容洗衣机100的各种结构件的空间；顶盖112，位于本体111的上侧，而且形成有洗涤物出入孔，以便向内槽122内投入洗涤物。
机壳110包括本体111和顶盖112，但并不仅限定于此，只要机壳110能够形成洗衣机100的外观即可。
另一方面，支撑棒135与作为用于构成机壳110的结构件之一的顶盖112相结合，但并不仅限定于此，可以与机壳110的任何固定的部分相结合。
控制面板115包括：多个操作键117，用于操作设定洗涤物处理设备100的运行状态；显示器118，位于多个操作键117的一侧，用于显示洗涤物处理设备100的运行状态。
门113用于打开或关闭形成于顶盖112的洗涤物出入孔(未图示)，可以包括钢化玻璃等透明构件，以便观察本体111的内部。
洗衣机100可以包括洗涤槽120。洗涤槽120可以包括：外槽124，用于装入洗涤水；内槽122，位于外槽124内且能够旋转，用于收容洗涤物。在洗涤槽120的上部可以设置平衡器(balancer)134，该平衡器134用于对洗涤槽120旋转时发生的偏心进行补偿。
另一方面，洗衣机100可以包括能够旋转地设置于洗涤槽120的下部的波轮133。
驱动装置138提供用于使内槽122及/或波轮133旋转的驱动力。还可以包括离合器(未图示)，该离合器用于选择性地传递驱动装置138的驱动力，使得仅使内槽122旋转、仅使波轮133旋转或同时使内槽122和波轮133旋转。
另一方面，驱动装置138通过图3的驱动部220即驱动电路来工作。关于此内容，以后参照图3之后的附图来叙述。
另一方面，在顶盖112以能够取出(拉出)的方式设置有洗涤剂盒114，该洗涤剂盒114用于收容洗涤用洗涤剂和纤维柔软剂及/或漂白剂等各种添加剂。经由供水流路123供给的洗涤水，经过洗涤剂盒114之后供给至内槽122内。
内槽122形成有多个孔(未图示)，供给至内槽122的洗涤水经由多个孔向外槽124流动。还可以包括用于对供水流路123进行控制的供水阀125。
外槽124内的洗涤水通过排水流路143进行排水。还可以包括对排水流路143进行控制的排水阀145及对洗涤水进行抽送(pumping)的排水泵141。
支撑棒135用于将外槽124系挂在机壳110内，支撑棒135的一端连接至机壳110，支撑棒135的另一端经由悬挂***(suspension)150连接至外槽124。
悬挂***150用于对洗衣机100工作中发生的外槽124的振动进行缓冲。例如，内槽122在旋转时发生的振动会使外槽124振动，该悬挂***150能够缓冲内槽122在旋转的过程中因收容于内槽122内的洗涤物的偏心、内槽122的旋转速度或共振特性等各种各样的原因而发生的振动。
图3是图1的洗涤物处理设备的内部框图。
如附图所示，洗涤物处理设备100通过控制部210的控制动作来控制驱动部220，驱动部220对电机230进行驱动。由此，洗涤槽120被电机230旋转。
控制部210从操作键1017接收动作信号来进行动作。由此，能够执行洗涤、漂洗及脱水过程。
另外，控制部210可以控制显示器118，来显示洗涤过程、洗涤时间、脱水时间、漂洗时间等，或者显示当前工作状态等。
另一方面，控制部210可以控制驱动部220来使电机230工作。此时，电机230的内部或外部不具有用于对电机的转子位置进行检测的位置检测部。即，驱动部220通过无传感器(sensor less)方式来对电机230进行控制。
驱动部220用于驱动电机230，可以包括变频器(未图示)、变频器控制部(未图示)、用于对电机230中流动的输出电流进行检测的输出电流检测部(图4中的E)、用于对施加于电机230的输出电压(vo)进行检测的输出电压检测部(图4中的F)。另外，驱动部220也可以是还包括用于供给向变频器(未图示)输入的直流电源的逆变器(converter)等的概念。
例如，驱动部220中的变频器控制部(图4中的430)基于输出电流(io)及输出电压(vo)来推算电机230的转子位置。然后，基于所推算的转子位置，来控制电机230旋转。
具体而言，变频器控制部(图4中的430)基于输出电流(io)及输出电压(vo)来生成脉宽调制(PWM)方式的开关控制信号(图4中的Sic)并输出至变频器(未图示)，则变频器(未图示)进行高速开关动作，从而向电机230供给规定频率的交流电源。然后，电机230借助规定频率的交流电源进行旋转。
关于驱动部220，以后参照图4来进行叙述。
另一方面，控制部210基于由电流检测部220检测到的电流(io)等来检测洗涤物量。例如，可以在洗涤槽120旋转的期间内，基于电机230的电流值(io)来检测洗涤物量。
