CN105871285B - 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。本发明实施例的电机驱动装置,包括:逆变器,通过切换动作,将dc端的直流电源转换为交流电源,并向电机输出转换后的交流电源;dc端电压检测部,用于检测dc端的电压;输出电流检测部,用于检测在电机上流动的输出电流;控制部,基于检测到的输出电流,控制逆变器。其中,控制部,若检测到的dc端电压为第一规定值以上,且电力从电机供给到dc端,则在过电压保护模式下,基于用于驱动电机的与磁通量相应的电流指令值和与扭矩相应的电流指令值中的与磁通量相应的电流指令值,控制电机驱动。由此,能够防止dc端电压的急剧上升。

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,尤其是涉及一种能够防止dc(直流)端电压急剧上升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
一般来讲,洗涤物处理设备在将洗涤剂、洗涤水及洗涤物投放到洗涤槽内的状态下,利用接收电机的驱动力而旋转的洗涤槽与洗涤物的摩擦力来进行洗涤,能够达到洗涤物几乎不受损且互不缠绞的洗涤效果。
通常的洗涤物处理设备,具备用于感测电机转子的位置的位置感测传感器。
但是,为了降低制造费用等,正研发不采用位置感测传感器的洗涤物处理设备,探讨在不采用位置感测传感器的情况下能够正确推定电机转子位置的方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够防止dc端电压急剧上升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。
本发明的另一目的在于提供一种在电机速度不急剧下降的情况下能够防止dc端电压急剧上升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。
为了达到上述发明目的,本发明实施例的电机驱动装置,
包括:
逆变器,通过切换动作,将dc端的直流电源转换为交流电源,并向电机输出转换后的交流电源,
dc端电压检测部,用于检测dc端的电压,
输出电流检测部,用于检测在电机上流动的输出电流,
控制部,基于检测到的输出电流,控制逆变器;
控制部,若检测到的dc端电压为第一规定值以上,且电力从电机供给到dc端,则在过电压保护模式下,基于用于驱动电机的与磁通量相应的电流指令值和与扭矩相应的电流指令值中的与磁通量相应的电流指令值,控制电机驱动。
并且,为了达到上述发明目的,本发明实施例的电机驱动装置,
包括:
逆变器,通过切换动作,将dc端的直流电源转换为交流电源,并向电机输出转换后的交流电源,
dc端电压检测部,用于检测dc端的电压,
输出电流检测部,用于检测在电机上流动的输出电流,
控制部,基于检测到的输出电流,控制逆变器;
控制部,
若检测到的dc端电压为第一规定值以上,且电力从电机供给到dc端,则在过电压保护模式下,控制电机的速度下降,
在过电压保护模式之后,若检测到的dc端电压为比第一规定值小的第二规定值以下,且电力从dc端供给到电机,则在普通运行模式下,控制电机的速度增加。
而且,为了达到上述发明目的,本发明实施例的洗涤物处理设备,
包括:
洗涤槽,
电机,用于使洗涤槽旋转,
驱动部,用于驱动电机;
驱动部包括:
逆变器,通过切换动作,将dc端的直流电源转换为交流电源,并向电机输出转换后的交流电源,
dc端电压检测部,用于检测dc端的电压,
输出电流检测部,用于检测在电机上流动的输出电流,
控制部,基于检测到的输出电流,控制逆变器;
控制部,若检测到的dc端电压为第一规定值以上,且电力从电机供给到所述dc端,则在过电压保护模式下,基于用于驱动电机的与磁通量相应的电流指令值和与扭矩相应的电流指令值中的与磁通量相应的电流指令值,控制电机驱动。
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,若dc端电压为第一规定值以上,且电力从电机供给到dc端,则在过电压保护模式下,基于用于驱动电机的与磁通量相应的电流指令值和与扭矩相应的电流指令值中的与磁通量相应的电流指令值来驱动电机,从而能够防止dc端电压的急剧上升。
即,在过电压保护模式期间,仅基于与磁通量相应的电流指令值来驱动电机,因此电机的转速下降,电机的耗电量也随之减少。因此,向dc端供给的电力也会变少。即,能够防止dc端电压的急剧上升。
另外,电机驱动装置及具有该电机驱动装置的洗涤物处理设备,在过电压保护模式之后,若检测到的dc端电压为比第一规定值小的第二规定值以下,且电力从dc端供给到电机,则在普通运行模式下,基于与扭矩相应的电流指令值来驱动电机,从而在电机速度不急剧下降的情况下,能够防止dc端电压的急剧上升。
即,在过电压保护模式期间,通过降低电机速度,来防止dc端电压的急剧上升,并在过电压保护模式之后,通过重新增加被降速的电机的速度,能够减少因电机速度过度下降而引起的耗电量的不必要消耗。
其结果,在过电压保护模式之后,能够迅速恢复到普通运行模式。
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所示的洗涤物处理设备的内部框图。
图3是图2所示的驱动部的内部电路图。
图4是图3所示的逆变器控制部的内部框图。
图5A至图5B是示出了本发明的各种实施例的电机驱动装置的动作方法的顺序图。
图6A至图11B是用于参照说明图5A至图5B所示的动作方法的图。
具体实施方式
下面,参照附图来更详细地说明本发明。
以下的说明中所使用的针对构成要素的后缀“模块”和“部”,是单纯考虑本说明书撰写的简便性所赋予的,其本身并非用于赋予特别重要的含义或作用。因此,所述的“模块”和“部”还可以相混淆使用。
