WO2023068491A1 - 세탁기 및 세탁기의 제어방법 - Google Patents

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    • D06F2105/48—Drum speed

Definitions

  • the disclosed invention relates to a washing machine and a control method of the washing machine, and more particularly, to a washing machine including a motor composed of a dual rotor and a control method of the washing machine.
  • washing machines include a plurality of motors.
  • each of the plurality of motors includes a drum motor for rotating the drum and a pulsator motor for rotating the pulsator.
  • a motor composed of a dual rotor is used in order to reduce costs caused by having a plurality of motors.
  • One aspect of the disclosed invention is a washing machine and control of the washing machine capable of improving the stability of motor driving and reducing the occurrence of abnormal noise by synchronizing pulse width modulation (PWM) control timing when controlling a motor composed of dual rotors.
  • PWM pulse width modulation
  • a washing machine includes a drum; pulsator; a motor including a stator, a first rotor connected to the drum, and a second rotor connected to the pulsator; an inverter circuit connected to the motor; and selectively controlling the inverter circuit to drive the motor based on a plurality of operation modes, wherein the plurality of operation modes include a first operation mode in which only the first rotor rotates, and a second operation mode in which only the second rotor rotates.
  • the at least one processor may control the inverter circuit to stop the first rotor in response to a change in the operating mode of the motor from the first operating mode to the third operating mode.
  • the at least one processor may control the inverter circuit to stop the second rotor in response to a change in the operating mode of the motor from the second operating mode to the third operating mode.
  • the at least one processor may stop both the first rotor and the second rotor in response to a change in the operation mode of the motor from the third operation mode to the first operation mode or the second operation mode. It is possible to control the inverter circuit so as to
  • the at least one processor controls the inverter circuit to stop the first rotor in response to a change in the operation mode of the motor from the first operation mode to the second operation mode, and the first rotor In response to being stopped, the inverter circuit may be controlled to start a driving stroke in the second operation mode for rotating the second rotor.
  • the at least one processor controls the inverter circuit to stop the second rotor in response to a change in the operation mode of the motor from the second operation mode to the first operation mode, and the second rotor In response to being stopped, the inverter circuit may be controlled to start a driving stroke in the first operation mode for rotating the first rotor.
  • the inverter circuit includes a first inverter and a second inverter connected in parallel to each other, and in the first operation mode or the second operation mode, the first inverter and the second inverter Pulse width modulation control (PWM control) can be performed for both inverters.
  • PWM control Pulse width modulation control
  • the at least one processor outputs a signal for changing a voltage command value for controlling the second rotor in the first operation mode to 0 regardless of a speed command value or a current command value, and the second rotor A signal for changing the voltage command value for controlling the first rotor to 0 regardless of the speed command value or the current command value in the operation mode may be output.
  • the at least one processor performs a driving stroke in the first operation mode to rotate only the first rotor or rotates only the second rotor in response to the stop of both the first rotor and the second rotor.
  • the inverter circuit may be controlled to proceed with the driving stroke of the second operation mode.
  • the inverter circuit may include a plurality of upper switching elements and a plurality of lower switching elements
  • the driving process may include: a bootstrap process of turning off the plurality of upper switching elements and turning on the plurality of lower switching elements; an offset correction step of comparing a voltage value of both ends of the shunt resistor included in the inverter circuit with a reference voltage value; an alignment process for aligning the first rotor and the second rotor at a preset angle; a rotation stroke for rotating at least one of the first rotor and the second rotor at a reference speed; and a speed control process for rotating at least one of the first rotor and the second rotor at a target speed.
  • the inverter circuit includes a first inverter and a second inverter connected in parallel to each other, and the at least one processor determines the first inverter and the second inverter based on completion of the offset correction process. PWM control can be started simultaneously.
  • the at least one processor may control the inverter circuit such that an operating rate of the first rotor and an operating rate of the second rotor become the same.
  • the inverter circuit includes a first inverter and a second inverter connected in parallel to each other, and the at least one processor outputs an overcurrent signal from any one of the first inverter and the second inverter. In response to this, driving of the first inverter and the second inverter may be stopped.
  • the at least one processor controls the inverter circuit to supply 6-phase current to the motor in the first operation mode, and controls the inverter circuit to supply 3-phase current to the motor in the second operation mode.
  • the inverter circuit may be controlled to supply a composite current in which a 3-phase current and a 6-phase current are combined to the motor.
  • the at least one processor may control the inverter circuit to initiate a drive stroke in the third mode of operation to rotate both the first rotor and the second rotor in response to the first rotor being stopped.
  • the at least one processor controls the inverter circuit to initiate a drive stroke in the third operating mode to rotate both the first rotor and the second rotor in response to the second rotor being stopped.
  • the at least one processor may control the inverter circuit to drive the motor in the third operating mode during a washing cycle and control the inverter circuit to operate the motor in the first operating mode during a rinsing cycle.
  • first rotor may be disposed outside the stator
  • second rotor may be disposed inside the stator
  • a control method of a washing machine is a control method of a washing machine including a motor including a stator, a first rotor connected to a drum, and a second rotor connected to a pulsator, in a plurality of operation modes. to selectively control the inverter circuit to drive the motor, wherein the plurality of operation modes include a first operation mode in which only the first rotor rotates, a second operation mode in which only the second rotor rotates, and the first operation mode in which only the second rotor rotates.
  • the step of stopping both the first rotor and the second rotor may include the first operation mode in response to a change in the operation mode of the motor from the first operation mode or the second operation mode to the third operation mode. It may include; stopping the rotor or the second rotor.
  • the step of stopping both the first rotor and the second rotor may include the first operation mode in response to a change in the operation mode of the motor from the third operation mode to the first operation mode or the second operation mode. It may include; stopping both the rotor and the second rotor.
  • the control method of the washing machine may further include rotating at least one of the first rotor and the second rotor in response to the stop of both the first rotor and the second rotor.
  • noise generated as the operation mode of the motor is changed may be suppressed.
  • drive failure may be prevented in advance by ensuring driving stability of the motor.
  • FIG. 1 is a side cross-sectional view of a washing machine according to an embodiment.
  • FIG. 2 shows a motor of a washing machine according to an embodiment.
  • FIG 3 illustrates driving of a motor of a washing machine according to an embodiment in a first operation mode.
  • FIG. 5 illustrates driving of a motor of a washing machine according to an embodiment in a third operation mode.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating structures of a motor, an inverter circuit, and a controller of a washing machine according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 7 shows a control block diagram of a controller according to one embodiment.
  • FIG 8 illustrates that a controller performs PWM control on an inverter circuit according to an embodiment.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a method of controlling a washing machine according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a driving process of a washing machine according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 11 illustrates a rotational speed of a motor corresponding to a driving stroke according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating a procedure of driving rate control according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating a procedure of inverter protection control according to an embodiment.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating a procedure of motor driving control according to an exemplary embodiment.
  • ⁇ unit may mean a unit that processes at least one function or operation.
  • the terms may mean at least one hardware such as a field-programmable gate array (FPGA)/application specific integrated circuit (ASIC), at least one software stored in a memory, or at least one process processed by a processor. there is.
  • FPGA field-programmable gate array
  • ASIC application specific integrated circuit
  • FIG. 1 is a side cross-sectional view of a washing machine according to an embodiment.
  • the washing machine 1 may be a fully automatic washing machine capable of automatically controlling each process from washing to rinsing and spin-drying.
  • the washing machine 1 has a housing 2 in the shape of a rectangular box, and a circular inlet 4 opened and closed by a door 3 is formed on the front surface thereof. Loading and unloading of laundry can be performed through the slot 4 .
  • a control panel 5 on which switches, touch pads, buttons, and the like are disposed may be installed on the upper portion of the front surface of the housing 2 .
  • a controller 6 In the housing 2, a controller 6, a water tank 10, a drum 11, a motor 16, a pulsator 12, and the like may be disposed.
  • the water tank 10 may be a cylindrical container with a bottom having an opening 10a smaller in diameter than the inner diameter at one end, and the opening 10a is directed toward the input port 4, and its center line is roughly It can be installed inside the housing 2 in a horizontal arrangement so as to extend in the horizontal direction.
  • a water supply unit 7 is provided in the upper part of the water tank 10, and during washing or rinsing, washing water or rinsing water supplied from the water supply unit 7 is stored in the lower part of the water tank 10.
  • a drain pipe 8 controlled to open and close by a valve is connected to the lower portion of the water tank 10, and unnecessary water can be drained to the outside of the washing machine 1 through the drain pipe 8.
  • the drum 11 is a bottomed cylindrical container having an opening 11a at one end and a bottom at the other end, and is accommodated in the water tank 10 with the opening 11a facing forward. there is.
  • the drum 11 is rotatable around a rotating shaft J extending in the front-rear direction, and each process such as washing, rinsing, and spin-drying is performed in a state where laundry is accommodated in the drum 11.
  • a large number of water passage holes 11b penetrating inside and out may be formed in the peripheral wall of the drum 11, and the washing water stored in the water tank 10 passes through these water passage holes 11b to the drum 11. may enter the interior.
  • the pulsator 12 may be disposed at the bottom of the drum 11 .
  • the pulsator 12 may rotate about the rotation axis J independently of the drum 11 .
  • the double shaft 15 composed of the inner shaft 13 and the outer shaft 14 may be installed in a state of penetrating the bottom surface of the water tank 10 around the rotation axis J.
  • the outer shaft 14 may be a cylindrical shaft having a shorter axial length than the inner shaft 13 .
  • the inner shaft 13 is rotatably pivotally supported inside the outer shaft 14, and the pulsator 12 may be connected to and supported at its front end.
  • the outer shaft 14 is rotatably supported by the water tank 10, and the drum 11 may be connected to and supported at its front end. Base ends of the outer shaft 14 and the inner shaft 13 may be connected to a motor 16 disposed on the rear side of the water tank 10 .
  • the motor 16 has a flat cylindrical outer appearance with a diameter smaller than that of the water tank 10, and can be attached to the rear side of the water tank 10.
  • the motor 16 can drive each of the outer shaft 14 and the inner shaft 13 independently.
  • the controller 6 may be composed of hardware such as a CPU or memory and software such as a control program.
  • the controller 6 performs the above-described operation using at least one memory 6a for storing an algorithm for controlling the operation of components in the washing machine 1, program-type data, and data stored in the at least one memory. It may be implemented by including at least one processor 6b that performs. At this time, the memory 6a and the processor 6b may be implemented as separate chips. Alternatively, the memory 6a and the processor 6b may be implemented as a single chip.
  • the controller 6 can control various components (eg, the motor 16) of the washing machine 1, and performs each process such as water supply, washing, rinsing, and spin-drying according to instructions input through the control panel 5. can be driven automatically.
  • FIG. 2 shows a motor of a washing machine according to an embodiment.
  • the motor 16 may include a first rotor 20 (outer rotor), a second rotor 30 (inner rotor), and a stator 40 .
  • the motor 16 may be a dual rotor motor 16 having an outer rotor 20 and an inner rotor 30 radially outside and inside one stator 40 .
  • the outer rotor 20 and the inner rotor 30 are connected to the drum 11 and the pulsator 12, respectively, and may directly drive them.
  • the outer rotor 20 may be connected to the drum 11 and the inner rotor 30 may be connected to the pulsator 12 .
  • the outer rotor 20 and the inner rotor 30 share the coil 43 of the stator 40, and receive current (eg, 3-phase current, 6-phase current, composite current) to the coil 43
  • current eg, 3-phase current, 6-phase current, composite current
  • the outer rotor 20 may be disposed outside the stator, and the inner rotor 30 may be disposed inside the stator 40.
  • the outer rotor 20 is a cylindrical member with a flat bottom, and may include a rotor yoke 22 erected on the periphery of the bottom portion and a plurality of outer magnets 24 composed of arc-shaped permanent magnets.
  • 48 outer magnets 24 may be arranged such that N poles and S poles are alternately arranged in a circumferential direction and fixed to the inner surface of the rotor yoke 22 .
  • the inner rotor 30 may be a cylindrical member with a flat bottom having a smaller outer diameter than the outer rotor 20, and is composed of an inner peripheral wall portion 32 erected around the bottom and a rectangular plate-shaped permanent magnet. A plurality of inner magnets 34 may be included.