另一方面，控制部210也可以检测洗涤槽120的偏心量即洗涤槽120的失衡(unbalance；UB)。可以基于由电流检测部220检测到的电流(io)的纹波(ripple)成分或洗涤槽120的旋转速度变化量，来实现这样的偏心量检测。
图4是图3的驱动部的内部电路图。
如附图所示，本发明的实施例的驱动部220用于驱动无传感器方式的电机，该驱动部220可以包括逆变器410、变频器420、变频器控制部430、dc端电压检测部B、平滑电容器C、输出电流检测部E、输出电压检测部F。另外，驱动部220还可以包括输入电流检测部A、电感器L等。
电感器L位于工业用交流电源405(vs)和逆变器410之间，执行功率因数的校正或升压动作。另外，电感器L也可以发挥对由逆变器410的高速开关动作产生的高次谐波电流进行限制的功能。
输入电流检测部A可以对从工业用交流电源405输入的输入电流(is)进行检测。为此，可以采用CT(current transformer：电流互感器)，分流电阻(shunt resistance)等作为输入电流检测部A。检测到的输入电流(is)为脉冲形态的离散信号(discrete signal)，可以输入至变频器控制部430。
逆变器410将经由电感器L的工业用交流电源405变换为直流电源并输出。在附图中将工业用交流电源405示为单相交流电源，但也可以是三相交流电源。逆变器410的内部结构也因工业用交流电源405的种类而异。
另一方面，逆变器410由二极管等构成且不具有开关元件，另外不进行开关动作也可以执行整流动作。
例如，在采用单相交流电源的情况下，可以以桥接(bridge)形态使用4个二极管，在采用三相交流电源的情况下，可以以桥接形态使用6个二极管。
另一方面，逆变器410，例如可以使用连接2个开关元件及4个二极管而成的半桥接型的逆变器，若采用三相交流电源的情况下，也可以使用6个开关元件及6个二极管。
逆变器410在具有开关元件的情况下，通过相应开关元件的开关动作，能够实现升压动作、功率因数的改善及直流电源变换。
平滑电容器C对所输入的电源进行平滑处理并储存。在附图中，作为平滑电容器C仅示出了1个元件，但也可以具有多个来确保元件的稳定性。
另一方面，在附图中，举例示出了平滑电容器C连接在逆变器410的输出端，但并不仅限定于此，也可以使直流电源直接输入至平滑电容器C。例如，来自太阳能电池的直流电源可以直接输入至平滑电容器C，也可以进行直流/直流变换后进行输入。下面，以附图所示的部分为主进行叙述。
另一方面，平滑电容器C的两端储存有直流电源，所以可以称之为dc端或dc连接端。
dc端电压检测部B能够对平滑电容器C的两端即dc端电压(Vdc)进行检测。为此，dc端电压检测部B可以包括电阻元件、放大器等。检测到的dc端电压(Vdc)为脉冲形态的离散信号(discrete signal)，可以输入至变频器控制部430。
变频器420具有多个变频器开关元件，将通过开关元件的接通/断开动作来平滑处理后的直流电源(Vdc)变换为规定频率的三相交流电源(va，vb，vc)，并输出值三相同步电机230。
在变频器420中，彼此串联连接的上臂开关元件(Sa，Sb，Sc)及下臂开关元件(S'a，S'b，S'c)成为1对，而且共计3对上下臂开关元件(Sa&S'a，Sb&S'b，Sc&S'c)之间彼此并联连接。各开关元件(Sa，S'a，Sb，S'b，Sc，S'c)上都反向并联连接有二极管。
变频器420内的各开关元件，基于来自变频器控制部430的变频器开关控制信号(Sic)来进行接通/断开动作。由此，向三相同步电机230输出规定频率的三相交流电源。
变频器控制部430能够以无传感器方式控制变频器420的开关动作。为此，变频器控制部430可以接收由输出电流检测部E检测到的输出电流(io)和由输出电压检测部F检测到的输出电压(vo)。
变频器控制部430为了控制变频器420的开关动作，将变频器开关控制信号(Sic)输出至变频器420。变频器开关控制信号(Sic)为脉宽调制(PWM)方式的开关控制信号，是基于由输出电流检测部E检测到的输出电流(io)和由输出电压检测部F检测到的输出电压(vo)来生成并输出的信号。关于变频器控制部430内的变频器开关控制信号(Sic)的输出的详细动作，以后参照图5A至图5B来进行叙述。