在本说明书中记载的洗涤物处理设备,不具有能感测用于转动洗涤槽的电机的转子位置的位置感测部,是根据无传感器(sensorless)方式来推定电机的转子位置的洗涤物处理设备。下面,针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。
参照附图,本发明的一实施例的洗涤物处理设备100,是从前方向洗涤槽内投入洗涤物的前置(front load)式洗涤物处理设备。这种前置式洗涤物处理设备,是包括投入洗涤物后执行洗涤、漂洗、脱水等的洗衣机或者投入湿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。
图1所示的洗涤物处理设备100,是洗涤槽式洗涤物处理设备,包括:机壳110,形成洗涤物处理设备100的外观;洗涤桶120,配置在机壳110的内部,被机壳110支撑;洗涤槽122,配置在洗涤桶120的内部,用于洗涤洗涤物;电机130,用于驱动洗涤槽122;洗涤水供给装置(未图示),配置在机壳主体111的外侧,用于向机壳110的内部供给洗涤水;排水装置(未图示),形成在洗涤桶120的下侧,用于向外部排出洗涤水。
在洗涤槽122形成有用于使洗涤水流通的多个通孔122A,在洗涤槽122的内侧面可以配置托举件124,以用于在洗涤槽122旋转时,使洗涤物被托举一定高度后,借助重力下落。
机壳110包括:机壳主体111;机壳盖112,配置并结合在机壳主体111的前面;控制面板115,配置在机壳盖112的上侧,与机壳主体111相结合;顶板116,配置在控制面板115的上侧,与机壳主体111相结合。
机壳盖112包括:洗涤物出入孔114,能够使洗涤物出入;门113,能够左右转动以使洗涤物出入孔114开闭。
控制面板115包括:操作键117,用于操作洗涤物处理设备100的运行状态;显示装置118,配置在操作键117的一侧,用于显示洗涤物处理设备100的运行状态。
控制面板115内的操作键117和显示装置118与控制部(未图示)电连接,控制部(未图示)用于对洗涤物处理设备100的各构成要素等进行电控制。对于控制部(未图示)的动作将后述。
另外,在洗涤槽122可以具有自动平衡装置(未图示)。自动平衡装置(未图示)用于降低因容置在洗涤槽122内的洗涤物的偏心量而产生的振动,可以由液体平衡器、球平衡器等来实现。
另外,虽然未图示,但洗涤物处理设备100还可以具有用于检测洗涤槽122的振动量或机壳110的振动量的振动传感器。
图2是图1所示的洗涤物处理设备的内部框图。
参照附图,对于洗涤物处理设备100而言,驱动部220借助控制部210的控制动作而被控制,驱动部220用于对电机230进行驱动。由此,洗涤槽122借助电机230来旋转。
控制部210接收由操作键117输入的动作信号而进行动作。由此,能够执行洗涤、漂洗、脱水步骤。
并且,控制部210,可以通过控制显示装置118,来显示洗涤过程、洗涤时间、脱水时间、漂洗时间等,或者显示当前的动作状态等。
而且,控制部210,通过控制驱动部220,使得驱动部220控制电机230动作。此时,在电机230的内部或外部,不具有用于感测电机的转子位置的位置感测部。即,驱动部220根据无传感器(sensorless)方式来控制电机230。
驱动部220,是用于驱动电机230的,可以具有:逆变器(Inverter;未图示);逆变器控制部(未图示);用于检测电机230上流动的输出电流的输出电流检测部(图3中的E);用于检测施加于电机230的输出电压vo的输出电压检测部(图3中的F)。并且,驱动部220也可以是还包括转换器(Converter)等的概念,所述转换器用于供给向逆变器(未图示)输入的直流电源。
例如,驱动部220内的逆变器控制部(图中3的430)基于输出电流io及输出电压vo,推定电机230的转子位置。而且,基于所推定的转子位置,控制电机230旋转。
具体而言,逆变器控制部(图3中的430),基于输出电流io和输出电压vo,生成脉宽调制(PWM)方式的切换控制信号(switching control signal)(图3中的Sic)并输出到逆变器(未图示),则逆变器(未图示)进行高速切换动作,向电机230供给规定频率的交流电源。由此,电机230借助规定频率的交流电源进行旋转。
关于驱动部220,将参照图3后述。
另外,控制部210基于在电机230上流动的输出电流io等,能够感测洗涤物量。例如,在洗涤槽122旋转的期间内,基于电机230的电流值io来能够感测洗涤物量。
并且,控制部210,还可以感测洗涤槽122的偏心量即洗涤槽122的失衡(unbalance:UB)。这种偏心量的感测,可以基于在电机230上流动的输出电流io的纹波(ripple)成分或洗涤槽122的旋转变化量来执行。
图3是图2所示的驱动部的内部电路图。
根据本发明实施例的驱动部220,可对应于图2中的驱动部220。在此,电机驱动部220还可以命名为电机驱动装置。
参照附图,根据本发明实施例的驱动部220用于以无传感器(sensorless)方式来驱动电机,还可以包括转换器410、逆变器420、逆变器控制部430、dc端电压检测部B、平滑电容器C、输出电流检测部E。而且,驱动部220又可以包括输入电流检测部A、电抗器L等。
电抗器L配置在工业交流电源405(vs)与转换器410之间,用于执行功率因数校正或升压动作。而且,电抗器L还可以执行用于限制因转换器410的高速切换而引起的谐波电流的功能。
输入电流检测部A可以检测从工业交流电源405输入的输入电流is。为此,输入电流检测部A可以使用CT(current transformer)、分流电阻等。检测到的输入电流is是脉冲形式的离散信号(discrete signal),可以输入到逆变器控制部430。