  • 42 inner magnets 34 may be continuously arranged in a circumferential direction such that N poles and S poles are alternately arranged, and may be installed and fixed on the outer surface of the inner peripheral wall part 32 .
  • the stator 40 may be formed of an annular member having an outer diameter smaller than the inner diameter of the outer rotor 20 and a larger inner diameter than the outer diameter of the inner rotor 30 .
  • the stator 40 may be provided in a state in which a plurality of teeth 41 or coils 43 are buried in resin.
  • the stator 40 may include 36 I-shaped teeth 41 and a coil 43 .
  • the teeth 41 may be thin plate-shaped iron members having an I-shaped longitudinal section, and may be disposed around the entire circumference of the stator 40 so that they are radially arranged at equal intervals.
  • the inner and outer circumferential side ends of the tooth 41 may protrude from both corners in a circumferential direction in a flange shape.
  • a coil 43 may be formed for each tooth 41 by continuously winding a plurality of wires (eg, 6 wires) coated with an insulating material through an insulating material in a predetermined order and configuration. .
  • the group of teeth 41 on which the coils 43 are formed are embedded with a thermosetting resin by molding in a state in which only the diameter-side end faces are exposed, and can be fixed in a certain arrangement in an insulated state.
  • each coil 43 may be formed by winding each of the 6 wires around each of the 36 I-shaped teeth 41 in a certain order.
  • the end of the tooth 41 on the inner rotor 30 side faces the inner magnet 34 with a slight gap
  • the end of the tooth 41 on the outer rotor 20 side faces the outer magnet 24 and a slight gap.
  • a stator 40, an inner rotor 30, and an outer rotor 20 are attached so as to face each other with a gap therebetween.
  • a digital magnetic flux sensor 44 or a speed sensor 46 may be disposed at a position near the inner rotor 30 between adjacent teeth 41 .
  • the magnetic flux sensor 44 is configured of, for example, a Hall sensor, and can detect the position of the inner magnet 34 of the inner rotor 30 .
  • the speed sensor 46 can detect the rotational speed of the inner rotor 30 .
  • an analog magnetic flux sensor 45 or a speed sensor 47 may be disposed at a position near the outer rotor 20 between adjacent teeth 41 .
  • the magnetic flux sensor 45 is configured of, for example, a Hall sensor and can detect the position of the outer magnet 24 of the outer rotor 20 .
  • the speed sensor 47 can detect the rotational speed of the outer rotor 20 .
  • a complex current consisting of three phases and six phases may be supplied to the coil 43 of the stator 40, and the inner rotor 30 with a small number of poles is driven in three phases, and the outer rotor 20 with a large number of poles may be designed to be driven in six phases.
  • the number of outer magnets 24, the number of inner magnets 34, or the number of teeth 41 is such that the inner rotor 30 is driven in three phases and the outer rotor 20 is driven in six phases. It can be changed without limitation to be driven.
  • the number of slots S of the stator 60 is 36
  • the number of poles P1 of the inner rotor 30 is 42
  • the number of poles P2 of the outer rotor 20 is configured to be 48
  • the inner rotor 30 may be connected to the inner shaft 13, and thus, may be connected to the pulsator 12.
  • outer rotor 20 may be connected to the outer shaft 14, and thus, may be connected to the drum 11.
  • FIG. 3 shows that the motor of the washing machine is driven in a first operation mode according to an embodiment
  • FIG. 4 shows that the motor of the washing machine is driven in a second operation mode according to an embodiment
  • FIG. It shows that the motor of the washing machine according to the embodiment is driven in the third operation mode.
  • the motor 16 may be driven in a first operation mode in which the inner rotor 30 is stopped and only the outer rotor 20 is rotated.
  • the motor 16 may be driven in a second operation mode in which the outer rotor 20 is stopped and only the inner rotor 30 is rotated.
  • the motor 16 may be driven in a third operation mode in which both the outer rotor 20 and the inner rotor 30 rotate.
  • both the inner rotor 30 and the outer rotor 20 may rotate.
  • the break winding coefficient is defined as Kp
  • the distributed winding coefficient is Kd
  • the winding coefficient is defined as Kw
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating structures of a motor, an inverter circuit, and a controller of a washing machine according to an exemplary embodiment.
  • the washing machine 1 may include an inverter circuit 100 connected to a motor 16 and composed of a first inverter 101 and a second inverter 102 connected in parallel to each other. .
  • the first inverter 101 and the second inverter 102 may be connected to a common DC power supply.
  • the first inverter 101 and the second inverter 102 are three-phase inverters, and the first inverter 101 includes three upper switching elements 80a, 80b, and 80c and three lower switching elements 80d and 80e. , 80f), and the second inverter 102 may include three upper switching elements 90a, 90b, and 90c and three lower switching elements 90d, 90e, and 90f.
  • the plurality of switching elements 80a to 80f and 90a to 90f constituting the inverter circuit 100 may be implemented as IGBTs, for example.
  • Each of the six wires forming the coil 43 of the motor 16 may be connected to the first inverter 101 and the second inverter 102 .
  • the controller 6 uses a predetermined command signal and a carrier wave composed of a triangular wave, and inputs an electrical signal subjected to pulse width modulation control (PWM control) to the first inverter 101 and the second inverter 102, and the motor 16 ) can be applied with a direct current voltage.
  • PWM control pulse width modulation control
  • Each of the switching elements 80a to 80f and 90a to 90f can be turned on or off based on an electrical signal (PWM control signal) output from the controller 6, and the motor 16 is driven by a combination of on/off. Supply power to the furnace may be controlled.
  • driving of the inner rotor 30 and the outer rotor 20 may be controlled by a combination of on/off of each of the switching elements 80a to 80f and 90a to 90f.
  • the inverter circuit 100 may include a shunt resistor RS provided at lower ends of the lower switching elements 80d to 80f and 90d to 90f, and the controller 6 may include the shunt resistor RS It is possible to receive information about the voltage across both ends of.
  • the inverter circuit 100 may further include a bootstrap capacitor Cb charged with a voltage required to operate the switching elements 80a to 80f and 90a to 90f.
  • the bootstrap capacitor (Cb) may be provided to correspond to each pair of switching elements (eg, 80a & 80d, 80b & 80e, 80c & 80f, 90a & 90d, 90b & 90e, 90c & 90f). there is.
  • the bootstrap capacitor Cb may be charged in a state in which the lower switching elements 80d to 80f and 90d to 90f are turned on and the upper switching elements 80a to 80c and 90a to 90c are turned off.
  • the inverter circuit 100 may further include a temperature sensing circuit for sensing the temperatures of the switching elements 80a to 80f and 90a to 90d.
  • the temperature sensing circuit can be implemented in a known manner.
  • the inverter circuit 100 may further include an overcurrent detection circuit for detecting overcurrent of the switching elements 80a to 80f and 90a to 90d.
  • the overcurrent detection circuit can be implemented in a known manner.
  • the inverter circuit 100 detects the current supplied to the motor 16 from the first current sensor 103 and the second inverter 102 for detecting the current supplied to the motor 16 from the first inverter 101 It may include a second current sensor 104 for.
  • Information on the current detected by the first current sensor 103 and the second current sensor 104 may be transmitted to the controller 6 .
  • the motor 16 may include a first sensor unit 105 for acquiring state information of the outer rotor 20 and a second sensor unit 106 for obtaining state information of the inner rotor 30.
  • the first sensor unit 105 may include a magnetic flux sensor 45 that detects the position of the outer rotor 20 and/or a speed sensor 47 that detects the speed of the outer rotor 20 .
  • the second sensor unit 106 may include a magnetic flux sensor 44 that detects the position of the inner rotor 30 and/or a speed sensor 46 that detects the speed of the inner rotor 30 .
  • Information obtained from the first sensor unit 105 and the second sensor unit 106 may be transmitted to the controller 6 .
  • the controller 6 determines the target rotation speed of the drum 11 and the pulsator 12 calculated from the detected current received from the first current sensor 103 and the second current sensor 104, or the first sensor unit 105 ) And based on the detected rotational speed of the inner rotor 30 and the outer rotor 20 detected from the second sensor unit 106, the drum 11 and the pulsator 12 rotate at the target rotational speed, the first Electrical signals (PWM control signals) input to the first inverter 101 and the second inverter 102 may be corrected.
  • PWM control signals PWM control signals
  • FIG. 7 shows a control block diagram of a controller according to one embodiment.
  • the controller 6 includes an inner speed controller 210, an inner current controller 220, an inner 3-phase voltage generator 230, an outer speed controller 310, an outer current controller 320, an outer It may include a 6-phase voltage generator 330, a PWM control unit 400 and a current classification unit 500.
  • the controller 6 controls three-phase drive current values (i A , i C , i E ; i ACE ) and/or three-phase drive voltage values (V a , V b , V c ; V ace ) converts the 3-phase axes (a-axis, c-axis, e-axis) into Cartesian coordinate axes ( ⁇ -axis, ⁇ -axis) and/or dq coordinate axes (d-axis, q-axis), or converts the 6-phase drive current values (i A , i B , i C i D i E i F ; i ABCDEF ) and/or 6-phase axis (V a , V b , V c , V d , V e , V f ; V abcdef ) of 6-phase drive voltage values A-axis, b-axis, c-axis, d-axis, e-axi
  • the controller 6 converts Cartesian coordinate axes ( ⁇ -axis, ⁇ -axis) into dq coordinate axes (d-axis, q-axis), or converts dq coordinate axes (d-axis, q-axis) into Cartesian coordinate axes ( ⁇ -axis, ⁇ -axis) Converts Cartesian coordinate axes ( ⁇ -axis, ⁇ -axis) and/or dq-axis (d-axis, q-axis) to 3-phase axes (a-axis, c-axis, e-axis) and/or 6-phase axes (a-axis, b-axis) , c-axis, d-axis, e-axis, f-axis).
  • the current classification unit 500 calculates the 6-phase currents (i A , i B , i C , i D , i E , i F ; i ABCDEF ) measured by the first current sensor 103 and the second current sensor 104 . It is possible to perform a function of separating the measured current for the operation of the inner current control unit 220 and the outer current control unit 320 by classifying .
  • the current classification unit 500 may calculate the measured current for the inner current controller 220 to operate in the Cartesian coordinate system according to [Equation 1] below.
  • the coordinate conversion unit converts the measured current (i ⁇ ,in ) on the Cartesian coordinate axis into the dq coordinate axis by a known method, and outputs the measured current (i dq,in ) for the inner current controller 220 to operate on the dq axis. can do.
  • the current classification unit 500 may calculate the measured current for the outer current controller 320 to operate in the Cartesian coordinate system according to the following [Equation 2].
  • the coordinate conversion unit converts the measured current (i ⁇ ,out ) on the Cartesian coordinate axis into the dq coordinate axis by a known method, and outputs the measured current (i dq,out ) for the operation of the outer current controller 320 on the dq axis. can do.
  • the inner speed controller 210 compares the inner rotational speed command ( ⁇ in *) of the controller 6 and the rotational speed value ( ⁇ in ) of the inner rotor 30, and compares the d-axis current command and q based on the comparison result.
  • Axis current command (i dq,in *) can be output.
  • the inner speed controller 210 uses a proportional integral control (PI control) to control the rotational speed of the inner rotor 30 and the command ⁇ in * and the rotational speed value of the inner rotor 30. Based on the difference between ( ⁇ in ), the d-axis current command and the q-axis current command (i dq,in *) to be supplied to the inner rotor 30 may be calculated.
  • PI control proportional integral control
  • the inner current control unit 220 includes the d-axis current command and q-axis current command (i dq,in *) output from the inner speed control unit 210, the d-axis current value and the q-axis current output from the current classification unit 500.
  • the value (i dq,in ) may be compared, and a d-axis voltage command and a q-axis voltage command (V dq,in *) may be output based on the comparison result.
  • the inner current control unit 220 uses proportional integral control (PI control) to determine the difference between the d-axis current command (I d,in *) and the d-axis current value (I d,in ).
  • PI control proportional integral control
  • V d,in * Determines the d-axis voltage command (V d,in *) based on and based on the difference between the q-axis current command (I q,in *) and the q-axis current value (I q,in ), the q-axis voltage command ( V q,in *) can be determined.