输出电流检测部E对在变频器420和三相电机230之间流动的输出电流(io)进行检测。即，对电机230中流动的电流进行检测。输出电流检测部E能够对各相的输出电流(ia，ib，ic)进行检测，或者也可以利用三相平衡来对两个相的输出电流进行检测。
输出电流检测部E可以位于变频器420和电机230之间，而且为了电流检测可以采用CT(current transformer：电流互感器)、分流电阻等。
在采用分流电阻的情况下，可以将3个分流电阻设置于变频器420和同步电机230之间，或者将3个分流电阻各自的一端分别连接至变频器420的3个下臂开关元件(S'a，S'b，S'c)。另一方面，也可以利用三相平衡，采用2个分流电阻。另一方面，在采用1个分流电阻的情况下，可以在上述的电容器C和变频器420之间配置该分流电阻。
检测到的输出电流(io)为脉冲形态的离散信号(discrete signal)且能够施加至变频器控制部430，基于检测到的输出电流(io)来生成变频器开关控制信号(Sic)。针对下面的叙述内容，也可以并行地记述成检测到的输出电流(io)为三相的输出电流(ia，ib，ic)的情形。
在本说明书所记述的无传感器方式的位置推算方式中，如果在0至100rpm的区间即低速运行区间内，不使用输出电压检测部F而仅基于输出电流检测部E的输出电流来执行转子位置推算，那么，会出现位置误差会变大的趋势。与此相反，在100rpm以上的区间即高速运行区间T3内，会出现这样的位置误差不变大的趋势。
因此，在本发明中，除了输出电流检测部E之外还要使用输出电压检测部F。
输出电压检测部F位于变频器420和电机230之间，用于对从变频器420施加至电机230的输出电压进行检测。在变频器420借助基于脉宽调制(PWM)的开关控制信号进行动作的情况下，输出电压可以为基于脉宽调制(PWM)的脉冲形态的电压。
另一方面，检测到的基于脉宽调制的输出电压(Vo)为脉冲形态的离散信号(discrete signal)且能够施加至变频器控制部430，基于检测到的输出电压(vo)来生成变频器开关控制信号(Sic)。下面的叙述那内容，也可以并行地记述成检测到的输出电压(vo)为三相的输出电压(va，vb，vc)的情形。
另一方面，三相电机230包括定子(stator)和转子(rotor)，通过向各相(a，b，c相)定子的线圈施加规定频率的各相交流电源，来使转子旋转。
这样的电机230例如可以包括面装式永磁同步电机(Surface-MountedPermanent-Magnet Synchronous Motor；SMPMSM)、内置式永磁同步电机(InteriorPermanent Magnet Synchronous Motor；IPMSM)及磁阻同步电机(SynchronousReluctance Motor；Synrm)等。其中，SMPMSM和IPMSM为采用永久磁铁的同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor；PMSM)，而Synrm的特征为不具有永久磁铁。
另一方面，在逆变器410具有开关元件的情况下，变频器控制部430可以控制逆变器410内的开关元件进行开关动作。为此，变频器控制部430可以接收由输入电流检测部A检测到的输入电流(is)。而且，变频器控制部430为了控制逆变器410的开关动作，可以将逆变器开关控制信号(Scc)输出至逆变器410。这样的逆变器开关控制信号(Scc)为脉宽调制(PWM)方式的开关控制信号，是基于由输入电流检测部A检测到的输入电流(is)来生成并输出的信号。
图5A是图4的变频器控制部的内部框图，图5B是图5A的推算部的内部框图。
参照图5A，变频器控制部430可以包括轴变换部510、推算部520、电流指令生成部530、电压指令生成部540、轴变换部550及开关控制信号输出部560。
轴变换部510可以接收由输出电流检测部E检测到的输出电流(ia，ib，ic)，来变换为静止坐标系的二相电流(iα，iβ)及旋转坐标系的二相电流(id，iq)。
另一方面，轴变换部510接收由输出电压检测部F检测到的基于脉宽调制的输出电压(va，vb，vc)来计算占空比(duty)，并基于计算出的占空比来计算极电压(pole voltage)(Vpn)。下面的公式1示出了极电压的计算方式。
公式1：
其中，Vdc为由dc端电压检测部B检测到的dc端电压，T为控制周期即用于生成PWM开关控制信号的载波信号的单位周期。而且，Ton为单位周期T内的接通(ON)时间即占空比。
另一方面，轴变换部510与所输出的三相的基于脉宽调制的输出电压(va，vb，vc)相对应地分别计算三相的极电压(Vun，Vvn，Vwn)。
