专利名称：由逆变器驱动的洗衣机的转速控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及各种洗衣机，更确切地说，涉及用于调节洗衣机可旋转洗涤桶转速的速度控制电路。
在诸如各种普通家用洗衣机中，洗涤的质量取决于即使在客观条件变化很大的情况下，洗衣机洗涤桶的转速仍然能保持相对恒定(即在它的额定值的百分之三右左以内)。例如，在洗衣机洗涤桶内的各次洗涤以及甚至在某一洗涤周期中的衣量和水量都会变化。尽管有这些变化条件，但如果洗涤桶的转速不能保持相对恒定，则随着洗涤桶内水和衣服量的不同而使洗涤桶速度变化的同时，或当在该洗涤周期中洗涤桶内水量和衣量的分布变化时，洗涤质量就会降低。因此，问题是要在整个洗涤周期内或在各次洗涤过程中都要使洗涤桶保持所需旋转速度。
目前所采用的调节洗涤桶速度的方法或采用通过检测电动机电流而直接检测速度的方法，或采用开环补偿法。一般不希望使用检测器，因为它们将大大增加洗衣机内控制电路的成本，和/或降低系统的可靠性。简单地上下移动电压-频率曲线的开环补偿法的精确度不够，特别在要考虑到洗衣机工作参数变化时是这样的。
可以指出，本发明的目的之一是提供一种改进的速度控制系统用于调节洗衣机洗涤桶旋转速度。
另一个目的是提供这样一种速度控制系统把洗涤桶转速调节到某一预先选择的旋转速度范围内。
第三个目的是提供这样一种速度控制系统，它仅需利用预先装在洗衣机的驱动逆变器内的检测和控制电路，就使洗涤桶转速获得高质量控制。
第四个目的是提供这样一种速度控制系统，为了，特别是在轻载洗涤时，使洗涤桶的驱动感应电动机内的磁通量减少。
第五个目的是提供这样一种速度控制装置，使该感应电动机减低损耗和机械噪声。
其它目的和特点，部分将是显而易见的，而部分将在下面指出。
在本发明的洗衣机速度控制系统中，洗衣机有一个可旋转的洗涤桶，后者用于容纳要洗的物品和洗这些物品所需的水。由逆变器供电的感应电动机可旋转地驱动该洗涤桶。在每次洗涤时，洗涤桶的旋转速度都与要洗涤的物品数量和当时洗涤桶中的水量有关。该速度控制系统可在某一预先选择的速度范围内调节洗涤桶的速度，它包括检测逆变器电压的电路，检测逆变器电流的电路以及为了使洗涤桶转速保持该选择范围内而可单独响应于该逆变器电流和电压的速度保持电路。
本发明的方法在任何一次洗涤的时候都可使洗衣机洗涤桶的旋转速度控制在某一选择好的速度范围内而与洗涤桶的负荷或所容水量无关。此方法包括检测与可旋转地驱动该洗涤桶的感应电动机连用的逆变器的电流，和将检测得的电流值供到具有存贮器的微处理机上，该存贮器容有与该检测电流成某一函数关系的负荷信息。根据存贮在该存贮器中的负荷信息和所检测得的电流就可确定所要加到该逆变器上的电源的至少一个所需特征值和/或逆变器的输出频率。把向逆变器供电的前端变换器的输入和/或逆变器输出的频率调节到使该特征值接近它的所需值，以使感应电动机以某一选定范围内的转速驱动洗涤桶。
在附图中，
图1是表示本发明的速度控制系统的方块图。
现在参照附图，洗衣机W有一个可旋转的容纳所要洗的衣物C和洗涤这些衣物用水H的洗涤桶D。感应电动机IM通过驱动设备(图中未画出)连结到洗涤桶上，以便旋转该洗涤桶。洗涤桶D的旋转速度在任何一次洗涤的时候都会是变化的;如果没有速度控制，则该转速取决于当时所要洗的物品数目和洗涤桶中的水量。