  • the inner 3-phase voltage generator 230 converts the dq-axis voltage command (V dq,in *) to the 3-phase voltage command (a-phase voltage command, c-phase voltage command, e-phase) based on the electrical angle of the inner rotor 30 voltage command) (V ace *).
  • the inner 3-phase voltage generator 230 converts the dq-axis voltage command (V dq,in *) into an ⁇ -axis voltage command (V ⁇ ,in *), and according to [Equation 3] below, 3 A phase voltage command (V ace *) can be output.
  • the outer speed controller 310 compares the outer rotation speed command ( ⁇ out *) of the controller 6 and the rotation speed value ( ⁇ out ) of the outer rotor 20, and based on the comparison result, the d-axis current command and q Axis current command (i dq,out *) can be output.
  • the outer speed control unit 310 uses a proportional integral control (PI control) to control the rotational speed of the outer rotor 20 and the command ⁇ out * and the rotational speed value of the outer rotor 20. Based on the difference between ( ⁇ out ), the d-axis current command and the q-axis current command (i dq,out *) to be supplied to the outer rotor 20 may be calculated.
  • PI control proportional integral control
  • the outer current controller 320 includes the d-axis current command and q-axis current command (i dq,out *) output from the outer speed controller 310, the d-axis current value and the q-axis current output from the current classification unit 500.
  • the value (i dq,out ) may be compared, and a d-axis voltage command and a q-axis voltage command (V dq,out *) may be output based on the comparison result.
  • the outer current control unit 320 uses proportional integral control (PI control) to determine the difference between the d-axis current command (I d,out *) and the d-axis current value (I d,out ).
  • PI control proportional integral control
  • V d,out * Determines the d-axis voltage command (V d,out *) based on and based on the difference between the q-axis current command (I q,out *) and the q-axis current value (I q,out ), the q-axis voltage command ( V q,out *) can be determined.
  • the outer 6-phase voltage generation unit 330 converts the dq-axis voltage command (V dq,out *) to the 6-phase voltage command (a-phase voltage command, b-phase voltage command, c-phase) based on the electrical angle of the outer rotor 20 voltage command, d-phase voltage command, e-phase voltage command, f-phase voltage command) (V abcdef *).
  • the outer 6-phase voltage generator 330 converts the dq-axis voltage command (V dq,out *) into an ⁇ -axis voltage command (V ⁇ ,out *), and according to [Equation 4] below, 6 A phase voltage command (V abcdef *) can be output.
  • the PWM controller 400 turns on the switching elements 80a to 80f and 90a to 90f of the inverter circuit 100 based on the inner 3-phase voltage command (V ace *) and the outer 6-phase voltage command (V abcdef *). Alternatively, a PWM control signal for turning off may be output. Specifically, the PWM control unit 400 performs Pulse Width Modulation (PWM) on the inner 3-phase voltage command (V ace *) and the outer 6-phase voltage command (V abcdef *), and the pulse width modulated PWM. The first inverter 101 and the second inverter 102 may be controlled based on the signal.
  • PWM Pulse Width Modulation
  • the PWM controller 400 generates PWM signals corresponding to voltage commands (V A , V B , V C , V D , V E , and V F ) for six wires (windings). can make it
  • the PWM control unit 400 may output respective voltage commands (VA , V B , V C , V D , VE , V F ) based on the following [Equation 5].
  • the controller 6 may drive the motor 16, and even when driving only one of the inner rotor 30 and the outer rotor 20 of the motor 16, the first inverter (101) and the second inverter (102) both must be controlled.
  • the controller 6 controls the motor 16 by inputting an inner rotation speed command ( ⁇ in *) as 0 and inputting an outer rotation speed command ( ⁇ out *) as a value corresponding to the target speed. It can be driven in 1 operation mode, and the motor 16 operates in the second operation by inputting the inner rotation speed command ( ⁇ in *) as a value corresponding to the target speed and inputting the outer rotation speed command ( ⁇ out *) as 0. mode, the motor 16 can be driven by inputting the inner rotation speed command ( ⁇ in *) as a value corresponding to the target speed and the outer rotation speed command ( ⁇ out *) as a value corresponding to the target speed. It can be driven in the third operation mode.
  • the controller 6 may drive the motor 16 in the third operation mode when the washing machine 1 proceeds with the washing process, and the washing machine 1 proceeds with the rinsing process and/or the spin-drying process.
  • the motor 16 may be driven in the first operation mode, and in the case where the washing machine 1 performs another preset operation (eg, water washing operation), the motor 16 may be operated in the second operation mode. there is.
  • the controller 6 may control the inverter circuit 100 so that the motor 16 is driven in the third operating mode during the washing cycle, and the motor 16 is driven in the first operating mode during the rinsing cycle.
  • the inverter circuit 100 can be controlled.
  • the current classification unit 500 separates the detected current detected from the current sensors 103 and 104 into the inner rotor 30 side detected current and the outer rotor 20 side detected current, and the PWM controller ( 400) divides the output of the PWM control signal of the inverter circuit 100 into an electrical signal output to the first inverter 101 and an electrical signal output to the second inverter 102, so that both of the plurality of inverters 101 and 102 PWM control can be performed.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a method of controlling a washing machine according to an exemplary embodiment.
  • the controller 6 may drive the motor 16 in a first operation mode, a second operation mode, or a third operation mode (1000).
  • the controller 6 operates the motor 16 Based on the mode change, the inverter circuit 100 may be controlled so that both the inner rotor 30 and the outer rotor 20 are stopped (1200).
  • the controller 6 changes the operating mode of the motor 16 from one of the first operating mode, second operating mode, or third operating mode to another operating mode.
  • both the inner rotor 30 and the outer rotor 20 can be stopped regardless of whether the operation mode before or after the change is.
  • the operation mode of the motor 16 may be changed.
  • the controller 6 operates the inverter circuit 100 to stop the rotating outer rotor 20 in response to a change in the operating mode of the motor 16 from the first operating mode to the third operating mode. You can control it.
  • controller 6 may control the inverter circuit 100 to stop the rotating inner rotor 30 in response to a change in the operating mode of the motor 16 from the second operating mode to the third operating mode. .
  • controller 6 controls both the rotating inner rotor 30 and the outer rotor 20 in response to a change in the operation mode of the motor 16 from the third operation mode to the first operation mode or the second operation mode.
  • the inverter circuit 100 can be controlled to stop.
  • the controller 6 controls the inverter circuit 100 to stop the outer rotor 20 in response to a change in the operating mode of the motor 16 from the first operating mode to the second operating mode.
  • the inverter circuit 100 may be controlled to stop the inner rotor 30 in response to a change in the operation mode of the motor 16 from the second operation mode to the first operation mode.
  • controller 6 may proceed with a driving stroke corresponding to the changed operation mode in response to both the inner rotor 30 and the outer rotor 20 being stopped (YES in 1300) (1400).
  • the controller 6 stops the outer rotor 20 and then the inner rotor 30 and the outer rotor 20 ) may proceed with a driving stroke for rotating all of them.
  • the controller 6 performs pulse width modulation control for both the first inverter 101 and the second inverter 102 even when the motor 16 is driven in the first or second operating mode. Accordingly, when the operation mode is changed, there is a concern that the period of the PWM signal applied to the first inverter 101 and the second inverter 102 is shifted.
  • the motor ( 16) Driving stability can be promoted, and abnormal noise generation can be suppressed.
  • the rotating rotor when one of the inner rotor 30 and the outer rotor 20 is rotating and the other is not rotating, in order to stop the rotating rotor and rotate the remaining rotor, the rotating rotor By starting the remaining rotors after stopping, the driving stability of the motor 16 can be achieved, and the generation of abnormal noise can be suppressed.
  • PWM control for the first inverter 101 and the second inverter 102 is simultaneously started while the driving process is performed, thereby facilitating synchronization of the inverter circuit 100. can do.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a driving stroke of a washing machine according to an exemplary embodiment
  • FIG. 11 illustrates a rotational speed of a motor corresponding to a driving stroke according to an exemplary embodiment.
  • the controller 6 rotates one of the inner rotor 30 and the outer rotor 20 when the operation mode is changed while at least one of the inner rotor 30 and the outer rotor 20 is rotating.
  • the current rotor may be stopped, and the driving stroke may be performed after the rotating rotor is stopped.
  • the drive process may include a bootstrap process (S1), an offset correction process (S2), an alignment process (S3), a rotation process (S4), and a speed control process (S5).
  • S1 bootstrap process
  • S2 offset correction process
  • S3 alignment process
  • S4 rotation process
  • S5 speed control process
  • the bootstrap process (S1), the offset correction process (S2), the alignment process (S3), the rotation process (S4), and the speed control process (S5) may be performed in that order, but some processes (eg, S1 and S2) may be omitted or the order may be changed.
  • the bootstrap process S1 means a process for charging the bootstrap capacitor Cb included in the inverter circuit 100 .
  • the controller 6 turns off the plurality of upper switching elements 80a to 80c and 90a to 90c included in the inverter circuit 100 for a certain period of time, and turns off the plurality of lower switching elements 80d to 80f. , 90d to 90f), the bootstrap process S1 may proceed.
  • the offset correction process (S2) means a process for correcting the offset of the inverter circuit 100.
  • the controller 6 compares the voltage value of both ends of the shunt resistor RS located at the lower end of the plurality of lower switching elements 80c to 80f and 90c to 90f with a preset reference voltage value to offset the offset.
  • a correction process (S2) may be performed.
  • the controller 6 performs the offset correction process S2 while maintaining the state of the plurality of switching elements as they are (upper switching element: OFF / lower switching element: ON) after completion of the bootstrap process S1. can proceed
  • the controller 6 may correct a driving current value for driving the motor 16 based on a difference between a voltage value of both ends of the shunt resistor RS and a reference voltage value.
  • the controller 6 compares the voltage value at both ends of the shunt resistor RS and the reference voltage value again, and If the comparison judgment proceeds more than the set number of times, it may be determined that the inverter circuit 100 is out of order.
  • the controller 6 may notify the user of the failure of the inverter circuit 100 by controlling components such as the control panel 5 including the display.
  • the controller 6 may proceed with an offset correction process for each of the first inverter 101 and the second inverter 102, and the offset correction process for both the first inverter 101 and the second inverter 102 is completed. Only in this case, it is possible to proceed to the next stroke (for example, S3, S4, S5) for driving the motor 16.
  • the alignment process (S3) means a process of aligning at least one of the first rotor and the second rotor to a preset position angle.
  • the controller 6 may perform PWM control on the first inverter 101 and the second inverter 102 to align the inner rotor 30 and the outer rotor 20 at a preset position angle. there is.
  • the rotation stroke (S4) increases the supply voltage so that at least one of the inner rotor 30 or the outer rotor 20 can rotate up to a certain speed ⁇ 1 and forcibly rotates either the inner rotor 30 or the outer rotor 20. means a stroke that rotates at least one of them.
  • the controller 6 performs PWM control on the first inverter 101 and the second inverter 102 to set at least one of the inner rotor 30 and the outer rotor 20 at a constant speed ⁇ 1 can be rotated up to
  • the controller 6 may rotate the outer rotor 20 up to a certain speed by performing PWM control on the first inverter 101 and the second inverter 102 in the first operation mode, and in the second operation mode ,
  • the inner rotor 30 can be rotated up to a certain speed by performing PWM control on the first inverter 101 and the second inverter 102, and in the third operation mode, the first inverter 101 and the second
  • PWM control on the inverter 102 By performing PWM control on the inverter 102, the inner rotor 30 and the outer rotor 20 can be rotated up to a certain speed.
  • the speed control process (S5) means a process of feedback control so that at least one of the inner rotor 30 and the outer rotor 20 follows the target speed ⁇ 2.
  • the controller 6 causes the outer rotation speed command ( ⁇ out *) and the rotation speed value ( ⁇ out ) of the outer rotor 20 to coincide, or the inner rotation speed command ( ⁇ in *) and the inner rotor PWM control may be performed on the first inverter 101 and the second inverter 102 so that the rotational speed values ⁇ in of (30) match.
  • the controller 6 may rotate the outer rotor 20 at a target speed ⁇ out * by performing PWM control on the first inverter 101 and the second inverter 102 in the first operation mode,
  • the inner rotor 30 may be rotated at the target speed ⁇ in * by performing PWM control on the first inverter 101 and the second inverter 102, and in the third operation mode , PWM control is performed on the first inverter 101 and the second inverter 102 to rotate the inner rotor 30 and the outer rotor 20 at target speeds ( ⁇ in *, ⁇ out *), respectively. .