转换器410,将流经电抗器L的工业交流电源405变换为直流电源并输出。在附图中,虽然将工业交流电源405表示为单相交流电源,但也可以是三相交流电源。根据工业交流电源405的种类,转换器410的内部结构也会有所不同。
另外,转换器410可以不具有开关元件而由二极管等构成,从而无需额外的切换动作便能执行整流动作。
例如,在单相交流电源的情况下,可以以桥接形式使用4个二极管,而在三相交流电源的情况下,可以以桥接形式使用6个二极管。
另外,转换器410,例如可以使用由2个开关元件和4个二极管相连而成的半桥式转换器,在三相交流电源的情况下,还可以使用6个开关元件和6个二极管。
转换器410,在具有开关元件的情况下,可以借助相应开关元件的切换动作来执行升压动作、功率因素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进行储存。附图中,虽然示例性示出了一个平滑电容器C,但可以具备多个平滑电容器C以确保元件的稳定性。
并且,在附图中,虽然示例性示出了连接在转换器410的输出端的情形,但并非局限于此,也可以直接输入直流电源。例如,来自太阳能电池的直流电源可以直接输入到平滑电容器C,或者也可以直流/直流变换后再输入到平滑电容器C。下面,以附图中示例性示出的部分为主进行描述。
另外,平滑电容器C的两端可以储存直流电源,因此可以将其命名为dc端或者dc链接端。
dc端电压检测部B可以检测平滑电容器C的两端,即dc端的电压Vdc。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是脉冲形式的离散信号(discrete signal),可以输入到逆变器控制部430。
逆变器420,具有多个逆变器开关元件,借助开关元件的接通/断开动作,能够将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,并输出到三相同步电机230。
在逆变器420中,彼此相互串联的上臂开关元件Sa、Sb、Sc和下臂开关元件S'a、S'b、S'c成对,共有三对的上、下臂开关元件互相并联连接(Sa&S'a、Sb&S'b、Sc&S'c)。在各开关元件Sa、S'a、Sb、S'b、Sc、S'c上,反向并联连接有二极管。
逆变器420内的各开关元件,基于来自逆变器控制部430的逆变器切换控制信号Sic,执行接通/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。
逆变器控制部430,可以基于无传感器方式控制逆变器420的切换动作。为此,逆变器控制部430可以接收由输出电流检测部E所检测的输出电流io。
逆变器控制部430,为了控制逆变器420的切换动作,向逆变器420输出逆变器切换控制信号Sic。逆变器切换控制信号Sic,是脉宽调制(PWM)方式的切换控制信号,是基于由输出电流检测部E所检测的输出电流io生成并输出的信号。关于逆变器控制部430内的逆变器切换控制信号Sic详细输出动作,将参照图4后述。
输出电流检测部E,用于检测在逆变器420与三相电机230之间流动的输出电流io。即,用于检测流动于电机230的电流。输出电流检测部E,可以检测各相的输出电流ia、ib、ic,或者利用三相平衡,可以检测两相的输出电流。
输出电流检测部E,可以位于逆变器420与电机230之间,而且,为了检测电流而可以使用CT(current transformer)、分流电阻(Shunt Resistance)等。
当使用分流电阻时,可以将3个分流电阻设置于逆变器420与同步电机230之间,或者可以将3个分流电阻各自的一端分别连接于逆变器420的3个下臂开关元件S'a、S'b、S'c上。并且,还利用三相平衡,可以使用2个分流电阻。另外,当使用1个分流电阻时,可以在所述电容器C与逆变器420之间配置相应的分流电阻。
检测到的输出电流io是脉冲形式的离散信号(discrete signal),可以输入到逆变器控制部430,基于检测到的输出电流io生成逆变器切换控制信号Sic。下面,并行地对检测到的输出电流io是三相输出电流ia、ib、ic的情形进行描述。
另外,三相电机230具有定子(stator)和转子(rotor),在各相(a、b、c相)的定子线圈上施加规定频率的各相交流电源,从而使转子旋转。
这种电机230,例如可以包括:贴面式永磁同步电机(Surface-MountedPermanent-Magnet Synchronous Motor:SMPMSM)、内置式永磁同步电机(InteriorPermanent Magnet Synchronous Motor:IPMSM)、同步磁阻电机(Synchronous ReluctanceMotor:Synrm)等。其中,SMPMSM和IPMSM是采用了永久磁铁的同步电机(Permanent MagnetSynchronous Motor:PMSM),而Synrm的特点是不具有永久磁铁。
图4是图3所示的逆变器控制部的内部框图。
参照图4,逆变器控制部430可以包括轴变换部310、速度运算部320、电流指令生成部330、电压指令生成部340、轴变换部350、切换控制信号输出部360、电力运算部365以及电流限制部375。
轴变换部310,接收由输出电流检测部E所检测的三相输出电流ia、ib、ic转换为静止坐标系上的2相电流iα、iβ。
并且,轴变换部310,可以将静止坐标系上的2相电流iα、iβ转换为旋转坐标系上的2相电流id、iq。
速度运算部320,基于在轴变换部310轴转换过的静止坐标系上的2相电流iα、iβ,能够输出运算后的位置和运算后的速度
另外,电流指令生成部330,基于运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330,可以基于运算速度与速度指令值ω* r之差,在PI控制器335执行PI控制从而生成电流指令值i* q。附图中,作为电流指令值,示例性示出了q轴电流指令值i* q,但是与附图不同地,还可以一同生成d轴电流指令值i* d。而且,可以将d轴电流指令值i* d的值设定为0。
