专利名称：控制无刷直流电机速度的方法及控制冰箱冷却速度的方法
技术领域：
本发明涉及一种控制BLDC(无刷直流)电机的速度的方法以及一种使用该方法来控制冰箱冷却速度的方法，更具体地讲，涉及这样一种控制BLDC电机的速度的方法，其中，通过具有增大的通电角的驱动信号来增大输出的速度，以及一种应用控制BLDC电机速度的方法来控制冰箱的冷却速度的方法。
背景技术：
BLDC电机被设计成不使用在传统的DC电机中使用的电刷而运行，所述电刷由于重复摩擦而会损坏。BLDC电机由于用于驱动BLDC电机的半导体装置的发展而被广泛地应用。
具体地讲，BLDC电机可以被应用于冰箱的压缩机或者其它部件，以达到冰箱的冷却温度。通常，在冰箱的设计中，电机的额定输出功率是基于冰箱的驱动速度、负载转距以及其它操作条件而确定的。
然而，当冰箱工作时，如果由于例如周围温度的上升而使与正常工作条件相比来自功率源的电压较低或负载转距变得过大，则电机的运行速度不可能达到基准速度，这导致了冰箱的冷却速度因此减少的问题。
可以通过设计一种具有大的正常额定输出功率的电机来解决这样的问题。然而，如果电机的额定输出功率相对于正常工作条件来说变得过大，则可能降低电机的效率。
发明内容
因此，本发明一方面在于提供一种控制BLDC电机速度的方法，其中，操作速度的范围可以扩大。
本发明的另一方面在于提供一种控制具有BLDC电机的冰箱的冷却速度的方法，从而可以使冰箱冷却速度的减小最小化。
本发明其它方面和/或优点一部分在以下的描述中阐述，一部分从描述中将变得清楚。
本发明的上述和/或其它方面还可以通过提供一种控制BLDC电机速度的方法来实现，所述方法包括将具有预定的基准通电角的驱动信号输入到所述电机以达到预定基准速度；测量所述电机的旋转速度；如果确定测量的旋转速度没有达到基准速度并且驱动信号已经达到电机的最大输入，则增大驱动信号的通电角；将具有增大的通电角的驱动信号输入到BLDC电机。
根据本发明的另一方面，按照预定角度的增加量增大驱动信号的通电角直到旋转速度达到基准速度。
根据本发明的另一方面，所述电机包括三相无刷电机。
根据本发明的另一方面，基准通电角是约120°，驱动信号的增大的通电角不超过150°。
根据本发明的另一方面，所述控制BLDC电机速度的方法还包括如果因为驱动信号的增大的通电角使电机的旋转速度超过了基准速度，则逐渐减小驱动信号的增大的通电角直到电机的旋转速度达到基准速度。
本发明的上述和/或其它方面通过提供一种控制包括具有BLDC电机的压缩机的冰箱的冷却速度的方法来实现，所述方法包括将具有通电角的驱动信号输入到所述电机以实现预定的基准温度；测量冰箱的冷却温度；如果确定测量到的冷却温度没有达到基准温度并且驱动信号已经达到电机的最大输入，则按照预定角度增加量逐渐增大驱动信号的通电角直到冷却温度达到基准温度；将具有增大的通电角的驱动信号输入到BLDC电机。
本发明的上述和/或其它方面通过提供一种无刷直流电机控制系统而实现，包括无刷直流电机；控制部分，接收基准速度并将驱动信号输入到电机，其中，如果由无刷直流电机控制系统检测的旋转速度小于基准速度，则所述控制部分增大输入的驱动信号的通电角。
根据本发明的另一方面，无刷直流电机控制系统还包括检测无刷直流电机的旋转速度的无传感位置检测器。
根据本发明的另一方面，所述无传感位置检测器是霍尔器件。
根据本发明的另一方面，所述无传感位置检测器是光电二极管。
根据本发明的另一方面，所述无传感位置检测器是磁阻元件。
根据本发明的另一方面，如果由于输入的驱动信号的通电角的增大使旋转速度已超过基准速度，则所述控制部分减小输入的驱动信号的增大的通电角。
根据本发明的另一方面，如果在驱动信号的通电角增大之前驱动信号没有达到电机的最大输入，则所述控制部分将驱动信号增大到电机能够适应的最大输入。
