專利名稱：洗衣機(jī)電動機(jī)調(diào)速方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及洗衣機(jī)電動機(jī)調(diào)速方法和裝置，特別是涉及通過控制電動機(jī)相位來改變電動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)和轉(zhuǎn)動方向的洗衣機(jī)電動機(jī)調(diào)速方法和裝置。
下面參照松下公司產(chǎn)品目錄單中的低噪音(G系列)電動機(jī)說明現(xiàn)有洗衣機(jī)電動機(jī)調(diào)速裝置。
如圖1所示，現(xiàn)有洗衣機(jī)電動機(jī)調(diào)速裝置包括用來檢測洗衣機(jī)電動機(jī)7的轉(zhuǎn)數(shù)的轉(zhuǎn)速傳感器6;用來對來自轉(zhuǎn)速傳感器6的信號進(jìn)行整流和濾波從而把該信號轉(zhuǎn)換成直流的整流電路1;用來設(shè)定轉(zhuǎn)速的可變電阻8;把來自整流電路1的信號與可變電阻8的變動信號進(jìn)行比較的第一比較器3;用于產(chǎn)生三角形脈沖信號的三角波發(fā)生器2，把來自三角波發(fā)生器2的三角形脈沖信號與來自第一比較器3的信號進(jìn)行比較的第二比較器4;用于觸發(fā)來自第二比較器4的信號從而控制洗衣機(jī)電動機(jī)7的運(yùn)轉(zhuǎn)的觸發(fā)器5;根據(jù)觸發(fā)器5的控制信號接通或切斷洗衣機(jī)電動機(jī)的電源的三端雙向可控硅開關(guān)9。
下面說明上述現(xiàn)有洗衣機(jī)電動機(jī)調(diào)速裝置的操作。
轉(zhuǎn)速傳感器6產(chǎn)生的與洗衣機(jī)電動機(jī)7轉(zhuǎn)數(shù)成正比的正弦波轉(zhuǎn)速信號電壓供給整流電路1，經(jīng)整流成為直流電壓。將整流電路1的直流電壓供給第一比較器3，以便與用來設(shè)定轉(zhuǎn)速的可變電阻8產(chǎn)生的電壓進(jìn)行比較，然后供給第二比較器4與三角波發(fā)生器2產(chǎn)生的三角形脈沖進(jìn)行比較。使第二比較器4的信號通過觸發(fā)器5供給三端雙向可控硅開關(guān)9觸發(fā)該開關(guān)9的一個門，從而控制洗衣機(jī)電動機(jī)7的可變交流輸入功率的相位，從而控制洗衣機(jī)電動機(jī)7的轉(zhuǎn)速。
但是，現(xiàn)有洗衣機(jī)電動機(jī)調(diào)速裝置存在著控制復(fù)雜并且不穩(wěn)定的問題，由于機(jī)內(nèi)沒有反轉(zhuǎn)電動機(jī)7的裝置，而為了使電動機(jī)7反轉(zhuǎn)必須使電動機(jī)7停止，轉(zhuǎn)換電動機(jī)7外部的開關(guān)，以便換接電動機(jī)7的繞組;由于將轉(zhuǎn)速傳感器6供給整流電路1的用于檢測電動機(jī)7轉(zhuǎn)數(shù)的正弦波信號變換成直流電壓而產(chǎn)生的正弦波信號的精度低，而使電動機(jī)7的轉(zhuǎn)數(shù)偏差很大。
本發(fā)明的目的是提供洗衣機(jī)電動機(jī)調(diào)速方法和裝置，通過控制洗衣機(jī)電動機(jī)輸入電壓的相位來控制洗衣機(jī)電動機(jī)的轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)數(shù)，從而任意控制洗衣機(jī)的水流。
通過提供下述的洗衣機(jī)電動機(jī)調(diào)速方法和裝置，可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述和其它目的和優(yōu)點(diǎn)，洗衣機(jī)電動機(jī)調(diào)速方法包括下述步驟為了檢測洗衣機(jī)電動機(jī)的實(shí)際速度而以常用電源頻率的每半個周期進(jìn)行實(shí)際速度檢測;為了檢測速度誤差而通過使檢測的實(shí)際速度同指令速度相比較進(jìn)行速度誤差檢測;為了確定速度狀態(tài)而利用所檢測的速度誤差進(jìn)行速度狀態(tài)確定;為了計算比例積分值而根據(jù)所確定的速度狀態(tài)進(jìn)行比例積分補(bǔ)償值計算;為了把所計算的比例補(bǔ)償值換算成角度值而進(jìn)行角度值換算;以及為了控制洗衣機(jī)電動機(jī)速度而利用所換算出的角度值進(jìn)行洗衣機(jī)電動機(jī)速度控制。所提供的洗衣機(jī)電動機(jī)調(diào)速裝置包括用于檢測洗衣機(jī)電動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)的速度檢測裝置;微型計算機(jī)，該微型計算機(jī)根據(jù)來自轉(zhuǎn)速檢測裝置的洗衣機(jī)電動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)發(fā)出指令信號控制洗衣機(jī)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)動方向和停機(jī);數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置，該數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置將微型計算機(jī)的控制洗衣機(jī)電動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)的指令信號轉(zhuǎn)換成模擬信號;三角波發(fā)生裝置，該裝置通過同步于交流電壓的零交叉點(diǎn)而產(chǎn)生三角脈沖;比較裝置，該比較裝置將數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換裝置的信號與三角波發(fā)生裝置的信號進(jìn)行比較并按照信號比較結(jié)果產(chǎn)生觸發(fā)脈沖;電動機(jī)驅(qū)動裝置，該驅(qū)動裝置根據(jù)微型計算機(jī)發(fā)出的控制洗衣機(jī)電動機(jī)的轉(zhuǎn)動方向和停轉(zhuǎn)的指令信號和比較裝置發(fā)出的信號向洗衣機(jī)電動機(jī)饋送交流電流，以便驅(qū)動洗衣機(jī)電動機(jī);所提供的洗衣機(jī)電動機(jī)的另一種調(diào)速裝置包括用于檢測流過洗衣機(jī)電動機(jī)中的電流的電流檢測裝置;微型計算機(jī)，它根據(jù)來自電流檢測裝置的電流并通過轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩特性曲線確定洗衣量并根據(jù)該洗衣量確定洗衣機(jī)電動機(jī)的驅(qū)動轉(zhuǎn)速和控制洗衣機(jī)電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn);在微型計算機(jī)的控制下控制洗衣機(jī)電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)的開關(guān)裝置;洗衣機(jī)電動機(jī)的又一種調(diào)速裝置包括用于檢測洗衣機(jī)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速檢測裝置;用于檢測流經(jīng)洗衣機(jī)電動機(jī)的電流的電流檢測裝置;把來自電流檢測裝置的電流整流成直流的整流裝置;按照來自轉(zhuǎn)速檢測裝置的信號和來自波整流裝置的直流電控制洗衣機(jī)電動機(jī)轉(zhuǎn)速的微型計算機(jī);在微型計算機(jī)的控制下控制洗衣機(jī)電動機(jī)的輸入功率的輸入功率控制裝置。
以下，將結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明，附圖中圖1為現(xiàn)有洗衣機(jī)電動機(jī)調(diào)速裝置;
圖2為可把本發(fā)明洗衣機(jī)電動機(jī)調(diào)速方法應(yīng)用其上的硬件;
圖3為本發(fā)明洗衣機(jī)電動機(jī)調(diào)速方法的流程圖;
圖4為圖3所示洗衣機(jī)電動機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速檢測步驟的詳細(xì)流程圖;
圖5為圖3所示比例積分補(bǔ)償值計算和角度值計算步驟的詳細(xì)流程圖;
圖6為本發(fā)明一實(shí)施例的洗衣機(jī)電動機(jī)調(diào)速裝置;
圖7為圖6電動機(jī)驅(qū)動裝置的詳圖;
圖8為圖7相位控制器驅(qū)動器的詳圖;