另外,电流指令生成部330,还可以具有限制器(未图示)以用于限制电流指令值i* q的电平不超过允许范围。
接着,电压指令生成部340,基于在轴变换部被轴转换为2相旋转坐标系的d轴、q轴电流id、iq及来自电流指令生成部330等的电流指令值i* d、i* q,生成d轴、q轴的电压指令值v* d、v* q。例如,电压指令生成部340,可以基于q轴电流iq和q轴电流指令值i* q之差,在PI控制器344执行PI控制,从而生成q轴电压指令值v* q。并且,电压指令生成部340,可以基于d轴电流id和d轴电流指令值i* d之差,在PI控制器348执行PI控制,从而生成d轴电压指令值v* d。另外,电压指令生成部340,还可以具有限制器(未图示)以用于限制d轴、q轴电压指令值v* d、v* q的电平不超过允许范围。
并且,所生成的d轴、q轴电压指令值v* d、v* q,输入到轴变换部350。
轴变换部350,接收由速度运算部320运算得到的位置和d轴、q轴电压指令值v* d、v* q来执行轴转换。
首先,轴变换部350,执行从2相旋转坐标系转换为2相静止坐标系的变换处理。此时,可以使用由速度运算部320所运算的位置
而且,轴变换部350,执行从2相静止坐标系到3相静止坐标系的转换处理。通过这种转换,轴变换部350输出3相输出电压指令值v* a、v* b、v* c
切换控制信号输出部360,基于3相输出电压指令值v* a、v* b、v* c来生成并输出基于脉宽调制(PWM)方式的逆变器用切换控制信号Sic。
所输出的逆变器切换控制信号Sic,可以在栅极驱动部(未图示)被转换为栅极驱动信号,并输入到逆变器420内的各开关元件的栅极。由此,逆变器420内的各开关元件Sa、S'a、Sb、S'b、Sc、S'c执行切换动作。
另外,电力运算部365基于检测到的输出电流io,运算出电机230所消耗的电力Pca。
例如,电力运算部365可以基于检测到的输出电流io及所施加的输出电压,运算出电机230所消耗的电力Pca。
为此,还可以具有输出电压检测部以用于检测施加于电机230的输出电压vo。
另外,电力运算部365,可以基于输出电流io与输出电压vo之间的相位差以及输出电流io,运算出电机230所消耗的电力Pca。
另外,电流限制部375,可以接收由dc端电压检测部B所检测的dc端电压Vdc、来自电力运算部365的电力Pca以及由速度运算部320所运算的速度
逆变器控制部430内的电流限制部375,若所检测的dc端电压Vdc为第一规定值以上且从电机230向dc端供给电力,则在过电压保护模式下,可以限制用于驱动电机230的电流指令值。
逆变器控制部430内的电流限制部375,若由电力运算部365运算的电力Pca为负极性的值,则可以判断为电力从电机230供给到dc端。
另外,逆变器控制部430内的电流限制部375,可以将用于驱动电机230的与磁通量相应的电流指令值i* d和与扭矩相应的电流指令值分别限制在规定的电平。
例如,电流限制部375,在过电压保护模式期间,可以向电流指令生成部330输出用于限制电流指令值的限制信息Slim。
由此,电流指令生成部330,在过电压保护模式期间,基于用于限制电流指令值的限制信息Slim,可以在用于驱动电机230的与磁通量相应的电流指令值i* d和与扭矩相应的电流指令值中仅输出与磁通量相应的电流指令值i* d
另外,逆变器控制部430内的电流限制部375,在过电压保护模式期间,可以基于用于驱动电机230的与磁通量相应的电流指令值i* d和与扭矩相应的电流指令值中的与磁通量相应的电流指令值i* d,来控制电机230驱动。
例如,电流限制部375,在过电压保护模式期间,为了驱动电机230,可以在与磁通量相应的电流指令值i* d和与扭矩相应的电流指令值中仅将与磁通量相应的电流指令值i* d输出到电流指令生成部330。
由此,电流指令生成部330,在过电压保护模式期间,并非基于速度指令值ω* r来生成电流指令值,而是可以分流(bypass)输出从电流限制部375输入的与磁通量相应的电流指令值i* d
另外,逆变器控制部430内的电流限制部375,若所检测的dc端电压Vdc为第一规定值以上且从电机230向dc端供给电力,则在过电压保护模式下,可以将用于驱动电机230的与磁通量相应的电流指令值i* d设定为恒定的第一电平,将用于驱动电机230的与扭矩相应的电流指令值设定为0。
在过电压保护模式期间,电压指令生成部340,可以仅基于与磁通量相应的电流指令值i* d生成并输出与磁通量相应的电压指令值。
并且,切换控制信号输出部360,可以向逆变器420输出基于与磁通量相应的电压指令值v* d生成的切换控制信号Sic。
如此,在过电压保护模式期间,仅基于与磁通量相应的电流指令值i* d来驱动电机230,因此电机230的转速会降低,电机230的耗电量也随之下降。由此,供给至dc端的电力也会变小。即,能够防止dc端电压Vdc急剧上升。
另外,逆变器控制部430内的电流限制部375,若所检测的dc端电压Vdc为第一规定值以上,从电机230向dc端供给电力且电机230的旋转方向为逆旋转方向,则在过电压保护模式下,可以基于用于驱动电机230的与磁通量相应的电流指令值i* d和与扭矩相应的电流指令值中的与磁通量相应的电流指令值i* d,来驱动电机230。
尤其,电流限制部375,当速度运算部320运算的速度的电平具有负极性的值时,可以判断为电机230的旋转方向为逆旋转方向。
并且,电流限制部375,若所检测的dc端电压Vdc为第一规定值以上,从电机230向dc端供给电力且电机230的旋转方向为逆旋转方向,则在过电压保护模式下,可以基于用于驱动电机230的与磁通量相应的电流指令值i* d和与扭矩相应的电流指令值中的与磁通量相应的电流指令值i* d,来驱动电机230。
