滚筒洗衣机及其负载称重方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电器制造技术领域，尤其涉及一种滚筒洗衣机的负载称重方法，和一 种采用该方法的滚筒洗衣机。
【背景技术】
[0002] 滚筒洗衣机的称重精度是影响整机性能的重要指标，对整机的耗水耗电、洗涤剂 用量、洗涤策略等都有较大影响。对于三相异步电机驱动的变频滚筒洗衣机，通常利用电 流、电压等解耦信息对功率进行计算，进而得到衣物重量信息，其应用基础必须是矢量控制 (FOC，Field Oriented Control)系统，对电机相电流采样精度、电机参数变化等的依赖性 较大，且工程实现比较复杂。恒压频比（WVF，Variable Voltage and Variable Frequency) 或直接转矩（DTC，Direct Torque Control)控制的整机系统，由于不采样相电流或不进行 解耦变换，因而该类方法并不适用。
【发明内容】
[0003] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的 一个目的在于提出一种滚筒洗衣机的负载称重方法，该称重方法使用范围广泛，数据稳定 性好。
[0004] 本发明另一个目的在于提出一种滚筒洗衣机。
[0005] 为了解决上述问题，本发明一方面提出一种滚筒洗衣机的负载称重方法，该称重 方法包括以下步骤：控制滚筒洗衣机的电机分别以第一转速和第二转速转动，并检测所述 电机在所述第一转速、所述第二转速以及所述第一转速与所述第二转速之间切换中任意两 种工况下的转子速度；根据所述两种工况中一种工况下的所述转子速度计算所述电机在所 述一种工况下的平均功率，以及根据另一种工况下的所述转子速度计算所述电机在所述另 一种工况下的平均功率；根据所述两种工况下的平均功率的差值计算负载重量。
[0006] 根据本发明的滚筒洗衣机的负载称重方法，通过检测电机在两种工况下的转子速 度，根据转子速度即可计算获得对应工况下的电机的平均功率，进而根据两种工况下的平 均功率的差值获得负载重量，与相关技术相比，该方法不依赖电机的相电流采样和电流解 耦，在多数控制系统例如F0C、VVVF、DTC控制系统中都能适用，应用范围广泛，且具有很好 的数据稳定性和线性度。
[0007] 进一步地，控制滚筒洗衣机的电机分别以第一转速和第二转速转动，并检测所述 电机在所述第一转速、所述第二转速以及所述第一转速与所述第二转速之间切换中任意两 种工况下的转子速度，具体包括：控制所述电机以第一转速转动第一预设时间，并检测所述 电机的转子速度；控制所述电机以恒定力矩加速至所述第二转速，并检测加速时所述电机 的转子速度。
[0008] 或者，控制滚筒洗衣机的电机分别以第一转速和第二转速转动，并检测所述电机 在所述第一转速、所述第二转速以及所述第一转速与所述第二转速之间切换中任意两种工 况下的转子速度，具体包括：控制所述电机以所述第一转速转动第一预设时间，并检测所述 电机的转子速度；控制所述电机以恒定力矩加速至所述第二转速，并控制所述电机以所述 第二转速转动第二预设时间，检测所述电机在以所述第二转速转动时的转子速度。
[0009] 或者，控制滚筒洗衣机的电机分别以第一转速和第二转速转动，并检测所述电机 在所述第一转速、所述第二转速以及所述第一转速与所述第二转速之间切换中任意两种工 况下的转子速度，具体包括：控制所述电机以所述第一转速转动第一预设时间，以及控制所 述电机以恒定力矩加速至所述第二转速，并检测加速时所述电机的转子速度；以及控制所 述电机从所述第二转速降速至所述第一转速，并检测降速时所述电机的转子速度。
[0010] 具体地，根据以下公式计算对应工况下的电机的输出功率：
[0012] P为平均功率，Κε为与所述电机的参数有关的常数，ω s为同步角速度，ω 1^为转子 角速度，队为所述电机的端电压值，其中，ω s通过ω 加转差获得，Us根据ω 1^查询VF曲 线表获得。