  • the controller 6 only when the offset correction process (S2) for both the first inverter 101 and the second inverter 102 is completed before the alignment process (S3) in which the PWM control starts, PWM control can be simultaneously started for the first inverter 101 and the second inverter 102 .
  • the timing of PWM control for the first inverter 101 and the second inverter 102 can be synchronized by stopping all rotors and then proceeding with a driving stroke.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating a procedure of driving rate control according to an exemplary embodiment.
  • the controller 6 may drive the motor 16 in the third operating mode (2000).
  • the controller 6 may drive the motor 16 in the third mode of operation in the wash cycle.
  • the controller 6 may obtain temperature information on each of the plurality of switching elements 80a to 80f and 90a to 90f from a temperature sensing circuit included in the inverter circuit 100 .
  • the controller 6 controls the inner rotor 30 and the inner rotor 30 through a PWM control signal based on the fact that the temperature of at least one of the plurality of switching elements 80a to 80f and 90a to 90f exceeds the reference temperature (yes in 2100). Instead of controlling the outer rotor 20 to maintain the target speed, the inner rotor 30 and the outer rotor 20 may be rotated through operation rate control.
  • the controller 6 may perform operation rate control to adjust the operation rates (on-time and off-time duty) of the switching elements of the inverter circuit 100 to a preset duty.
  • the controller 6 determines whether the temperature of any one of the switching elements 80a to 80f included in the first inverter 101 exceeds the reference temperature or the switching elements 90a to 80f included in the second inverter 102. 90f), the operating rate of the inner rotor 30 and the operating rate of the outer rotor 20 may be adjusted downward based on the temperature exceeding the reference temperature (2200).
  • the controller 6 may control the inverter circuit 100 so that the operating rate of the inner rotor 30 and the operating rate of the outer rotor 20 become the same.
  • both the first inverter 101 and the second inverter 102 operate at the same operating rate. By operating as, it is possible to prevent the risk of circuit breakage.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating a procedure of inverter protection control according to an embodiment.
  • the controller 6 may drive the motor 16 in one of the first operation mode, the second operation mode, and the third operation mode (3000).
  • the controller 6 may receive an overcurrent signal output from an overcurrent detection circuit included in the inverter circuit 100 .
  • the controller 6 may use a first overcurrent signal output from a first overcurrent detection circuit for detecting an overcurrent of the first inverter 101 and/or a second overcurrent detection signal for detecting an overcurrent of the second inverter 102.
  • a second overcurrent signal output from the circuit may be received.
  • the controller 6 While driving the motor 16, the controller 6 responds to an overcurrent signal being output from any one of the first inverter 101 or the second inverter 102 (example of 3100 or 3200).
  • the driving of the first inverter 101 and the second inverter 102 may all be stopped (3300).
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating a procedure of motor driving control according to an exemplary embodiment.
  • the controller 6 may drive the motor 16 in one of the first operation mode, the second operation mode, and the third operation mode (4000).
  • the controller 6 operates when the motor 16 operates in the first operation mode (YES in 4100), that is, an outer rotation speed command ⁇ out * exists, and an inner rotation speed command ⁇ When the value of in *) is 0, a signal for changing the inner voltage command value (V dq,in *) to 0 for controlling the inner rotor 30 may be output (4150).
  • the signal for changing the voltage command value (V dq,in *) for controlling the inner rotor 30 to 0 is the inner speed command value ( ⁇ in *) or the inner current command value (i dq,in * ) means a signal that can change the inner voltage command value (V dq,in *) to 0 regardless of
  • the signal for changing the inner voltage command value (V dq,in *) to 0 is the inner voltage command value ( ⁇ out *) or the inner current command value (i dq,in *) regardless of what it is. It means a signal that can change the command value (V dq,in *) to 0.
  • the controller 6 operates when the motor 16 operates in the second operation mode (YES in 4200), that is, an inner rotation speed command ⁇ in * exists, and an outer rotation speed command ⁇ When the value of out *) is 0, a signal for changing the outer voltage command value (V dq,out *) to 0 for controlling the outer rotor 20 may be output (4250).
  • the signal for changing the voltage command value (V dq,out *) for controlling the outer rotor 20 to 0 is the outer speed command value ( ⁇ out *) or the outer current command value (i dq,out * ) means a signal that can change the outer voltage command value (V dq,out *) to 0 regardless of
  • the signal for changing the outer voltage command value (V dq,out *) to 0 is the outer voltage command value ( ⁇ out *) or the outer current command value (i dq,out *) regardless of what the outer voltage command value (V dq,out *) is. It means a signal that can change the command value (V dq,out *) to 0.
  • the controller 6 may perform PWM control for the inverter circuit 100 based on voltage commands (V A , V B , V C , V D , V E , V F ) output from the PWM controller 400. Yes (4300).
  • the stationary rotor e.g.: the inner rotor 30 or the outer rotor 20
  • the rotor to be stopped may rotate due to leakage magnetic flux.
  • the rotor which should stop receiving force from the laundry, rotates.
  • the driving current (i A , i B , i C , i D , i E , i F ) can be measured, and accordingly, the voltage command (V dq,in V dq,out *) may be output, and distortion may occur in the voltage output to the inverter circuit 100 due to unintended voltage commands (V dq,in ,V dq,out *), Accordingly, abnormal noise and step out may occur.
  • a voltage command that is unintentionally output by changing the voltage command values (V dq,in ,V dq,out *) for controlling the non-rotating rotor in the first operation mode or the second operation mode to 0. It is possible to prevent abnormal noise and step-out caused by
  • the disclosed embodiments may be implemented in the form of a recording medium storing instructions executable by a computer. Instructions may be stored in the form of program codes, and when executed by a processor, create program modules to perform operations of the disclosed embodiments.
  • the recording medium may be implemented as a computer-readable recording medium.
  • Computer-readable recording media include all types of recording media in which instructions that can be decoded by a computer are stored. For example, there may be read only memory (ROM), random access memory (RAM), a magnetic tape, a magnetic disk, a flash memory, an optical data storage device, and the like.
  • ROM read only memory
  • RAM random access memory
  • magnetic tape a magnetic tape
  • magnetic disk a magnetic disk
  • flash memory an optical data storage device
  • the computer-readable recording medium may be provided in the form of a non-transitory storage medium.
  • 'non-temporary storage medium' only means that it is a tangible device and does not contain signals (e.g., electromagnetic waves), and this term refers to the case where data is stored semi-permanently in the storage medium and temporary It does not discriminate if it is saved as .
  • a 'non-temporary storage medium' may include a buffer in which data is temporarily stored.
  • the method according to various embodiments disclosed in this document may be provided by being included in a computer program product.
  • Computer program products may be traded between sellers and buyers as commodities.
  • a computer program product is distributed in the form of a machine-readable recording medium (eg compact disc read only memory (CD-ROM)), or through an application store (eg Play StoreTM) or on two user devices (eg It can be distributed (eg downloaded or uploaded) online, directly between smartphones.
  • a part of a computer program product eg, a downloadable app
  • a device-readable recording medium such as a manufacturer's server, an application store server, or a relay server's memory. It can be temporarily stored or created temporarily.

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Abstract

모터의 동작 모드가 변경됨에 따라 발생하는 소음을 억제하고 모터의 구동 안정성을 확보하기 위한 세탁기는, 드럼; 펄세이터; 스테이터, 상기 드럼에 연결되는 제1 로터 및 상기 펄세이터에 연결되는 제2 로터를 포함하는 모터; 상기 모터와 연결되는 인버터 회로; 및 복수의 동작 모드에 기초하여 상기 모터를 구동하도록 상기 인버터 회로를 선택적으로 제어하되, 상기 복수의 동작 모드는, 상기 제1 로터만 회전하는 제1 동작 모드, 상기 제2 로터만 회전하는 제2 동작 모드 및 상기 제1 로터와 상기 제2 로터가 모두 회전하는 제3 동작 모드를 포함하고, 상기 모터의 동작 모드가 상기 복수의 동작 모드 중 어느 하나에서 다른 하나로 변경되는 것에 기초하여 상기 제1 로터 및 상기 제2 로터가 모두 정지하도록 상기 인버터 회로를 제어하고, 상기 변경된 동작 모드에 기초하여 상기 모터를 구동하도록 상기 인버터 회로를 제어하는 적어도 하나의 프로세서;를 포함한다.

Description

세탁기 및 세탁기의 제어방법
개시된 발명은 세탁기 및 세탁기의 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 듀얼 로터로 구성되는 모터를 포함하는 세탁기 및 세탁기의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 세탁기는 복수의 모터를 포함한다. 예를 들어, 복수의 모터는 드럼을 회전시키기 위한 드럼용 모터와 펄세이터를 회전시키기 위한 펄세이터용 모터를 각각 포함한다.
최근에는, 복수 개의 모터를 구비함에 따라 발생하는 비용을 저감하기 위해 듀얼 로터로 구성되는 모터를 사용하는 경우도 있다.
그러나, 듀얼 로터로 구성되는 모터를 제어하는 경우 안정성이 떨어질 수 있으며 이상 소음이 발생할 수 있다.
개시된 발명의 일 측면은, 듀얼 로터로 구성되는 모터를 제어하는 경우 펄스 폭 변조(PWM) 제어의 타이밍을 동기화함으로써 모터 구동의 안정성을 향상시키고 이상 소음의 발생을 저감할 수 있는 세탁기 및 세탁기의 제어방법을 제공한다.
개시된 발명의 일 측면에 따른 세탁기는, 드럼; 펄세이터; 스테이터, 상기 드럼에 연결되는 제1 로터 및 상기 펄세이터에 연결되는 제2 로터를 포함하는 모터; 상기 모터와 연결되는 인버터 회로; 및 복수의 동작 모드에 기초하여 상기 모터를 구동하도록 상기 인버터 회로를 선택적으로 제어하되, 상기 복수의 동작 모드는, 상기 제1 로터만 회전하는 제1 동작 모드, 상기 제2 로터만 회전하는 제2 동작 모드 및 상기 제1 로터와 상기 제2 로터가 모두 회전하는 제3 동작 모드를 포함하고, 상기 모터의 동작 모드가 상기 복수의 동작 모드 중 어느 하나에서 다른 하나로 변경되는 것에 기초하여 상기 제1 로터 및 상기 제2 로터가 모두 정지하도록 상기 인버터 회로를 제어하고, 상기 변경된 동작 모드에 기초하여 상기 모터를 구동하도록 상기 인버터 회로를 제어하는 적어도 하나의 프로세서;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 모터의 동작 모드가 상기 제1 동작 모드에서 상기 제3 동작 모드로 변경되는 것에 응답하여 상기 제1 로터가 정지하도록 상기 인버터 회로를 제어할 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 모터의 동작 모드가 상기 제2 동작 모드에서 상기 제3 동작 모드로 변경되는 것에 응답하여 상기 제2 로터가 정지하도록 상기 인버터 회로를 제어할 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 모터의 동작 모드가 상기 제3 동작 모드에서 상기 제1 동작 모드 또는 상기 제2 동작 모드로 변경되는 것에 응답하여 상기 제1 로터 및 상기 제2 로터가 모두 정지하도록 상기 인버터 회로를 제어할 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 모터의 동작 모드가 상기 제1 동작 모드에서 상기 제2 동작 모드로 변경되는 것에 응답하여 상기 제1 로터가 정지하도록 상기 인버터 회로를 제어하고, 상기 제1 로터가 정지된 것에 응답하여 상기 제2 로터를 회전시키기 위한 상기 제2 동작 모드의 구동 행정을 시작하도록 상기 인버터 회로를 제어할 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 모터의 동작 모드가 상기 제2 동작 모드에서 상기 제1 동작 모드로 변경되는 것에 응답하여 상기 제2 로터가 정지하도록 상기 인버터 회로를 제어하고, 상기 제2 로터가 정지된 것에 응답하여 상기 제1 로터를 회전시키기 위한 상기 제1 동작 모드의 구동 행정을 시작하도록 상기 인버터 회로를 제어할 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 인버터 회로는, 서로 병렬로 연결되는 제1 인버터 및 제2 인버터를 포함하고, 상기 제1 동작 모드 또는 상기 제2 동작 모드에서, 상기 제1 인버터 및 상기 제2 인버터 모두에 대해 펄스 폭 변조 제어(PWM 제어)를 수행할 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 제1 동작 모드에서 상기 제2 로터를 제어하기 위한 전압 명령값을 속도 명령값 또는 전류 명령값과 무관하게 0으로 변경하기 위한 신호를 출력하고, 상기 제2 동작 모드에서 상기 제1 로터를 제어하기 위한 전압 명령값을 속도 명령값 또는 전류 명령값과 무관하게 0으로 변경하기 위한 신호를 출력할 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 제1 로터 및 상기 제2 로터가 모두 정지한 것에 응답하여 상기 제1 로터만을 회전시키기 위해 상기 제1 동작 모드의 구동 행정을 진행하거나 상기 제2 로터만을 회전시키기 위해 상기 제2 동작 모드의 구동 행정을 진행하도록 상기 인버터 회로를 제어할 수 있다.