圖9為圖7相位控制器的詳圖;
圖10為圖6同步電路的詳圖;
圖11為圖6三角波發(fā)生器的詳圖;
圖12a到12e以及圖13a到13f表示圖6各部分的信號波形;
圖14為本發(fā)明另一實(shí)施例的洗衣機(jī)電動機(jī)調(diào)速裝置;
圖15為圖14相角檢測裝置的詳圖;
圖16為本發(fā)明又一實(shí)施例的洗衣機(jī)電動機(jī)調(diào)速裝置;
圖17為圖16的詳細(xì)電路圖;
圖18為圖16洗衣機(jī)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩特性曲線;
圖19為本發(fā)明再一實(shí)施例的洗衣機(jī)電動機(jī)調(diào)速裝置;
圖20為圖19波形整流電路的詳圖;
圖21表示圖20所示各部分的信號波形;
圖22為圖19洗衣機(jī)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩特性曲線;
圖23表示圖19洗衣機(jī)電動機(jī)的電壓和電流波形。
下面參照
本發(fā)明洗衣機(jī)電動機(jī)調(diào)速方法。
如圖2所示，應(yīng)用本發(fā)明洗衣機(jī)電動機(jī)調(diào)速方法的硬件包括孔傳感器17，它檢測單相洗衣機(jī)電動機(jī)13的轉(zhuǎn)動頻率，并把檢測到的轉(zhuǎn)動頻率轉(zhuǎn)變成矩形脈沖并傳送該矩形脈沖;中斷信號發(fā)生器11，它檢測常用電源頻率的周期并按照檢測到的周期每半個周期產(chǎn)生一中斷信號;微型計算機(jī)10，它根據(jù)發(fā)自中斷信號發(fā)生器11和孔傳感器17的信號計算與指令轉(zhuǎn)速相偏離的轉(zhuǎn)速誤差，并根據(jù)轉(zhuǎn)速誤差的計算產(chǎn)生和應(yīng)用誤差補(bǔ)償值，從而控制洗衣機(jī)電動機(jī)13的轉(zhuǎn)速;包括兩個三端雙向可控硅開關(guān)15和16的三端雙向可控硅開關(guān)電路12，它在微型計算機(jī)10的控制下控制洗衣機(jī)電動機(jī)13的轉(zhuǎn)速;電容器14，它把加到洗衣機(jī)電動機(jī)13之上的交變磁場轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)磁場。
下面說明上述應(yīng)用本發(fā)明洗衣機(jī)電動機(jī)調(diào)速方法的硬件的工作情況。
當(dāng)三端雙向可控硅開關(guān)15按照發(fā)自微型計算機(jī)10的指令轉(zhuǎn)速接通時，電流開始流過洗衣機(jī)電動機(jī)13的主線圈M，隨后滯后電流開始流過洗衣機(jī)電動機(jī)13的次線圈S，從而把洗衣機(jī)電動機(jī)13中的交變磁場轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)磁場，使洗衣機(jī)電動機(jī)13轉(zhuǎn)動。電動機(jī)13轉(zhuǎn)動時，孔傳感器17檢測洗衣機(jī)電動機(jī)13的轉(zhuǎn)數(shù)并把檢測到的轉(zhuǎn)數(shù)以矩形脈沖方式送到微型計算機(jī)10。
電源一旦饋送到洗衣機(jī)電動機(jī)13，中斷信號發(fā)生器11就檢測常用電源頻率(交流、60赫茲)的周期(16.6毫秒)并以檢測到的常用電源頻率的每半個周期(8.3毫秒)產(chǎn)生中斷信號。
每發(fā)出一次中斷信號，微型計算機(jī)10就檢測發(fā)自孔傳感器17的矩形脈沖的一個下降沿并通過計算該下降沿到下一下降沿的時間間隔即根據(jù)檢測到的下降沿的周期而計算洗衣機(jī)電動機(jī)13的實(shí)際轉(zhuǎn)速。
重復(fù)上述過程便能檢測到洗衣機(jī)電動機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速(Wrm)。
根據(jù)檢測到的洗衣機(jī)電動機(jī)13的實(shí)際轉(zhuǎn)速(Wrm)檢測與指令轉(zhuǎn)速相偏離的轉(zhuǎn)速誤差，便可控制洗衣機(jī)電動機(jī)13的轉(zhuǎn)速。
下面參照圖3、圖4和圖5詳細(xì)說明用于上述硬件的本發(fā)明洗衣機(jī)電動機(jī)調(diào)速方法。
首先，進(jìn)行洗衣機(jī)電動機(jī)的指令轉(zhuǎn)速確定和驅(qū)動步驟，以便根據(jù)洗衣量確定洗衣機(jī)電動機(jī)的指令轉(zhuǎn)速并根據(jù)確定的指令轉(zhuǎn)速驅(qū)動洗衣機(jī)電動機(jī)。
洗衣機(jī)電動機(jī)的指令轉(zhuǎn)速確定和驅(qū)動步驟包括下列步驟根據(jù)洗衣量確定洗衣機(jī)電動機(jī)指令速度的洗衣機(jī)電動機(jī)指令速度的確定步驟(100、110、120、130和140);用于檢測洗衣量變化的洗衣量變化檢測步驟(150);在通過執(zhí)行洗衣量變化檢測步驟(150)發(fā)現(xiàn)洗衣量變化時通過重新進(jìn)行洗衣機(jī)電動機(jī)速度確定步驟的方式根據(jù)洗衣量的變化重新確定洗衣機(jī)電動機(jī)指令速度的洗衣量變化估份步驟;以及在通過執(zhí)行洗衣量變化檢測步驟(150)沒有發(fā)現(xiàn)洗衣量變化時以洗衣機(jī)電動機(jī)的指令速度驅(qū)動洗衣機(jī)電動機(jī)的洗衣機(jī)電動機(jī)驅(qū)動步驟(160);
在此，洗衣機(jī)電動機(jī)指令速度確定步驟通過短時間初始驅(qū)動洗衣機(jī)電動機(jī)(100)檢測洗衣量、檢測在進(jìn)行洗衣機(jī)電動機(jī)初始驅(qū)動步驟(100)時流過洗衣機(jī)電動機(jī)的電流強(qiáng)度(110)、通過參照洗衣機(jī)電動機(jī)轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩特性曲線根據(jù)100%載荷下的電流強(qiáng)度與檢測到的電流強(qiáng)度的比值確定洗衣量來確定載荷量(120)、根據(jù)確定的載荷量利用相角圖確定洗衣機(jī)電動機(jī)相角(130)，從而根據(jù)確定的相角確定洗衣機(jī)電動機(jī)指令速度(140)。
執(zhí)行完洗衣機(jī)電動機(jī)的指令轉(zhuǎn)速確定和驅(qū)動步驟后，執(zhí)行以常用電源頻率的每半周期檢測洗衣機(jī)電動機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速的實(shí)際轉(zhuǎn)速檢測步驟(170)，下面參照圖4說明該步驟。
實(shí)際轉(zhuǎn)速檢測步驟(170)包括用于接收相應(yīng)于常用電源頻率的每半個周期發(fā)出的中斷信號的中斷信號輸入步驟(171);用于根據(jù)接收到的中斷信號檢測與洗衣機(jī)電動機(jī)轉(zhuǎn)動相應(yīng)的矩形脈沖的下降沿的下降沿檢測步驟(172);通過檢測從上述檢測到的下降沿到下一個下降沿的時間間隔而檢測矩形脈沖的一個周期的矩形脈沖周期檢測步驟(173);用于將檢測到的矩形脈沖周期換算成洗衣機(jī)電動機(jī)的實(shí)際速度的實(shí)際速度檢測步驟(174)。
在這里，因?yàn)槌Ｓ秒娫搭l率為60赫茲的周期為16.6毫秒，因此每隔8.3毫秒發(fā)出一個中斷信號。
執(zhí)行完實(shí)際轉(zhuǎn)速檢測步驟(170)后，執(zhí)行轉(zhuǎn)速誤差檢測步驟(180)，該步驟通過把檢測到的實(shí)際轉(zhuǎn)速與指令轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較檢測轉(zhuǎn)速誤差，其中，轉(zhuǎn)速誤差即是實(shí)際轉(zhuǎn)速相對指令轉(zhuǎn)速的偏離量。
執(zhí)行完轉(zhuǎn)速誤差檢測(180)后，執(zhí)行轉(zhuǎn)速狀態(tài)確定步驟(190)，該步驟根據(jù)檢測到的轉(zhuǎn)速誤差確定轉(zhuǎn)速狀態(tài)，在這里，如果轉(zhuǎn)速誤差大于預(yù)定容差，則確定為過速，如果轉(zhuǎn)速誤差小于該容差，則確定為轉(zhuǎn)速不足，如果轉(zhuǎn)速誤差在容差范圍內(nèi)，則可確定為正常。
執(zhí)行完轉(zhuǎn)速狀態(tài)確定步驟(190)后，執(zhí)行根據(jù)轉(zhuǎn)速狀態(tài)計算比例積分補(bǔ)償值的比例積分補(bǔ)償值計算步驟(200)。