本发明的上述和/或其它方面通过提供一种冰箱来实现，该冰箱包括压缩机，具有无刷直流电机；控制部分，接收基准速度以实现基准温度并将驱动信号输入到电机，其中，如果检测到冰箱的冷却温度小于基准温度，则所述控制部分增大输入的驱动信号的通电角。
根据本发明的另一方面，如果由于输入的驱动信号的通电角的增大使冷却温度已超过基准温度，则所述控制部分减小输入的驱动信号的增大的通电角。
根据本发明的另一方面，如果在驱动信号的通电角增大之前驱动信号没有达到电机的最大输入，则所述控制部分将驱动信号增大到电机能够适应的最大输入。
通过下面参照附图对实施例进行的描述，本发明的上述和/或其它方面和优点将会变得清楚和更加容易理解，其中图1是应用根据本发明实施例的控制BLDC电机速度的方法的控制系统的方框图。
图2A是根据本发明实施例的BLDC电机的电极线圈的示意图。
图2B是示出根据本发明实施例当图1中的控制系统工作时产生的感应电压的波形图。
图2C是示出根据本发明实施例当图1中的控制系统工作时产生的驱动信号的波形图。
图3是示出当应用根据本发明实施例的控制BLDC电机速度的方法时速度增大效果的视图。
图4是显示应用本发明实施例的BLDC电机性能力的测量结果的表。
图5是示出根据本发明实施例控制BLDC电机速度的方法的流程图。
具体实施例方式
现在，将详细描述本发明的实施例，其示例在附图中示出，其中，相同的标号始终指示相同的元件。以下参照附图描述实施例以解释本发明。
图1是应用根据本发明实施例的控制BLDC电机速度的方法的BLDC电机控制系统的方框图。
控制系统100包括BLDC电机110，将被控制；控制部分120，接收功率和用于控制电机的基准速度并控制电机110；无传感位置检测器130，通过其测量电机110的速度用于电机110的反馈控制。控制部分120还可以包括转换器(inverter)(未显示)，如果电源是交流电，则转换器用于将交流电(AC)转换成直流电(DC)。此外，控制部分120还可以包括将驱动信号(即驱动电流)输入电机110中的倒相器(未显示)。如图2所示，倒相器可被用作输入周期电流信号。电机110可以是传统的三相无刷电机，但是不限于此。以下将描述的是三相无刷电机具有120°的基准通电角(current applyingangle)。
无传感位置检测器130是通过例如，滤波电机110的终端电压检测转子的位置的装置。例如，无传感位置检测器130可以被设置为霍尔器件、光电二极管以及磁阻元件等。
图2B、2C分别显示了当图1的控制系统100应用于驱动电机110时，驱动信号和施加的电压的波形图。
如图2A所示，电机110将驱动电流Iu、Iv和Iw顺序地分别输入到三个电极线圈U、V和W中，从而包括永久磁体产生体的转子可旋转。驱动电流相应于图2C中所示的波形顺序地被输入电机110中。即，360°被平均分成三个部分，第一个120°的驱动电流(即驱动信号)Iu被施加到线圈U，第二个120°的驱动电流Iv被施加到线圈V，最后一个120°的驱动电流Iw被施加到线圈W。可以通过重复地施加上述驱动电流来连续地驱动电机110使其旋转。因此，输入到每个线圈的电流具有120°角的基准通电角。
根据驱动电流的输入，电机110产生具有如图2B所示的波形图的感应电压Eu、Ev和Ew。当感应电压与电机110的旋转速度[rpm]成比例时，电机110的旋转速度的曲线图还可以被认为是与感应电压的曲线图相似。
根据感应电压Eu、Ev和Ew的曲线图，每个感应电压具有与每个驱动电流的输入相对应的均匀的输出。因此，因为感应电压Eu、Ev和Ew一个接一个地相继产生，所以电机110的总输出可以保持不变。
根据上述的驱动方法，控制部分120接收到输入基准速度并且产生驱动电流(即驱动信号)以使电机110旋转。
此外，如果电机110的旋转速度没有达到基准速度，即使驱动电流Iu、Iv和Iw的输入值已经达到了电机110的最大输入，则BLDC电机控制系统100会采用增大驱动电流Iu、Iv和Iw的通电角的方法。
