KR20020094894A

KR20020094894A - 세탁기

Info

Publication number: KR20020094894A
Application number: KR1020010064604A
Authority: KR
Inventors: 호소이토츠요시; 다나카도시마사; 오카자키요지; 이토미치아키; 가와바타신이치로; 나가이가즈노부; 이소노후토시
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바
Priority date: 2001-06-06
Filing date: 2001-10-19
Publication date: 2002-12-18
Also published as: US7017377B2; CN1289737C; TW584688B; EP1265351A2; KR100432962B1; CN1389619A; EP1265351A3; US20020189301A1

Abstract

본 발명은 세탁기에 관한 것으로서, 세탁, 헹굼 및 탈수운전을 실시하기 위한 회전구동력을 발생시키는 모터(24)에 흐르는 전류를 인버터회로(37)를 구성하는 아암측의 IGBT(38d, 38f)의 이미터측에 배치한 분류기저항(39u, 39v)에 의해 검출하고, 검출한 전류(Iu, Iv)에 기초하여 모터(24)를 DSP(45)에 의해 제어 주기 1m초로 벡터 제어하여 발생 토크가 세탁, 헹굼 운전과 탈수 운전의 각각에 대해 최적이 되도록 제어하여 모터의 토크 제어를 더 고정밀도로 실시하여 소음이나 진동의 발생을 더 억제할 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

세탁기{WASHER}

본 발명은 세탁, 헹굼 및 탈수 운전을 실시하기 위한 회전구동력을 발생시키는 모터에 대해 토크 제어를 실시하는 제어수단을 구비한 세탁기에 관한 것이다.

종래, 전자동 세탁기에 있어서는 세탁, 헹굼운전이나 탈수운전을 실시하는 경우에 교반날개(펄세이터) 또는 회전조를 회전시키는 모터에는 브러시리스 DC모터를 사용하고, 그 브러시리스 DC모터를 인버터회로에 의해 구동하는 방식이 널리 채용되고 있다. 그리고, 모터의 구동조건에 따라서 토크를 제어하는 경우는 모터의 인가전압을 증감시키도록 하고 있다.

도 21은 세탁기용 모터의 제어계의 한 구성예를 나타내는 것이다. 제어계는 예를 들면 마이크로컴퓨터 등으로 구성되어 있으며, 기능 블록으로는 PI제어부(1), 세탁패턴출력부(2), UVW변환부(3), 초기 패턴 출력부(4), PWM형성부(5) 및 위치검지부(6) 등을 구비하고 있다.

PWM형성부(5)로부터 출력되는 각 상의 PWM신호는 모터(7)를 구동하는 인버터회로(8)에 출력된다. 또, 모터(7)에는 로터의 위치 검출을 실시하기 위한 홀센서(9)가 조립되어 있으며, 홀센서(9)는 3상중 2상(U, V)분의 위치 검출을 실시하여 위치 검출 신호를 위치 검지부(6)에 출력하도록 되어 있다.

PI제어부(1)는 세탁기의 운전 제어를 실시하는 제어부(도시하지 않음)로부터 출력되는 탈수운전시의 목표속도지령(ωref)과 위치 검지부(6)로부터 출력되는 모터(7)의 검출속도(ω)에 기초하여 모터(7)의 회전속도를 PI제어하고, PWM신호의 듀티 지령과 위치 지령을 UVW변환부(3)에 출력한다. 또, 세탁패턴출력부(2)는 세탁운전시의 듀티 지령과 위상지령을 PI제어부(1)를 대신하여 UVW변환부(3)에 출력하도록 되어 있다.

UVW변환부(3)는 PI제어부(1) 또는 세탁 패턴 출력부(2)로부터 출력되는 지령을 U, V, W 각 상의 전압 지령으로 변환하여 PWM형성부(5)에 출력한다. 또, 초기 패턴 출력부(4)는 모터(7)를 정지상태에서 기동하는 경우에 예를 들면 120도 통전 패턴을 UVM변환부(3)를 대신하여 인버터회로(8)에 출력하도록 되어 있다.

그러나, 이와 같은 종래의 제어방식에서는 이하와 같은 문제가 있었다. 즉, 모터(7)의 회전속도는 발생 토크에 비례하지만, 상기 구성과 같이 인가전압으로 제어를 실시하면 발생토크는 전압에 비례하지 않기 때문에 목표 속도 지령(ωref)과 모터(7)의 검출 속도(ω)에 차가 생기기 쉬워 제어가 불안정해진다. 또, 세탁 운전시는 모터(7)의 속도 변동이 커지기 때문에(예를 들면, 0→150rpm까지 0.2초) PI제어를 적용할 수 없고, 세탁 패턴 출력부(2)로의 전환이 필요했다.

또, 인버터회로(8)에 있어서 IGBT 등의 스위칭 소자를 스위칭시키는 경우에는 상부 아암측의 소자와 하부 아암측의 소자가 동시에 온하여 단락 전류가 흐르는 것을 방지하기 위해 스위칭 상태가 전환할 때 반드시 양쪽 소자가 동시에 오프되는 기간, 소위 데드타임을 설치하도록 하고 있다. 이 때문에, 인버터 회로(8)에서 모터(7)의 각 상 권선에 출력되는 전류 파형은 데드타임을 설치하는 것으로 변조된 파형이 되어 버린다.

이 데드타임은 최저한의 시간을 확보할 필요가 있기 때문에 PWM변조의 반송파 주파수가 높게 설정되는 만큼 출력 전류 파형에 주는 영향은 상대적으로 커진다. 예를 들면, 데드타임에 3㎲를 확보하면 온일 때와 오프일 때를 합쳐 6㎲가 되는데, PWM변조의 반송파 주파수가 5kHz(주기 200ms)인 경우의 비율은 3%이며, 반송파 주파수가 16kHz(주기 62.5㎲)인 경우의 비율은 10%가 된다. 일반적으로 세탁기에서는 PWM변조파가 가청 소음을 발생하는 것을 억제하기 위해 반송파 주파수를 10kHz로 설정하는 것이 많고, 데드타임이 출력 전류 파형에 흐르는 영향이 커지는 것을 회피하기 어렵다.