또한, 상기 인버터 회로는, 복수의 상측 스위칭 소자들과 복수의 하측 스위칭 소자들을 포함하고, 상기 구동 행정은, 상기 복수의 상측 스위칭 소자들을 오프시키고 상기 복수의 하측 스위칭 소자들을 온시키는 부트스트랩 행정; 상기 인버터 회로에 포함된 션트 저항의 양단의 전압값을 기준 전압값과 비교하는 오프셋 보정 행정; 상기 제1 로터 및 상기 제2 로터를 미리 설정된 각도로 정렬하는 정렬 행정; 상기 제1 로터 또는 상기 제2 로터 중 적어도 하나를 기준 속도로 회전시키기 위한 회전 행정; 및 상기 제1 로터 또는 상기 제2 로터 중 적어도 하나를 목표 속도로 회전시키기 위한 속도 제어 행정;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 인버터 회로는, 서로 병렬로 연결되는 제1 인버터 및 제2 인버터를 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 오프셋 보정 행정이 완료된 것에 기초하여, 상기 제1 인버터 및 상기 제2 인버터에 대한 PWM 제어를 동시에 시작할 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 제1 로터의 운전율과 상기 제2 로터의 운전율이 동일해지도록 상기 인버터 회로를 제어할 수 있다.
또한, 상기 인버터 회로는, 서로 병렬로 연결되는 제1 인버터 및 제2 인버터를 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 제1 인버터 또는 상기 제2 인버터 중 어느 하나의 인버터로부터 과전류 신호가 출력된 것에 응답하여 상기 제1 인버터 및 상기 제2 인버터의 구동을 정지시킬 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 제1 동작 모드에서 상기 모터에 6상 전류를 공급하도록 상기 인버터 회로를 제어하고, 상기 제2 동작 모드에서 상기 모터에 3상 전류를 공급하도록 상기 인버터 회로를 제어하고, 상기 제3 동작 모드에서 상기 모터에 3상 전류와 6상 전류를 합친 복합 전류를 공급하도록 상기 인버터 회로를 제어할 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 제1 로터가 정지된 것에 응답하여 상기 제1 로터 및 상기 제2 로터 모두를 회전시키기 위해 상기 제3 동작 모드의 구동 행정을 시작하도록 상기 인버터 회로를 제어할 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 제2 로터가 정지된 것에 응답하여 상기 제1 로터 및 상기 제2 로터 모두를 회전시키기 위해 상기 제3 동작 모드의 구동 행정을 시작하도록 상기 인버터 회로를 제어
또한, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 세탁 행정 중에 상기 모터가 상기 제3 동작 모드로 구동되도록 상기 인버터 회로를 제어하고, 헹굼 행정 중에 상기 모터가 상기 제1 동작 모드로 구동되도록 상기 인버터 회로를 제어할 수 있다.
또한, 상기 제1 로터는 상기 스테이터의 외측에 배치되고, 상기 제2 로터는 상기 스테이터의 내측에 배치될 수 있다.
개시된 발명의 일 측면에 따른 세탁기의 제어방법은, 스테이터, 드럼에 연결되는 제1 로터 및 펄세이터에 연결되는 제2 로터를 포함하는 모터를 포함하는 세탁기의 제어방법에 있어서, 복수의 동작 모드에 기초하여 상기 모터를 구동하도록 상기 인버터 회로를 선택적으로 제어하되, 상기 복수의 동작 모드는, 상기 제1 로터만 회전하는 제1 동작 모드, 상기 제2 로터만 회전하는 제2 동작 모드 및 상기 제1 로터와 상기 제2 로터가 모두 회전하는 제3 동작 모드를 포함하는 단계; 상기 모터의 동작 모드가 상기 복수의 동작 모드 중 어느 하나에서 다른 하나로 변경되는 것에 기초하여 상기 제1 로터 및 상기 제2 로터를 모두 정지시키는 단계; 및 상기 변경된 동작 모드에 기초하여 상기 모터를 구동하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 로터 및 상기 제2 로터를 모두 정지시키는 단계는, 상기 모터의 동작 모드가 상기 제1 동작 모드 또는 상기 제2 동작 모드에서 상기 제3 동작 모드로 변경되는 것에 응답하여 상기 제1 로터 또는 상기 제2 로터를 정지시키는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 로터 및 상기 제2 로터를 모두 정지시키는 단계는, 상기 모터의 동작 모드가 상기 제3 동작 모드에서 상기 제1 동작 모드 또는 상기 제2 동작 모드로 변경되는 것에 응답하여 상기 제1 로터 및 상기 제2 로터를 모두 정지시키는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 세탁기의 제어방법은, 상기 제1 로터 및 상기 제2 로터가 모두 정지한 것에 응답하여 상기 제1 로터 또는 상기 제2 로터 중 적어도 하나를 회전시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
개시된 발명의 일 측면에 따르면, 모터의 동작 모드가 변경됨에 따라 발생하는 소음을 억제할 수 있다.
개시된 발명의 일 측면에 따르면, 모터의 구동 안정성을 확보하여 구동 불량을 사전에 방지할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 세탁기의 측면 단면도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 세탁기의 모터를 도시한다.
도 3은 일 실시예에 따른 세탁기의 모터가 제1 동작 모드로 구동되는 것을 도시한다.
도 4는 일 실시예에 따른 세탁기의 모터가 제2 동작 모드로 구동되는 것을 도시한다.
도 5는 일 실시예에 따른 세탁기의 모터가 제3 동작 모드로 구동되는 것을 도시한다.
도 6은 일 실시예에 따른 세탁기의 모터, 인버터 회로 및 컨트롤러의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 컨트롤러의 제어 블록도를 도시한다.
도 8는 일 실시예에 따른 컨트롤러가 인버터 회로에 대해 PWM 제어를 수행하는 것을 도시한다.
도 9는 일 실시예에 따른 세탁기의 제어방법을 나타내는 순서도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 세탁기의 구동 행정을 나타내는 순서도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 구동 행정에 대응되는 모터의 회전 속도를 도시한다.
도 12는 일 실시예에 따른 운전율 제어의 수순을 나타내는 순서도이다.
도 13은 일 실시예에 따른 인버터 보호 제어의 수순을 나타내는 순서도이다.
도 14는 일 실시예에 따른 모터 구동 제어의 수순을 나타내는 순서도이다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.
본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다.
예를 들어, 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들의 조합이 존재함을 표현하고자 하는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들의 조합의 추가적인 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는다.
또한, "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위하여 사용되며, 상기 하나의 구성요소들을 한정하지 않는다.
또한, "~부", "~기", "~블록", "~부재", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 용어들은 FPGA (field-programmable gate array)/ ASIC (application specific integrated circuit) 등 적어도 하나의 하드웨어, 메모리에 저장된 적어도 하나의 소프트웨어 또는 프로세서에 의하여 처리되는 적어도 하나의 프로세스를 의미할 수 있다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 개시된 발명의 일 실시예가 상세하게 설명된다. 첨부된 도면에서 제시된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낼 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 작용 원리 및 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 세탁기의 측면 단면도이다.
도 1을 참조하면, 세탁기(1)는, 세탁으로부터 헹굼, 탈수의 각 처리를 자동 제어에 의해 행할 수 있는 전자동식 세탁기일 수 있다.
세탁기(1)는, 직사각형 상자 형상의 하우징(2)을 갖고, 그 전방면에, 도어(3)에 의해 개폐되는 원형의 투입구(4)가 형성되어 있다. 세탁물의 출납은, 이 투입구(4)를 통하여 행해질 수 있다.
하우징(2)의 전방면 상부에는, 스위치, 터치 패드, 버튼 등이 배치된 컨트롤 패널(5)이 설치되어 있을 수 있다.
하우징(2)에는, 컨트롤러(6), 수조(10), 드럼(11) 모터(16), 펄세이터(12) 등이 배치될 수 있다.
수조(10)는, 일단부에 내경보다도 소직경의 개구(10a)를 갖는 바닥이 있는 원통 형상의 용기일 수 있으며, 그 개구(10a)를 투입구(4)를 향해, 그 중심선이 전후의 대략 수평 방향으로 연장되도록 가로 배치로 한 상태에서, 하우징(2)의 내부에 설치될 수 있다. 수조(10)의 상부에는, 급수부(7)가 설치되어 있고, 세탁 시나 헹굼 시에는, 급수부(7)로부터 공급된 세정수나 헹굼수가, 수조(10)의 하부에 저류된다. 수조(10)의 하부에는, 밸브에 의해 개폐 제어되는 배수관(8)이 연결되어 있고, 불필요한 물은, 배수관(8)을 통하여 세탁기(1)의 외부로 배수될 수 있다.
드럼(11)은, 일단부에 개구부(11a)를 갖고, 타단부에 저부를 갖는 바닥이 있는 원통 형상의 용기이며, 그 개구부(11a)를 전방을 향하게 한 상태에서 수조(10)에 수용되어 있다. 드럼(11)은, 전후 방향으로 연장되는 회전축(J)을 중심으로 회전 가능하게 되어 있고, 드럼(11)에 세탁물이 수용된 상태에서, 세탁, 헹굼, 탈수 등의 각 행정이 실행된다.
드럼(11)의 주위벽부에는, 내외로 관통하는 다수의 통수 구멍(11b)이 형성될 수 있고, 수조(10)에 저류된 세정수는, 이들 통수 구멍(11b)을 통하여 드럼(11)의 내부로 유입될 수 있다.
펄세이터(12)는, 드럼(11)의 저부에 배치될 수 있다. 펄세이터(12)는, 드럼(11)과 독립적으로 회전축(J)을 중심으로 회전할 수 있다.
이너 샤프트(13) 및 아우터 샤프트(14)로 이루어지는 이중 샤프트(15)가, 회전축(J)을 중심으로 수조(10)의 저면을 관통한 상태로 설치될 수 있다. 아우터 샤프트(14)는, 이너 샤프트(13)보다도 축길이가 짧은 원통 형상의 샤프트일 수 있다.
이너 샤프트(13)는, 아우터 샤프트(14)의 내부에 회전 가능하게 축지지되어 있고, 그 선단부에 펄세이터(12)가 연결되어 지지될 수 있다. 아우터 샤프트(14)는, 수조(10)에 회전 가능하게 축지지되어 있고, 그 선단부에 드럼(11)이 연결되어 지지될 수 있다. 아우터 샤프트(14) 및 이너 샤프트(13)의 기단부는, 수조(10)의 후방측에 배치된 모터(16)에 연결될 수 있다.
모터(16)는, 직경이 수조(10)보다도 작은 편평한 원기둥 형상의 외관을 갖고, 수조(10)의 후방측에 부착될 수 있다. 모터(16)는, 아우터 샤프트(14) 및 이너 샤프트(13)의 각각을 독립적으로 구동할 수 있다.
컨트롤러(6)는, CPU나 메모리 등의 하드웨어와, 제어 프로그램 등의 소프트웨어로 구성될 수 있다. 컨트롤러(6)는 세탁기(1) 내 구성요소들의 동작을 제어하기 위한 알고리즘, 프로그램 형태의 데이터를 저장하는 적어도 하나의 메모리(6a), 및 적어도 하나의 메모리에 저장된 데이터를 이용하여 전술한 동작을 수행하는 적어도 하나의 프로세서(6b)를 포함하여 구현될 수 있다. 이때, 메모리(6a)와 프로세서(6b)는 각각 별개의 칩으로 구현될 수 있다. 또는, 메모리(6a)와 프로세서(6b)는 단일 칩으로 구현될 수도 있다.