如圖5所示，比例積分補(bǔ)償值計算步驟(200)包括用于在根據(jù)執(zhí)行轉(zhuǎn)速狀態(tài)確定步驟(190)的結(jié)果而發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速不足時計算轉(zhuǎn)速不足比例積分補(bǔ)償值的轉(zhuǎn)速不足比例積分補(bǔ)償值計算步驟(201、202和203)和用于在根據(jù)執(zhí)行轉(zhuǎn)速狀態(tài)確定步驟(190)的結(jié)果而發(fā)現(xiàn)過速時計算過速比例積分補(bǔ)償值的過速比例積分補(bǔ)償值計算步驟(204、205和206)。下面詳細(xì)說明這些步驟。
首先，轉(zhuǎn)速不足比例積分補(bǔ)償值計算步驟包括以比例增益常數(shù)Kp乘以檢測到的轉(zhuǎn)速誤差We算出比例補(bǔ)償值Wp(201);把積分增益常數(shù)Ki、循環(huán)時間T和轉(zhuǎn)速誤差We三者的乘積與初始積分值Wi相加算出積分補(bǔ)償值Wi(202);把算得的比例補(bǔ)償值Wp與積分補(bǔ)償值Wi相加算出比例積分補(bǔ)償值Wpi(203)。
過速比例積分補(bǔ)償值計算步驟與轉(zhuǎn)速不足比例積分補(bǔ)償值計算步驟相類似。也就是說，過速比例積分補(bǔ)償值計算步驟包括用比例增益常數(shù)Kp乘以檢測到的轉(zhuǎn)速誤差We算出比例補(bǔ)償值Wp(204);把積分增益常數(shù)Ki、循環(huán)時間T和轉(zhuǎn)速誤差We三者的乘積與初始積分值Wi相加算出積分補(bǔ)償值Wi(205);把算得的比例補(bǔ)償值Wp與積分補(bǔ)償值Wi相加算出比例積分補(bǔ)償值Wpi(206)。
在這里，初始積分值Wi為“0”，以后該值為從其獲得的累加值。
執(zhí)行完比例積分補(bǔ)償值計算步驟(200)后，執(zhí)行角度值換算步驟(210)，以便把算得的比例積分補(bǔ)償值換算成角度值。
如圖5所示，角度值換算步驟(210)包括在執(zhí)行完轉(zhuǎn)速不足比例積分補(bǔ)償值計算步驟后把轉(zhuǎn)速不足比例積分補(bǔ)償值換算成角度值的轉(zhuǎn)速不足角度值計算步驟(211、212和213)以及在執(zhí)行完過速比例積分補(bǔ)償值計算步驟(204、205和206)后把算得的過速比例積分補(bǔ)償值換算成角度值的過速角度值計算步驟(214、215和216)。下面詳細(xì)說明這些步驟。
首先，轉(zhuǎn)速不足角度值計算步驟包括通過把指令轉(zhuǎn)速Wrm＊與π/180相乘而把指令轉(zhuǎn)速Wrm＊換算成第一角度值α(211)、用轉(zhuǎn)速不足比例積分補(bǔ)償值Wpi與π/180相乘把轉(zhuǎn)速不足比例積分補(bǔ)償值Wpi換算成第二角度值△W(212)以及用第一角度值α減去第二角度值△W而算出轉(zhuǎn)速不足角度值α′(213)。
過速角度值計算步驟包括用指令轉(zhuǎn)速Wrm與π/180相乘把指令轉(zhuǎn)速Wrm換算成第一角度值α(214)、用過速比例積分補(bǔ)償值Wpi與π/180相乘把過速比例積分補(bǔ)償值Wpi換算成第二角度值△W相加算出過速角度值α″(216)。
此時，如果轉(zhuǎn)速不足角度值α′小于零或大于π并且過速角度值α″小于零或大于π，從而確定轉(zhuǎn)速為正常，則過程轉(zhuǎn)到執(zhí)行確定洗衣是否完成的一步(230)。下面說明這一步驟。
執(zhí)行完角度值換算步驟(210)后，執(zhí)行控制洗衣機(jī)電動機(jī)轉(zhuǎn)速的洗衣機(jī)電動機(jī)轉(zhuǎn)速控制步驟(220)。也即，由于洗衣機(jī)電動機(jī)在角度值“0”處接通，在轉(zhuǎn)過180度后在角度值π處停下，因此可以使用角度值控制洗衣機(jī)電動機(jī)。
完成洗衣機(jī)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速控制步驟(220)后，轉(zhuǎn)到確定洗衣是否完成步驟，如果發(fā)現(xiàn)洗衣尚未完成，則轉(zhuǎn)到洗衣量變化檢測步驟(150)，重復(fù)上述過程;如果發(fā)現(xiàn)洗衣已經(jīng)完成，則洗衣完成。
下面參照
一種洗衣機(jī)電動機(jī)調(diào)速裝置的構(gòu)成和工作情況。
如圖6所示，本發(fā)明一實(shí)施例的洗衣機(jī)電動機(jī)調(diào)速裝置包括微型計算機(jī)300、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器310、比較器320、電動機(jī)驅(qū)動裝置330、轉(zhuǎn)速傳感器350、三角波發(fā)生器360和同步電路370。
轉(zhuǎn)速傳感器350把檢測到的洗衣機(jī)電動機(jī)340的轉(zhuǎn)數(shù)輸入到微型計算機(jī)300，微型計算機(jī)300按照來自轉(zhuǎn)速傳感器350的洗衣機(jī)電動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)發(fā)出用來控制洗衣機(jī)電動機(jī)340的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)動方向和停轉(zhuǎn)的指令信號。
數(shù)/模轉(zhuǎn)換器310把發(fā)自微型計算機(jī)300的控制洗衣機(jī)電動機(jī)340轉(zhuǎn)數(shù)的指令信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，與交流電壓的零交叉點(diǎn)同步的三角波發(fā)生器360產(chǎn)生三角脈沖。
把從數(shù)/模轉(zhuǎn)換器310和三角波發(fā)生器360接收到的信號進(jìn)行比較的比較器320產(chǎn)生觸發(fā)脈沖;電動機(jī)驅(qū)動裝置330根據(jù)發(fā)自微型計算機(jī)300的用來控制洗衣機(jī)電動機(jī)340的轉(zhuǎn)動方向和停轉(zhuǎn)的指令信號以及發(fā)自比較器320的信號把交流電饋送給洗衣機(jī)電動機(jī)340從而驅(qū)動洗衣機(jī)電動機(jī)340。
發(fā)生與加到洗衣機(jī)電動機(jī)340的交流電壓的零交叉點(diǎn)同步的同步信號的同步電路370，把同步信號發(fā)送給三角波發(fā)生器360。
下面詳細(xì)說明本發(fā)明一實(shí)施例的洗衣機(jī)電動機(jī)調(diào)速裝置的上述各部件的構(gòu)成。
如圖7所示，電動機(jī)驅(qū)動裝置330包括用來控制洗衣機(jī)電動機(jī)340的交流電相位的相位控制器332以及相位控制器驅(qū)動器331，該相位控制器驅(qū)動器按照發(fā)自微型計算機(jī)300的用來控制洗衣機(jī)電動機(jī)340的轉(zhuǎn)動方向和停轉(zhuǎn)的指令信號和發(fā)自比較器320的觸發(fā)脈沖驅(qū)動并控制相位控制器332。
如圖8所示，相位控制器驅(qū)動器331包括第一“與”門3311，它對發(fā)自比較器320的觸發(fā)脈沖和發(fā)自微型計算機(jī)300的反轉(zhuǎn)指令信號進(jìn)行邏輯乘，從而為相位控制器332發(fā)生反轉(zhuǎn)信號;第二“與”門3312，它對發(fā)自比較器320的觸發(fā)脈沖和發(fā)自微型計算機(jī)300的正轉(zhuǎn)指令信號進(jìn)行邏輯乘，從而為相位控制器332發(fā)生正轉(zhuǎn)信號;第三“與”門3313，它對發(fā)自微型計算機(jī)300的反轉(zhuǎn)指令信號和正轉(zhuǎn)指令信號進(jìn)行邏輯乘;“或非”門3314，它對發(fā)自第三“與”門3313和微型計算機(jī)300的停轉(zhuǎn)指令信號進(jìn)行“或非”運(yùn)算，從而發(fā)生控制第一和第二“與”門3311和3312的運(yùn)行的啟動信號。
如圖9所示，相位控制器3312包括第一光耦合器3321，它把反轉(zhuǎn)信號分離成交流電流和控制信號并將它們傳送出;第二光耦合器3322，它把正轉(zhuǎn)信號分離成交流電源和控制信號并將它們傳送出;第一三端雙向可控硅開關(guān)3323，它響應(yīng)發(fā)自第一光耦合器3321的信號把交流電加到洗衣機(jī)電動機(jī)340上;串聯(lián)在第一三端雙向可控硅開關(guān)3323兩端的電阻R1和電容C1;第二三端雙向可控硅開關(guān)3324，它響應(yīng)發(fā)自第二光耦合器3322的信號把交流電加到洗衣機(jī)電動機(jī)340和串聯(lián)在第二三端雙向可控硅開關(guān)3324兩端的電阻R2和電容C2。