根据这种过电压保护模式,逆变器控制部430最终控制电机230的速度降低。
另外,逆变器控制部430,在过电压保护模式之后,若检测到的dc端电压Vdc为比第一规定值小的第二规定值以下且从dc端向电机230供给电力,则可以控制为以普通运行模式工作。
即,逆变器控制部430内的电流限制部375,在过电压保护模式之后,若检测到的dc端电压Vdc为比第一规定值小的第二规定值以下且从dc端向电机230供给电力,则在普通运行模式下,可以基于与扭矩相应的电流指令值来控制电机230驱动。由此,电机230的速度可以再次提高。
此时,电机230为贴面式永磁同步电机(Surface-Mounted Permanent-MagnetSynchronous Motor:SMPMSM),则可以将与磁通量相应的电流指令值i* d设定为0,但并非局限于此。在弱磁控制时,与磁通量相应的电流指令值i* d可以具有规定的值。
另外,在普通运行模式期间,电压指令生成部340,可以基于与扭矩相应的电流指令值生成并输出与扭矩相应的电压指令值
并且,切换控制信号输出部360,可以向逆变器420输出基于与扭矩相应的电压指令值生成的切换控制信号Sic。
通过以这种普通运行模式来驱动电机230,能够在不使电机230的速度急剧下降的情况下,直接增加电机230的速度。
尤其,在过电压保护模式期间,通过降低电机230速度,来防止dc端电压Vdc急剧上升,而在过电压保护模式之后,通过重新增加已降低的电机速度,能够减少因电机230的速度过度降低而引起的耗电量的不必要损耗。其结果,在过电压保护模式以后,能够迅速恢复到普通运行模式。
图5A至图5B是本发明各种实施例的电机230驱动装置的动作方法的顺序图。
首先,参照图5A,在步骤S510,电机驱动装置220内的dc端电压检测部B检测dc端电压Vdc。所检测的dc端电压Vdc被输入到逆变器控制部430。
接着,在步骤S515,电机驱动装置220内的输出电流检测部E检测输出电流io。所检测的输出电流io被输入到逆变器控制部430。
接着,在步骤S520,电机驱动装置220内的逆变器控制部430基于所检测的输出电流io来运算电力。尤其,逆变器控制部430内的电力运算部365运算电力Pca。
接着,在步骤S525,电机驱动装置220内的逆变器控制部430,判断是否所检测的dc端电压Vdc为第一规定值以上且电力从电机230供给到dc端。如果是,则驱动装置220内的逆变器控制部430控制为以过电压保护模式动作。
即,在步骤S535,驱动装置220内的逆变器控制部430的电流限制部375,限制电流指令值。
例如,逆变器控制部430的电流限制部375,仅基于与磁通量相应的电流指令值i* d和与扭矩相应的电流指令值中的与磁通量相应的电流指令值i* d,来限制电机230驱动。
具体而言,逆变器控制部430的电流限制部375,可以将用于驱动电机230的与磁通量相应的电流指令值i* d设定为第一电平,将用于驱动电机230的与扭矩相应的电流指令值设定为零。
由此,电机驱动装置220内的逆变器控制部430,可以控制为电机230的速度降低以消耗耗电量。即,控制为:供给至dc端的电压变低,最终dc端达到稳定。
接着,在步骤S540,电机驱动装置220内的逆变器控制部430,判断是否所检测的dc端电压Vdc为比第一规定值小的第二规定值以下且电力从dc端供给到电机230。在步骤S555,如果是,则电机驱动装置220内的逆变器控制部430,控制为以普通运行模式动作。
即,电机驱动装置220内的逆变器控制部430,可以控制为解除对与磁通量相应的电流指令值i* d和与扭矩相应的电流指令值的限制。
例如,逆变器控制部430,在普通运行模式下,可以控制为基于与扭矩相应的电流指令值来驱动电机230。
尤其,逆变器控制部430,可以基于速度指令值w* r,来生成电流指令值,尤其生成与扭矩相应的电流指令值并基于与扭矩相应的电流指令值来生成与扭矩相应的电压指令值然后基于与扭矩相应的电压指令值来生成并输出切换控制信号Sic。
由此,在过电压保护模式之后,通过重新增加被降低的电机速度,能够减少因电机230速度的过度降低而引起的耗电量的不必要损耗。其结果,在过电压保护模式之后,能够迅速恢复到普通运行模式。
另外,图5B与图5A有些类似,其不同点在于还执行步骤S530。在此,以其不同点为中心描述如下。
在步骤S530,电机驱动装置220内的逆变器控制部430,在进入过电压保护模式时,除判断是否所检测的dc端电压Vdc为第一规定值以上且电力从电机230供给到dc端以外,还可以追加判断电机230是否逆向旋转。
逆变器控制部430内的速度运算部320,可以基于输出电流来运算电机230的速度。电流限制部375,若此时运算的电机的速度值为负值,则可以判断为逆向旋转。
由此,电流限制部375,可以控制为对与磁通量相应的电流指令值i* d和与扭矩相应的电流指令值执行电流限制。
即,若所检测的dc端电压Vdc为第一规定值以上且电力从电机230供给到dc端,则可以将用于驱动电机230的与磁通量相应的电流指令值i* d设定为第一电平,将用于驱动电机230的与扭矩相应的电流指令值设定为零。由此,能够防止dc端电压急剧上升。
图6A至图6D是示例性示出用于停止电机230的方法的图。
首先,图6A示例性示出了为了停止电机230而逆变器420的上臂开关元件Sa、Sb、Sc均断开且下臂开关元件S'a、S'b、S'c均接通的情形。即,逆变器420根据零矢量的切换控制信号Sic来动作,电力因电流的流动而被消耗,在规定时间以后,电机230会停止。这种方式,可以命名为发电制动。
接着,图6B示例性示出了为了停止电机230而逆变器420的上臂开关元件Sa、Sb、Sc均接通且下臂开关元件S'a、S'b、S'c均断开的情形。即,逆变器420根据零矢量的切换控制信号Sic来动作,电力因电流的流动而被消耗,在规定时间以后,电机230会停止。