接下来，轴变换部510可以利用三相的极电压(Vun，Vvn，Vwn)，如公式2那样计算补偿电压(Voffset)。
公式2：
Voffset＝(Vun+Vvn+Vwn)/3
然后，轴变换部510利用三相的极电压(Vun，Vvn，Vwn)及补偿电压(Voffset)，如公式3那样计算要施加至电机230的各相的相电压(Vas，Vbs，Vcs)。
公式3：
Vas＝Vun-Voffset
Vbs＝Vvn-Voffset
Vcs＝Vwn-Voffset
然后，轴变换部510可以利用三相的相电压(Vas，Vbs，Vcs)，如公式4那样计算静止坐标系的二相电压(Vα，Vβ)。另一方面，轴变换部510也可以将静止坐标系的二相电压(Vα，Vβ)变换为旋转坐标系的二相电压(vd，vq)。
公式4：
另一方面，轴变换部510可以讲变换后的静止坐标系的二相电流(iα，iβ)、静止坐标系的二相电压(vα，vβ)、旋转坐标系的二相电流(id，iq)及旋转坐标系的二相电压(vd，vq)向外部输出。
推算部520从轴变换部510接收轴变换后的静止坐标系的二相电流(iα，iβ)和静止坐标系的二相电压(vα，vβ)，来推算电机230的转子位置(θ)及速度(ω)。
具体而言，参照图5B，推算部520可以包括：反电动势推算部523，用于推算在电机230内通过感应产生的反电动势(back electromotive force)；速度推算部526，用于推算电机230的转子位置及速度
反电动势推算部523可以从轴变换部510接收静止坐标系的二相电流(iα，iβ)和静止坐标系的二相电压(vα，vβ)，并利用基于静止坐标系的全维的(full-dimensional)反电动势观测器(Back Emf Observer)，来推算静止坐标系的二相反电动势(Emfα，Emfβ)。
另一方面，如公式5所示，静止坐标系的二相反电动势(Emfα，Emfβ)可以由关于电机的旋转速度和电机的转子位置的函数来示出。
公式5：
其中，ωr为电机的旋转速度，θr为电机的转子位置，λ为所观测的磁通量。
另一方面，速度推算部526可以利用推算出的反电动势(Emfα，Emfβ)，如公式6那样通过反正切(arc tangent)运算来推算电机230的转子位置
公式6：
另一方面，速度推算部526可以在进行反正切(arc tangent)运算之后，再利用全维的速度观测器(Speed Observer)，推算最终的电机230的转子位置和速度
其结果，推算部520基于接收到的静止坐标系的二相电流(iα，iβ)和静止坐标系的二相电压(vα，vβ)，能够输出推算位置和推算速度
另一方面，电流指令生成部530基于推算速度和速度指令值(ω* r)，生成电流指令值(i* q)。例如，电流指令生成部530可以基于推算速度和速度指令值(ω* r)之差，由PI控制器535执行PI控制，生成电流指令值(i* q)。在附图中，作为电流指令值举例示出了q轴电流指令值(i* q)，但可以与附图不同，也可以同时生成d轴电流指令值(i* d)。另一方面，也可以将d轴电流指令值(i* d)设定为0。
另一方面，电流指令生成部530还可以具有限值器(limiter，未图示)，该限值器用于限制电流指令值(i* q)的电平，以免该电流指令值(i* q)超出容许范围。
接下来，电压指令生成部540可以基于由轴变换部向二相旋转坐标系轴变换后的d轴及q轴电流(id，iq)、来自电流指令生成部530等的电流指令值(i* d，i* q)，来生成d轴及q轴电压指令值(v* d，v* q)。例如，电压指令生成部540可以基于q轴电流(iq)和q轴电流指令值(i* q)之差，由PI控制器544执行PI控制，来生成q轴电压指令值(v* q)。另外，电压指令生成部540可以基于d轴电流(id)和d轴电流指令值(i* d)之差，由PI控制器548执行PI控制，来生成d轴电压指令值(v* d)。另一方面，也可以将d轴电压指令值(v* d)设定为0，以便与d轴电流指令值(i* d)被设定为0的情形相对应。
另一方面，电压指令生成部540还可以具有限值器(未图示)，该限值器用于限制d轴及q轴电压指令值(v* d，v* q)的电平，以免d轴及q轴电压指令值(v* d，v* q)超出容许范围。
另一方面，将生成的d轴及q轴电压指令值(v* d，v* q)输入至轴变换部550。
轴变换部550接收d轴及q轴电压指令值(v* d，v* q)和来自推算部520的推算位置来执行轴变换。
