專利名稱：控制電動機工作的裝置及方法
技術領域：
本發明涉及控制電動機工作的裝置及其控制方法，它能夠根據洗衣機中電動機溫度升高造成的相電阻變化來操縱電動機。
圖1表示控制無傳感器的BLCD電動機的通用裝置的結構框圖。
參照圖1，控制無傳感器的BLCD電動機的通用裝置包括一個通過對比電動機5的用戶需求指令速度(速度信號)wr和電動機5的推定速度而輸出比較信號的比較器1；一個通過接收比較器1的比較信號而輸出速度控制信號的速度控制器2；一個通過接收速度控制器2輸出的速度控制信號和電動機5的轉子位置信號而產生電流和電壓指令的電流/電壓指令發生器3；一個變換器4，將利用電壓指令產生的直流電壓轉換為三相交流電壓并將經過轉換的交流電壓輸出到電動機5；一個電流/電壓檢測器6，通過檢測供給到電動機5的三相電的相電壓和相電流而輸出電流/電壓檢測信號；以及一個速度/位置計算單元7，它通過檢測相電壓和相電流而計算在電動機5內的轉子位置從而輸出位置信號，并且通過計算電動機的實時速度而輸出速度信號。
下面說明控制無傳感器的BLCD電動機的通用裝置的操作過程。
首先，比較器1對比電動機的用戶需求指令速度(速度信號)和電動機5的推定速度信號，然后輸出相應的比較信號。
速度控制器2接收來自比較器1的比較信號，從而輸出速度控制信號。即，如果計算的電動機5速度比電動機5的用戶需求指令速度慢，那么速度控制器2根據比較信號輸出增加電動機5速度的速度控制信號；如果計算的電動機5速度比電動機5的用戶需求指令速度高，那么輸出降低電動機5速度的速度控制信號。
然后，電流/電壓指令發生器3接收速度控制器2輸出的速度控制信號和來自速度/位置計算單元7的電動機5內的轉子位置信號，從而產生電流和電壓指令。隨后，電流/電壓指令發生器3發送電流和電壓指令到變換器4中的相應開關件。在此情況下，變換器4把由電壓指令產生的直流電壓轉換為三相交流電壓，并將轉換得到的三相交流電壓輸出到電動機5。此時，電動機5由變換器4產生的三相交流電壓驅動。
同時，電流/電壓檢測器6檢測供給到電動機5的三相電的相電壓和相電流，并將檢測到的電流/電壓檢測信號輸出到速度/位置計算單元7。
隨后，速度/位置計算單元7接收來自電流/電壓檢測器6的相電壓和相電流數值，計算接收到的相電壓和相電流數值以計算在電動機5內的轉子位置，計算對應的位置信號和電動機5的實時速度，并將對應的速度信號分別輸出到電流/電壓指令發生器3以及比較器1。在這種情況下，利用公式1，速度/位置計算單元7計算電動機5的速度和轉子在電動機5中的位置。[公式1]KEwrsinθr＝Va-Ria-Lsdia/dtKEwrsin(θr+120)＝Vb-Rib-Lsdib/dt
KEWrsin(θr+240)＝Vc-Ric-Lsdic/dt這里，R是電阻，θr是電動機中轉子的位置，Ls是電感系數，wr是電動機速度，Va、Vb、Vc是供給到電動機的相電壓，ia、ib、ic是供給到電動機的相電流，KE是反向電動勢。
不幸的是，控制無傳感器的BLCD電動機的通用裝置不能避免改變電動機的相電阻值，電阻變化是由于電動機長時間工作而使溫度升高造成的。結果，不能精確地控制電動機的工作以及降低電動機的驅動力。
本發明的一個目的是提供一種控制電動機工作的裝置及其控制方法，它能夠通過補償由正工作的電動機的溫度升高造成的相電阻變化來穩定和精確地操縱電動機。
本發明的另一個目的是提供一種控制電動機工作的裝置及其控制方法，它能夠防止由正工作的電動機的溫度升高造成的電動機驅動力的降低。
本發明的其它優點、目的和特征的一部分列舉在下述說明書中。并且其它部分對本領域的普通技術人員而言，研究下文說明后會顯而易見，或者從本發明的實施中體會到。本發明的目的和其它優點可以利用在書面說明書和權利要求書以及附圖中所特別指出的結構實現和獲得。