接着,图6C示例性示出了电机230在沿顺时针方向以规定速度ωr1旋转,然后借助图6A或图6B的基于零矢量的切换控制信号Sic停止的情形。
接着,图6D示例性示出了电机230在沿顺时针方向以规定速度ωr1旋转,再沿逆时针方向以规定速度-ωr1旋转,然后借助图6A或图6B的基于零矢量的切换控制信号Sic停止的情形。
在驱动电机230的过程中,若使电机230按照图6A至图6B的方法动作,则电机230会如图6C或图6D所示那样急剧停止,这会引发振动和噪音。
例如,在电机230高速运行的过程中,若因dc端电压Vdc超过允许值而使电机230按照图6A至图6B的方法动作,则电机230会如图6C或图6D所示那样急剧停止,这会引发振动和噪音。
在此之后,要使电机230重新动作,会需要追加消耗耗电量。
图7A示例性示出了在电机230正常动作时电力Pa从逆变器420供给到电机230的情形。此时,电机230可以沿顺时针方向Rco旋转。
图7B示例性示出了在电机230非正常动作时电力Pb从电机230供给到逆变器420的情形。此时,电机230可以沿逆时针方向Rcco旋转。
本发明提供了如下方案:如图7B所示,在因电机230非正常动作而dc端电压急剧上升的情况下,为了防止产生过度的噪音和振动,通过降低电机230的速度来防止dc端电压Vdc急剧上升。
即,如前所述,逆变器控制部430,若所检测的dc端电压Vdc为第一规定值以上且从电机230向dc端供给电力,则在过电压保护模式下,可以控制为基于用于驱动电机230的与磁通量相应的电流指令值i* d和与扭矩相应的电流指令值中的与磁通量相应的电流指令值i* d来驱动电机230。
或者,逆变器控制部430,若所检测的dc端电压Vdc为第一规定值以上,从电机230向dc端供给电力且电机230的旋转方向为逆旋转方向,则在过电压保护模式下,可以控制为基于用于驱动电机230的与磁通量相应的电流指令值i* d和与扭矩相应的电流指令值中的与磁通量相应的电流指令值i* d来驱动电机230。
图8是示例性示出了与扭矩相应的电流指令值和与磁通量相应的电流指令值i* d随着dc端电压变化而变化的波形图。
参照附图,Ty区间表示电机230的停止区间。Tz区间表示电机230的动作区间。
逆变器控制部430,在过电压保护模式之前的Tz区间内,可以控制为将与磁通量相应的电流指令值i* d设定为0,而使与扭矩相应的电流指令值 可变。由此,如图所示,在Tz区间内,dc端电压Vdc上升。
另外,在T1时刻,若dc端电压Vdc达到第一规定值Vdcref,则逆变器控制部430控制为执行过电压保护模式。即,在Tb区间内,控制为执行过电压保护模式。在此,第一规定值Vdcref可以是大约400V。
具体来讲,在Tb区间内,逆变器控制部430限制与磁通量相应的电流指令值i* d和与扭矩相应的电流指令值
附图示例性示出了与扭矩相应的电流指令值在Tb区间中的Ta区间(T1与T2之间)内为0的情形。此时,可以将与磁通量相应的电流指令值i* d设定为第一电平Le1。
另外,在T2时刻,与扭矩相应的电流指令值可以不是0而可变。
另外,在T2时刻之后直至T3时刻,即在Tb1区间内,可以将与磁通量相应的电流指令值i* d继续设定为第一电平Le1。
另外,逆变器控制部430,在执行过电压保护模式之后,重新基于所检测到的dc端电压等,来判断是否要执行过电压保护模式。
即,逆变器控制部430,在执行过电压保护模式之后,若所检测到的dc端电压Vdc为比第一规定值小的第二规定值以下且电力从dc端供给到电机230,则控制为执行普通运行模式。
附图中,Tc区间对应于执行普通运行模式的区间。
由此,在Tc区间内,可以将与磁通量相应的电流指令值i* d设定为0,而使与扭矩相应的电流指令值可变。
另外,图9A至图9B示例性示出了在执行过电压保护模式的过程中与磁通量相应的电流指令值处于各种电平的情形。
首先,图9A示例性示出了在过电压保护模式之前将与磁通量相应的电流指令值i* d1设定为0,而后在作为过电压保护模式区间的Tb区间内设定为第一电平le1的情形。
即,逆变器控制部430,可以在过电压保护模式之前,将与磁通量相应的电流指令值i* d1设定为0,而后在作为过电压保护模式区间的Tb区间内,设定为第一电平le1。
接着,图9B示例性示出了在过电压保护模式之前将与磁通量相应的电流指令值i* d2被设定为比第一电平le1小的第二电平le2,而后在作为过电压保护模式区间的Tb区间内维持第二电平le2的情形。
即,逆变器控制部430,在过电压保护模式之前若执行弱磁控制,则可以控制为除与扭矩相应的电流指令值以外还借助与磁通量相应的电流指令值i* d2来驱动电机230。附图中示例性示出了将与磁通量相应的电流指令值i* d2的电平设定为第二电平le2的情形。
在这种状态下,若执行如上所述的过电压保护模式,则逆变器控制部430控制为将与磁通量相应的电流指令值i* d2的电平保持不变。此时,将与扭矩相应的电流指令值i* q2设定为0。
由此,逆变器控制部430,若在弱磁控制中执行过电压保护模式,则控制为将与磁通量相应的电流指令值i* d2的电平保持不变。
另外,逆变器控制部430,在弱磁控制中若执行过电压保护模式,则可以将所设定的与磁通量相应的电流指令值i* d2的电平Le2设定为小于在非弱磁控制中执行过电压保护模式时所设定的与磁通量相应的电流指令值i* d1的电平Le1。
图10A至图10B是简单示出了在过电压保护模式及普通运行模式下的电机230的动作的图。
首先,图10A示例性示出了当电机230如图10A的(a)那样以速度ωr1旋转时执行过电压保护模式的情形。由此,电机230的速度会如图10A的(b)那样降低为ωr2。之后,可以直接执行普通运行模式。