首先，轴变换部550执行从二相旋转坐标系到二相静止坐标系的变换。此时，可以使用来自推算部520的推算位置
然后，轴变换部550执行从二相静止坐标系到三相静止坐标系的变换。通过这样的变换，轴变换部550输出三相输出电压指令值(v*a，v*b，v*c)。
开关控制信号输出部560基于三相输出电压指令值(v*a，v*b，v*c)，生成并输出基于脉宽调制(PWM)方式的变频器开关控制信号(Sic)。
所输出的变频器开关控制信号(Sic)可以被栅极驱动部(未图示)变换为栅极驱动信号(gate drive signal)，并输入至变频器420内的各开关元件的栅极。由此，变频器420内的各开关元件(Sa，S'a，Sb，S'b，Sc，S'c)进行开关动作。
图6A及图6B是示出了向图4的电机供给的交流电流的一例的图。
参照附图，附图中举例示出了在电机230中流动的电流随着变频器420的开关动作而变化的情况。
具体而言，电机230的工作区间，可以区分为用于使电机的转子对齐定位的启动运行区间和使电机进行通常旋转的通常运行区间。
图6A举例示出了施加至电机230的电流波形(io1)的一例。具体而言，在启动运行区间内，为了对电机的转子进行对齐定位(align)，可以向电机230供给恒定的电流(idd1)，然后在通常运行区间内，为了使电机旋转，可以将交流电流(iop1)供给至电机230。
图6B举例示出了施加至电机230的电流波形(io2)的另一例。具体而言，在启动运行区间内，为了对电机230的转子进行对齐定位，可以向电机230供给第一大小的恒定电流(idd2)和第二大小的恒定电流，然后在通常运行区间内，为了使电机230旋转，可以讲交流电流(iop2)供给至电机230。
在电机230的启动运行区间内，若将恒定电流施加至电机230，则用于控制电流的电压指令发生变化，特别是洗涤槽在施加了对齐定位电流(idd1，idd2等)的初始时间点会发生移动。而且，电压矢量也会与这样的移动相对应地发生变动。
因此，向指定的位置对齐定位的动作的收敛时间变长，而且若采用不连续脉宽调制(Discontinuous PWM)的开关控制信号作为开关控制信号，则电机230中会产生电噪音。
在本发明中，为了缩短在这样的初始启动运行区间内的电机转子对齐定位时间以及防止产生噪音，提出了固定电压矢量的方向或固定电压矢量的区间的方案。
图7是在本发明的一实施例的电压矢量的固定处理的说明中所参照的图。
参照图7，变频器控制部430可以包括用于控制q轴电流的q轴电流控制器543和用于控制d轴电流的d轴电流控制器547。而且，变频器控制部430还可以包括用于固定q轴电压指令值的q轴电压固定部659。
变频器控制部430，在使电机230旋转的通常运行区间内，作为第一模式(mode1)，执行在图4至图5B中所记述的无传感器方式的通常运行控制。即，可以直接输出分别从q轴电流控制器543和d轴电流控制器547输出的d轴及q轴电压指令值(v* d，v* q)。然后，可以基于d轴及q轴电压指令值(v* d，v* q)，输出用于控制变频器420的变频器开关控制信号。
另一方面，在用于对电机230的转子进行对齐定位的启动运行区间内，作为第二模式(mode2)，变频器控制部430可以将q轴电压指令值设定为固定值。在附图中，例如q轴电压指令值(v* q)为0值。
如上所述，在将q轴电压指令值设定为固定值的情况下，如下面的公式7至10那样，针对电机230的一些移动，会产生使得向相反方向旋转的电流指令值。因此，在使电机230的转子对齐定位时，与将恒定的电流施加至电机230的情形相比，能够更加迅速地实现电机230的转子的对齐定位。
其中，d轴和q轴表示分别与相应于磁通量的量和相应于转矩的量相对应的旋转坐标系，d轴电压指令值可以与相应于磁通量的电压指令值相对应，q轴电压指令值可以与相应于转矩相应的电压指令值相对应。下面，与所谓的与磁通量相应的电压指令值和与转矩相应的电压指令值的术语相比，主要使用所谓的d轴电压指令值和q轴电压指令值的术语。
还有，q轴电流控制器543和d轴电流控制器547可以设置于如图5所述的电压指令生成部540内，尤其分别与图5中的PI控制器544和PI控制器548相对应。
下面的公式7及公式8示出了基于二相同步旋转坐标系的电机230的电压方程式。
公式7：
公式8：
其中，Rs为电机230的定子阻抗，Ls为电机230的电感，ωr为电机的旋转速度，Ke为反电动势常数。另一方面，id、iq分别为d轴电流和q轴电流，vd、vq分别为d轴电压和q轴电压，Keωr，为在电机230中感应产生的反电动势。