本发明的改进措施包含用于把洗涤桶的旋转速度调节到某一预先选择的速度范围内的速度控制装置1。如图所示，使电动机IM连接到逆变器3，电动机IM和逆变器3二者都是常用的结构。以某一固定电压和某一固定频率的线电压加到常用的前端变换器5，把该变换器的输出加到逆变器的输入。该逆变器本身又产生某一驱动感应电动机的电压。加到该感应电动机上的电源电压和频率特性决定了该电动机的工作转速，从而洗涤桶D也以此速度旋转。
速度控制装置1包括微处理机7，后者有模/数转换器9，该转换器9的模拟输入是从前端变换器5加到逆变器3上的母线电流。类似地，微处理机的模/数转换器11使变换器5的电压输出数字化。
把转换器9的数字输出(逆变器的电流信号)加到微处理机内的滤波器13。滤波器13对瞬时的数字化的逆变器电流进行采样，并根据这些采样求出平均的逆变器电流值。这是一种对例如电源波形的一个或几个周期的较少时间周期的连续观测值进行平均的数值。然后，将该平均电流值作为输入加到微处理机内的存贮器15上。存贮器15包含一张以平均逆变器电流作为函数的变换器输出电压值(或任选为频率值)的表。在这张表内的值都是根据洗衣机系统先验的知识和经验得到的。
相应于来自滤波器13的电流输入的所需电压值取自该存贮器，并把该电压值加到求和点17。同时把转换器11的数字输出加到该求和点。根据变换器5的实际电压输出(它相当于转换器11的数字输出)和优选的或所需的电压(它是由存贮器15内的查找表所提供的)。在求和点17上就产生某一反馈或误差信息。如果在实际电压值和优选电压值之间有差别，则将反馈信号加到前端变换器5以修正该变换器的输出。实现这样的修正是大家所熟知的。例如，众所周知，通过改变变换器的电压和/或改变它的频率就能改变它的输出。
因此，根据检测的变换器输出电流和电压的大小不断地修正前端变换器供给逆变器3的信号及逆变器的输出频率，以使洗衣机洗涤桶的速度保持在相对恒定的速度上。该反馈系统的目的是要保证感应电动机驱动洗涤桶D，以使它的旋转速度保持在某一预先选定的速度范围内。(即在它的额定值的3-5%左右以内)。用这种方法实现的速度控制就可在轻洗涤负荷时降低电动机的磁通量，也能使电动机产生的机械噪声减到最小。
由于设计了该种速度控制系统，使用本发明的改进措施的洗衣机就不需要外加的速度传感器去调节洗涤桶的旋转速度。所用的传感器仅仅是使变换器和逆变器正确操作而已经使用的传感器，即逆变器电流传感器和逆变器电压传感器。
这样便使设备成本降到最小，而不降低洗衣机中所使用的部件，例如微处理机的能力。同时，轻负荷时电动机磁通量的降低提高了系统的效率，使机械噪声减到最小，为提供一种低噪声洗衣机提供了保证。
可以看到，鉴于上述情况，本发明的各种目的和特点都可达到了，而其它有利的结果也可得到了。
由于在上述系统和方法中，在不超出本发明的范围下，可以做出各种变化，所以打算把上述描述或附图中所表示的全部内容都解释为例证性的，而不具有限定意义。
权利要求
1.在具有一个用于容纳所要洗的物品和洗涤用水的可旋转的洗涤桶的洗衣机中，一个用于可旋转地驱动该洗涤桶的感应电动机，所述感应电动机由逆变器供电，洗涤桶的旋转速度在任何一次洗涤中都会取决于当时所要洗涤物品的数目和洗涤桶中的水量；其改进措施的特征在于它包括为使洗涤桶的转速可在某一预先选择的速度范围内进行调节的速度控制装置，所述速度控制装置包含用于检测逆变器电压的装置、以及使洗涤桶的转速在所选择的范围内而单独响应逆变器的电流和逆变器的电压和频率的速度保持装置。
2.如权利要求1中所述的洗衣机速度控制装置的特征在于其中逆变器电流检测装置有一个模拟输出，还包括用于将所述模拟输出转换成数字输出和用于将该数字输出加到速度保持装置上的模/数转换器装置。