如圖10所示，同步電路370包括連接成橋式的二極管整流電路371，它對輸入的交流電流進(jìn)行整流;箍位電路372，它包括串接到整流電路371上的電阻R3和R4以及齊納二極管ZD1，其中ZD1的陰極并接到電阻R3和R4上，而陽極接至整流電路371的另一端，該箍位電路372對來自整流電路371的經(jīng)整流的電壓進(jìn)行箍位;把來自箍位電路371的信號分離成交流電流和控制信號并把分離出的控制信號倒相的光耦合器373;將來自光耦合器373的信號倒相的“非”門374;延遲電路375，它包括與“非”門374串接的電阻R5和R6和電容C3，其中電容C3的一端與電阻R5和R6并接，另一端接地，該延遲電路375用來延遲來自“非”門374的信號;“與非”門376，它對來自“非”門374和延遲電路375的信號進(jìn)行“與非”運(yùn)算。
如圖11所示，三角波發(fā)生器360包括通過充放電產(chǎn)生三角脈沖的電容363;放電電路361，它包括響應(yīng)來自同步電路370的同步信號使電容363放電的晶體管Q1，其中Q1的集電極接至電容363;充電電路362，該部分包括陰極接至比較器320輸入端的二極管D1和差分放大器TC1，該差分放大器TC1的輸入端分別接至二極管D1的阻極和電源Vcc，其輸出端接至二極管D1的陽極，充電電路362依靠電源電壓Vcc為電容363充電。
下面參照圖12a到12e和圖13a到13f說明具有本發(fā)明一實(shí)施例的上述各部件的洗衣機(jī)電動機(jī)調(diào)速裝置的工作情況。
當(dāng)加于洗衣機(jī)電動機(jī)340上的交流電源的波形如圖12a所示時，經(jīng)過同步電路370的整流電路371和箍位電路372整流和箍位的信號波形如圖12b所示;通過光耦器373反相的信號波形如圖12c所示;從延遲電路375和“與非”門376接收到的并與交流電流的零交叉點(diǎn)同步的信號波形如圖12d所示。
來自同步電路370的信號(圖12d)由三角波發(fā)生器360轉(zhuǎn)變成三角形脈沖，如圖12e所示。
另一方面，轉(zhuǎn)速傳感器350檢測洗衣機(jī)電動機(jī)340的轉(zhuǎn)速并把檢測到的轉(zhuǎn)速加到微型計算機(jī)300上，微型計算機(jī)300發(fā)出控制洗衣機(jī)電動機(jī)340轉(zhuǎn)數(shù)和轉(zhuǎn)動方向的指令，發(fā)自微型計算機(jī)300的指令信號中的控制洗衣機(jī)電動機(jī)340轉(zhuǎn)數(shù)的指令信號由數(shù)/模轉(zhuǎn)換器310轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并加到比較器320的(-)輸入端。
比較器320把來自三角波發(fā)生器360的三角形脈沖(圖12e)與來自數(shù)/模轉(zhuǎn)換器310的信號進(jìn)行比較而產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，如圖13a所示。
來自比較器320的觸發(fā)脈沖(圖13a)與來自微型計算機(jī)300的停轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)指令信號一起由相位控制器驅(qū)動器331處理而產(chǎn)生控制相位控制器332的信號。
也即，僅當(dāng)來自比較器320的觸發(fā)脈沖(圖13a)和發(fā)自微型計算機(jī)300并通過數(shù)/模轉(zhuǎn)換器310的正轉(zhuǎn)指令信號(圖13c)同時處于高電平時，圖13e所示的正轉(zhuǎn)指令信號才加到相位控制器332上;僅當(dāng)來自比較器320的觸發(fā)脈沖(圖13a)和發(fā)自微型計算機(jī)300通過數(shù)/模轉(zhuǎn)換器310的反轉(zhuǎn)指令信號(圖13d)同時處于高電平時，圖13f所示的反轉(zhuǎn)指令信號才加到相位控制器332上，而當(dāng)接收到通過數(shù)/模轉(zhuǎn)換器310從微型計算機(jī)300而來的停轉(zhuǎn)指令信號(圖13b)時或同時接收到正轉(zhuǎn)指令信號和反轉(zhuǎn)指令信號時，第三“與”門3313和“與非”門3314都不會發(fā)出正轉(zhuǎn)信號和反轉(zhuǎn)信號。
如上面說明的，由于當(dāng)相位控制器驅(qū)動器3314發(fā)生反轉(zhuǎn)信號或正轉(zhuǎn)信號時，相位控制器332的第一光耦合器3321或第二光耦合器3322使第一三端雙向可控硅開關(guān)3323或第二三端雙向可控硅開關(guān)3324接通從而反向或正向轉(zhuǎn)動洗衣機(jī)電動機(jī)340，轉(zhuǎn)速則可按照發(fā)自微型計算機(jī)300的指令信號的電平加以改變，因此可任意控制水流。
如圖14所示，本發(fā)明另一實(shí)施例的洗衣機(jī)電動機(jī)調(diào)速裝置包括微型計算機(jī)400、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器410、比例積分電路470、比較器420、三角波發(fā)生器460、相角檢測裝置480、電動機(jī)驅(qū)動裝置430和轉(zhuǎn)速傳感器450。
相角檢測裝置480使用電動機(jī)驅(qū)動裝置430饋送給洗衣機(jī)電動機(jī)440的交流電和來自微型計算機(jī)400的控制洗衣機(jī)電動機(jī)440轉(zhuǎn)動方向的指令信號檢測相角并把檢測到的相角加到三角波發(fā)生器460，從而按照檢測到的相角發(fā)生三角形脈沖。
比例積分電路470包括頻率/電壓轉(zhuǎn)換器472，它把來自轉(zhuǎn)速傳感器450的洗衣機(jī)電動機(jī)440的轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換成電壓;比例積分器471，它對來自頻率/電壓轉(zhuǎn)換器472的信號和來自數(shù)/模轉(zhuǎn)換器410的信號進(jìn)行比例積分而發(fā)生轉(zhuǎn)速誤差信號，從而把根據(jù)來自轉(zhuǎn)速傳感器450的洗衣機(jī)電動機(jī)440的轉(zhuǎn)數(shù)和來自數(shù)/模轉(zhuǎn)換器410的信號通過比例積分算得的轉(zhuǎn)速誤差信號加到比例器420上。
比較器420把來自比例積分電路470和三角波發(fā)生器460的信號加以比較而發(fā)生觸發(fā)脈沖，而三角波發(fā)生器460按照來自相角檢測裝置480的相角產(chǎn)生三角形脈沖。
微型計算機(jī)400、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器410、電動機(jī)驅(qū)動裝置430和轉(zhuǎn)速傳感器480的作用與本發(fā)明上一實(shí)施例的洗衣機(jī)電動機(jī)調(diào)速裝置的相應(yīng)部件的作用相同。
其中，多半由孔傳感器構(gòu)成的轉(zhuǎn)速傳感器450檢測洗衣機(jī)電動機(jī)440的轉(zhuǎn)數(shù)和轉(zhuǎn)動方向并把它們傳送給微型計算機(jī)400以便控制洗衣機(jī)電動機(jī)440的轉(zhuǎn)速。
如圖15所示，相角檢測裝置480包括第一相角檢測器481，它按照發(fā)自微型計算機(jī)400的正轉(zhuǎn)指令信號檢測來自電動機(jī)驅(qū)動裝置430的交流電的相角;第二相角檢測器482，它根據(jù)來自微型計算機(jī)400的反轉(zhuǎn)指令信號檢測來自電動驅(qū)動裝置430的交流電的相角;“或”門483，它對來自第一和第二相角檢測器481和482的信號進(jìn)行邏輯加并把該邏輯和加到三角波發(fā)生器460上。
第一相角檢測器481包括對電動機(jī)驅(qū)動裝置430饋送給洗衣機(jī)電動機(jī)440的交流電流進(jìn)行整流的由二極管構(gòu)成的橋式整流器4811;響應(yīng)整流器4811的整流電流而導(dǎo)通的光耦合器4812;對來自光耦合器4812的信號和來自微型計算機(jī)400的正轉(zhuǎn)指令信號進(jìn)行邏輯乘并把該邏輯乘得的信號送往“或”門483的“與”門4813。
第二相角檢測器482包括橋式二極管整流器4821，對電動機(jī)驅(qū)動裝置430饋送給洗衣機(jī)電動機(jī)440的交流電流進(jìn)行整流;響應(yīng)整流器4821的整流電流而導(dǎo)通的光耦合器4822;對來自光耦合器4822的信號和來自微型計算機(jī)400的反轉(zhuǎn)指令信號進(jìn)行邏輯乘并把邏輯乘得的信號傳給“或”門483的“與”門4823。