另一方面，在启动运行区间内，若按照模式2将Vq设定为0，则公式8中的和ωrLsid为0或其值小而能够近似于0，所以可以将公式8整理成如下的公式9。
公式9：
0＝Rsiq+Keωr
然后，再针对q轴电流(iq)进行整理，可整理得到公式10。
公式10：
其结果，q轴电流(iq)的产生方向与反电动势(Keωr)相反。
即，在启动运行区间内，如果变频器控制部430将Vd设定为规定值且将Vq设定为0，则通过无传感器反馈控制，之后的q轴电流指令值(i* q)被设定为与反电动势(Keωr)的相反方向相对应的值(即，反转值)。
即，为了在电机初始启动时实现电机230的对齐定位，变频器控制部430可以控制变频器420来向电机230供给与电机230中产生的反电动势的相反方向相对应的电流。
尤其是，在电机230初始启动时，为了驱动电机，在供给至电机的与磁通量相应的电压和与转矩相应的电压中，变频器控制部430可以将与转矩相应的电压设定为恒定的值。具体而言，可以进行如下控制：将与转矩相应的电压设定为0，从而仅将与磁通量相应的电压供给至电机。
因此，与将恒定的电流施加于电机230的情形相比，能够更加迅速地实现电机230的转子的对齐定位。
图8是在本发明的另一实施例的电压矢量的区间固定处理的说明中所参照的图，图9是图8的说明中所参照的图。
根据本发明的另一实施例，变频器控制部430可以具有限值器(limiter)，该限值器用于对特定电压的大小进行限制，该特定电压是指，在电机初始启动时，为了实现电机的对齐定位而供给至电机的与磁通量相应的电压和与转矩相应的电压中的至少一种电压。
此时的限值器，在通过空间矢量方法来生成开关控制信号的情况下，在电机初始启动时，为了实现电机的对齐定位，对供给至电机的与磁通量相应的电压和与转矩相应的电压中的至少一种电压的大小进行限制,使得初始启动时的电压矢量位于多个空间矢量扇区中的同一个扇区。
参照图8，变频器控制部430，除了用于控制q轴电流的q轴电流控制器543和用于控制d轴电流的d轴电流控制器547之外，还包括用于限制q轴电压指令值的限值器542和用于限制d轴电压指令值的限值器546中的至少一个限值器。
其中，图8的限值器542和限值器546可以配置在如图5所示的PI控制器544和PI控制器548的后端。
变频器控制部430，在启动运行区间内生成基于空间矢量的脉宽调制(SVPWM)的开关控制信号的情况下，可以使用限值器543或546来使图9中的电压矢量的方向位于同一个扇区内。
这样，如果在启动运行区间内，使用限值器543或546来对d轴电压指令值和q轴电压指令值进行限制，那么，在对电机的转子进行对齐定位时，电压指令值变小到规定范围以内，所以对齐定位时的移动量变小。因此，与将恒定电流施加至电机的情形相比，能够更加迅速地实现电机转子的对齐定位。
另一方面，本发明的无传感器方式的洗涤物处理设备，除了能够适用于图1的顶开(top load)方式的洗涤物处理设备之外，还能够适用于前开(front load)方式的洗涤物处理设备。
图10是示出了本发明的另一实施例的洗涤物处理设备的另一例的立体图。
参照图10，本发明的另一实施例的洗涤物处理设备1100，是一种将洗涤物从前面(front)方向投入至洗涤槽内的前开(front load)式洗涤物处理设备。这样的前开式洗涤物处理设备，也可以执行如图1至图5B所示的无传感器方式的动作，尤其是，能够适用如图7及图8所示的初始启动时的电压矢量值的固定处理或电压矢量的区间固定处理等。
下面，对图10中的前开式洗涤物处理设备进行说明。
参照附图，洗涤物处理设备1100为滚筒式洗涤物处理设备，包括：机壳1110，用于形成洗涤物处理设备1100的外观；外筒1120，配置于机壳1110的内部，而且被机壳1110支撑；滚筒1122，配置于外筒1120的内部，用于对洗涤物进行洗涤；电机1230，用于驱动滚筒1122；洗涤水供给装置(未图示)，配置于机壳本体1111的外侧，用于向机壳1110的内部供给洗涤水；排水装置(未图示)，形成于外筒1120的下侧，用于向外部排出洗涤水。
滚筒1122形成有多个通孔1122A以便洗涤水通过，而且在滚筒1112的内侧面可以设置有提升筋1124，使得洗涤物在滚筒1122旋转时被带上一定高度后借助重力落下。
机壳1110包括机壳本体1111、位于机壳本体1111的前面并与机壳本体1111相结合的机壳前盖1112、位于机壳前盖1112的上侧并与机壳本体1111相结合的控制面板1115、位于控制面板1115的上侧并能与机壳本体1111相结合的顶板1116。