[0013] 为了解决上述问题，本发明另一方面提出一种滚筒洗衣机，该滚筒洗衣机包括：箱 体、滚筒和电机；速度传感器，用于检测所述电机的转子速度；控制器，所述控制器控制所 述电机分别以第一转速和第二转速转动，并获得所述速度传感器检测的所述电机在所述第 一转速、所述第二转速以及所述第一转速与所述第二转速之间切换中任意两种工况下的转 子速度，根据所述两种工况中一种工况下的所述转子速度计算所述电机在所述一种工况下 的平均功率，以及根据另一种工况下的所述转子速度计算所述电机在所述另一种工况下的 平均功率，并根据所述两种工况下的平均功率的差值计算负载重量。
[0014] 根据本发明的滚筒洗衣机，通过速度传感器检测电机在两种工况下的转子速度， 控制器根据转子速度即可计算获得对应工况下的电机的平均功率，进而根据两种工况下的 平均功率的差值获得负载重量，与相关技术相比，不依赖电机的相电流采样和电流解耦，在 多数控制系统例如FOC、VVVF、DTC控制系统中都能适用，应用范围广泛，且具有很好的数据 稳定性和线性度。
[0015] 进一步地，所述控制器还用于，控制所述电机以第一转速转动第一预设时间，并获 取所述速度传感器检测的所述电机的转子速度，以及控制所述电机以恒定力矩加速至所述 第二转速，并获取所述速度传感器检测的加速时所述电机的转子速度。
[0016] 进一步地，所述控制器还用于，控制所述电机以所述第一转速转动第一预设时间， 并获取所述速度传感器检测的所述电机的转子速度，以及控制所述电机以恒定力矩加速至 所述第二转速，并控制所述电机以所述第二转速转动，获取所述速度传感器检测的所述电 机在以所述第二转速转动时的转子速度。
[0017] 进一步地，所述控制器还用于，控制所述电机以所述第一转速转动第一预设时间， 并在预设时间之后控制所述电机以恒定力矩加速至所述第二转速，并获取所述速度传感器 检测的加速时所述电机的转子速度，以及控制所述电机从所述第二转速降速至所述第一转 速，并获取所述速度传感器检测的降速时所述电机的转子速度。
[0018] 具体地，所述控制器根据以下公式计算对应工况下的平均功率：
[0020] P为平均功率，Κε为与所述电机的参数有关的常数，ω s为同步角速度，ω 1^为转子 角速度，队为所述电机的端电压值，其中，ω s通过ω 加转差获得，1^由ω 1^查询VF曲线 表获得。
【附图说明】
[0021] 图1是根据本发明的一个实施例的滚筒洗衣机的负载称重方法的流程图；
[0022] 图2是根据本发明的一个具体实施例的电机的运行工况的示意图；
[0023] 图3是根据本发明的另一个具体实施例的电机的运行工况的示意图；
[0024] 图4是根据本发明的又一个具体实施例的电机的运行工况的示意图；以及
[0025] 图5是根据本发明的一个实施例的滚筒洗衣机的功能框图。
[0026] 附图标记：
[0027] 滚筒洗衣机100，
[0028] 箱体10、滚筒20、电机30、速度传感器40和控制器50。
【具体实施方式】
[0029] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0030] 众所周知，滚筒洗衣机在运行过程中会消耗电能，当不考虑机械因素影响时，其消 耗电能的大小与负载重量（衣物和水）成正比。尤其是当滚筒转速超过一定数值（例如 90rpm)以后，衣物会贴紧内筒筒壁，此时衣物在筒内的分布可认为已经确定，不再有摔打运 动，此时滚筒洗衣机的电机的做功数值比较稳定，该做功数值可以基本反映衣物的重量。但 是，由于摩擦因数、筒径、惯量等机械因素的影响，该数值并不能精确反映衣物重量。为了剔 除或削弱机械惯量的影响，通常需要计算两个工况下的功率差，进而获得负载重量。
[0031] 根据电机学原理，电机的输出功率可以根据P = U*I (电压*电流）的方式求得， 也可以通过P = 的方式获得，其中，?\为电磁转矩，ω ^为转子角速度。目前，在F0C 控制系统中，采用的都是第一种方式，而本发明实施例的称重方法采用第二种计算方法间 接获得衣物重量。
[0032] 下面参照附图描述根据本发明实施例提出的滚筒洗衣机的负载称重方法。
[0033] 首先，对本发明实施例中计算电机（三相交流变频电机）的功率的公式进行说明。 在滚筒洗衣机的整机系统中，电机的转子转速可以通过速度传感器精确获得，电机（异步 电机）的输出转矩可用下式求出：
其中，ηΡ 电机的极对数、ω i为转子