즉, 데드타임에 의한 변조 인버터회로(8)의 출력 전압이 변하게 되어 출력 전류 파형도 변형되며, 그 변형은 발생 토크의 변동을 초래한다. 따라서, 모터(7)의 회전에 따라서 코깅토크가 발생하여 소음이나 진동의 원인이 되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 모터의 토크 제어를 더 고정밀도로 실시하여 소음이나 진동의 발생을 한층 억제할 수 있는 세탁기를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예이며, 전자동 세탁기의 제어계의 구성을 나타내는 기능 블록도,

도 2는 인버터회로를 중심으로 하는 상세한 전기적 구성을 나타내는 도면,

도 3은 전자동 세탁기의 전체 구성을 나타내는 종단면도,

도 4는 주로 제어용 마이컴에 의한 개략적인 제어 내용을 나타내는 플로우차트,

도 5는 PWM반송파와 상부 아암측, 하부 아암측의 게이트 신호의 파형을 나타내는 도면,

도 6은 모터의 상(相)전류의 반전IMINV와 분류기 저항에 흐르는 전류ISR 및 상전압과의 관계를 나타내는 파형도,

도 7은 회전조를 250rpm으로 회전시킨 경우에 회전속도가 변동하는 상태를 나타내는 도면으로서, (a)는 본 실시예의 구성에 의한 경우, (b)는 종래구성에 의한 경우를 나타내는 도면,

도 8은 탈수 운전 개시시의 회전조의 변위량을 나타내는 도면(본실시예),

도 9는 도 8의 상당도(종래구성),

도 10은 종래 구성과 본 실시예의 구성이 각각 발생시키는 소음 레벨을 비교한 도면,

도 11은 세탁운전시의 목표 속도 지령(ωref)과 모터의 회전속도(ω)를 나타내는 도면,

도 12는 종래구성에 있어서 PI제어부가 출력하는 듀티지령(Duty)과 모터의 회전속도(ω)를 나타내는 도면,

도 13은 본 발명의 제 2 실시예를 나타내는 도 2의 상당도,

도 14는 A/D변환부가 2채널의 컨버터에 대한 입력을 전환하는 상태를 나타내는 도면,

도 15는 모터의 상전압과 각 상전류의 검출을 실시하는 타이밍을 나타내는 도면,

도 16은 모터의 최대 출력 전압(상전압)과 소비전력의 관계를 나타내는 도면,

도 17은 본 발명의 제 3 실시예를 나타내는 도 2의 상당도,

도 18은 본 발명의 제 4 실시예를 나타내는 도 2의 상당도,

도 19는 전류 검출 IC가 출력하는 PWM신호 파형을 나타내는 도면,

도 20의 (a)는 전류 검출 IC가 출력하는 PWM신호파형 및 제어부내의 DSP가 구비하는 카운터의 카운터값의 변화를 나타내는 도면, (b)는 DSP가 실시하는 계산처리의 플로우차트 및

도 21은 종래기술을 나타내는 도 1의 상당도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

11 : 전자동 세탁기 24 : 브러시리스 모터

27 : 속도PI제어부(속도제어수단) 37 : 인버터 회로

38a∼38f : IGBT(스위칭소자)

39u, 39v, 39w : 분류기저항(전류검출수단) 45 : DSP(토크제어수단)

52v, 52w : 전류 검출 IC

상기 목적을 달성하기 위해 청구항 1에 기재된 세탁기는 세탁, 헹굼 및 탈수 운전를 실시하기 위한 회전구동력을 발생시키는 모터와,

상기 모터에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출 수단과,

상기 전류 검출 수단에 의해 검출된 전류에 기초하여 상기 모터를 벡터 제어하는 것으로 당해 모터의 발생 토크가 적어도 세탁운전과 탈수운전의 각각에 대해 최적이 되도록 제어하는 토크 제어수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

즉, 토크 제어수단이 벡터 제어를 실시하는 것으로 q축 전류에 비례시켜 모터의 토크를 직접 제어할 수 있다. 따라서, 종래의 모터 제어보다 응답성을 높일 수 있고, 소음이나 진동을 저감하는 것이 가능해진다.

이 경우, 청구항 2에 기재한 바와 같이, 모터를 구동하기 위한 인버터 회로를 구비하고, 전류 검출 수단을 상기 인버터 회로를 구성하는 하부 아암측의 스위칭소자와 직렬로 접속되는 저항에 흐르는 전류를 검출하도록 구성하면 좋다. 즉, 변류기 등의 고가인 전류 센서를 이용하지 않고 저렴한 가격의 구성으로 모터에 흐르는 전류를 검출할 수 있다.

또, 청구항 3에 기재한 바와 같이, 모터를 3상 구성으로 하여 전류 검출 수단이 통전 전기각에 기초하여 3상 중 상전압이 최대 레벨을 나타내지 않는 2상에 대해 전류를 검출하는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 즉, 모터가 3상 구성인 경우는 그 중의 2상의 전류를 검출하면 나머지 1상에 대해서도 추정할 수 있다.

그런데, 전류를 검출하기 위해서는 하부 아암측의 스위칭소자를 온시켜 저항에 상전류를 흐르게 할 필요가 있다. 이 때문에 3상 중 상전압이 최대 레벨을 나타내는 상에 대해 전류를 검출하도록 하면 상전압의 최대값을 저하시키게 된다. 이와 같이 모터의 구동 전압을 저하시키면 권선에 흐르는 전류가 증가하기 때문에 저항 손실이 늘어나 효율을 악화시키게 된다. 따라서, 3상중 상전압이 최대 레벨을 나타내지 않는 2상에 대해 전류를 검출하면 상전압의 최대값이 제한받지 않기 때문에 모터의 효율이 향상된다.

또, 청구항 4에 기재한 바와 같이 하부 아암측의 스위칭소자와 직렬로 접속되는 저항을 복수개로 하여 직렬 회로를 구성하고, 전류 검출 수단이 부하 조건에 따라서 상기 직렬 회로의 검출 위치를 전환하도록 구성하면 좋다. 이와 같이 구성하면 예를 들어 전류가 작은 경우는 복수개분의 저항의 단자 전압을 검출하고, 전류가 큰 경우는 1개의 저항의 단자 전압을 검출하는 것으로 전류의 검출 범위를 더 폭넓게 취할 수 있다.

이상의 경우에 있어서, 청구항 5에 기재한 바와 같이 토크 제어수단의 전단에 있어서 속도 지령과 전류 검출 수단에 의해 검출된 전류로부터 얻어지는 모터의 회전속도에 기초하여 모터의 속도를 PI제어하는 속도 제어 수단을 구비하는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면 모터의 부하가 변동해도 소정의 회전속도를 얻을 수 있기 때문에 세정력을 안정시킬 수 있다.

또, 청구항 6에 기재한 바와 같이 속도 제어 수단을 토크 제어 수단에 대해 q축 및 d축 전류 지령값을 출력하도록 구성하고, 토크 제어 수단을 상기 q축 및 d축 전류 지령값과 전류 검출 수단에 의해 검출된 전류로부터 얻어지는 모터의 q축 및 d축 전류값에 기초하여 PI제어를 실시하고, q축 및 d축 전압 지령값을 생성하도록 구성하면 좋다. 이와 같이 구성하면 소정의 회전 속도를 얻기 위해 필요한 토크를 적절히 얻을 수 있다.

또, 청구항 7에 기재한 바와 같이 속도제어수단은 PI제어에 이용하는 제어 게인을 모터의 회전속도에 따라서 변경하도록 구성하면 좋다. 예를 들면 모터의 회전속도가 회전조 등을 중심으로 하는 진동계의 고유 진동수 부근에 도달하는 경우에 제어 게인의 값이 더 커지도록 설정하여 PI제어가 더 강하게 작용하도록 하면 진동의 발생을 유효하게 억제할 수 있다.