為了達到本發明的這些目的和其它優點并根據本發明的目的，正如這里進行概括說明的那樣，提供了一種按照本發明控制電動機工作的方法，包括步驟檢測在電動機正向旋轉區和反向旋轉區之間供給到電動機的相電壓和相電流；根據檢測到的相電壓和相電流值來計算相電阻；以及根據計算得到的相電阻值控制施加到電動機上的電壓，從而控制電動機的工作。
在本發明的另一方面，控制電動機操作的裝置包括一個旋轉區檢測單元，它基于施加到電動機的相電壓和相電流計算電動機的工作頻率，并根據計算得到的工作頻率檢測電動機的工作區，從而輸出一個區檢測信號；一個計算單元，接收根據區檢測信號所得的相電壓和相電流值以計算相電阻值；一個速度/位置計算單元，它通過檢測計算得到的相電阻、相電壓和相電流來計算電動機的轉子位置，并且計算電動機的速度；以及一個電壓指令發生器，根據轉子位置和電動機速度產生將電壓供給到電動機的電壓指令。
應該理解，本發明的前述和下述詳細說明是示意性的和解釋性的，在權利要求書中提供對本發明的進一步解釋。
優選實施例的詳細說明現在詳細參照本發明的優選實施例，其實例表示在附圖中。
圖2表示按照本發明的控制無傳感器的BLCD電動機的裝置的結構框圖。
參照圖2，按照本發明的控制無傳感器的BLCD電動機的裝置包括一個通過對比電動機15的用戶需求速度(速度信號)wr和電動機15的速度信號而輸出比較信號的比較器11；一個通過接收比較器11的比較信號而輸出速度控制信號的速度控制器12；一個接收速度控制器12輸出的速度控制信號和電動機15的轉子位置信號并根據接收到的信號產生電流和電壓指令的電流/電壓指令發生器13；一個變換器14，將由電壓指令產生的直流電壓轉換為三相交流電壓并將經過轉換的交流電壓輸出到電動機15；一個電流/電壓檢測器16，通過檢測供給到電動機15的三相電的各相的相電壓和相電流值而輸出電流/電壓檢測信號；一個旋轉區檢測單元18，它利用相電壓和相電流計算電動機15的工作頻率，并通過根據計算得到的工作頻率檢測在電動機15的正向旋轉區和反向旋轉區之間的中間區，從而輸出區檢測信號；一個計算單元19，接收根據旋轉區檢測單元18的區檢測信號所得的電壓/電流檢測信號來計算相電阻值；一個用于獲得計算電阻平均值的濾波單元20；以及一個速度/位置計算單元17，它計算在電動機15內的轉子位置并根據轉子位置輸出一個位置信號，計算電動機15的實時速度，根據計算速度輸出一個速度信號。在此情況下，計算單元19使用相電壓和相電流值計算電動機15的工作頻率，然后基于計算的工作頻率計算位于電動機正向旋轉區和反向旋轉區之間的相電阻值。
下面詳細解釋按照本發明的控制無傳感器的BLCD電動機工作的方法。
首先，比較器11對比電動機15的用戶需求速度wr(速度信號)和推定速度信號，然后將相應的比較信號輸出到速度控制器12。
隨后，速度控制器12接收來自比較器11的比較信號，從而輸出對應的速度控制信號到電流/電壓指令發生器13。即，如果電動機15的推定速度比電動機15的用戶需求速度慢，那么速度控制器12根據比較信號輸出增加電動機15速度的速度控制信號；如果電動機15的推定速度比電動機15的用戶需求速度快，那么輸出降低電動機15速度的速度控制信號。
然后，電流/電壓指令發生器13接收速度控制器12輸出的速度控制信號和來自速度/位置計算單元17的電動機15內的推定轉子位置信號，從而產生對應的電流和電壓指令。隨后，電流/電壓指令發生器13將電流和電壓指令發送到變換器14中的相應開關件。
隨后，變換器14把由電壓指令產生的直流電壓(DC)轉換為可變三相交流電壓，并將經過轉換的三相交流電壓輸出到電動機15。此時，電動機15利用變換器14產生的三相交流電壓驅動。
然后，電流/電壓檢測器16檢測供給到電動機15的三相電的各自相電壓和相電流，并將檢測到的電流/電壓檢測信號分別輸出到旋轉區檢測單元18和速度/位置計算單元17。