下面說明本發(fā)明這一實(shí)施例的上述洗衣機(jī)電動機(jī)調(diào)速裝置的工作情況。
發(fā)自微型計算機(jī)400的控制洗衣機(jī)電動機(jī)440轉(zhuǎn)速的指令信號經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器410轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后被送往比例積分器471。由轉(zhuǎn)速傳感器450檢測到的洗衣機(jī)電動機(jī)440的轉(zhuǎn)速被轉(zhuǎn)換成頻率信號，該頻率信號由頻率/電壓轉(zhuǎn)換器472再轉(zhuǎn)換成電壓后被加到比例積分器471上。
來自頻率/電壓轉(zhuǎn)換器472和數(shù)/模轉(zhuǎn)換器410的信號經(jīng)比例積分器471比例積分成與誤差相對應(yīng)的誤差信號，該誤差信號正比于比例常數(shù)和積分常數(shù)。
相角檢測裝置480使用電動機(jī)驅(qū)動裝置430饋送給洗衣機(jī)電動機(jī)440的交流電流和發(fā)自微型計算機(jī)400的控制洗衣機(jī)電動機(jī)440轉(zhuǎn)動方向的指令信號檢測相角，三角波發(fā)生器460則按照來自相角檢測裝置480的相角產(chǎn)生三角形脈沖。
從比例積分器471加到比較器420的誤差信號與三角波發(fā)生器460發(fā)生的三角形脈沖經(jīng)比較后傳送至電動機(jī)驅(qū)動裝置430，電動機(jī)驅(qū)動裝置430按照來自比較器420的該信號驅(qū)動洗衣機(jī)電動機(jī)440正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。
也就是說，由于作為微型計算機(jī)400的轉(zhuǎn)速指令信號和洗衣機(jī)電動機(jī)440實(shí)際轉(zhuǎn)速間的誤差與對應(yīng)于饋送給洗衣機(jī)電動機(jī)440的電源的相角的三角形脈沖比較結(jié)果的發(fā)自比較器420的信號成為控制功率饋送的定時的信號，使電動機(jī)驅(qū)動裝置430把電源饋送給洗衣機(jī)電動機(jī)440而進(jìn)行相功率控制，從而能以預(yù)期轉(zhuǎn)速驅(qū)動洗衣機(jī)電動機(jī)。
按上述運(yùn)行過程驅(qū)動的洗衣機(jī)電動機(jī)440的轉(zhuǎn)速經(jīng)轉(zhuǎn)速傳感器450檢測并轉(zhuǎn)換成與轉(zhuǎn)數(shù)成正比的頻率信號后反饋給微型計算機(jī)400。
微型計算機(jī)400對與洗衣機(jī)電動機(jī)440轉(zhuǎn)速相對應(yīng)的反饋頻率信號與預(yù)設(shè)的指令轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較并把與轉(zhuǎn)速比較所得的差相對應(yīng)的轉(zhuǎn)速指令信號傳送給數(shù)/模轉(zhuǎn)換器410從而按上述過程控制洗衣機(jī)電動機(jī)440以預(yù)設(shè)的指令轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。
從轉(zhuǎn)速傳感器450加到頻率/電壓轉(zhuǎn)換器472的頻率被轉(zhuǎn)換成與該頻率對應(yīng)的電壓并送到比例積分器471以產(chǎn)生一個與誤差對應(yīng)的新誤差信號。
相角檢測裝置480按照電動機(jī)驅(qū)動裝置430饋送給洗衣機(jī)電動機(jī)440的交流電流和來自微型計算機(jī)400的控制洗衣機(jī)電動機(jī)440轉(zhuǎn)動方向的指令信號檢測相角，并把檢測到的相角傳給三角波發(fā)生器460從而按照檢測到的相角產(chǎn)生三角脈沖。
來自比例積分器471的新誤差信號經(jīng)比較器420與來自三角波發(fā)生器460的三角脈沖進(jìn)行比較從而啟動電動機(jī)驅(qū)動裝置430來控制洗衣機(jī)電動機(jī)440。
如圖16和圖17所示，本發(fā)明又一個實(shí)施例的洗衣機(jī)電動機(jī)調(diào)速裝置包括微型計算機(jī)500、電流檢測器510和開關(guān)電路530，從而，通過檢測洗衣量根據(jù)洗衣機(jī)的轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩特性曲線確定載荷量并參照計算機(jī)中發(fā)生的有關(guān)洗衣機(jī)電動機(jī)的驅(qū)動轉(zhuǎn)速的數(shù)據(jù)計算洗衣機(jī)電動機(jī)轉(zhuǎn)速，從而可以方便地控制洗衣機(jī)電動機(jī)轉(zhuǎn)速。
電流檢測器510有一臺與洗衣機(jī)電動機(jī)520的交流電流輸入端相連、用來檢測流入洗衣機(jī)電動機(jī)520的電流強(qiáng)度的互感器CT，因此該部分能檢測流經(jīng)洗衣機(jī)電動機(jī)520的電流的強(qiáng)度。
微型計算機(jī)500根據(jù)來自電流檢測器510的電流強(qiáng)度、利用洗衣機(jī)電動機(jī)520的轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩特性曲線檢測洗衣量，從而確定洗衣機(jī)電動機(jī)520的驅(qū)動轉(zhuǎn)速并從而控制洗衣機(jī)電動機(jī)520的運(yùn)轉(zhuǎn)，同時它還儲存在微型計算機(jī)500中所產(chǎn)生的有關(guān)洗衣機(jī)電動機(jī)520的載荷和驅(qū)動轉(zhuǎn)速的數(shù)據(jù)。
如圖17所示，開關(guān)電路530包括第一和第二三端雙向可控硅開關(guān)531和532，它們響應(yīng)來自微型計算機(jī)500的信號進(jìn)行接通或切斷，從而在微型計算機(jī)500的控制下控制洗衣機(jī)電動機(jī)520的運(yùn)轉(zhuǎn)。
下面參照圖18說明包括有上述部件的本發(fā)明洗衣機(jī)電動機(jī)調(diào)速裝置的運(yùn)行。
首先，由于洗衣機(jī)的最大容量至少在交貨時確定，因此如果電流強(qiáng)度已根據(jù)最大容量以及其它工作條件下的裝載量計算好，那么就能檢測洗衣機(jī)電動機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速。
換言之，在洗衣機(jī)交貨時，如果已繪制有電動機(jī)在不同載荷下的轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩曲線，那么不同載荷的包絡(luò)線就形成了最高電壓加于洗衣機(jī)電動機(jī)520上時的曲線，因此，由于洗衣機(jī)10%到100%載荷的載荷曲線能從轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩特性曲線中得出，因而能得到與這些載荷對應(yīng)的電流強(qiáng)度。因此，通過檢測洗衣機(jī)初始運(yùn)行的載荷并根據(jù)這些載荷的載荷曲線，就能確定相角，也即能確定洗衣機(jī)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。
也就是說，如果某一洗衣量的載荷為最大載荷的10%，那么把在轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩特性曲線的10%載荷曲線上取得的當(dāng)前轉(zhuǎn)速所需的電流強(qiáng)度與來自電流檢測電路510的當(dāng)前電流強(qiáng)度進(jìn)行比較，就可確定洗衣機(jī)電動機(jī)520當(dāng)前所需的轉(zhuǎn)速，從而控制洗衣機(jī)電動機(jī)520的轉(zhuǎn)速。
換言之，通過使用微型計算機(jī)500檢測洗衣量并測定關(guān)于該檢測到的洗衣量的載荷，就能確定洗衣機(jī)電動機(jī)520的轉(zhuǎn)速。
在上述過程中，在確定洗衣機(jī)電動機(jī)520的轉(zhuǎn)速時，電流檢測電路510的互感器CT可以檢測流經(jīng)洗衣機(jī)電動機(jī)520的電流強(qiáng)度，該電流強(qiáng)度經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器輸入端送往微型計算機(jī)500，通過比例積分控制的誤差補(bǔ)償和與已存儲在微型計算機(jī)中的數(shù)據(jù)的比較而確定洗衣機(jī)電動機(jī)520的當(dāng)前轉(zhuǎn)速。