이 경우, 청구항 8에 기재한 바와 같이 속도 제어 수단은 PI제어에 이용하는 제어 게인을 적어도 세탁운전과 탈수운전의 각각의 경우에 변경하도록 구성해도 좋다. 즉, 세탁운전과 탈수운전에서는 모터의 구동조건이 크게 상위하기 때문에 제어 게인을 각각의 구동 조건에 맞춰 적절한 값으로 설정하면 진동의 발생을 유효하게 억제할 수 있다.

또, 청구항 9에 기재한 바와 같이 속도 제어수단의 제어 주기를 50m(미리)초 이내로 설정하는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면 운전시에 발생하려고 하는 주기가 짧은 진동 성분을 효과적으로 억제할 수 있다.

그리고, 청구항 10에 기재한 바와 같이 토크 제어 수단은 모터의 회전 속도가 소정 속도 까지 상승한 시점에서 제어를 개시하도록 구성하면 좋다. 즉, 회전속도가 낮은 영역에서는 전류 검출 수단에 의한 전류의 검출값이 작아지기 때문에벡터 제어를 정확히 실시하는 것이 곤란해진다. 따라서, 상기와 같이 구성하면 벡터 제어를 안정적으로 실시할 수 있다

(발명의 실시형태)

이하, 본 발명을 종축형의 전자동 세탁기에 적용한 제 1 실시예에 대해 도 1 내지 도 12를 참조하여 설명한다.

우선, 도 3은 전자동 세탁기(11)의 전체 구성을 나타내는 종단면도이다. 즉, 전체로서 직사각형 형상을 이루는 외부상자(12) 내부에는 물받이조(13)가 4셋트(1셋트만 도시)의 방진기구(14)를 통해 탄성 지지되어 있다. 이 경우, 방진기구(14)는 상단이 외부상자(12) 내부에서 윗쪽에 걸려 고정된 매달림 막대(14a)와 그 매달림 막대(14a)의 타단측에 부착된 진동 감쇠용 댐퍼(14b)를 포함하여 구성되어 있다. 이들 방진기구(14)를 통해 물받이조(13)가 탄성 지지되는 것에 의해 세탁운전시에 발생하는 진동이 외부상자(12)에 최대한 전달되도록 하고 있다.

상기 물받이조(13) 내부에는 세탁조겸 탈수조용 회전조(15)가 배치되어 있고, 이 회전조(15)의 내부 바닥부에는 교반체(펄세이터)(16)가 배치되어 있다. 상기 회전조(15)는 조 본체(15a)와 이 조 본체(15a)의 내측에 설치된 내부통(15b)과 이들 상단부에 설치된 밸런스링(15c)으로 구성되어 있다. 그리고, 이 회전조(15)가 회전되면 내부의 물을 회전원심력에 의해 양수(揚水)하여 조 본체(15a)의 상부 탈수구멍(15d)으로부터 물받이조(13) 내부로 방출하도록 되어 있다.

또, 회전조(15)의 바닥부에는 통수구(17)가 형성되어 있으며, 이 통수구(17)는 배수통로(17a)를 통해 배수구(18)에 연통되어 있다. 그리고, 배수구(18)에는 배수밸브(19)를 구비한 배수로(20)가 접속되어 있다. 따라서, 배수밸브(19)를 닫은 상태에서 회전조(15)내로 급수하면 회전조(15)내에 물이 저장되고, 배수밸브(19)를 개방하면 회전조(15)내의 물은 배수통로(17a), 배수구(18) 및 배수로(20)를 통해 배출하도록 되어 있다.

물받이조(13)의 바닥부에는 보조 배수구(18a)가 형성되어 있고, 이 보조 배수구(18a)는 도시하지 않은 연결 호스를 통해 상기 배수밸브(19)를 바이패스하여 상기 배수로(20)에 접속되고, 상기 회전조(15)가 회전했을 때 그 상부에서 물받이조(13)내로 방출된 물을 배출하도록 되어 있다.

또, 상기 물받이조(13)의 외부 바닥부에는 기구부의 하우징(21)이 부착되어 있고, 이 기구부 하우징(21)에는 중공의 조축(22)이 회전 자유롭게 설치되고, 이 조축(22)에는 회전조(15)가 연결되어 있다. 또, 조축(22)의 내부에는 교반축(23)이 회전 자유롭게 설치되어 있고, 이 교반축(23)의 상단부에는 교반체(16)가 연결되어 있다. 그리고, 교반축(23)의 하단부는 아우터로터형 브러시리스 모터(24)의 로터(24a)에 연결되어 있다. 이 브러시리스 모터(24)는 세탁시에는 교반체(16)를 직접 정역회전 구동하도록 되어 있다.

또, 브러시리스 모터(24)는 탈수시에는 도시하지 않은 클러치에 의해 조축(12)과 교반축(13)이 연결된 상태로 회전조(15) 및 교반체(16)를 한 방향으로 직접 회전 구동하도록 되어 있다. 따라서, 본 실시예에서는 브러시리스 모터(24)의 회전속도는 세탁시에는 교반체(16)의 회전속도와 동일해지고, 탈수시에는 회전조(15) 및 교반체(16)의 회전속도와 동일해지는 이른바 다이렉트드라이브 방식이 채용되고 있다.

도 1은 세탁기(11)의 제어계의 구성을 나타내는 기능 블록도이다. 또, 도 1에 있어서, (α, β)는 3상 브러시리스 모터(24)의 각 상에 대응하는 전기각 120도 간격의 3상(UVW) 좌표계를 직교변환한 직교 좌표 직경을 나타내고, (d, q)는 브러시리스 모터(24)의 로터(24a)의 회전에 따라서 회전하는 2차 자속의 좌표계를 나타낸다.

감산기(25)에는 목표 속도 지령(ωref)이 피감산값으로서, 에스티메터(Estimator)(26)에 의해 검출된 브러시리스 모터(24)의 검출속도(ω)가 감산값으로서 부여되어 있다. 목표 속도 지령(ωref)은 세탁기(11)의 운전 전반을 제어하는 제어용 마이크로컴퓨터(마이컴)(46)로부터 출력되는 것이다. 그리고, 감산기(25)의 감산 결과는 속도 PI제어부(27)에 부여되어 있다.

속도 PI제어부(27)는 목표속도지령(ωref)과 검출속도(ω)의 차분량에 기초하여 PI제어를 실시하고, q값 전류 지령값(Iqref)과 d축 전류 지령값(Idref)을 생성하여 감산기(28, 29)에 피감산값으로서 각각 출력한다. 또, 세탁 또는 헹굼 운전시의 d축 전류 지령값(Idref)은 “0”으로 설정되고, 탈수운전시에는 약한 계자제어를 실행하기 위해 d축 전류 지령값(Idref)은 소정값으로 설정된다. 감산기(28, 29)에는 αβ/dq변환부(30)로부터 출력되는 q축 전류값(Iq), d축 전류값(Id)이 감산값으로서 각각 부여되어 있고, 감산 결과는 전류 PI제어부(31q, 31d)에 각각 부여되어 있다.