旋轉區檢測單元18利用相電壓和相電流計算電動機15的工作頻率，并通過利用計算得到的工作頻率檢測電動機15的正向旋轉區和反向旋轉區之間的中間區，從而輸出區檢測信號。
此時，使用無傳感器的BLCD電動機的洗衣機長時間工作時，在洗衣機內部的電動機15的溫度升高。在此時刻，為檢測電動機15內部的溫度，利用正向旋轉區和反向旋轉區之間的中間區中電動機15的工作頻率接近‘0’這一事實，計算單元19計算相電阻值。即，如果區檢測信號輸入到計算單元19，則后者通過相電壓除以相電流來計算相電阻值。然后，計算單元19輸出計算相電阻值到速度/位置計算單元17。
此外，洗衣機停止工作時，計算單元19計算每個預定時間的相電阻值。此時，濾波單元20獲得計算得到的電阻平均值，從而將該平均值輸出到速度/位置計算單元17。
速度/位置計算單元17計算相電阻平均值、相電壓值和相電流值以計算確定在電動機15內的轉子位置，然后輸出對應的位置信號到電流/電壓指令發生器13。并且速度/位置計算單元17計算相電阻平均值(或相電阻值)、相電壓值和相電流值以計算確定在電動機15實時速度，輸出對應的速度信號到比較器11，以及計算電動機15的轉子位置和實時速度。這樣，速度/位置計算單元17重復該操作過程，以便驅動電動機15。此時，相電阻值是一個根據在電動機15或類似裝置內溫度而變化的數值。
下面詳細解釋電動機的正向和反向旋轉區。
圖3表示按照本發明的電動機正向旋轉和反向旋轉的曲線圖。
參照圖3，在洗衣機內的電動機15的工作區具有一個洗滌預停止區、洗滌正向和反向旋轉區，以及一個甩干預停止區。即，當洗滌過程中的電動機15工作區處于正向旋轉區和反向旋轉區之間的中間區時，本發明檢測或計算相電阻值。此時，相電阻值利用公式2計算[公式2]KEwrsinθr＝Va-Ria-d/dt(Lsia)
這里，R是電阻，θr是電動機中的轉子位置，Ls是電感系數，wr是電動機速度，Va、Vb、Vc是相電壓，ia、ib、ic是相電流，KE是反向電動勢。
然后，基于比較信號，電流/電壓指令發生器13分別接收來自速度控制器12的速度控制信號和在電動機15中的轉子位置信號，從而產生對應的電壓指令。然后，電流/電壓指令發生器13輸出電壓指令到變換器14。
隨后，變換器14將由電壓指令產生的直流電壓轉換為可變三相交流電壓并輸出轉換的電壓到電動機15。此時，電動機15接收三相交流電壓而被驅動。供給到電動機15的電壓大小正比于計算相電阻值的大小。
使用按照本發明的無傳感器的BLCD電動機的洗衣機工作幾個小時后，在洗衣機內部的電動機15的溫度升高。在此時刻，為精確檢測電動機15內部的溫度(依賴電動機內的線圈)，利用正向旋轉區和反向旋轉區之間的中間區中電動機15的工作頻率接近‘0’這一事實，計算單元19檢測相電阻值。然后，根據電動機15內的溫度升高情況，使用檢測得到的相電阻值來控制電動機15的操作。
因此，洗衣機工作幾個小時后，本發明精確檢測由于電動機內線圈溫度升高造成的相電阻值的變化，以及根據檢測的相電阻值控制電動機的操作。這樣，能夠防止電動機驅動力的降低以及使得電動機穩定工作數小時。
本發明的上述實施例只是示例性的并非限制本發明的范圍。本發明的原理可以容易地應用到其它類型的設備。本發明的說明書是為了說明，并不限制本權利要求書的范圍。對本領域技術人員而言，許多變更、修正和變化是顯而易見的。
權利要求