机壳前盖1112包括：洗涤物出入孔1114，使洗涤物出入；门1113，能够向左右转动，从而能够打开或关闭洗涤物出入孔1114。
控制面板1115包括：多个操作键1117，用于操作设定洗涤物处理设备1100的运行状态；显示器装置1118，位于多个操作键1117的一侧，用于显示洗涤物处理设备1100的运行状态。
控制面板1115内的多个操作键1117及显示器装置1118与控制部(未图示)电连接，控制部(未图示)对洗涤物处理设备1100的各构成要素等进行电性控制。关于控制部(未图示)的动作，以后再叙述。
另一方面，滚筒1122可以设置有自动平衡器(未图示)。自动平衡器(未图示)用于减少因收容于滚筒1122内的洗涤物的偏心量而产生的振动，可以采用液体平衡器、球平衡器等。
另一方面，虽未在附图中示出，但洗涤物处理设备1100还可以包括用于对滚筒1122的振动量或机壳1110的振动量进行检测的振动传感器。
本发明的实施例的电机驱动装置及具有该电机驱动装置的洗涤物处理设备，并不仅限定于如上所述的各实施例的结构及方法，而可以选择性地组合上述各实施例的全部或一部分来构成上述各实施例各种各样的变形。
另一方面，本发明的电机驱动方法或洗涤物处理设备的动作方法，可以采用电机驱动装置或洗涤物处理设备所具有的处理器可读取的记录介质中的处理器可读取的编码(code)的形态。处理器可读取的记录介质包括能够对处理器可读取的数据进行存储的所有种类的记录装置。
另外，上面图示并说明了本发明的优选实施例，但本发明并不仅限定于上述的特定实施例，只要不脱离权利要求书所要求的本发明的宗旨，掌握本发明所属技术领域的通常知识的技术人员能够进行各种各样的变形及实施，而且这样的各变形及实施，不可脱离本发明的技术思想及展望而单独地理解它。

Claims (16)

1.一种洗涤物处理设备，其特征在于，
包括：
洗涤槽，
电机，用于使所述洗涤槽旋转，
驱动部，用于驱动所述电机；
所述驱动部包括：
变频器，用于将直流电源变换为交流电源，并将所述交流电源输出至所述电机，
变频器控制部，在所述电机初始启动时，为了实现所述电机的对齐定位，通过设定供给至所述电机的与磁通量相应的电压和与转矩相应的电压来控制所述变频器，并控制所述变频器将与所述电机中产生的反电动势的相反方向相对应的电流供给至所述电机；
所述变频器控制部包括限值器，在所述电机初始启动时，为了实现所述电机的对齐定位，所述限值器对供给至所述电机的所述与磁通量相应的电压和所述与转矩相应的电压中的至少一种电压的大小进行限制，
所述变频器控制部通过空间矢量方法生成输出给所述变频器的开关控制信号，
在所述电机初始启动时，为了实现所述电机的对齐定位，所述限值器被配置为对供给至所述电机的所述与磁通量相应的电压和所述与转矩相应的电压中的至少一种电压的大小进行限制，使得所述电机初始启动时的电压矢量位于多个空间矢量扇区中的同一个扇区。
2.如权利要求1所述的洗涤物处理设备，其特征在于，
所述变频器控制部，在所述电机通常运行时，为了使所述电机旋转，生成电压指令值，并根据所生成的所述电压指令值来控制所述变频器。
3.如权利要求1所述的洗涤物处理设备，其特征在于，
所述变频器控制部，在所述电机初始启动时，为了实现所述电机的对齐定位，将供给至所述电机的所述与转矩相应的电压设定为恒定的值。
4.如权利要求1所述的洗涤物处理设备，其特征在于，
所述变频器控制部，在所述电机初始启动时，为了使所述电机驱动，对所述变频器进行控制，来在供给至所述电机的与磁通量相应的电压和与转矩相应的电压中，仅将所述与磁通量相应的电压供给至所述电机。
5.如权利要求1所述的洗涤物处理设备，其特征在于，
还包括：
输出电压检测部，用于对施加至所述电机的输出电压进行检测，
输出电流检测部，用于对所述电机中流动的输出电流进行检测；
所述变频器控制部，根据检测到的所述输出电流和由所述输出电压检测部检测到的基于脉宽调制的输出电压，推算所述电机的转子位置，并基于推算出的所述转子位置，输出用于控制所述变频器的变频器开关控制信号。
6.如权利要求1所述的洗涤物处理设备，其特征在于，
还包括：
输出电压检测部，用于对施加至所述电机的输出电压进行检测，
输出电流检测部，用于对所述电机中流动的输出电流进行检测；
所述变频器控制部包括：
推算部，根据检测到的所述输出电流和由所述输出电压检测部检测到的基于脉宽调制的输出电压，来推算所述电机的转子位置和所述电机的速度，