전류 PI제어부(31q, 31d)은 q축 전류 지령값(Iqref)과 d축 전류 지령값(Idref)의 차분량에 기초하여 PI제어를 실시하고, q축 전압 지령값(Vq) 및 d축 전압 지령값(Vd)을 생성하여 dq/αβ변환부(32)에 출력한다. dq/αβ변환부(32)에는 에스티메터(26)에 의해 검출된 브러시리스 모터(24)의 2차 자속의 회전위상각(로터 위치각)(θ)이 부여되어 있고, 그 회전 위상각(θ)에 기초하여 전압지령값(Vd, Vq)을 전압 지령값(Vα, Vβ)으로 변환하도록 되어 있다.

dq/αβ변환부(32)가 출력하는 전압지령값(Vα, Vβ)은 αβ/UVW 변환부(33)에 부여되어 있다. αβ/UVW 변환부(33)는 전압지령값(Vα, Vβ)을 3상의 전압지령값(Vu, Vv, Vw)으로 변환하여 출력한다. 전압지령값(Vu, Vv, Vw)은 전환스위치(34u, 34v, 34w)의 한쪽 고정 접점(34ua, 34va, 34wa)에 부여되어 있고, 다른쪽 고정 접점(34ub, 34vb, 34wb)에는 초기 패턴 출력부(35)에 의해 출력되는 기동용 전압 지령값(Vus, Vvs, Vws)이 부여되어 있다. 그리고, 전환스위치(34u, 34v, 34w)의 가동 접점(34uc, 34vc, 34wc)은 PWM형성부(36)의 입력단자에 접속되어 있다.

PWM형성부(36)는 전압지령값(Vus, Vvs, Vws)에 기초하여 16kHz의 반송파(삼각파)를 변조한 각 상의 PWM신호(Vup(+, -), Vvp(+, -), Vwp(+, -)를 인버터회로(37)에 출력하도록 되어 있다. PWM신호(Vup∼Vwp)는 예를 들면 모터(24)의 각 상 권선(24u, 24v, 24w)(도 2 참조)에 정현파형상의 전류가 통전되도록 정현파에 기초한 전압 진폭에 대응하는 펄스폭의 신호로서 출력된다.

인버터회로(37)는 도 2에 도시한 바와 같이 6개의 IGBT(스위칭소자)(38a∼38f)를 3상 브릿지 접속하여 구성되어 있으며, 하부 아암측의 IGBT(38d, 38e)의 이미터는 각각 전류 검출용 분류기저항(전류 검출 수단)(39u, 39v)을 통해 그랜드하게 접속되어 있다. 또, 양자의 공통 접속점은 증폭·바이어스회로(40u, 40v)를 통해 도 1에 도시한 A/D변환부(41)에 접속되어 있다. 또, 분류기저항(39)의 저항값은 0.1Ω정도이다.

증폭·바이어스회로(40)는 팜프등을 포함하여 구성되어 있고, 분류기저항(39)의 단자 전압을 증폭하고, 또 그 증폭신호의 출력 범위가 양측으로 수집되도록 (예를 들어 0∼+5V) 바이어스를 부여하도록 되어 있다. 또, 증폭·바이어스회로(40u, 40v)의 출력단자는 다이오드(42u, 42v)를 통해 과전류 검지부(43)의 입력단자에 공통으로 접속되어 있다.

과전류검지부(43)는 증폭·바이어스회로(40u, 40v)의 출력 신호 레벨을 참조하여 어떤 상으로 과전류가 흘렀는지를 검출하면 과전류 검출 신호를 제어부(47)(제어용 마이컴(46)과 후술하는 DSP45를 포함함)에 출력하여 인버터회로(37)에 의한 모터(24)의 구동을 정지시키도록 되어 있다. 또, W상의 전류에 관해서는 U, V상의 전류에 기초하여 간접적으로 추정을 행할 수 있다.

또, 인버터회로(37)에는 100V의 교류전원(48)을 다이오드 브릿지로 구성되는 전파정류회로(49) 및 직렬 접속된 2개의 컨덴서(50a, 50b)에 의해 배전압 전파정류된 약 280V의 직류 전압이 인가되도록 되어 있다.

다시 도 1을 참조하면 A/D변환부(41)는 증폭·바이어스회로(40u,40v)의 출력신호를 A/D변환하고 전류 데이터(Iu, Iv)를 UVW/αβ변환부(44)에 출력한다. UVW/αβ변환부(44)는 전류 데이터(Iu, Iv)로부터 W상의 전류 데이터(Iw)를 추정하고, 3상의 전류 데이터(Iu, Iv, Iw)를 하기 수학식 1에 따라서 직교좌표계의 2축 전류 데이터(Iα, Iβ)로 변환한다.

그리고, 2축 전류 데이터(Iα, Iβ)를 αβ/dq변환부(30)로 출력한다.

αβ/dq변환부(30)는 벡터 제어시에는 에스티메터(26)보다 모터(24)의 로터 위치각(θ)을 얻는 것으로 하기 수학식 2에 따라서 2축 전류데이터(Iα, Iβ)를 회전 좌표계(d, q)상의 d축 전류값(Id, q)축 전류값(Iq)으로 변환한다.

그리고, d축 전류값(Id), q축 전류값(Iq)을 전술한 바와 같이 에스티메터(26) 및 감산기(28, 29)에 출력하도록 되어 있다.

에스티메터(26)는 d축 전류값(Id), q축 전류값(Iq)에 기초하여 로터(24a) 위치각(θ) 및 회전속도(ω)를 추정하여 각 부에 출력한다. 여기서, 모터(24)는 기동시에는 초기 패턴 출력부(35)에 의해 직류 여자가 실시되어 로터(24a)의 회전 위치가 초기화된 후, 기동 패턴이 인가되어 강제 전류가 실시된다. 이 기동 패턴의인가에 의한 강제 전류시에는 위치각(θ)은 추정할 것 까지도 없이 명확하다. 그리고, αβ/dq변환부(30)는 벡터 제어가 개시되기 직전에 초기 패턴 출력부(35)로부터 얻어지는 위치각(θinit)을 초기값으로 하고 전류값(Id, Iq)을 연산하여 출력한다.

벡터 제어의 개시 이후는 에스티메터(26)가 기동되어 로터(24a) 위치각(θ) 및 회전속도(ω)가 추정된다. 이 경우, 에스티메터(26)가 αβ/dq변환부(30)에 출력하는 로터 위치각(θn)으로 하면 에스티메터(26)는 전류값(Id, Iq)에 기초하여 벡터 연산에 의해 추정한 로터 위치각(θn-1)과 그 한주기 전에 추정한 로터 위치각(θn-2)의 상관에 기초하여 로터 위치각(θn)을 추정하도록 되어 있다.

또, 이상의 구성에 있어서, 인버터회로(37), 증폭·바이어스회로(40), 다이오드(42) 및 과전류 검지부(43)를 제외한 구성은 주로 DSP(Digital Signal Processer, 토크 제어 수단)(45)의 소프트웨어에 의해 실현되어 있는 기능이다. 그리고, 그 제어주기는 1m초 이하가 되도록 설정되어 있다. 또, DSP(45)에 벡터 제어를 개시시키거나 목표 속도 지령(ωref)을 부여하는 것은 제어용 마이컴(46)에 의해 실시된다.