컨트롤러(6)는, 세탁기(1)의 각종 구성 요소(예: 모터(16))를 제어할 수 있으며, 컨트롤 패널(5)로 입력되는 지시에 따라 급수, 세탁, 헹굼, 탈수 등의 각 행정을 자동으로 운전할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 세탁기의 모터를 도시한다.
도 2를 참조하면, 모터(16)는, 제1 로터(20)(아우터 로터), 제2 로터(30)(이너 로터) 및 스테이터(40)를 포함할 수 있다. 일실시예에서, 모터(16)는, 하나의 스테이터(40)의 직경 방향 외측 및 내측에 아우터 로터(20) 및 이너 로터(30)를 구비한, 듀얼 로터 모터(16)일 수 있다.
일 실시예에서, 아우터 로터(20) 및 이너 로터(30)는 각각 드럼(11) 및 펄세이터(12)에 연결되어 있으며, 이들을 직접 구동할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 아우터 로터(20)는 드럼(11)에 연결될 수 있으며 이너 로터(30)는 펄세이터(12)에 연결될 수 있다.
아우터 로터(20) 및 이너 로터(30)는, 스테이터(40)의 코일(43)을 공용하고 있고, 코일(43)에 전류(예: 3상 전류, 6상 전류, 복합 전류)를 공급받음으로써, 모터(16)는, 아우터 로터(20) 및 이너 로터(30) 각각을 독립적으로 회전 구동할 수 있다.
일실시예에서, 아우터 로터(20)는 스테이터의 외측에 배치되고, 이너 로터(30)는 스테이터(40)의 내측에 배치될 수 있다.
아우터 로터(20)는, 편평한 바닥이 있는 원통 형상의 부재이며, 저부의 주연에 세워 설치된 로터 요크(22)와, 원호 형상의 영구 자석으로 이루어지는 복수의 아우터 마그넷(24)을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 48개의 아우터 마그넷(24)은 원주 방향으로 연속해서 N극과 S극이 교대로 나열되도록 배치되고, 로터 요크(22)의 내면에 고정될 수 있다.
이너 로터(30)는, 아우터 로터(20)보다도 외경이 작은 편평한 바닥이 있는 원통 형상의 부재일 수 있으며, 저부의 주위에 세워 설치된 내측 주위벽부(32)와, 직사각형 판 형상의 영구 자석으로 이루어지는 복수의 이너 마그넷(34)을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 42개의 이너 마그넷(34)이, 원주 방향으로 연속해서 N극과 S극이 교대로 나열되도록 배치되고, 내측 주위벽부(32)의 외면에 설치 고정될 수 있다.
스테이터(40)는, 아우터 로터(20)의 내경보다도 외경이 작고 이너 로터(30)의 외경보다도 내경이 큰 원환 형상의 부재로 형성될 수 있다. 스테이터(40)는, 복수의 티스(41)나 코일(43) 등이, 수지로 매설된 상태로 구비될 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 스테이터(40)에는, 36개의 I형 티스(41) 및 코일(43)이 구비될 수 있다.
티스(41)는, 종단면이 I의형상을 갖는 박판 형상의 철 부재일 수 있으며, 각각이 등간격으로 방사상으로 배열되도록 하여 스테이터(40)의 전체 둘레에 배치될 수 있다. 티스(41)의 내주측 및 외주측 측단부는, 그 양쪽 코너로부터 둘레 방향으로 플렌지 형상으로 돌출될 수 있다.
티스(41)에는, 절연재를 통하여 절연재로 피복된 복수의 와이어(예: 6개의 와이어)를, 소정의 순서 및 구성으로 연속해서 권회함으로써, 티스(41)마다 코일(43)이 형성될 수 있다. 코일(43)이 형성된 일군의 티스(41)는, 각 직경 측단부면만을 노출시킨 상태로 몰드 성형에 의해 열경화성 수지로 매설되어 있고, 절연된 상태로 일정한 배치로 고정될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 각 코일(43)은 6개의 와이어 각각을 일정한 순서로 36개의 I형 티스(41) 각각에 감음으로써 형성될 수 있다.
티스(41)의 이너 로터(30)측의 단부는, 이너 마그넷(34)과 근소한 간극을 두고 대향하고, 티스(41)의 아우터 로터(20)측의 단부는, 아우터 마그넷(24)과 근소한 간극을 두고 대향하도록, 스테이터(40), 이너 로터(30), 아우터 로터(20)가 부착되어 있다.
인접하는 티스(41) 사이에 있어서의 이너 로터(30) 근방의 위치에는, 디지털식 자속 센서(44)나, 속도 센서(46)가 배치될 수 있다. 자속 센서(44)는, 예를 들어 홀 센서로 구성되고, 이너 로터(30)의 이너 마그넷(34)의 위치를 검출할 수 있다. 또한, 속도 센서(46)는, 이너 로터(30)의 회전 속도를 검출할 수 있다.
또한, 인접하는 티스(41) 사이에 있어서의 아우터 로터(20) 근방의 위치에는, 아날로그식 자속 센서(45)나, 속도 센서(47)가 배치될 수 있다. 자속 센서(45)는, 예를 들어 홀 센서로 구성되고, 아우터 로터(20)의 아우터 마그넷(24)의 위치를 검출할 수 있다. 또한, 속도 센서(47)는, 아우터 로터(20)의 회전 속도를 검출할 수 있다.
일실시예에 따른 모터(16)에서는, 스테이터(40)의 코일(43)에 3상(phase)과 6상(phase)으로 이루어진 복합 전류가 공급될 수 있고, 극수가 적은 이너 로터(30)는 3상으로 구동되고, 극수가 많은 아우터 로터(20)는 6상으로 구동되도록 설계될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 아우터 마그넷(24)의 개수, 이너 마그넷(34)의 개수 또는 티스(41)의 개수는 이너 로터(30)가 3상으로 구동되고, 아우터 로터(20)가 6상으로 구동되도록 제한 없이 변경될 수 있다. 구체적으로는, 일실시예에 따른 모터(16)는, 스테이터(60)의 슬롯수(S)가 36, 이너 로터(30)의 극수(P1)가 42, 아우터 로터(20)의 극수(P2)가 48이 되도록 구성되므로, 그 비율은 S:P1:P2＝6:7:8로 설계될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 이너 로터(30)는 이너 샤프트(13)와 연결될 수 있으며, 이에 따라, 펄세이터(12)와 연결될 수 있다.
또한, 아우터 로터(20)는 아우터 샤프트(14)와 연결될 수 있으며, 이에 따라, 드럼(11)과 연결될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 세탁기의 모터가 제1 동작 모드로 구동되는 것을 도시하고, 도 4는 일 실시예에 따른 세탁기의 모터가 제2 동작 모드로 구동되는 것을 도시하고, 도 5는 일 실시예에 따른 세탁기의 모터가 제3 동작 모드로 구동되는 것을 도시한다.
도 3을 참조하면, 모터(16)는 이너 로터(30)가 정지되고 아우터 로터(20)만이 회전되는 제1 동작 모드로 구동될 수 있다.
일실시예에서, 모터(16)에 6상 전류가 공급되는 경우 아우터 로터(20)만이 회전하고, 이너 로터(30)는 회전하지 않을 수 있다.
도 4를 참조하면, 모터(16)는 아우터 로터(20)가 정지되고 이너 로터(30)만이 회전되는 제2 동작 모드로 구동될 수 있다.
일실시예에서, 모터(16)에 3상 전류가 공급되는 경우 이너 로터(30)만이 회전하고, 아우터 로터(20)는 회전하지 않을 수 있다.
도 5를 참조하면, 모터(16)는 아우터 로터(20)와 이너 로터(30)가 모두 회전되는 제3 동작 모드로 구동될 수 있다.
일실시예에서, 모터(16)에 6상 전류와 3상 전류를 합친 복합 전류가 공급되는 경우 이너 로터(30)와 아우터 로터(20)가 모두 회전할 수 있다.
구체적으로, 단절권 계수를 Kp, 분포권 계수를 Kd, 권선 계수를 Kw라고 정의하면, 이너 로터(30)를 구동할 때, 6상에서는 Kp＝0.97, Kd＝0, Kw＝0이 되어 이너 로터(30)를 구동할 수 없는 반면 3상에서는 Kp＝0.97, Kd＝0.97, Kw＝0.93이 되어 이너 로터(30)를 구동할 수 있다.
반면에, 아우터 로터(20)를 구동할 때, 6상에서는 Kp＝0.87, Kd＝0.87, Kw＝0.75가 되어 아우터 로터(20)를 구동할 수 있는 반면 3상에서는 Kp＝0.87, Kd＝0, Kw＝0이 되어 아우터 로터(20)를 구동할 수 없다
도 6은 일 실시예에 따른 세탁기의 모터, 인버터 회로 및 컨트롤러의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 6을 참조하면, 세탁기(1)는 모터(16)와 연결되고, 서로 병렬로 연결되는 제1 인버터(101) 및 제2 인버터(102)로 구성되는 인버터 회로(100)를 포함할 수 있다.
제1 인버터(101)와 제2 인버터(102)는 공통의 직류 전원에 접속될 수 있다.
제1 인버터(101) 및 제2 인버터(102)는 3상 인버터이며, 제1 인버터(101)는 3개의 상측 스위칭 소자들(80a, 80b, 80c)과 3개의 하측 스위칭 소자들(80d, 80e, 80f)을 포함하고, 제2 인버터(102)는 3개의 상측 스위칭 소자들(90a, 90b, 90c)과 3개의 하측 스위칭 소자들(90d, 90e, 90f)을 포함할 수 있다.
인버터 회로(100)를 구성하는 복수의 스위칭 소자들(80a~80f, 90a~90f)은, 일 예로, IGBT로 구현될 수 있다.
모터(16)의 코일(43)을 형성하는 6개의 와이어 각각은 제1 인버터(101) 및 제2 인버터(102)와 연결될 수 있다.
컨트롤러(6)는 소정의 지령신호와 삼각파로 이루어진 반송파를 사용하여, 펄스폭 변조 제어(PWM 제어)된 전기신호를 제1 인버터(101) 및 제2 인버터(102)에 입력하고, 모터(16)에 직류 전압을 인가시킬 수 있다.
각각의 스위칭 소자들(80a~80f, 90a~90f)은 컨트롤러(6)로부터 출력된 전기신호(PWM 제어 신호)에 기초하여 온 또는 오프될 수 있으며, 온/오프의 조합에 의해 모터(16)로의 공급 전력이 제어될 수 있다.
일실시예에서, 각각의 스위칭 소자들(80a~80f, 90a~90f)의 온/오프의 조합에 의해 이너 로터(30)와 아우터 로터(20)의 구동이 제어될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 인버터 회로(100)는 하측 스위칭 소자들(80d~80f, 90d~90f)의 하단에 마련된 션트 저항(RS)을 포함할 수 있으며, 컨트롤러(6)는 션트 저항(RS)의 양단에 걸리는 전압에 대한 정보를 수신할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 인버터 회로(100)는 스위칭 소자들(80a~80f, 90a~90f)을 동작시키기 위해 필요한 전압이 충전되는 부트스트랩 커패시터(Cb)를 더 포함할 수 있다. 일실시예에서, 부트스트랩 커패시터(Cb)는 각각의 스위칭 소자 쌍(예: 80a & 80d, 80b & 80e, 80c & 80f, 90a & 90d, 90b & 90e, 90c & 90f)에 대응되도록 마련될 수 있다.
부트스트랩 커패시터(Cb)는 하측 스위칭 소자들(80d~80f, 90d~90f)이 온되고, 상측 스위칭 소자들(80a~80c, 90a~90c)이 오프된 상태에서 충전될 수 있다.
도면에는 도시되어 있지 않지만, 인버터 회로(100)는 스위칭 소자들(80a~80f, 90a~90d)의 온도를 감지하기 위한 온도 감지 회로를 더 포함할 수 있다. 온도 감지 회로는 공지된 방법으로 구현될 수 있다.
또한, 인버터 회로(100)는 스위칭 소자들(80a~80f, 90a~90d)의 과전류를 검출하기 위한 과전류 감지 회로를 더 포함할 수 있다. 과전류 감지 회로는 공지된 방법으로 구현될 수 있다.
