专利名称：控制电动机工作的装置及方法
技术领域：
本发明涉及控制电动机工作的装置及其控制方法，它能够根据洗衣机中电动机温度升高造成的相电阻变化来操纵电动机。
图1表示控制无传感器的BLCD电动机的通用装置的结构框图。
参照图1，控制无传感器的BLCD电动机的通用装置包括一个通过对比电动机5的用户需求指令速度(速度信号)wr和电动机5的推定速度而输出比较信号的比较器1；一个通过接收比较器1的比较信号而输出速度控制信号的速度控制器2；一个通过接收速度控制器2输出的速度控制信号和电动机5的转子位置信号而产生电流和电压指令的电流/电压指令发生器3；一个变换器4，将利用电压指令产生的直流电压转换为三相交流电压并将经过转换的交流电压输出到电动机5；一个电流/电压检测器6，通过检测供给到电动机5的三相电的相电压和相电流而输出电流/电压检测信号；以及一个速度/位置计算单元7，它通过检测相电压和相电流而计算在电动机5内的转子位置从而输出位置信号，并且通过计算电动机的实时速度而输出速度信号。
下面说明控制无传感器的BLCD电动机的通用装置的操作过程。
首先，比较器1对比电动机的用户需求指令速度(速度信号)和电动机5的推定速度信号，然后输出相应的比较信号。
速度控制器2接收来自比较器1的比较信号，从而输出速度控制信号。即，如果计算的电动机5速度比电动机5的用户需求指令速度慢，那么速度控制器2根据比较信号输出增加电动机5速度的速度控制信号；如果计算的电动机5速度比电动机5的用户需求指令速度高，那么输出降低电动机5速度的速度控制信号。
然后，电流/电压指令发生器3接收速度控制器2输出的速度控制信号和来自速度/位置计算单元7的电动机5内的转子位置信号，从而产生电流和电压指令。随后，电流/电压指令发生器3发送电流和电压指令到变换器4中的相应开关件。在此情况下，变换器4把由电压指令产生的直流电压转换为三相交流电压，并将转换得到的三相交流电压输出到电动机5。此时，电动机5由变换器4产生的三相交流电压驱动。
同时，电流/电压检测器6检测供给到电动机5的三相电的相电压和相电流，并将检测到的电流/电压检测信号输出到速度/位置计算单元7。
随后，速度/位置计算单元7接收来自电流/电压检测器6的相电压和相电流数值，计算接收到的相电压和相电流数值以计算在电动机5内的转子位置，计算对应的位置信号和电动机5的实时速度，并将对应的速度信号分别输出到电流/电压指令发生器3以及比较器1。在这种情况下，利用公式1，速度/位置计算单元7计算电动机5的速度和转子在电动机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这里，R是电阻，θr是电动机中转子的位置，Ls是电感系数，wr是电动机速度，Va、Vb、Vc是供给到电动机的相电压，ia、ib、ic是供给到电动机的相电流，KE是反向电动势。
不幸的是，控制无传感器的BLCD电动机的通用装置不能避免改变电动机的相电阻值，电阻变化是由于电动机长时间工作而使温度升高造成的。结果，不能精确地控制电动机的工作以及降低电动机的驱动力。
本发明的一个目的是提供一种控制电动机工作的装置及其控制方法，它能够通过补偿由正工作的电动机的温度升高造成的相电阻变化来稳定和精确地操纵电动机。
本发明的另一个目的是提供一种控制电动机工作的装置及其控制方法，它能够防止由正工作的电动机的温度升高造成的电动机驱动力的降低。
本发明的其它优点、目的和特征的一部分列举在下述说明书中。并且其它部分对本领域的普通技术人员而言，研究下文说明后会显而易见，或者从本发明的实施中体会到。本发明的目的和其它优点可以利用在书面说明书和权利要求书以及附图中所特别指出的结构实现和获得。
为了达到本发明的这些目的和其它优点并根据本发明的目的，正如这里进行概括说明的那样，提供了一种按照本发明控制电动机工作的方法，包括步骤检测在电动机正向旋转区和反向旋转区之间供给到电动机的相电压和相电流；根据检测到的相电压和相电流值来计算相电阻；以及根据计算得到的相电阻值控制施加到电动机上的电压，从而控制电动机的工作。
在本发明的另一方面，控制电动机操作的装置包括一个旋转区检测单元，它基于施加到电动机的相电压和相电流计算电动机的工作频率，并根据计算得到的工作频率检测电动机的工作区，从而输出一个区检测信号；一个计算单元，接收根据区检测信号所得的相电压和相电流值以计算相电阻值；一个速度/位置计算单元，它通过检测计算得到的相电阻、相电压和相电流来计算电动机的转子位置，并且计算电动机的速度；以及一个电压指令发生器，根据转子位置和电动机速度产生将电压供给到电动机的电压指令。
应该理解，本发明的前述和下述详细说明是示意性的和解释性的，在权利要求书中提供对本发明的进一步解释。
优选实施例的详细说明现在详细参照本发明的优选实施例，其实例表示在附图中。
图2表示按照本发明的控制无传感器的BLCD电动机的装置的结构框图。