也就是說，把根據(jù)洗衣量所確定的洗衣機(jī)電動機(jī)520的轉(zhuǎn)速與當(dāng)前的洗衣機(jī)電動機(jī)520的轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較并根據(jù)比較結(jié)果控制開關(guān)電路530的第一和第二三端雙向可控硅開關(guān)531和532，就能控制洗衣機(jī)電動機(jī)520的轉(zhuǎn)速，因此不需要再用任何單獨(dú)的附加裝置來檢測洗衣機(jī)電動機(jī)520的轉(zhuǎn)速。
如圖19所示，本發(fā)明再一個實(shí)施例的洗衣機(jī)電動機(jī)調(diào)速裝置包括微型計算機(jī)600、整流電路610、輸入功率控制器620、轉(zhuǎn)速檢測電路630和電流檢測電路650;根據(jù)洗衣機(jī)電動機(jī)轉(zhuǎn)速變化造成的輸入功率的變化而通過相位控制來補(bǔ)償洗衣機(jī)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速變化，從而使洗衣機(jī)電動機(jī)保持在某一轉(zhuǎn)速上。
轉(zhuǎn)速檢測電路630檢測洗衣機(jī)電動機(jī)640的轉(zhuǎn)速，電流檢測電路650檢測流經(jīng)洗衣機(jī)電動機(jī)640電流的強(qiáng)度。
如圖20所示，整流電路610包括接收來自電流檢測電路650的分別作為反相和非反相輸入的信號的第一放大電路611和接收來自第一放大電路611的作為反相輸入的信號的第二放大電路612，從而把來自電流檢測電路650的電流整流成直流電。
第一放大電路611包括差分放大器U1，該放大器U1負(fù)輸入端通過電阻R21接收來自電流檢測電路650的信號，而正輸入端通過與一端接地的電阻R20并連的電阻R19接收來自電流檢測電路650的另一個信號;二極管D3，它的陰極接至差分放大器U1的輸出端，陽極通過電阻R22接至差分放大器U1的負(fù)輸入端;電阻R24，它接至二極管D3的陽極;電阻R23，它的兩端分別接至電阻R24和電阻R21;二極管D2，它的陽極接至差分放大器U1的輸出端，陰極接至差分放大器U1的負(fù)輸入端。
第二放大器612包括一端接地的電阻R26;差分放大器U2，它的正輸入端接至電阻R26的另一端，而負(fù)輸入端接至第一放大器611的電阻R24;并聯(lián)的電阻R25和電容C8，它們的兩端分別接至差分放大器U2的輸出端和負(fù)輸入端。
微型計算機(jī)600根據(jù)來自轉(zhuǎn)速檢測電路630的信號和來自整流電路610的直流電控制洗衣機(jī)電動機(jī)640的轉(zhuǎn)速，輸入功率控制器620在微型計算機(jī)600的控制下控制洗衣機(jī)電動機(jī)640的輸入功率。
下面參照圖21a到21c、圖22、圖23a和圖23b說明本發(fā)明這一實(shí)施例的包括有上述部件的洗衣機(jī)電動機(jī)調(diào)速裝置的運(yùn)行情況。
當(dāng)流過電流檢測電路650的兩端的電流如圖21a所示時，在電流檢測電路650上轉(zhuǎn)變成電壓的波形如圖21b所示，該信號被送往整流電路610整流成直流電壓。此時，如果來自電流檢測電路650的信號為負(fù)，二極管D2就工作;如來自電流檢測電路650的信號為正，二極管D3就工作;從而使得整流電路610發(fā)生如圖21c所示的平滑波形。
如果本發(fā)明這一實(shí)施例的洗衣機(jī)電動機(jī)調(diào)速裝置的載荷顯示出如圖22所示的載荷曲線，那么當(dāng)輸入電壓從V3變?yōu)閂2時，轉(zhuǎn)速將從N2變?yōu)镹3。通過微型計算機(jī)600根據(jù)它所檢測到的電流整流電路610的電流變化增量計算出相角θ，就能獲得這類隨電壓變動而變動的轉(zhuǎn)速，而在電壓變動中使用了洗衣機(jī)電動機(jī)640特性曲線中電流從I2變?yōu)镮3的電流變化特性。如此便使洗衣機(jī)電動機(jī)640保持某一恒定轉(zhuǎn)速，并得到分別由圖23a和圖23b所示的電壓和電流波形。
如上所述，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)通過控制加到洗衣機(jī)電動機(jī)上的輸入電壓的相位來控制該電動機(jī)的轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)數(shù)，從而很方便地控制洗衣機(jī)的水流，并且，若把本發(fā)明應(yīng)用到冰箱或空調(diào)上，即可通過精確控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)速而改善家用電器中的電動機(jī)的特性和可靠性。
雖然上面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作了說明，但是顯然，本技術(shù)領(lǐng)域的普通專業(yè)人員可以按照上述說明作出許多替代方案和改變。因此，應(yīng)將本發(fā)明的保護(hù)范圍理解為包括所有符合后附權(quán)利要求的精神和范圍的替代方案和改型。
權(quán)利要求
1.一種洗衣機(jī)電動機(jī)調(diào)速方法，包括如下步驟以常用電源頻率的每半個周期檢測洗衣機(jī)電動機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速的實(shí)際轉(zhuǎn)速檢測；為檢測轉(zhuǎn)速誤差而對所檢測到的實(shí)際轉(zhuǎn)速與指令轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較的轉(zhuǎn)速誤差檢測；利用檢測到的轉(zhuǎn)速誤差確定轉(zhuǎn)速狀態(tài)的轉(zhuǎn)速狀態(tài)確定；按照所確定的轉(zhuǎn)速狀態(tài)計算比例積分值的比例積分補(bǔ)償值計算；把算得的比例補(bǔ)償值換算成角度值的角度值換算；以及用換算的角度值控制洗衣機(jī)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速的洗衣機(jī)電動機(jī)轉(zhuǎn)速控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括按照洗衣量確定洗衣機(jī)電動機(jī)的指令轉(zhuǎn)速并根據(jù)所確定的指令轉(zhuǎn)速驅(qū)動洗衣機(jī)電動機(jī)的洗衣機(jī)電動機(jī)指令轉(zhuǎn)速確定和驅(qū)動步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，洗衣機(jī)電動機(jī)的指令轉(zhuǎn)速確定和驅(qū)動步驟包括下列步驟根據(jù)洗衣量確定洗衣機(jī)電動機(jī)指令轉(zhuǎn)速的洗衣機(jī)電動機(jī)的指令轉(zhuǎn)速確定;檢測洗衣量變動的洗衣量變動檢測;通過執(zhí)行洗衣量變動檢測步驟發(fā)現(xiàn)洗衣量變動時重新執(zhí)行洗衣機(jī)電動機(jī)轉(zhuǎn)速確定步驟的洗衣量變動評價;以及通過執(zhí)行洗衣量變動檢測步驟未發(fā)現(xiàn)洗衣量變動時以洗衣機(jī)電動機(jī)的指令轉(zhuǎn)速驅(qū)動洗衣機(jī)電動機(jī)的洗衣機(jī)電動機(jī)驅(qū)動。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，洗衣機(jī)電動機(jī)的指令轉(zhuǎn)速確定步驟包括如下步驟以預(yù)定的短時間初始驅(qū)動洗衣機(jī)電動機(jī)以便檢測洗衣量;在執(zhí)行洗衣機(jī)電動機(jī)的初始驅(qū)動步驟時檢測流經(jīng)洗衣機(jī)電動機(jī)的電流強(qiáng)度;通過參照洗衣機(jī)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩特性曲線根據(jù)在100%載荷時的電流強(qiáng)度與檢測到的電流強(qiáng)度的比值確定洗衣量來確定載荷量。根據(jù)所確定的載荷量利用相角圖確定洗衣機(jī)電動機(jī)的相角;根據(jù)所確定的相角確定洗衣機(jī)電動機(jī)的指令轉(zhuǎn)速。