또, 본 실시예에서는 모터(24)를 기동하는 경우, 후술하는 바와 같이 벡터 제어의 개시전에 종래 구성과 동일한 PI제어를 일시적으로 실시하도록 되어 있다. 이때문에 도 21에 도시한 구성의 PI제어부(1), UVW변환부(3)를 병렬로 구비하고 있고, 실제로는 UVW변환부(3)로부터 출력되는 전압지령(Vu, Vv, Vw)에 대해서도 전환스위치(34)부분에서 전환하여 PWM형성부(36)에 출력할 수 있도록 되어 잇다.

계속해서 본 실시예의 작용에 대해 도 4 내지 도 12를 참조하여 설명한다. 도 4는 주로 제어용 마이컴(46)에 의한 개략적인 제어 내용을 나타내는 플로우차트이다. 제어용 마이컴(46)은 예를 들면 세탁운전을 개시시키는 경우에 상기한 기동 처리를 실시한다(단계(S1)). 즉, 전환스위치(34u∼34w)의 가동 접점(34uc∼34wc)을 고정 접점(34ub∼34wb)에 접속하여 초기 패턴 출력부(35)에 의해 직류 여자를 실행시키고, 로터(24a)의 회전 위치를 초기화시키고 나서 전압 지령값(Vus∼Vws)을 인버터회로(37)에 부여하여 모터(24)를 강제 전류시킨다(단계(S2)). 이와 같이 하면 모터(24)는 회전을 개시하고, 회전속도는 서서히 상승해 간다.

그리고, 제어용 마이컴(46)은 예를 들면 초기 패턴 출력부(35)에 의해 부여되는 검지 신호에 의해 모터(24)의 회전수가 20rpm에 도달했다고 판단하면(단계(S3), 「예」), 전환스위치(34u∼34w)의 가동 접점(34uc∼34wc)을 고정 접점(34ua∼34wa)에 접속하도록 전환하고, 또 목표 속도 지령(ωref)의 출력을 개시하고, 종래와 동일한 구성에 의한 전압 제어(PI제어)를 실시한다(단계(S4)). 즉, 회전속도가 비교적 낮은 영역에서는 벡터 제어를 고정밀도로 실시하는 것이 곤란해지기 때문이다.

계속해서, 제어용 마이컴(46)은 에스티메터(26)에 의해 부여되는 회전속도(ω)를 참조하여 모터(24)의 회전수가 60rpm에 도달했다고 판단하면(단계(S5),「예」), 벡터 제어를 개시시킨다(단계(S6)). 그 후는 운전 정지의 지시가 있을 때 까지 운전을 계속한다(단계(S70)).

이하, 단계(S6) 이후의 벡터 제어에 대해 처리의 흐름을 설명한다. PWM형성부(36)는 내부의 업다운 카운터(도시하지 않음)의 카운터 출력에 의해 16kHz의 PWM반송파를 생성하고 있고, 그 카운트값이 “0”, 즉 삼각파의 골에 도달한 시점에서 변환 타이밍 신호를 A/D변환부(41)에 출력하도록 되어 있다(도 5 참조).

도 5에 도시한 바와 같이 PWM형성부(36)는 αβ/UVW변환부(33)가 출력하는 전압 지령값(Vu∼Vw)과 PWM반송파의 레벨을 비교하여 후자의 레벨이 전자를 상회하고 있는 기간에 상부 아암측의 IGBT(38a∼38c)가 온되도록 PWM신호(Vup(+)∼Vwp(+))를 출력한다. 그리고, 하부 아암측의 IGBT(38d∼38f)는 상부 아암측의 IGBT(38a∼38c)가 오프하고 있는 기간에 데드타임을 끼워 온되도록 되어 있다.

또, 도 6에는 모터(24)의 상전류의 반전IMINV과 분류기저항(39)에 흐르는 전류ISR 및 상전압의 관계를 나타내는 파형도이다. 즉, 전류ISR이 흐르는 기간은 하부 아암측의 IGBT(38)가 온하여 상전압이 0V를 나타내는 경우이다. 따라서, 삼각파의 골은 하부 아암측의 IGBT(38d∼38f)가 온하고 있는 기간의 중간 위상을 나타내게 된다. 즉, A/D변환부(41)가 PWM형성부(36) 내부의 카운트값 “0” 시점에서 A/D변환을 실시하도록 하면 인터버회로(37)의 하부 아암측에 흐르는 상전류를 확실히 샘플링할 수 있다.

A/D변환부(41)에 의해 A/D변환된 전류값(Iu, Iv)은 추정된 전류값(Iw)과 함께 UVW/αβ변환부(44), αβ/dq변환부(30)를 통하여 2축 전류 데이터(Iα, Iβ,→Id, Iq)로 변환되고, 에스티메터(26) 및 감산기(28, 29)에 출력되어 에스티메터(26)에 의해 위치각(θ) 및 회전속도(ω)가 추정된다. 또, 전류(Iq)는모터(24)의 2차 자속의 방향에 대해 수직이 되는 방향으로 흐르는 전류이고, 토크의 발생에 기여하는 전류성분이다. 한편, 전류(Id)는 2차 자속의 방향에 대해 수평이 되는 방향으로 흐르는 전류이고, 토크의 발생에는 기여하지 않는 전류 성분이다.

그리고, 속도 PI제어부(27)는 제어용 마이컴(46)에서 부여되는 목표 속도 지령(ωref)과 검출 속도(ω)의 차분량에 기초하여 q축, d축 전류 지령값(Iqref, Idref)을 출력하고, 전류PI제어부(31q, 31d)는 지령값(Iqref, Idref)으로 검출된 전류값(Iq, Id)의 차분에 기초하여 전압 지령값(Vq, Vd)을 출력한다. 전압 지령값(Vq, Vd)은 dq/αβ변환부(32), αβ/UVW변환부(33)를 통해 전압 지령값(Vu,Vv, Vw)으로 변환되어 PWM형성부(36)에 출력되고, PWM형성부(36)가 인버터회로(37)에 PWM신호(Vup∼Vwp)를 출력한다. 이와 같이 하면 모터(24)의 각 상 권선(24u∼24w)에 통전이 실시된다.

여기서, 도 7은 회전조(15)를 250rpm으로 회전시킨 경우에 회전속도가 변동하는 상태를 나타내는 것이며, (a)는 본 실시예의 구성에 의한 경우, (b)는 종래구성에 의한 경우를 나타낸다. 원의 직경방향은 회전속도의 크기(250rpm을 주로 하여 ±3rpm)를 나타내고, 둘레방향은 회전조(15)의 회전위치를 나타내고 있다. 또, (세탁물+수분)에 상당하는 부하로서 16kg의 하중이 회전조(15)내에 배치되어 있다. 또, 회전조(15)의 상단부, 하단부에는 각각 400g, 300g의 유체 밸런서를 배치하고 있다.