如图2C所示，即施加每个驱动电流的开始点提前预定量(θ角)，从而整个通电角可以是120°+θ。从而，相邻的驱动电流重叠θ产生。因此，电机110的旋转速度就这样增大了。例如，在传统冰箱使用的三相BLDC电机中，与当将120°的基准通电角施加到电机100上的旋转速度相比，将通电角增大到150°则导致速度增加400～500rpm。
图3是显示上面所述的速度增加效果的曲线图。曲线图中的实线表示当给电机110施加120°的通电角时电机110的旋转速度N和扭矩T之间的关系。曲线图中的虚线表示当通电角增加到例如150°时电机110的旋转速度N和扭矩T之间的关系。比较两条线，可以看出当通电角增大时电机110可以具有改良的性能。
图4是显示电机110的旋转速度N的示意性表格，其中，旋转速度N根据通电角的增大而改变。如图4表格的第一行所示，标准通电角是120°，随着通电角以15°的增加角度增大到通电角为150°，测量输出的旋转速度N。从表里可以看出，在基准通电角为120°时，输出的旋转速度N为3619rpm。在通电角增大到135°(即120+15°)时，输出的旋转速度N是3814rpm，在通电角增大到150°(即120+30°)时，输出的旋转速度N是3927rpm。虽然图4的表格中的通电角以15度增大，但是增加的角度可以大于或者小于15°。根据本实施例，对于无传感驱动型BLDC电机，通电角可以增大到150°。
因此，控制部分120可以通过增加驱动电流的通电角来增加电机110的旋转速度。而且，通过无传感位置检测器130利用电机旋转速度的反馈控制，控制部分120可以将驱动信号的通电角按照预定的增加量逐渐增加直到旋转速度达到基准速度。
同样的，当因为增大的通电角使电机110的旋转速度超过基准速度时，通过无传感位置检测器130利用电机旋转速度的反馈控制，控制部分120可以逐渐减少增大的通电角直到电机110的旋转速度达到基准速度。
图5是显示控制部分120控制电机110的旋转速度的过程的流程图。已经接收输入基准速度的控制部分120驱动电机110，并且通过无传感位置检测器130确定电机110的当前旋转速度是否达到基准速度(S110)。如果电机110的旋转速度没有达到基准速度，则控制部分120确定输入到电机110的驱动信号(即驱动电流)是否达到了电机110能够适应的最大输入(S120)。如果驱动信号没有达到最大输入，则控制部分120将驱动信号逐渐增加到电机110的最大输入(S130)。
即使在驱动信号已经增加到电机110的最大输入以后，如果电机110的旋转速度没有达到基准速度，则控制部分120确定通电角是否充分增加(S140)。如果通电角没有充分增加，则控制部分120增加通电角并将增大的通电角输入到电机(S150)。上面已经描述过通电角的增加方式以及在通电角增加期间反馈控制的应用。
图5中所示的电机速度的控制还可以以相同的方式应用到冰箱冷却速度的控制上。即，为了达到预定的基准温度，控制部分120可以计算基准速度来驱动电机。然后，控制部分120从计算的基准速度产生驱动信号，将驱动信号输入到电机110。控制部分120通过图5中示出的控制方法来控制电机110以达到基准速度。在图5中示出的达到基准速度的过程与针对冰箱冷却操作的达到基准温度的过程相对应。因此，通过使用采用了上述控制方法的冰箱，针对可以在更短的时间内实现冰箱冷却操作的基准温度。
虽然已经显示和描述了本发明的实施例，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行改变，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
例如，虽然上面的实施例描述了采用控制BLDC电机的速度的方法的冰箱，但是上述方法不限于冰箱，而是可以以相同或者相似的方式应用到任何其它冷却设备或者加热设备。此外，上述方法还可以应用到包括BLDC电机的所有设备中。
权利要求