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，實(shí)際轉(zhuǎn)速檢測步驟包括用于接收相應(yīng)于常用電源頻率的每半個周期產(chǎn)生的中斷信號的中斷輸入步驟;下降沿檢測步驟，該步驟根據(jù)接收到的中斷信號檢測與洗衣機(jī)電動機(jī)的轉(zhuǎn)動相應(yīng)的矩形脈沖的下降沿;通過檢測從檢測到的該下降沿到下一個下降沿的時間間隔來檢測矩形脈沖的周期的矩形脈沖周期檢測步驟;以及根據(jù)檢測到的矩形脈沖周期換算出洗衣機(jī)電動機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速的實(shí)際轉(zhuǎn)速檢測步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，中斷信號以8.3毫秒周期性地發(fā)生。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，轉(zhuǎn)速誤差就是在轉(zhuǎn)速誤差檢測步驟中實(shí)際轉(zhuǎn)速同指令轉(zhuǎn)速的偏差。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，在轉(zhuǎn)速狀態(tài)確定步驟中，若轉(zhuǎn)速誤差大于預(yù)定容差，則確定為過速;若轉(zhuǎn)速誤差小于該容差，則確定為轉(zhuǎn)速不足;若轉(zhuǎn)速誤差在容差范圍內(nèi)，則確定為正常。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，比例積分補(bǔ)償值計算步驟包括轉(zhuǎn)速不足比例積分補(bǔ)償值計算步驟，若在執(zhí)行轉(zhuǎn)速狀態(tài)確定步驟時發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速不足，則計算轉(zhuǎn)速不足比例積分補(bǔ)償值;過速比例積分補(bǔ)償值計算步驟，若在執(zhí)行轉(zhuǎn)速狀態(tài)確定步驟時發(fā)現(xiàn)過速，則計算過速比例積分補(bǔ)償值。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，轉(zhuǎn)速不足比例積分補(bǔ)償值計算包括下列步驟把比例增益常數(shù)Kp與檢測到的轉(zhuǎn)速誤差We相乘計算出比例補(bǔ)償值Wp;把積分增益常數(shù)Ki、循環(huán)時間T和轉(zhuǎn)速誤差We相乘得出的積加上積分值Wi計算出積分補(bǔ)償值Wi;把算出的比例補(bǔ)償值Wp與積分補(bǔ)償值Wi相加得到比例積分補(bǔ)償值Wpi。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，過速比例積分補(bǔ)償值計算包括下列步驟把比例增益常數(shù)Kp與檢測到的轉(zhuǎn)速誤差We相乘算出比例補(bǔ)償值Wp;把積分增益常數(shù)Ki、循環(huán)時間T和轉(zhuǎn)速誤差We相乘得出的積加上積分初值Wi算出積分補(bǔ)償值Wi;把算出的比例補(bǔ)償值Wp和積分補(bǔ)償值Wi相加得出比例積分補(bǔ)償值Wpi。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，角度值換算步驟包括轉(zhuǎn)速不足角度值計算，該步驟在執(zhí)行轉(zhuǎn)速不足比例積分補(bǔ)償值計算步驟后把算得的轉(zhuǎn)速不足比例積分補(bǔ)償值換算成角度值;過速角度值計算，該步驟在執(zhí)行過速比例積分補(bǔ)償值計算步驟后把算得的過速比例積分補(bǔ)償值換算成角度值。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，轉(zhuǎn)速不足角度值計算包括下列步驟把指令轉(zhuǎn)速Wrm乘以π/180，從而把指令轉(zhuǎn)速Wrm換算成第一角度值α;把轉(zhuǎn)速不足比例積分補(bǔ)償值Wpi乘以π/180，從而把轉(zhuǎn)速不足比例積分補(bǔ)償值Wpi換算成第二角度值△W;從第一角度值α中減去第二角度值△W算出轉(zhuǎn)速不足角度值α′。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，過速角度值計算包括下列步驟把指令轉(zhuǎn)速Wrm乘以π/180，從而把指令轉(zhuǎn)速Wrm換算成第一角度值α;把過速比例積分補(bǔ)償值Wpi乘以π/180，從而把過速比例積分補(bǔ)償值Wpi換算成第二角度值△W;把第一角度值α與第二角度值△W相加算出過速角度值α″。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，如果轉(zhuǎn)速不足角度值α′小于0或大于π，則確定轉(zhuǎn)速為正常。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，如果過速角度值α″小于0或大于π，則確定轉(zhuǎn)速為正常。
17.一種洗衣機(jī)電動機(jī)調(diào)速裝置，包括用來檢測洗衣機(jī)電動機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)的轉(zhuǎn)速檢測裝置;按照來自轉(zhuǎn)速檢測裝置的洗衣機(jī)電動機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)發(fā)生控制洗衣機(jī)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)動方向和停轉(zhuǎn)的指令信號的微型計算機(jī);把來自微型計算機(jī)的控制洗衣機(jī)電動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)的指令信號轉(zhuǎn)換成模擬信號的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器;通過與交流電壓的零交叉點(diǎn)同步而發(fā)生三角形脈沖的三角波發(fā)生裝置;對來自數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的信號與來自三角波發(fā)生裝置的信號加以比較并按照比較結(jié)果發(fā)生觸發(fā)脈沖的比較器;電動機(jī)驅(qū)動裝置，該裝置按照來自微型計算機(jī)的控制洗衣機(jī)電動機(jī)轉(zhuǎn)動方向和停轉(zhuǎn)的指令信號以及來自比較裝置的信號把交流電饋送給洗衣機(jī)電動機(jī)從而驅(qū)動洗衣機(jī)電動機(jī)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，進(jìn)一步包括同步電路裝置，它發(fā)生與加到洗衣機(jī)電動機(jī)上的交流電壓的零交叉點(diǎn)同步的同步信號并把該同步信號加到三角波發(fā)生裝置上。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中，同步電路裝置包括對輸入的交流電進(jìn)行整流的整流裝置;對來自整流裝置的整流電壓進(jìn)行箍位的箍位裝置;把來自箍位裝置的信號分離成交流電流和控制信號并使分離出的控制信號反相的光耦合器;使來自光耦合器的信號反相的“非”門;延遲來自“非”門的信號的延遲裝置;對來自“非”門和延遲裝置的信號進(jìn)行“與非”運(yùn)算的“與非”門。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中，三角波發(fā)生裝置包括通過充放電發(fā)生三角脈沖的電容;按照來自同步裝置的同步信號使電容放電的放電裝置;按照電源電壓使電容充電的充電裝置。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中，電動機(jī)驅(qū)動裝置包括控制洗衣機(jī)電動機(jī)交流電的相位的相位控制器;相位控制器驅(qū)動器，該驅(qū)動器按照來自微型計算機(jī)的控制洗衣機(jī)電動機(jī)的轉(zhuǎn)動方向和停轉(zhuǎn)的指令信號以及來自比較裝置的觸發(fā)信號驅(qū)動并控制相位控制器。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中，相位控制器驅(qū)動器包括對來自比較裝置的觸發(fā)脈沖和來自微型計算機(jī)的反轉(zhuǎn)指令信號進(jìn)行邏輯乘，從而為相位控制器發(fā)生反轉(zhuǎn)信號的第一“與”門;對來自比較裝置的觸發(fā)脈沖和來自微型計算機(jī)的正轉(zhuǎn)指令信號進(jìn)行邏輯乘，從而為相位控制器發(fā)生正轉(zhuǎn)信號的第二“與”門;對來自微型計算機(jī)的反轉(zhuǎn)指令信號和正轉(zhuǎn)指令信號進(jìn)行邏輯乘的第三“與”門;以及“或非”門，該或非門對來自第三“與”門和微型計算機(jī)的停轉(zhuǎn)指令信號進(jìn)行“或非”運(yùn)算，從而產(chǎn)生控制第一和第二“與”門運(yùn)算的啟動信號。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其中，相位控制器包括把反轉(zhuǎn)信號分離成交流電流和控制信號并將這兩個信號傳送出的第一光耦合器;把正轉(zhuǎn)信號分離成交流電和控信號并將這兩個信號傳送出的第二光耦合器;按照來自第一光耦合器的信號把交流電加于洗衣機(jī)電動機(jī)的第一三端雙向可控硅開關(guān);按照來自第二光耦合器的信號把交流電加于洗衣機(jī)電動機(jī)的第二三端雙向可控硅開關(guān)。