参照图2，按照本发明的控制无传感器的BLCD电动机的装置包括一个通过对比电动机15的用户需求速度(速度信号)wr和电动机15的速度信号而输出比较信号的比较器11；一个通过接收比较器11的比较信号而输出速度控制信号的速度控制器12；一个接收速度控制器12输出的速度控制信号和电动机15的转子位置信号并根据接收到的信号产生电流和电压指令的电流/电压指令发生器13；一个变换器14，将由电压指令产生的直流电压转换为三相交流电压并将经过转换的交流电压输出到电动机15；一个电流/电压检测器16，通过检测供给到电动机15的三相电的各相的相电压和相电流值而输出电流/电压检测信号；一个旋转区检测单元18，它利用相电压和相电流计算电动机15的工作频率，并通过根据计算得到的工作频率检测在电动机15的正向旋转区和反向旋转区之间的中间区，从而输出区检测信号；一个计算单元19，接收根据旋转区检测单元18的区检测信号所得的电压/电流检测信号来计算相电阻值；一个用于获得计算电阻平均值的滤波单元20；以及一个速度/位置计算单元17，它计算在电动机15内的转子位置并根据转子位置输出一个位置信号，计算电动机15的实时速度，根据计算速度输出一个速度信号。在此情况下，计算单元19使用相电压和相电流值计算电动机15的工作频率，然后基于计算的工作频率计算位于电动机正向旋转区和反向旋转区之间的相电阻值。
下面详细解释按照本发明的控制无传感器的BLCD电动机工作的方法。
首先，比较器11对比电动机15的用户需求速度wr(速度信号)和推定速度信号，然后将相应的比较信号输出到速度控制器12。
随后，速度控制器12接收来自比较器11的比较信号，从而输出对应的速度控制信号到电流/电压指令发生器13。即，如果电动机15的推定速度比电动机15的用户需求速度慢，那么速度控制器12根据比较信号输出增加电动机15速度的速度控制信号；如果电动机15的推定速度比电动机15的用户需求速度快，那么输出降低电动机15速度的速度控制信号。
然后，电流/电压指令发生器13接收速度控制器12输出的速度控制信号和来自速度/位置计算单元17的电动机15内的推定转子位置信号，从而产生对应的电流和电压指令。随后，电流/电压指令发生器13将电流和电压指令发送到变换器14中的相应开关件。
随后，变换器14把由电压指令产生的直流电压(DC)转换为可变三相交流电压，并将经过转换的三相交流电压输出到电动机15。此时，电动机15利用变换器14产生的三相交流电压驱动。
然后，电流/电压检测器16检测供给到电动机15的三相电的各自相电压和相电流，并将检测到的电流/电压检测信号分别输出到旋转区检测单元18和速度/位置计算单元17。
旋转区检测单元18利用相电压和相电流计算电动机15的工作频率，并通过利用计算得到的工作频率检测电动机15的正向旋转区和反向旋转区之间的中间区，从而输出区检测信号。
此时，使用无传感器的BLCD电动机的洗衣机长时间工作时，在洗衣机内部的电动机15的温度升高。在此时刻，为检测电动机15内部的温度，利用正向旋转区和反向旋转区之间的中间区中电动机15的工作频率接近‘0’这一事实，计算单元19计算相电阻值。即，如果区检测信号输入到计算单元19，则后者通过相电压除以相电流来计算相电阻值。然后，计算单元19输出计算相电阻值到速度/位置计算单元17。
此外，洗衣机停止工作时，计算单元19计算每个预定时间的相电阻值。此时，滤波单元20获得计算得到的电阻平均值，从而将该平均值输出到速度/位置计算单元17。
速度/位置计算单元17计算相电阻平均值、相电压值和相电流值以计算确定在电动机15内的转子位置，然后输出对应的位置信号到电流/电压指令发生器13。并且速度/位置计算单元17计算相电阻平均值(或相电阻值)、相电压值和相电流值以计算确定在电动机15实时速度，输出对应的速度信号到比较器11，以及计算电动机15的转子位置和实时速度。这样，速度/位置计算单元17重复该操作过程，以便驱动电动机15。此时，相电阻值是一个根据在电动机15或类似装置内温度而变化的数值。
下面详细解释电动机的正向和反向旋转区。
图3表示按照本发明的电动机正向旋转和反向旋转的曲线图。
参照图3，在洗衣机内的电动机15的工作区具有一个洗涤预停止区、洗涤正向和反向旋转区，以及一个甩干预停止区。即，当洗涤过程中的电动机15工作区处于正向旋转区和反向旋转区之间的中间区时，本发明检测或计算相电阻值。此时，相电阻值利用公式2计算[公式2]KEwrsinθr＝Va-Ria-d/dt(Lsia)
这里，R是电阻，θr是电动机中的转子位置，Ls是电感系数，wr是电动机速度，Va、Vb、Vc是相电压，ia、ib、ic是相电流，KE是反向电动势。
然后，基于比较信号，电流/电压指令发生器13分别接收来自速度控制器12的速度控制信号和在电动机15中的转子位置信号，从而产生对应的电压指令。然后，电流/电压指令发生器13输出电压指令到变换器14。
随后，变换器14将由电压指令产生的直流电压转换为可变三相交流电压并输出转换的电压到电动机15。此时，电动机15接收三相交流电压而被驱动。供给到电动机15的电压大小正比于计算相电阻值的大小。
使用按照本发明的无传感器的BLCD电动机的洗衣机工作几个小时后，在洗衣机内部的电动机15的温度升高。在此时刻，为精确检测电动机15内部的温度(依赖电动机内的线圈)，利用正向旋转区和反向旋转区之间的中间区中电动机15的工作频率接近‘0’这一事实，计算单元19检测相电阻值。然后，根据电动机15内的温度升高情况，使用检测得到的相电阻值来控制电动机15的操作。