인버터 회로(100)는 제1 인버터(101)로부터 모터(16)로 공급되는 전류를 검출하기 위한 제1 전류 센서(103) 및 제2 인버터(102)로부터 모터(16)로 공급되는 전류를 검출하기 위한 제2 전류 센서(104)를 포함할 수 있다.
제1 전류 센서(103) 및 제2 전류 센서(104)로부터 검출된 전류에 대한 정보는 컨트롤러(6)로 전달될 수 있다.
일실시예에서, 모터(16)는 아우터 로터(20)의 상태 정보를 획득하는 제1 센서부(105) 및 이너 로터(30)의 상태 정보를 획득하는 제2 센서부(106)를 포함할 수 있다.
제1 센서부(105)는 아우터 로터(20)의 위치를 검출하는 자속 센서(45) 및/또는 아우터 로터(20)의 속도를 검출하는 속도 센서(47)를 포함할 수 있다.
제2 센서부(106)는 이너 로터(30)의 위치를 검출하는 자속 센서(44) 및/또는 이너 로터(30)의 속도를 검출하는 속도 센서(46)를 포함할 수 있다.
제1 센서부(105) 및 제2 센서부(106)로부터 획득된 정보는 컨트롤러(6)로 전달될 수 있다.
컨트롤러(6)는 제1 전류 센서(103) 및 제2 전류 센서(104)로부터 수신된 검출 전류로부터 산출되는 드럼(11) 및 펄세이터(12)의 목표 회전 속도나, 제1 센서부(105) 및 제2 센서부(106)로부터 검출되는 이너 로터(30) 및 아우터 로터(20)의 검출 회전 속도에 기초하여, 드럼(11) 및 펄세이터(12)가 목표 회전 속도로 회전하도록, 제1 인버터(101) 및 제2 인버터(102)에 입력하는 전기신호(PWM 제어 신호)를 보정할 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 컨트롤러의 제어 블록도를 도시한다.
도 7을 참조하면, 컨트롤러(6)는 이너 속도 제어부(210), 이너 전류 제어부(220), 이너 3상 전압 생성부(230), 아우터 속도 제어부(310), 아우터 전류 제어부(320), 아우터 6상 전압 생성부(330), PWM 제어부(400) 및 전류 분류부(500)를 포함할 수 있다.
도면에는 도시되어 있지 않지만, 컨트롤러(6)는 3상 구동 전류 값(iA, iC, iE; iACE) 및/또는 3상 구동 전압 값(Va, Vb, Vc; Vace)의 3상 축(a축, c축, e축)을 직교 좌표축(α축, β축) 및/또는 dq좌표축(d축, q축)으로 변환하거나, 6상 구동 전류값(iA, iB, iC iD iE iF; iABCDEF) 및/또는 6상 구동 전압값(Va, Vb, Vc, Vd, Ve, Vf; Vabcdef)의 6상 축(a축, b축, c축, d축, e축, f축)을 직교 좌표축(α축, β축) 및/또는 dq좌표축(d축, q축)으로 변환하기 위한 좌표 변환부를 더 포함할 수 있다.
또한, 컨트롤러(6)는 직교 좌표축(α축, β축)을 dq좌표축(d축, q축)으로 변환하거나, dq좌표축(d축, q축)을 직교 좌표축(α축, β축)으로 변환하거나, 직교 좌표축(α축, β축) 및/또는 dq축(d축, q축)을 3상 축(a축, c축, e축) 및/또는 6상 축(a축, b축, c축, d축, e축, f축)으로 변경하기 위한 좌표 변환부를 포함할 수 있다.
전류 분류부(500)는 제1 전류 센서(103) 및 제2 전류 센서(104)에서 측정된 6상 전류(iA, iB, iC, iD, iE, iF; iABCDEF)를 분류하여 이너 전류 제어부(220)와 아우터 전류 제어부(320)가 동작하기 위한 측정 전류를 분리하는 기능을 수행할 수 있다.
일실시예에서, 전류 분류부(500)는 하기 [식 1]에 따라 직교 좌표계에서 이너 전류 제어부(220)가 동작하기 위한 측정 전류를 산출할 수 있다.
[식 1]
Figure PCTKR2022010201-appb-img-000001
좌표 변환부는 공지된 방법으로 직교 좌표축에 대한 측정 전류(iαβ,in)를 dq좌표 축으로 변환하여 dq축에 대해 이너 전류 제어부(220)가 동작하기 위한 측정 전류(idq,in)를 출력할 수 있다.
일실시예에서, 전류 분류부(500)는 하기 [식 2]에 따라 직교 좌표계에서 아우터 전류 제어부(320)가 동작하기 위한 측정 전류를 산출할 수 있다.
[식 2]
Figure PCTKR2022010201-appb-img-000002
좌표 변환부는 공지된 방법으로 직교 좌표축에 대한 측정 전류(iαβ,out)를 dq좌표 축으로 변환하여 dq축에 대해 아우터 전류 제어부(320)가 동작하기 위한 측정 전류(idq,out)를 출력할 수 있다.
이너 속도 제어부(210)는 컨트롤러(6)의 이너 회전 속도 명령(ωin*)과 이너 로터(30)의 회전 속도값(ωin)을 비교하고, 비교 결과에 기초하여 d축 전류 명령과 q축 전류 명령(idq,in*)을 출력할 수 있다. 예를 들어, 이너 속도 제어부(210)는 비례 적분 제어(Proportional Integral Control, PI control)를 이용하여 이너 로터(30)에 대한 회전 속도 명령(ωin*)과 이너 로터(30)의 회전 속도값(ωin) 사이의 차이에 기초하여 이너 로터(30)에 공급될 d축 전류 명령과 q축 전류 명령(idq,in*)을 산출할 수 있다.
이너 전류 제어부(220)는 이너 속도 제어부(210)로부터 출력되는 d축 전류 명령과 q축 전류 명령(idq,in*)과 전류 분류부(500)로부터 출력되는 d축 전류 값과 q축 전류 값(idq,in)을 비교하고, 비교 결과에 기초하여 d축 전압 명령과 q축 전압 명령(Vdq,in*)을 출력할 수 있다. 구체적으로, 이너 전류 제어부(220)는 비례 적분 제어(Proportional Integral Control, PI control)를 이용하여, d축 전류 명령(Id,in*)과 d축 전류 값(Id,in) 사이의 차이에 기초하여 d축 전압 명령(Vd,in*)을 판단하고 q축 전류 명령(Iq,in*)과 q축 전류 값(Iq,in) 사이의 차이에 기초하여 q축 전압 명령(Vq,in*)을 판단할 수 있다.
이너 3상 전압 생성부(230)는 이너 로터(30)의 전기각에 기초하여 dq축 전압 명령(Vdq,in*)을 3상 전압 명령(a상 전압 명령, c상 전압 명령, e상 전압 명령)(Vace*)으로 변환할 수 있다.
일실시예에서, 이너 3상 전압 생성부(230)는 dq축 전압 명령(Vdq,in*)을 αβ축 전압 명령(Vαβ,in*)으로 변환하고, 하기 [식 3]에 따라 3상 전압 명령(Vace*)을 출력할 수 있다.
[식 3]
Figure PCTKR2022010201-appb-img-000003
아우터 속도 제어부(310)는 컨트롤러(6)의 아우터 회전 속도 명령(ωout*)과 아우터 로터(20)의 회전 속도값(ωout)을 비교하고, 비교 결과에 기초하여 d축 전류 명령과 q축 전류 명령(idq,out*)을 출력할 수 있다. 예를 들어, 아우터 속도 제어부(310)는 비례 적분 제어(Proportional Integral Control, PI control)를 이용하여 아우터 로터(20)에 대한 회전 속도 명령(ωout*)과 아우터 로터(20)의 회전 속도값(ωout) 사이의 차이에 기초하여 아우터 로터(20)에 공급될 d축 전류 명령과 q축 전류 명령(idq,out*)을 산출할 수 있다.
아우터 전류 제어부(320)는 아우터 속도 제어부(310)로부터 출력되는 d축 전류 명령과 q축 전류 명령(idq,out*)과 전류 분류부(500)로부터 출력되는 d축 전류 값과 q축 전류 값(idq,out)을 비교하고, 비교 결과에 기초하여 d축 전압 명령과 q축 전압 명령(Vdq,out*)을 출력할 수 있다. 구체적으로, 아우터 전류 제어부(320)는 비례 적분 제어(Proportional Integral Control, PI control)를 이용하여, d축 전류 명령(Id,out*)과 d축 전류 값(Id,out) 사이의 차이에 기초하여 d축 전압 명령(Vd,out*)을 판단하고 q축 전류 명령(Iq,out*)과 q축 전류 값(Iq,out) 사이의 차이에 기초하여 q축 전압 명령(Vq,out*)을 판단할 수 있다.
아우터 6상 전압 생성부(330)는 아우터 로터(20)의 전기각에 기초하여 dq축 전압 명령(Vdq,out*)을 6상 전압 명령(a상 전압 명령, b상 전압 명령, c상 전압 명령, d상 전압 명령, e상 전압 명령, f상 전압 명령)(Vabcdef*)으로 변환할 수 있다.
일실시예에서, 아우터 6상 전압 생성부(330)는 dq축 전압 명령(Vdq,out*)을 αβ축 전압 명령(Vαβ,out*)으로 변환하고, 하기 [식 4]에 따라 6상 전압 명령(Vabcdef*)을 출력할 수 있다.
[식 4]
Figure PCTKR2022010201-appb-img-000004
PWM 제어부(400)는 이너 3상 전압 명령(Vace*)과 아우터 6상 전압 명령(Vabcdef*)에 기초하여 인버터 회로(100)의 스위칭 소자들(80a~80f, 90a~90f)을 턴온 또는 턴오프하기 위한 PWM 제어신호를 출력할 수 있다. 구체적으로 PWM 제어부(400)는 이너 3상 전압 명령(Vace*)과 아우터 6상 전압 명령(Vabcdef*)에 대하여 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation, PWM)을 수행하고, 펄스 폭 변조된 PWM 신호에 기초하여 제1 인버터(101) 및 제2 인버터(102)를 제어할 수 있다.
도 8는 일 실시예에 따른 컨트롤러(6)가 인버터 회로(100)에 대해 PWM 제어를 수행하는 것을 도시한다.
도 8을 참조하면, PWM 제어부(400)는 6개의 와이어(권선)에 대해 각각의 전압 명령(VA, VB, VC, VD, VE, VF)에 대응되는 PWM 신호를 발생시킬 수 있다.
일실시예에서, PWM 제어부(400)는 하기 [식 5]에 기초하여 각각의 전압 명령(VA, VB, VC, VD, VE, VF)을 출력할 수 있다.
[식 5]
Figure PCTKR2022010201-appb-img-000005
이와 같이, 일실시예에서, 컨트롤러(6)는 모터(16)를 구동시킬 수 있으며, 모터(16)의 이너 로터(30) 또는 아우터 로터(20) 중 어느 하나만을 구동시키는 경우에도 제1 인버터(101) 및 제2 인버터(102)를 모두 제어해야 한다.
다양한 실시예에 따라, 컨트롤러(6)는 이너 회전 속도 명령(ωin*)을 0으로 입력하고 아우터 회전 속도 명령(ωout*)을 목표 속도에 대응되는 값으로 입력함으로써 모터(16)를 제1 동작 모드로 구동시킬 수 있으며, 이너 회전 속도 명령(ωin*)을 목표 속도에 대응되는 값으로 입력하고 아우터 회전 속도 명령(ωout*)을 0으로 입력함으로써 모터(16)를 제2 동작 모드로 구동시킬 수 있으며, 이너 회전 속도 명령(ωin*)을 목표 속도에 대응되는 값으로 입력하고 아우터 회전 속도 명령(ωout*)을 목표 속도에 대응되는 값으로 입력함으로써 모터(16)를 제3 동작 모드로 구동시킬 수 있다.
일실시예에서, 컨트롤러(6)는 세탁기(1)가 세탁 행정을 진행하는 경우 모터(16)를 제3 동작 모드로 구동시킬 수 있고, 세탁기(1)가 헹굼 행정 및/또는 탈수 행정을 진행하는 경우 모터(16)를 제1 동작 모드로 구동시킬 수 있고, 세탁기(1)가 미리 설정된 다른 행정(예: 물 빨래 행정)을 수행하는 경우 모터(16)를 제2 동작 모드로 동작시킬 수 있다.