如前所述,在过电压保护模式中,通过将与扭矩相应的电流指令值限制为零且将与磁通量相应的电流指令值i* d设定为第一电平,即使电机230不停止也能够减少dc端电压急剧上升。由此,在普通运行模式中,当已降速的电机的速度增加时,能够减少不必要的耗电量。
接着,图10B示例性示出了电机230如图10B的(a)那样以速度ωr1沿顺时针方向旋转,而后电机230如图10B的(b)那样以速度ωr1沿逆时针方向旋转的情形。
正向旋转和逆向旋转的瞬间变化,可能会导致dc端电压的急剧上升,而且如前所述,电力会从电机230供给到dc端。
由此,在图10B的(c)和图10B的(d)中,逆变器控制部430控制为执行过电压保护模式。
图10B的(c)示例性示出了电机230以速度ωr2沿逆时针方向旋转的情形,而图10B的(d)示例性示出了电机230以速度ωr3沿顺时针方向旋转的情形。
此时,电机230的速度可以逐渐下降。即,可以具有ωr1>ωr2>ωr3的关系。
另外,过电压保护模式之后,在普通运行模式下,电机230的速度可以重新增加。
图11A示例性示出了电机230反复执行正向旋转和逆向旋转的情形。
附图中示例性示出了电机230以速度ωra旋转而后以速度-ωra旋转的情形。即,若速度为ωra,则电机230正向旋转,而若速度为-ωra,则电机230逆向旋转。
如此,在电机230反复执行正向旋转和逆向旋转的情况下,所检测到的dc端电压Vdc为第一规定值以上,且电力从电机230供给到dc端。
此时,如前所述,逆变器控制部430,在过电压保护模式下,可以将用于驱动电机230的与磁通量相应的电流指令值i* d设定为第一电平,将用于驱动电机230的与扭矩相应的电流指令值设定为零。
另外,电机230如图11A所示那样反复执行正向旋转和逆向旋转的情形,可以与洗涤物处理设备100的感测洗涤物量时、脱水进程的脱水时、洗涤进程的分散洗涤物时等相对应。
由此,洗涤物处理设备100,在反复执行正向旋转和逆向旋转的感测洗涤物量时、脱水进程的脱水时或者洗涤进程的分散洗涤物时,可以将用于驱动电机230的与磁通量相应的电流指令值i* d设定为第一电平,将用于驱动电机230的与扭矩相应的电流指令值设定为零。
此外,图11B示例性示出了电机230的旋转速度急剧上升之后急剧下降并停止的情形。
附图中示例性示出了电机230的转速以S11的倾斜度上升,并在Tk时刻,电机230的转速以S12的倾斜度下降的情形。
如此,在电机230的转速急剧上升,而后急剧下降的情况下,所检测到的dc端电压Vdc为第一规定值以上,且电力从电机230供给到dc端。
此时,如前所述,逆变器控制部430,在过电压保护模式下,可以将用于驱动电机230的与磁通量相应的电流指令值i* d设定为第一电平,将用于驱动电机230的与扭矩相应的电流指令值设定为零。
另外,电机230的转速如图11B所示那样急剧上升而后急剧下降的情形,可以与洗涤物处理设备100的脱水进程的脱水时,尤其与脱水结束时等相对应。
由此,洗涤物处理设备100,在脱水进程的脱水时,尤其在脱水结束时,可以将用于驱动电机230的与磁通量相应的电流指令值i* d设定为第一电平,将用于驱动电机230的与扭矩相应的电流指令值设定为零。
如前所述实施例的构成与方法适用于本发明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,但并不仅限定于此,可以有选择地组合各实施例的全部或一部分,使得前述各实施例得到多种变形。
另外,本发明实施例的电机驱动方法或洗涤物处理设备的工作方法,可以在电机驱动装置或洗涤物处理设备所具有的处理器能够读取的记录媒介中以处理器能够读取的编码得以体现。处理器能够读取的记录媒介,包括能够存储处理器能够读取的数据的所有种类的记录装置。
另外,以上参照附图说明了本发明的优选实施例,但本发明并非局限于前述的特定实施例,而在不脱离权利要求范围中所要求保护的本发明宗旨的前提下,本领域的普通技术人员显然能够实施各种变形,而且这种变形不可脱离本发明的技术思想或前景来单独进行理解。

Claims (19)

1.一种电机驱动装置,其特征在于,
包括:
逆变器,通过切换动作,将dc端的直流电源转换为交流电源,并向电机输出转换后的所述交流电源,
dc端电压检测部,用于检测所述dc端的电压,
输出电流检测部,用于检测在所述电机上流动的输出电流,以及
控制部,基于检测到的所述输出电流,控制所述逆变器;
所述控制部,若所述电机的旋转方向从正旋转方向转换为逆旋转方向、检测到的所述dc端电压为第一规定值以上,且电力从所述电机供给到所述dc端,则在过电压保护模式下,基于用于驱动所述电机的与磁通量相应的电流指令值和与扭矩相应的电流指令值中的所述与磁通量相应的电流指令值,控制所述电机驱动,
所述控制部,在所述过电压保护模式期间,控制电机速度降低,
所述控制部,在所述过电压保护模式期间,控制所述电机依次进行以第一速度进行逆旋转、以小于所述第一速度的第二速度进行逆旋转以及以小于所述第二速度的第三速度进行正旋转。
2.如权利要求1所述的电机驱动装置,其特征在于,所述控制部,若检测到的所述dc端电压为第一规定值以上,且电力从所述电机供给到所述dc端,则将用于驱动所述电机的与磁通量相应的电流指令值设定为第一电平,将用于驱动所述电机的与扭矩相应的电流指令值设定为零。
3.如权利要求1所述的电机驱动装置,其特征在于,所述控制部,在所述过电压保护模式之后,若检测到的所述dc端电压为比所述第一规定值小的第二规定值以下,且电力从所述dc端供给到所述电机,则在普通运行模式下,基于与扭矩相应的电流指令值,控制所述电机驱动。
4.如权利要求1所述的电机驱动装置,其特征在于,
所述控制部,
在所述过电压保护模式之后,若检测到的所述dc端电压为比所述第一规定值小的第二规定值以下,且电力从所述dc端供给到所述电机,则在普通运行模式下,控制所述电机的速度增加。