电流指令生成部，基于推算出的所述速度和速度指令值，来生成电流指令值，
电压指令生成部，基于所述电流指令值和检测到的所述输出电流，来生成电压指令值，
开关控制信号输出部，基于所述电压指令值，来输出用于驱动所述变频器的开关控制信号。
7.如权利要求6所述的洗涤物处理设备，其特征在于，
所述电压指令生成部包括：
d轴电压指令生成部，用于生成与磁通量相应的电压指令值，
q轴电压指令生成部，用于生成与转矩相应的电压指令值；
所述q轴电压指令生成部，在所述电机初始启动时，为了实现所述电机的对齐定位，将q轴电压指令设定为0。
8.如权利要求6所述的洗涤物处理设备，其特征在于，所述推算部包括：
反电动势推算部，根据检测到的所述输出电流和检测到的所述基于脉宽调制的输出电压，来推算所述电机中产生的反电动势；
速度推算部，基于推算出的所述反电动势，来推算所述电机的转子位置和所述电机的速度。
9.一种电机驱动装置，其特征在于，包括：
变频器，用于将将直流电源变换为交流电源，并将所述交流电源输出至电机，
变频器控制部，在所述电机初始启动时，为了实现所述电机的对齐定位，通过设定供给至所述电机的与磁通量相应的电压和与转矩相应的电压来控制所述变频器，并控制所述变频器将与所述电机中产生的反电动势的相反方向相对应的电流供给至所述电机；
所述变频器控制部包括限值器，在所述电机初始启动时，为了实现所述电机的对齐定位，所述限值器对供给至所述电机的所述与磁通量相应的电压和所述与转矩相应的电压中的至少一种电压的大小进行限制，
所述变频器控制部通过空间矢量方法生成输出给所述变频器的开关控制信号，
在所述电机初始启动时，为了实现所述电机的对齐定位，所述限值器被配置为对供给至所述电机的所述与磁通量相应的电压和所述与转矩相应的电压中的至少一种电压的大小进行限制，使得所述电机初始启动时的电压矢量位于多个空间矢量扇区中的同一个扇区。
10.如权利要求9所述的电机驱动装置，其特征在于，
在所述电机通常运行时，为了使所述电机旋转，生成电压指令值，并根据所生成的所述电压指令值来控制所述变频器。
11.如权利要求9所述的电机驱动装置，其特征在于，
所述变频器控制部，在所述电机初始启动时，为了实现所述电机的对齐定位，将供给至所述电机的与磁通量相应的电压和与转矩相应的电压中的所述与转矩相应的电压设定为恒定的值。
12.如权利要求9所述的电机驱动装置，其特征在于，
所述变频器控制部，在所述电机初始启动时，为了使所述电机驱动，对所述变频器进行控制，来在供给至所述电机的与磁通量相应的电压和与转矩相应的电压中，仅将所述与磁通量相应的电压供给至所述电机。
13.如权利要求9所述的电机驱动装置，其特征在于，
还包括：
输出电压检测部，用于对施加至所述电机的输出电压进行检测，
输出电流检测部，用于对所述电机中流动的输出电流进行检测；
所述变频器控制部，根据检测到的所述输出电流和由所述输出电压检测部检测到的基于脉宽调制的输出电压，推算所述电机的转子位置，并基于推算出的所述转子位置，输出用于控制所述变频器的变频器开关控制信号。
14.如权利要求9所述的电机驱动装置，其特征在于，
还包括：
输出电压检测部，用于对施加至所述电机的输出电压进行检测，
输出电流检测部，用于对所述电机中流动的输出电流进行检测；
所述变频器控制部包括：
推算部，根据检测到的所述输出电流和由所述输出电压检测部检测到的基于脉宽调制的输出电压，来推算所述电机的转子位置和所述电机的速度，
电流指令生成部，基于推算出的所述速度和速度指令值，来生成电流指令值，
电压指令生成部，基于所述电流指令值和检测到的所述输出电流，来生成电压指令值，
开关控制信号输出部，基于所述电压指令值，来输出用于驱动所述变频器的开关控制信号。
15.如权利要求14所述的电机驱动装置，其特征在于，
所述电压指令生成部包括：
d轴电压指令生成部，用于生成与磁通量相应的电压指令值，
q轴电压指令生成部，用于生成与转矩相应的电压指令值；
所述q轴电压指令生成部，在所述电机初始启动时，为了实现所述电机的对齐定位，将q轴电压指令设定为0。
16.如权利要求14所述的电机驱动装置，其特征在于，所述推算部包括：
反电动势推算部，根据检测到的所述输出电流和检测到的所述基于脉宽调制的输出电压，来推算所述电机中产生的反电动势；
速度推算部，基于推算出的所述反电动势，来推算所述电机的转子位置和所述电机的速度。
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