1.一種控制電動機工作的方法，包括以下步驟檢測在電動機正向旋轉區和反向旋轉區之間施加給電動機的相電壓和相電流；根據檢測到的相電壓和相電流值來計算相電阻值；以及根據計算得到的相電阻值來控制施加到電動機上的電壓，從而控制電動機的工作。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述電動機是無傳感器的無刷直流電動機。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述電動機用于洗衣機。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述施加給電動機的電壓正比于相電阻的大小。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟計算電動機停止時的每個預定時刻的相電阻值；以及利用計算所得的相電阻值的平均值來控制施加給電動機的電壓。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述相電阻值是利用當電動機的工作頻率接近‘0’時的相電壓除以相電流而計算得到的。
7.一種控制電動機工作的方法，包括以下步驟檢測在洗衣機內置的無傳感器的無刷直流電動機正向旋轉區和反向旋轉區之間的中間區域上施加給電動機的相電壓和相電流；根據檢測到的相電壓和相電流值來計算相電阻值；以及根據計算得到的相電阻值來控制施加到電動機上的電壓，從而控制電動機的工作。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述施加給電動機的電壓正比于相電阻值的大小。
9.如權利要求7所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟計算電動機停止時的每個預定時刻的相電阻值；以及利用計算所得的相電阻值的平均值來控制施加給電動機的電壓。
10.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述相電阻值是利用當電動機的工作頻率接近‘0’時的相電壓除以相電流來計算得到的。
11.一種控制電動機操作的裝置，其特征在于，它包括旋轉區檢測單元，它基于施加給電動機的相電壓和相電流來計算電動機的工作頻率，并根據計算得到的工作頻率檢測電動機的工作區，從而輸出一個區檢測信號；計算單元，它接收根據區檢測信號而定的相電壓和相電流值，以計算相電阻值；速度/位置計算單元，它通過檢測計算得到的相電阻、相電壓和相電流值來計算電動機的轉子位置，并且計算電動機的轉速；以及電壓指令發生器，它根據轉子位置和電動機轉速產生一個將電壓供給到電動機的電壓指令。
12.如權利要求11所述裝置，其特征在于，所述工作區是在電動機正向旋轉區和反向旋轉區之間的中間區。
13.如權利要求11所述裝置，其特征在于，所述計算單元計算在電動機正向旋轉區和反向旋轉區之間的中間區的相電阻值。
14.如權利要求11所述的裝置，其特征在于，所述電動機是無傳感器的無刷直流電動機。
15.如權利要求11所述的裝置，其特征在于，所述電動機用于洗衣機。
16.如權利要求11所述的裝置，其特征在于，所述施加給電動機的電壓正比于相電阻值的大小。
17.如權利要求11所述的裝置，其特征在于，所述計算單元計算每個預定時刻的相電阻值，并計算上述運算所得相電阻值的平均值。
18.如權利要求11所述的裝置，其特征在于，所述計算單元利用當電動機的工作頻率接近‘0’時的相電壓除以相電流來計算相電阻值。
全文摘要
公開了一種控制電動機工作的裝置及其控制方法，能夠在洗衣機工作多個小時時，防止電動機驅動力的降低以及使得電動機穩定工作數小時。本發明的方法包括下述步驟檢測在電動機正向旋轉區和反向旋轉區之間供給到電動機的相電壓和相電流；根據檢測到的相電壓和相電流值來計算相電阻；以及根據計算得到的相電阻值控制施加到電動機上的電壓，從而控制電動機的工作。
文檔編號D06F37/30GK1393988SQ0114446
公開日2003年1月29日 申請日期2001年12月18日 優先權日2001年6月29日
發明者梁淳培, 趙貫烈, 洪讃熙 申請人:Lg電子株式會社