因此，洗衣机工作几个小时后，本发明精确检测由于电动机内线圈温度升高造成的相电阻值的变化，以及根据检测的相电阻值控制电动机的操作。这样，能够防止电动机驱动力的降低以及使得电动机稳定工作数小时。
本发明的上述实施例只是示例性的并非限制本发明的范围。本发明的原理可以容易地应用到其它类型的设备。本发明的说明书是为了说明，并不限制本权利要求书的范围。对本领域技术人员而言，许多变更、修正和变化是显而易见的。
权利要求
1.一种控制电动机工作的方法，包括以下步骤检测在电动机正向旋转区和反向旋转区之间施加给电动机的相电压和相电流；根据检测到的相电压和相电流值来计算相电阻值；以及根据计算得到的相电阻值来控制施加到电动机上的电压，从而控制电动机的工作。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电动机是无传感器的无刷直流电动机。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电动机用于洗衣机。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述施加给电动机的电压正比于相电阻的大小。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤计算电动机停止时的每个预定时刻的相电阻值；以及利用计算所得的相电阻值的平均值来控制施加给电动机的电压。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述相电阻值是利用当电动机的工作频率接近‘0’时的相电压除以相电流而计算得到的。
7.一种控制电动机工作的方法，包括以下步骤检测在洗衣机内置的无传感器的无刷直流电动机正向旋转区和反向旋转区之间的中间区域上施加给电动机的相电压和相电流；根据检测到的相电压和相电流值来计算相电阻值；以及根据计算得到的相电阻值来控制施加到电动机上的电压，从而控制电动机的工作。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述施加给电动机的电压正比于相电阻值的大小。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤计算电动机停止时的每个预定时刻的相电阻值；以及利用计算所得的相电阻值的平均值来控制施加给电动机的电压。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述相电阻值是利用当电动机的工作频率接近‘0’时的相电压除以相电流来计算得到的。
11.一种控制电动机操作的装置，其特征在于，它包括旋转区检测单元，它基于施加给电动机的相电压和相电流来计算电动机的工作频率，并根据计算得到的工作频率检测电动机的工作区，从而输出一个区检测信号；计算单元，它接收根据区检测信号而定的相电压和相电流值，以计算相电阻值；速度/位置计算单元，它通过检测计算得到的相电阻、相电压和相电流值来计算电动机的转子位置，并且计算电动机的转速；以及电压指令发生器，它根据转子位置和电动机转速产生一个将电压供给到电动机的电压指令。
12.如权利要求11所述装置，其特征在于，所述工作区是在电动机正向旋转区和反向旋转区之间的中间区。
13.如权利要求11所述装置，其特征在于，所述计算单元计算在电动机正向旋转区和反向旋转区之间的中间区的相电阻值。
14.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述电动机是无传感器的无刷直流电动机。
15.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述电动机用于洗衣机。
16.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述施加给电动机的电压正比于相电阻值的大小。
17.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述计算单元计算每个预定时刻的相电阻值，并计算上述运算所得相电阻值的平均值。
18.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述计算单元利用当电动机的工作频率接近‘0’时的相电压除以相电流来计算相电阻值。
全文摘要
公开了一种控制电动机工作的装置及其控制方法，能够在洗衣机工作多个小时时，防止电动机驱动力的降低以及使得电动机稳定工作数小时。本发明的方法包括下述步骤检测在电动机正向旋转区和反向旋转区之间供给到电动机的相电压和相电流；根据检测到的相电压和相电流值来计算相电阻；以及根据计算得到的相电阻值控制施加到电动机上的电压，从而控制电动机的工作。
文档编号D06F37/30GK1393988SQ0114446
公开日2003年1月29日 申请日期2001年12月18日 优先权日2001年6月29日
发明者梁淳培, 赵贯烈, 洪讃熙 申请人:Lg电子株式会社