3.如权利要求2中所述的洗衣机速度控制装置的特征在于其中逆变器电压检测装置有一个模拟输出，还包括用于将相当于逆变器电压的模拟输出转换成相当于逆变器电压的数字输出和用于将相当于逆变器电压的数字输出加到速度保持装置上去的第二个模/数转换器装置。
4.如权利要求3中所述的洗衣机速度控制装置的特征在于其中速度保持装置包括用于存贮与逆变器电流成某一函数关系的负荷信息的存贮器装置，所述存贮器装置可响应逆变器电流的数字输出，以便提供某一相当于所需要的逆变器电压的数字信号。
5.如权利要求4中所述的洗衣机速度控制装置的特征在于还包括逆变器电流模/数转换器装置和存贮器装置之间的数字滤波器装置，以便从逆变器电流模/数转换装置的输出导出某一相当于逆变器电流平均值的数字信号。
6.如权利要求4中所述的洗衣机速度控制装置的特征在于其中速度保持装置包括使所需的逆变器电压数字信号与相当于实际逆变器电压的数字输出进行比较的装置，根据差值而产生误差信号的装置，所述误差信号是用于控制供给逆变器的实际电压的。
7.如权利要求2中所述的洗衣机速度控制装置的特征在于它包括可响应逆变器电流而调节供到逆变器的电源电压和频率二者，以使电动机把洗衣桶的转速保持在所述选择的范围内的装置。
8.如权利要求7的洗衣机速度控制装置包括供给逆变器电源的前端变换器，其特征在于其中所述速度保持装置包括把一个控制输入加到该变换器上的反馈装置，该装置的特性可反映出来自该变换器的所需电压输出，该变换器可响应所述控制输入而调节加到逆变器上的电压输出，从而使逆变器驱动电动机，以使洗涤桶的旋转速度保持在所述选择范围内。
9.如权利要求8中所述的洗衣机速度控制装置的特征在于其中所述反馈装置的控制输入包括一个相当于该变换器的所需频率的信号，所述变换器可响应这相所需频率的信号而调节它的频率。
10.一种使洗衣机机洗涤桶的旋转速度控制在某一选择的速度范围内，而与每次洗涤的负荷或放在洗涤桶中的水量无关的方法的特征在于包括检测与感应电动机连用的逆变器的电流，该电动机是用来可旋转地驱动洗涤桶的;将检测得的电流值供给装有存贮器的微处理机，该存贮器包含作为该检电流函数的负荷信息;根据存贮在存贮器中的负荷信息和检测电流，确定至少一个准备向该逆变器供电的所需特征值;对于一个向该逆变器供电的前端变换器的输入进行调节，以使该特征值接近于它的所需值，结果使感应电动机以该选择范围内的某一转速驱动洗涤桶。
11.如权利要求10中所述的方法的特征在于其中所需特征值是供给逆变器的电压。
12.如权利要求10中所述的方法的特征在于其中在所述确定步骤中可确定两个特征值，第二个特征值是从变换器来的供给逆变器的电源频率。
13.如权利要求10中所述的方法的特征在于其中对检测得的电流进行数字滤波，以便得到检测电流的平均值。
14.如权利要求13中所述的方法的特征在于其中检测得的电流平均值是用于访问存贮器中的负荷信息的。
全文摘要
洗衣机有一个可旋转的、容纳所洗的物品和洗涤用水的洗涤桶。在洗涤桶中的物品数和洗涤桶中的水量是可变的。从逆变器来的电源被供到一可转动所述可旋转的洗涤桶的电动机。一种可响应逆变器电流的速度控制装置可使洗涤桶的旋转速度调节到某一选择范围内。
文档编号D06F37/30GK1046573SQ9010199
公开日1990年10月31日 申请日期1990年4月7日 优先权日1989年4月12日
发明者普拉迪普·库马·苏普, 约翰·史蒂文·索恩 申请人:埃默森电气公司