24.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，進(jìn)一步包括相角檢測裝置，它使用由電動機(jī)驅(qū)動裝置饋送給洗衣機(jī)電動機(jī)的交流電和來自微型計算機(jī)的控制洗衣機(jī)電動機(jī)轉(zhuǎn)動方向的指令信號檢測相角并把檢測的相角加到三角波發(fā)生，裝置上從而按照該檢測的相角產(chǎn)生三角脈沖。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其中，相角檢測裝置包括按照來自微型計算機(jī)的正轉(zhuǎn)指令信號檢測來自電動機(jī)驅(qū)動裝置的交流電的相角的第一相角檢測器;按照來自微型計算機(jī)的反轉(zhuǎn)指令信號檢測來自電動機(jī)驅(qū)動裝置的交流電的相角的第二相角檢測器;對來自第一和第二相角檢測器的信號進(jìn)行邏輯加并把該邏輯和加到三角波發(fā)生裝置上的“或”門。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的裝置，其中，第一相角檢測器包括對由電動機(jī)驅(qū)動裝置饋送給洗衣機(jī)電動機(jī)的交流電流進(jìn)行整流的整流器;響應(yīng)來自整流器的整流電流而導(dǎo)通的光耦合器;對來自光耦合器的信號和來自微型計算機(jī)的正轉(zhuǎn)指令信號進(jìn)行邏輯乘并把乘得的信號加到“或”門上的“與”門。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的裝置，其中，第二相角檢測器包括對由電動機(jī)驅(qū)動裝置饋送給洗衣機(jī)電動機(jī)的交流電流進(jìn)行整流的整流器;響應(yīng)來自整流器的整流電流而導(dǎo)通的光耦合器;對來自光耦合器的信號和來自微型計算機(jī)的反轉(zhuǎn)指令信號進(jìn)行邏輯乘并把乘得的信號加到“或”門上的“與”門。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的裝置，其中，整流器由連接成橋式的二極管組成。
29.按照權(quán)利要求27所述的裝置，其中，整流器由連接成橋式的二極管組成。
30.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，進(jìn)一步包括比例積分裝置，它把根據(jù)來自轉(zhuǎn)速傳感裝置的洗衣機(jī)電動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)和來自數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置的信號經(jīng)比例積分算得的轉(zhuǎn)速誤差信號送往比較裝置。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的裝置，其中，轉(zhuǎn)速傳感裝置包括孔傳感器。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的裝置，其中，比例積分裝置包括把來自轉(zhuǎn)速傳感裝置的洗衣機(jī)電動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換成電壓的頻率/電壓轉(zhuǎn)換器;對來自頻率/電壓轉(zhuǎn)換器和數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置的信號進(jìn)行比例積分從而發(fā)生轉(zhuǎn)速誤差信號的比例積分器。
33.一種洗衣機(jī)電動機(jī)調(diào)速裝置，包括檢測流過洗衣機(jī)電動機(jī)的電流的電流檢測裝置;微型計算機(jī)，它根據(jù)來自電流檢測裝置的電流并按照轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩特性曲線確定洗衣量，并且按照所確定的洗衣量確定洗衣機(jī)電動機(jī)的驅(qū)動轉(zhuǎn)速從而控制洗衣機(jī)電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn);在微型計算機(jī)的控制下控制洗衣機(jī)電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)的開關(guān)裝置。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的裝置，其中，微型計算機(jī)存儲它所發(fā)生的有關(guān)洗衣機(jī)電動機(jī)的載荷量和驅(qū)動轉(zhuǎn)速的數(shù)據(jù)。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的裝置，其中，開關(guān)裝置包括第一和第二三端雙向可控硅開關(guān)，它們按照來自微型計算機(jī)的信號接通或切斷，從而控制洗衣機(jī)電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。
36.根據(jù)權(quán)利要求33所述的裝置，其中，電流檢測裝置包括一接至洗衣機(jī)電動機(jī)的交流電輸入端的用來檢測流過洗衣機(jī)電動機(jī)的電流強(qiáng)度的互感器。
37.一種洗衣機(jī)電動機(jī)調(diào)速裝置，包括檢測洗衣機(jī)電動機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速檢測裝置;檢測流過洗衣機(jī)電動機(jī)的電流的電流檢測裝置;把來自電流檢測裝置的電流整流成直流電的整流裝置;按照來自轉(zhuǎn)速檢測裝置的信號和來自整流裝置的直流電控制洗衣機(jī)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速的微型計算機(jī);以及在微型計算機(jī)的控制下控制洗衣機(jī)電動機(jī)的輸入功率的輸入功率控制裝置。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的裝置，其中，整流裝置包括接收來自電流檢測裝置的分別作為反相和非反相輸入的信號的第一放大器;接收來自第一放大器的作為反相輸入的信號的第二放大器。
全文摘要
本發(fā)明涉及洗衣機(jī)電動機(jī)調(diào)速方法和裝置，特別涉及通過控制電動機(jī)相位來改變電動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)和轉(zhuǎn)動方向的洗衣機(jī)電動機(jī)調(diào)速裝置，從而方便地控制洗衣機(jī)的水流。該方法包括如下步驟實(shí)際轉(zhuǎn)速檢測、轉(zhuǎn)速誤差檢測、轉(zhuǎn)速情況確定、比例積分補(bǔ)償值計算、角度值換算和洗衣機(jī)電動機(jī)轉(zhuǎn)速控制。該裝置包括轉(zhuǎn)速檢測裝置、微型計算機(jī)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置、三角波發(fā)生裝置、比較裝置和電動機(jī)驅(qū)動裝置。
文檔編號H02P29/00GK1108324SQ9411872
公開日1995年9月13日 申請日期1994年11月16日 優(yōu)先權(quán)日1993年11月16日
發(fā)明者鄭達(dá)浩, 尚枓煥 申請人:株式會社金星社