도 7의 (b)에 나타내는 종래 구성의 경우는 회전 변동에 회전각과 연동한 주기성을 갖고 있으며, 특정 회전위치에 대해 크게 기울도록 회전 변동이 발생하고 있다(최대 변동차는 6rpm정도). 이에 대해, 도 7의 (a)에 나타내는 본 실시예의 구성에 의한 경우, 회전 속도는 회전 위치의 전반에 걸쳐 대략 250rpm으로 되어 있다(최대 변동차는 1rpm 정도). 즉, 본 실시예의 구성에 의해 회전 변동이 효과적으로 억제되어 있는 것이 명확하다.

또, 도 8 및 도 9에는 본 실시예의 구성과 종래 구성의 탈수 운전 개시시의 회전조(15)의 변위량을 나타낸다. 도 8에 도시한 본 실시예의 경우는 도 9에 도시한 종래구성의 경우와 비교하여 레벨이 작은 변위량의 피크가 빠른 시간에 발생하여 급속히 수속하고 있다. 즉, 회전속도의 변동이 적어진 것으로 운전시에 발생하는 진동을 억제하는 것이 가능해지고 있다. 또, 도 10에는 종래 구성과 본 실시예의 구성이 각각 발생시키는 소음 레벨을 비교한 것을 나타낸다. 본 실시예의 구성에 의해 소음 레벨이 최대 2dB정도 저감되어 있다.

또, 도 11은 본 실시예의 구성에서 세탁운전시의 목표 속도 지령(ωref)과 모터(24)의 회전속도(ω)를 나타내고, 도 12는 종래 구성에 있어서 PI제어부(1)가 출력하는 듀티 지령(Duty)과 모터(7)의 회전속도(ω)를 나타낸다. 이들 도면에서 명확해진 바와 같이 본 실시예의 경우는 목표 속도 지령(ωref)에 대한 회전속도(ω)의 추종이 양호하고 회전 변동도 적게 안정되어 있다.

이상과 같이 본 실시예에 의하면 전자동 세탁기(11)에 있어서 세탁, 헹굼 및 탈수 운전을 실시하기 위한 회전 구동력을 발생시키는 모터(24)에 흐르는 전류를 인버터회로(37)를 구성하는 아암측의 IGBT(38d, 38f)의 이미터측에 배치한 분류기저항(39u, 39v)에 의해 검출하고, 검출한 전류(Iu, Iv)에 기초하여 모터(24)를 DSP(45)에 의해 제어 주기(1m초)로 벡터 제어하는 것으로 발생 토크가 세탁, 헹굼운전과 탈수운전의 각각에 대해 최적이 되도록 제어하는 구성으로 했다.

즉, 벡터 제어에 의해 q축 전류에 비례시켜 모터(24)의 토크를 직접 제어할 수 있기 때문에 종래의 제어방식 보다도 응답성을 높여 운전시에 발생하는 주기가 짧은 진동 성분을 효과적으로 억제할 수 있고, 소음이나 진동을 효과적으로 저감하는 것이 가능해진다. 따라서, 세탁기(11)의 외부상자를 소형으로 구성할 수 있고, 또, 모터(24)의 쓸데없는 구동력을 줄이는 것에 의해 에너지 절약화 효과를 얻을 수 있고, 세정력을 향상시키는 것이 가능하다.

또, 전류검출을 분류기저항(39u, 39v)을 이용하여 실시하기 때문에 변류기 등의 고가인 전류 센서를 이용하지 않고 저렴한 가격의 구성으로 모터에 흐르는 전류를 검출할 수 있다. 그리고, 3상중 어느 2상(U, V)의 전류를 검출하여 나머지 1상의 전류를 추정에 의해 구하기 때문에 구성을 더 간단히 할 수 있다.

또, 본 실시예에 의하면 DSP(45)의 내부에서 실질적으로 토크 제어를 실시하는 dq/αβ변환부(32)의 전단에서 속도PI제어부(27) 및 전류PI제어부(31)에 의해 목표 속도 지령(ωref)과 회전속도(ω)에 기초하여 모터(24)의 속도를 PI제어하기 때문에 모터(24)의 부하가 변동해도 소정의 회전속도를 얻을 수 있고, 세정력을 안정시킬 수 있다. 그리고, 전류 PI제어부(31q, 31d)는 전류에 대해서도 PI제어를 실시하고, dq/αβ변환부(32)에 대해 q축 및 d축 전압 지령값(Vq, Vd)를 출력하기 때문에 소정의 회전속도를 얻기 위해 필요한 토크를 적절히 얻을 수 있다. 또, 본실시예에 의하면 모터(24)의 회전속도가 60rpm까지 상승한 시점에서 벡터 제어를 개시하기 때문에 벡터 제어를 고정밀도로 안정되게 실시할 수 있다.

또, 증폭·바이어스회로(40u, 40v)의 출력측에 배치한 과전류 검지부(43)가 모터(24)의 권선(24u∼24w)에 흐르는 과전류를 검출하면 제어용 마이컴(46)에 검출 신호를 출력하여 모터(24)의 구동제어를 정지하도록 했기 때문에 모터(24)의 적어도 한 상에 단락이 발생한 경우에도 과전류를 검출하여 안정을 도모할 수 있다.

도 13 내지 도 16은 본 발명의 제 2 실시예를 나타내는 것이며, 제 1 실시예와 동일 부분에는 동일 부호를 붙여 설명을 생략하고, 이하 다른 부분에 대해서만 설명한다. 제 2 실시예의 구성에서는 전류 검출용으로서 W상용 분류기 저항(30w) 및 증폭·바이어스회로(40w)가 추가되어 있고, 3상 모두에 대해 전류 검출을 실시하도록 되어 있다. 또, 다이오드(42u, 42v)는 제외되고, 과전류 검지부(43)는 각 상에 대응하여 3개(43u, 43v, 43w) 배치되어 있다. 그리고, 이 3개의 과전류 검지부(43u, 43v, 43w)의 출력 단자는 공통으로 접속되어 있고, 제어부(47A)의 입력 포트에 접속되어 있다.

이 경우, 예를 들면 과전류 검출 신호를 로우액티브로 하여 과전류 검지부(43u, 43v, 43w)의 출력 부분을 오픈 드레인 구성으로 하고 있다. 또, 제어부(47A)의 A/D변환부(41A)는 도 14에 도시한 바와 같이 내부에 2채널분의 콤팩터(41A(1), 41A(2))를 구비하고 있고, 3상의 전류 입력에 대해 이들 2채널을 전환하여 접속하고, 대응하도록 구성되어 있다. 컨버터(41A(1), 41A(2))의 전환은 PWM형성부(36)로부터 출력되는 PWM신호의 통전 위상각(전기각)에 기초하여 실시되도록 되어 있다. 기타 구성에 대해서는 제 1 실시예와 동일하다.