1.一种控制BLDC电机速度的方法，所述方法包括以下步骤将具有通电角的驱动信号输入到所述电机；测量所述电机的旋转速度；确定测量的旋转速度是否达到基准速度；如果确定测量到的旋转速度没有达到基准速度并且驱动信号已经达到电机的最大输入，则增大驱动信号的通电角；将具有增大的通电角的驱动信号输入到BLDC电机。
2.如权利要求1所述的控制BLDC电机速度的方法，其中，增大驱动信号的通电角的步骤包括按照预定角度增加量逐渐增大驱动信号的通电角直到旋转速度达到基准速度。
3.如权利要求1所述的控制BLDC电机速度的方法，其中，控制速度包括控制三相无刷电机。
4.如权利要求1所述的控制BLDC电机速度的方法，其中，控制速度包括控制三相无刷电机，输入驱动信号包括初始输入具有约120度角的通电角的驱动信号，增大通电角包括在约150度角以下增大通电角。
5.如权利要求1所述的控制BLDC电机速度的方法，还包括以下步骤如果因为驱动信号的增大的通电角使电机的旋转速度超过了基准速度，则减小驱动信号的增大的通电角直到电机的旋转速度达到基准速度。
6.一种控制包括具有BLDC电机的压缩机的冰箱的冷却速度的方法，所述方法包括以下步骤将具有通电角的驱动信号输入到所述电机；测量冰箱的冷却温度；确定测量的冷却温度是否已经达到了基准温度；如果确定测量到的冷却温度没有达到基准温度并且驱动信号已经达到电机的最大输入，则按照预定的角度增加值逐渐增大驱动信号的通电角直到冷却温度达到基准温度；将具有增大的通电角的驱动信号输入到BLDC电机。
7.一种无刷直流电机控制系统，包括无刷直流电机；控制部分，接收基准速度并将驱动信号输入到电机，其中，如果由无刷直流电机控制系统检测的旋转速度小于基准速度，则所述控制部分增大输入的驱动信号的通电角。
8.如权利要求7所述的无刷直流电机控制系统，还包括检测无刷直流电机的旋转速度的无传感位置检测器。
9.如权利要求8所述的无刷直流电机控制系统，其中，所述无传感位置检测器是霍尔器件。
10.如权利要求8所述的无刷直流电机控制系统，其中，所述无传感位置检测器是光电二极管。
11.如权利要求8所述的无刷直流电机控制系统，其中，所述无传感位置检测器是磁阻元件。
12.如权利要求7所述的无刷直流电机控制系统，其中，如果由于输入的驱动信号的通电角的增大使旋转速度已超过基准速度，则所述控制部分减小输入的驱动信号的增大的通电角。
13.如权利要求7所述的无刷直流电机控制系统，其中，如果在驱动信号的通电角增大之前驱动信号没有达到电机的最大输入，则所述控制部分将驱动信号增大到电机能够适应的最大输入。
14.一种冰箱，包括压缩机，具有无刷直流电机；控制部分，接收基准速度以达到基准温度并将驱动信号输入到电机，其中，如果检测到的冰箱的冷却温度小于基准温度，则所述控制部分增大输入的驱动信号的通电角。
15.如权利要求14所述的冰箱，其中，如果由于输入的驱动信号的通电角的增大使冷却温度已超过基准温度，则所述控制部分减小输入的驱动信号的增大的通电角。
16.如权利要求14所述的冰箱，其中，如果在驱动信号的通电角增大之前驱动信号没有达到电机的最大输入，则所述控制部分将驱动信号增大到电机能够适应的最大输入。
全文摘要
本发明公开了一种控制BLDC(无刷直流)电机速度的方法以及一种使用该方法控制冰箱的冷却速度的方法。所述控制BLDC电机速度的方法包括将具有预定的基准通电角的驱动信号输入到所述电机以达到预定基准速度；测量所述电机的旋转速度；如果测量到的旋转速度没有达到基准速度并且驱动信号已经达到电机的最大输入，则增大驱动信号的通电角；将具有增大的通电角的驱动信号输入到BLDC电机。
文档编号G05D23/19GK1980042SQ200610165620
公开日2007年6月13日 申请日期2006年12月8日 优先权日2005年12月9日
发明者吴光教, 浜岡孝二, 俞汉周, 朴平基, 徐廷昊, 裴宪晔, 金允正 申请人:三星电子株式会社