5.如权利要求1所述的电机驱动装置,其特征在于,所述控制部,在所述过电压保护模式中的第一期间内,将用于驱动所述电机的与扭矩相应的电流指令值设定为零,在包含所述第一期间的第二期间内,将用于驱动所述电机的与磁通量相应的电流指令值设定为正极性的第一电平。
6.如权利要求1所述的电机驱动装置,其特征在于,所述控制部,在所述过电压保护模式之前,若将用于驱动所述电机的与磁通量相应的电流指令值设定为零,则在所述过电压保护模式期间,将用于驱动所述电机的与磁通量相应的电流指令值设定为正极性的第一电平。
7.如权利要求1所述的电机驱动装置,其特征在于,所述控制部,在所述过电压保护模式之前,若将用于驱动所述电机的与磁通量相应的电流指令值设定为正极性的第二电平,则在所述过电压保护模式期间,将用于驱动所述电机的与磁通量相应的电流指令值设定为正极性的第二电平。
8.如权利要求1所述的电机驱动装置,其特征在于,所述控制部,在执行弱磁控制的过程中若执行所述过电压保护模式,则将用于驱动所述电机的与磁通量相应的电流指令值保持不变,将用于驱动所述电机的与扭矩相应的电流指令值设定为零。
9.如权利要求1所述的电机驱动装置,其特征在于,
所述控制部包括:
电力运算部,基于检测到的所述输出电流,运算电力;以及
电流限制部,将用于驱动所述电机的与磁通量相应的电流指令值和与扭矩相应的电流指令值分别限制为规定的电平。
10.如权利要求9所述的电机驱动装置,其特征在于,
所述控制部还包括:
电压指令生成部,在所述过电压保护模式期间,基于从所述电流限制部输出的与磁通量相应的电流指令值和与扭矩相应的电流指令值,运算电压指令值;
切换控制信号输出部,基于所述电压指令值,输出用于驱动所述逆变器的切换控制信号。
11.如权利要求10所述的电机驱动装置,其特征在于,
所述控制部还包括电流指令生成部,在所述过电压保护模式之后的普通运行模式期间,该电流指令生成部根据速度指令值生成电流指令值;
所述电压指令生成部,基于来自所述电流指令生成部的所述电流指令值,生成电压指令值;
所述切换控制信号输出部,基于所述电压指令值,输出用于驱动所述逆变器的切换控制信号。
12.一种电机驱动装置,其特征在于,
包括:
逆变器,通过切换动作,将dc端的直流电源转换为交流电源,并向电机输出转换后的所述交流电源,
dc端电压检测部,用于检测所述dc端的电压,
输出电流检测部,用于检测在所述电机上流动的输出电流,以及
控制部,基于检测到的所述输出电流,控制所述逆变器;
所述控制部,
若所述电机的旋转方向从正旋转方向转换为逆旋转方向、检测到的所述dc端电压为第一规定值以上,且电力从所述电机供给到所述dc端,则在过电压保护模式下,控制所述电机的速度下降,
在所述过电压保护模式之后,若检测到的所述dc端电压为比所述第一规定值小的第二规定值以下,且电力从所述dc端供给到所述电机,则在普通运行模式下,控制所述电机的速度增加,
所述控制部,在所述过电压保护模式期间,控制所述电机依次进行以第一速度进行逆旋转、以小于所述第一速度的第二速度进行逆旋转以及以小于所述第二速度的第三速度进行正旋转。
13.如权利要求12所述的电机驱动装置,其特征在于,所述控制部,控制所述电机在所述过电压保护模式与所述普通运行模式之间不停止。
14.一种洗涤物处理设备,其特征在于,
包括:
洗涤槽,
电机,用于使所述洗涤槽旋转,以及
驱动部,用于驱动所述电机;
所述驱动部包括:
逆变器,通过切换动作,将dc端的直流电源转换为交流电源,并向电机输出所述交流电源,
dc端电压检测部,用于检测所述dc端的电压,
输出电流检测部,用于检测在所述电机上流动的输出电流,以及
控制部,基于检测到的所述输出电流,控制所述逆变器;
所述控制部,若所述电机的旋转方向从正旋转方向转换为逆旋转方向、检测到的所述dc端电压为第一规定值以上,且电力从所述电机供给到所述dc端,则在过电压保护模式下,基于用于驱动所述电机的与磁通量相应的电流指令值和与扭矩相应的电流指令值中的所述与磁通量相应的电流指令值,控制所述电机驱动,
所述控制部,在所述过电压保护模式期间,控制电机速度降低,
所述控制部,在所述过电压保护模式期间,控制所述电机依次进行以第一速度进行逆旋转、以小于所述第一速度的第二速度进行逆旋转以及以小于所述第二速度的第三速度进行正旋转。
15.如权利要求14所述的洗涤物处理设备,其特征在于,所述控制部,在所述过电压保护模式之后,若检测到的所述dc端电压为比所述第一规定值小的第二规定值以下,且电力从所述dc端供给到所述电机,则在普通运行模式下,基于与扭矩相应的电流指令值,控制所述电机驱动。
16.如权利要求14所述的洗涤物处理设备,其特征在于,
所述控制部,
在所述过电压保护模式之后,若检测到的所述dc端电压为比所述第一规定值小的第二规定值以下,且电力从所述dc端供给到所述电机,则在普通运行模式下,控制所述电机的速度增加。
17.如权利要求14所述的洗涤物处理设备,其特征在于,所述控制部,若所述过电压保护模式中的第一期间内,将用于驱动所述电机的与扭矩相应的电流指令值设定为零,在包含所述第一期间的第二期间内,将用于驱动所述电机的与磁通量相应的电流指令值设定为正极性的第一电平。
18.如权利要求14所述的洗涤物处理设备,其特征在于,所述控制部,在所述过电压保护模式之前,若将用于驱动所述电机的与磁通量相应的电流指令值设定为零,则在所述过电压保护模式期间,将用于驱动所述电机的与磁通量相应的电流指令值设定为正极性的第一电平。
19.如权利要求14所述的洗涤物处理设备,其特征在于,所述控制部,在所述过电压保护模式之前,若将用于驱动所述电机的与磁通量相应的电流指令值设定为正极性的第二电平,则在所述过电压保护模式期间,将用于驱动所述电机的与磁通量相应的电流指令值设定为正极性的第二电平。
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