계속해서, 제 2 실시예의 작용에 대해 도 15 및 도 16을 참조하여 설명한다. 도 15는 모터(24)에 2상 변조파 통전을 실시한 경우, 각 상 권선에 나타내는 상 전압(Vmu, Vmv, Vmw)과 A/D변환부(41A)의 각 상전류의 검출 타이밍을 나타내는 것이다. 예를 들면 전기각(π/6)에서 (5π/6)의 위상 구간은 U상 전압이 V, W상 전압 보다 높아져 최대 레벨을 나타내는 구간이며, 당해 구간에서는 컨버터(41A(1), 41A(2))에 의해 V, W상 전류를 검출한다. 즉, V, W상의 하부 아암측IGBT(39e, 39f)이 온하는 타이밍으로 전류 검출을 실시한다.

이에 계속되는 전기각(5π/6)에서 (3π/2)의 위상 구간은 V상 전압이 U, W상 전압 보다도 높아지는 구간이며, 당해 구간에서는 컨버터(41A(1), 41A(2))에 의해 U, W상 전류를 검출하고, 전기각(3π/2)에서 (2π+π/6)의 위상 구간은 W상 전압이 U, V상 전압 보다도 높아지는 구간이며, 당해 구간에서는 U, V상 전류를 검출하도록 전환을 실시한다.

즉, 전류를 검출하기 위해서는 하부 아암측의 IGBT(38)를 온시켜 저항(39)에 상전류를 흐르게 할 필요가 있다. 이때문에, 3상 중, 상 전압이 최대 레벨을 나타내는 상에 대해 전류를 검출하려고 하면 상 전압의 최대값을 저하시키게 되어 모터(24)의 권선에 흐르는 전류가 증가하기 때문에 저항손실이 늘어나 효율을 악화시키게 된다. 도 16에는 모터(24)의 최대 출력 전압(상전압)과 소비전력의 관계를 나타낸다.

예를 들면, 최대 레벨을 나타내는 상에 대해 전류를 검출하는 경우에는 인버터회로(37)의 구동전압이 280V 정도인 경우는 인가전압을 250V 정도로 제한할 필요가 있었다. 따라서, 3상 중 상전압이 최대 레벨을 나타내지 않는 2상에 대해 전류를 검출하면 상전압의 최대값이 제한되지 않게 되기 때문에 모터(24)의 효율이 향상된다.

이상과 같이 구성한 제 2 실시예에 의하면 A/D변환부(41A)는 통전 전기각에 기초하여 3상 중 상 전압이 최대 레벨을 나타내지 않는 2상에 대해 전류를 검출하기 때문에 상전압이 최대 레벨을 나타내는 구간에서는 하부 아암측의 IGBT(38)을 온하지 않고 PWM신호의 듀티를 100%로 설정할 수 있기 때문에 모터(24)의 효율을 향상시킬 수 있다. 인버터 회로(37)의 구동전압이 280V 정도인 경우는 소비전력을 약 15W 저감할 수 있다.

또, 3상 변조파에 의해 정현파 통전을 실시한 경우에도 마찬가지로 적용할 수 있다.

도 17은 본 발명의 제 3 실시예를 나타내는 것이며, 제 1 실시예와 다른 부분에 대해서만 설명한다. 제 3 실시예에서는 인버터 회로(37)의 하부 아암측에 접속되어 있는 분류기 저항이 각 상마다 2개 직렬로 접속되어 있다. 즉, U상에 대해서는 저항(39ua, 39ub), V상에 대해서는 저항(39va, 30vb), W상에 대해서는 저항(39wa, 39wb)이 배치되어 있다.

그리고, IGBT(38d, 38e, 38f)의 이미터와 저항(39ua, 39va, 39wa)와의 공통 접속점에는 증폭·바이어스 회로(40ua, 40va, 40wa)의 입력단자가 접속되어 있고, 각 저항의 직렬 회로의 공통 접속점에는 증폭 ·바이어스회로(40ub, 40vb, 40wb)의입력단자가 접속되어 있다. 그리고, 각 증폭·바이어스회로(40)의 출력단자는 제어부(47B)의 입력 포트에 접속되어 있다.

계속해서, 제 3 실시예의 작용에 대해 설명한다. 세탁기(11)의 운전 태양에 따라서 모터(24)에 걸리는 부하는 변동하여 권선에 흐르는 전류량은 증감하지만, 그 전류량이 비교적 커지는 운전시에는 저항(39ub, 39vb, 39wb)측에서 전류 검출을 실시하고, 전류량이 비교적 작아지는 운전시에는 저항(39ua, 39va, 39wa)측에서 전류 검출을 실시하게 된다.

이상과 같이 구성된 제 3 실시예에 의하면 모터(24)의 권선에 흐르는 전류량에 따라서 검출용 저항의 저항값을 전환하기 때문에 부하 변동이 큰 세탁기(11)에 이용하는 경우에도 전류 검출을 항상 정밀하게 실시할 수 있다.

도 18 내지 도 20은 본 발명의 제 4 실시예를 나타내는 것이다. 제 4 실시예에서는 분류기 저항(39u, 39v, 39w)은 제외되어 있다. 그리고, 인버터 회로(37)의 출력단자(37v, 37w)와 모터(24)의 권선(24v, 24w) 사이에는 분류기 저항(51v, 51w)이 각각 삽입되어 있다. 이들 분류기 저항(51v, 51w)의 양 단에는 전류 검출 IC(52v, 52w)의 입력단자가 접속되어 있다.

전류 검출 IC(52v, 52w)는 예를 들면 International Rectifier사의 IR2171 등이며, 도 19에 도시한 바와 같이 분류기 저항(51v, 51w)의 단자 전압에 따른 PWM 신호를 40kHz의 반송파로 제어부(47C)에 출력하도록 되어 있다. 즉, 입력단자(Vin+∼Vin-)사이의 전위차가 ±260mV의 렌지로 변화하면 PWM신호의 듀티비는 93%∼7%의 렌지로 변화하여 출력되도록 되어 있다. 전류 검출 IC(52v, 52w)에 의해 출력되는 PWM신호는 제어부(47C)의 입력 포트에 부여된다.

계속해서, 제 4 실시예의 작용에 대해 도 20을 참조하여 설명한다. 도 20의 (a)는 전류 검출 IC(52)가 출력하는 PWM신호파형 및 제어부(47C) 내부의 DSP가 구비되어 있는 카운터(도시하지 않음)의 카운터값의 변화를 나타내고, 도 20의 (b)는 상기 DSP에 의해 실행되는 처리의 흐름을 나타내는 플로우차트이다. DSP에는 전류 검출 IC(52v, 52w)에 의해 출력되는 PWM신호의 하강 에지에 의해 인터럽트(?)가 걸리고, 도 20의 플로우차트(서브루틴XINTxSVR)가 실행되도록 되어 있다.

도 20의 (a)에 나타내는 바와 같이 카운터의 카운터값은 PWM신호의 상승, 하강의 타이밍으로 캡쳐유닛(CAPxFIFO(old), CAPxFIFO(new))에 의해 각각 래치되도록 되어 있다. 그리고, DSP는 도 20의 (b)의 처리를 개시하면 상기 2개의 캡쳐유닛(CAPxFIFO(old), CAPxFIFO(new))에 래치되어 있는 데이터를 레지스터(AR5, AR6)에서 판독한다(단계(D1)).

계속해서, DSP는 PWM신호의 오프 기간(IxDeltal)을 계산한다(단계(D2)). 이 경우, 레지스터(AR5)의 값을 변수(IxTimel)에 대입하고, 오프 기간(IxDeltal)을 하기 수학식 3에 의해 계산한다.

상기 수학식 3에서 IxTime2는 1개전의 주기의 PWM신호의 하강 타이밍으로의 카운터값이 다음에 설명하는 단계(D3)에서 대입되어 있다.

계속해서, DSP는 PWM신호의 온기간(IxDelta2)을 계산한다(단계(D3)). 이 경우, 레지스터AR(6)의 값을 변수(IxTime2)에 대입하고, 온 기간(IxDelta2)를 하기 수학식 4에 의해 계산한다.

그리고, DSP는 전류값(Ix)을 계산한다(단계(D4)). 전류값(Ix)은 온기간(IxDelta2)를 오프 기간(IxDelta1)과 온 기간(IxDelta2)의 합으로 나눈 것으로 구해진다. 즉,

이상과 같이 제 4 실시예에 의하면 인버터회로(37)의 출력단자(37v, 37w)와 모터(24)의 권선(24v, 24w) 사이에 분류기 저항(51v, 51w)을 삽입하고, 이들 분류기저항(51v, 51w)의 양 단에 전류 검출 IC(52v, 52w)를 접속하여 이들 전류 검출 IC(52v, 52w)로부터 출력되는 PWM신호에 기초하여 전류를 검출하기 때문에 제 1 또는 제 2 실시예와 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은 상기하고 또 도면에 기재한 실시예에만 한정되는 것이 아니라 다음과 같은 변형 또는 확장이 가능하다.

벡터 제어는 적어도 세탁운전과 탈수운전에 대해서만 실시하도록 하면 좋다.

벡터 제어의 제어 주기는 1m초에 한정되지 않고 50m초 이내의 범위에서 적절히 설정하면 소음이나 진동을 억제하는 효과를 충분히 얻을 수 있다.

또, 속도 PI 제어에 이용하는 제어 게인을 모터(24)의 회전 속도에 따라서변경하도록 구성해도 좋다. 예를 들면 모터(24)의 회전속도가 회전조(15) 등을 중심으로 하는 진동계의 고유 진동수 부근에 도달하는 경우에 제어 게인의 값이 더 커지도록 설정하여 PI 제어가 더 강하게 작용하도록 하면 진동의 발생을 유효하게 억제할 수 있다.

이 경우, 속도 PI 제어에 이용하는 제어 게인을 적어도 세탁운전과 탈수운전의 각각의 경우에 변경하도록 구성해도 좋다. 즉, 세탁운전과 탈수운전은 모터(24)의 구동조건이 크게 상위하기 때문에 제어 게인을 각각의 구동 조건에 맞춰 적절한 값으로 설정하면 진동의 발생을 유효하게 억제할 수 있다.

모터의 전류 검출은 전류 트랜스를 이용하여 실시해도 좋다.

제 3 실시예에서 전류 검출용 저항은 3개 이상을 직렬로 접속해도 좋다.

제 4 실시예에 있어서, 제 3 실시예와 마찬가지로 복수의 분류기 저항을 직렬로 접속하여 전류 검출 IC를 저항수만큼 준비하여 전류량의 크기에 따라서 검출점을 전환하도록 구성해도 좋다.

본 발명의 세탁기에 의하면 토크 제어수단은 세탁, 헹굼 및 탈수운전을 실시하기 위한 회전 구동력을 발생시키는 모터에 흐르는 전류를 검출하고, 이 검출 전류에 기초하여 모터를 벡터 제어하여 당해 모터의 발생 토크가 적어도 세탁운전과 탈수운전의 각각에 대해 최적이 되도록 제어하기 때문에 q축 전류에 비례시켜 모터의 토크를 직접 제어할 수 있다. 따라서, 종래의 모터 제어 보다도 응답성을 높일 수 있고, 소음이나 진동을 저감하는 것이 가능해진다. 그리고, 세탁기의 외부상자를 소형으로 구성할 수 있고, 또 모터의 필요없는 구동력을 줄이는 것에 의해 에너지 절약 효과를 얻을 수 있고, 세정력을 향상시키는 것이 가능하다.

Claims

세탁, 헹굼 및 탈수운전을 실시하기 위한 회전 구동력을 발생시키는 모터;

상기 모터에 흐르는 전류를 검출하는 전류검출수단; 및

상기 전류 검출 수단에 의해 검출된 전류에 기초하여 상기 모터를 벡터 제어하는 것으로 상기 모터의 발생 토크가 적어도 세탁운전과 탈수운전의 각각에 대해 최적이 되도록 제어하는 토크 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 세탁기.
제 1 항에 있어서,

상기 모터를 구동하기 위한 인버터회로를 구비하며,

상기 전류검출수단은 상기 인버터회로를 구성하는 하부 아암측의 스위칭소자와 직렬로 접속되는 저항에 흐르는 전류를 검출하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
제 2 항에 있어서,

상기 모터는 3상의 구성이며,

상기 전류검출수단은 통전전기각에 기초하여 3상중 상전압이 최대 레벨을 나타내지 않는 2상에 대해 전류를 검출하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 하부 아암측의 스위칭소자와 직렬로 접속되는 저항은 복수개로 직렬 회로를 구성하고 있으며,

상기 전류 검출 수단은 부하 조건에 따라서 상기 직렬 회로에 대한 검출 위치를 전환하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 세탁기.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 토크 제어 수단의 전단에서, 속도 지령과 전류검출수단에 의해 검출된 전류로부터 얻어지는 모터의 회전속도에 기초하여 모터의 속도를 PI제어하는 속도제어수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
제 5 항에 있어서,

상기 속도제어수단은 토크 제어 수단에 대해 q축 및 d축 전류지령값을 출력하고,

상기 토크 제어 수단은 상기 q축 및 d축 전류 지령값과 전류 검출 수단에 의해 검출된 전류로부터 얻어지는 모터의 q축 및 d축 전류값에 기초하여 PI제어를 실시하여 q축 및 d축 전압 지령값을 생성하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
제 5 항에 있어서,

상기 속도제어수단은 PI제어에 이용하는 제어 게인을 모터의 회전속도에 따라서 변경하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
제 5 항에 있어서,

상기 속도제어수단은 PI제어에 이용하는 제어 게인을 적어도 세탁운전과 탈수운전의 각각의 경우에 대해 변경하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
제 5 항에 있어서,

상기 속도제어수단의 제어 주기를 50m초 이내로 설정한 것을 특징으로 하는 세탁기.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 토크 제어 수단은 모터의 회전 속도가 소정 속도 까지 상승한 시점에서 제어를 개시하는 것을 특징으로 하는 세탁기.