일 예로, 컨트롤러(6)는 세탁 행정 중에 모터(16)가 상기 제3 동작 모드로 구동되도록 인버터 회로(100)를 제어할 수 있고, 헹굼 행정 중에 모터(16)가 제1 동작 모드로 구동되도록 인버터 회로(100)를 제어할 수 있다.
본 개시에 의하면, 전류 분류부(500)가 전류 센서들(103, 104)로부터 검출된 검출 전류를 이너 로터(30) 측 검출 전류 및 아우터 로터(20) 측 검출 전류로 분리하고, PWM 제어부(400)가 인버터 회로(100) PWM 제어 신호의 출력을 제1 인버터(101)로 출력되는 전기신호 및 제2 인버터(102)로 출력되는 전기신호로 분리함으로써 복수 개의 인버터(101, 102) 모두에 대해 PWM 제어를 수행할 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 세탁기의 제어방법을 나타내는 순서도이다.
도 9를 참조하면, 컨트롤러(6)는 모터(16)를 제1 동작 모드, 제2 동작 모드 또는 제3 동작 모드로 구동시킬 수 있다(1000).
모터(16)를 제1 동작 모드, 제2 동작 모드 또는 제3 동작 모드로 구동시키는 중에 모터(16)의 동작 모드가 변경되면(1100의 예), 컨트롤러(6)는 모터(16)의 동작 모드가 변경되는 것에 기초하여 이너 로터(30) 및 아우터 로터(20)가 모두 정지하도록 인버터 회로(100)를 제어할 수 있다(1200).
구체적으로, 일실시예에서, 컨트롤러(6)는 모터(16)의 동작 모드가 제1 동작 모드, 제2 동작 모드 또는 제3 동작 모드 중 어느 하나의 동작 모드에서 다른 하나의 동작 모드로 변경되는 경우, 변경 전의 동작 모드가 무엇인지 또는 변경 후의 동작 모드가 무엇인지 여부와 관계 없이 이너 로터(30)와 아우터 로터(20)를 모두 정지시킬 수 있다.
예를 들어, 세탁기(1)의 행정이 제1 행정(예: 세탁 행정)에서 제2 행정(예: 헹굼 행정 행정)으로 변경되는 경우, 모터(16)의 동작 모드가 변경될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 컨트롤러(6)는 모터(16)의 동작 모드가 제1 동작 모드에서 제3 동작 모드로 변경되는 것에 응답하여 회전 중인 아우터 로터(20)가 정지하도록 인버터 회로(100)를 제어할 수 있다.
또한, 컨트롤러(6)는 모터(16)의 동작 모드가 제2 동작 모드에서 제3 동작 모드로 변경되는 것에 응답하여 회전 중인 이너 로터(30)가 정지하도록 인버터 회로(100)를 제어할 수 있다.
또한, 컨트롤러(6)는 모터(16)의 동작 모드가 제3 동작 모드에서 제1 동작 모드 또는 제2 동작 모드로 변경되는 것에 응답하여 회전 중인 이너 로터(30) 및 아우터 로터(20) 모두가 정지하도록 인버터 회로(100)를 제어할 수 있다.
또 다른 실시예에 따라, 컨트롤러(6)는 모터(16)의 동작 모드가 제1 동작 모드에서 제2 동작 모드로 변경되는 것에 응답하여 아우터 로터(20)가 정지하도록 인버터 회로(100)를 제어할 수 있으며, 모터(16)의 동작 모드가 제2 동작 모드에서 제1 동작 모드로 변경되는 것에 응답하여 이너 로터(30)를 정지하도록 인버터 회로(100)를 제어할 수 있다.
이후, 컨트롤러(6)는 이너 로터(30) 및 아우터 로터(20)가 모두 정지된 것에 응답하여(1300의 예), 변경된 동작 모드에 대응되는 구동 행정을 진행할 수 있다(1400).
예를 들어, 모터(16)의 동작 모드가 제1 동작 모드에서 제3 동작 모드로 변경된 경우, 컨트롤러(6)는 아우터 로터(20)를 정지시킨 이후에 이너 로터(30) 및 아우터 로터(20)를 모두 회전시키기 위한 구동 행정을 진행할 수 있다.
종래 기술에 의하면, 이너 로터(30) 또는 아우터 로터(20) 중 어느 하나의 로터가 회전 중인 경우, 나머지 로터도 구동시키기 위해 회전 중인 로터의 정지 없이 곧바로 나머지 로터를 회전시켰으며, 이에 따라 컨트롤러(6)에서 복수의 인버터로 출력되는 PWM 제어 신호의 동기가 제대로 이루어지지 않아 모터(16) 구동의 안정성을 해하거나, 이상 소음이 발생하였다.
일실시예에서, 컨트롤러(6)는 모터(16)를 제1 동작 모드 또는 제2 동작 모드로 구동시키는 경우에도 제1 인버터(101) 및 제2 인버터(102) 모두에 대해 펄스 폭 변조 제어를 수행할 수 있으며, 이에 따라, 동작 모드가 변경되는 경우 제1 인버터(101) 및 제2 인버터(102)에 인가되는 PWM 신호의 주기가 틀어질 염려가 있다.
본 개시에 의하면, 이너 로터(30) 또는 아우터 로터(20) 중 어느 하나의 로터가 회전 중인 경우, 나머지 로터도 구동시키기 위해, 이미 회전 중인 로터를 정지시킨 후 두 개의 로터를 함께 재기동함으로써 모터(16) 구동의 안정성을 도모할 수 있으며, 이상 소음 발생을 억제할 수 있다.
또한, 본 개시에 의하면, 이너 로터(30) 및 아우터 로터(20)가 모두 회전 중인 경우, 어느 하나의 로터만을 동작시키기 위해, 회전 중인 두 개의 로터를 정지시킨 후 어느 하나의 로터만을 기동함으로써 모터(16) 구동의 안정성을 도모할 수 있으며, 이상 소음 발생을 억제할 수 있다.
또한, 본 개시에 의하면, 이너 로터(30) 및 아우터 로터(20) 중 어느 하나가 회전 중이고 나머지 하나가 회전하고 있지 않은 경우, 회전 중인 로터를 정지시키고 나머지 로터를 회전시키기 위해, 회전 중인 로터를 정지시킨 후 나머지 로터를 기동함으로써 모터(16) 구동의 안정성을 도모할 수 있으며, 이상 소음 발생을 억제할 수 있다.
또한, 후술하여 설명할 바와 같이, 본 개시에 의하면 구동 행정을 진행하며 제1 인버터(101)와 제2 인버터(102)에 대한 PWM 제어를 동시에 시작함으로써 인버터 회로(100)의 동기화를 용이하게 도모할 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 세탁기의 구동 행정을 나타내는 순서도이고, 도 11은 일 실시예에 따른 구동 행정에 대응되는 모터의 회전 속도를 도시한다.
도 10을 참조하면, 컨트롤러(6)는 이너 로터(30) 또는 아우터 로터(20) 중 적어도 하나의 로터가 회전 중에 동작 모드가 변경되는 경우, 이너 로터(30) 또는 아우터 로터(20) 중 회전 중인 로터를 정지시킬 수 있고, 회전 중인 로터가 정지된 후 구동 행정을 진행할 수 있다.
일실시예에서, 구동 행정은 부트스트랩 행정(S1), 오프셋 보정 행정(S2) 정렬 행정(S3), 회전 행정(S4) 및 속도 제어 행정(S5)을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 부트스트랩 행정(S1), 오프셋 보정 행정(S2) 정렬 행정(S3), 회전 행정(S4) 및 속도 제어 행정(S5)은 그 순서대로 진행될 수 있으나, 일부 행정(예: S1, S2)은 생략될 수도 있고, 순서도 변경될 수 있다.
부트스트랩 행정(S1)은 인버터 회로(100)에 포함된 부트스트랩 커패시터(Cb)를 충전시키기 위한 행정을 의미한다.
일실시예에서, 컨트롤러(6)는 일정 시간 동안 인버터 회로(100)에 포함된 복수의 상측 스위칭 소자들(80a~80c, 90a~90c)을 오프시키고, 복수의 하측 스위칭 소자들(80d~80f, 90d~90f)을 온시킴으로써 부트스트랩 행정(S1)을 진행할 수 있다.
오프셋 보정 행정(S2)은 인버터 회로(100)의 오프셋(offset)을 보정하기 위한 행정을 의미한다.
일실시예에서, 컨트롤러(6)는 복수의 하측 스위칭 소자들(80c~80f, 90c~90f)의 하단에 위치하는 션트 저항(RS)의 양단의 전압 값을 미리 설정된 기준 전압값과 비교함으로써 오프셋 보정 행정(S2)을 진행할 수 있다.
일실시예에서, 컨트롤러(6)는 부트스트랩 행정(S1)의 완료 후에 복수의 스위칭 소자들의 상태를 그대로 유지한 채(상측 스위칭 소자: OFF / 하측 스위칭 소자: ON) 오프셋 보정 행정(S2)을 진행할 수 있다.
컨트롤러(6)는 션트 저항(RS)의 양단의 전압 값과 기준 전압값의 차이에 기초하여 모터(16)를 구동시키기 위한 구동 전류 값을 보정할 수 있다.
또한, 컨트롤러(6)는 션트 저항(RS)의 양단의 전압 값과 기준 전압값의 차이가 미리 설정된 값 이상이면, 션트 저항(RS)의 양단의 전압 값과 기준 전압값을 다시 비교하고, 미리 설정된 횟수 이상으로 비교판단이 진행되면 인버터 회로(100)가 고장난 것으로 판단할 수 있다.
컨트롤러(6)는 인버터 회로(100)가 고장난 것으로 판단되면 디스플레이를 포함하는 컨트롤 패널(5) 등의 구성 요소를 제어하여 사용자에게 인버터 회로(100)의 고장을 공지할 수 있다.
컨트롤러(6)는 제1 인버터(101)와 제2 인버터(102) 각각에 대해 오프셋 보정 행정을 진행할 수 있으며, 제1 인버터(101) 및 제2 인버터(102) 모두에 대한 오프셋 보정 행정이 완료된 경우에만 모터(16)를 구동시키기 위한 다음 행정(예: S3, S4, S5)으로 진행할 수 있다.
정렬 행정(S3)은 제1 로터 및 제2 로터 중 적어도 하나를 미리 설정된 위치각으로 정렬시키는 행정을 의미한다.
일실시예에서, 컨트롤러(6)는 제1 인버터(101) 및 제2 인버터(102)에 대해 PWM 제어를 수행하여 이너 로터(30) 및 아우터 로터(20)를 미리 설정된 위치각으로 정렬시킬 수 있다.
회전 행정(S4)은 이너 로터(30) 또는 아우터 로터(20) 중 적어도 하나가 일정 속도(ω1)까지 회전할 수 있도록 공급 전압을 증가시켜 강제로 이너 로터(30) 또는 아우터 로터(20) 중 적어도 하나를 회전시키는 행정을 의미한다.
일실시예에서, 컨트롤러(6)는 제1 인버터(101) 및 제2 인버터(102)에 대해 PWM 제어를 수행하여 이너 로터(30) 또는 아우터 로터(20) 중 적어도 하나를 일정 속도(ω1)까지 회전시킬 수 있다.
컨트롤러(6)는 제1 동작 모드에서, 제1 인버터(101) 및 제2 인버터(102)에 대해 PWM 제어를 수행하여 아우터 로터(20)를 일정 속도까지 회전시킬 수 있고, 제2 동작 모드에서, 제1 인버터(101) 및 제2 인버터(102)에 대해 PWM 제어를 수행하여 이너 로터(30)를 일정 속도까지 회전시킬 수 있고, 제3 동작 모드에서, 제1 인버터(101) 및 제2 인버터(102)에 대해 PWM 제어를 수행하여 이너 로터(30) 및 아우터 로터(20)를 일정 속도까지 회전시킬 수 있다.
속도 제어 행정(S5)은 이너 로터(30) 또는 아우터 로터(20) 중 적어도 하나가 목표 속도(ω2)를 추종하도록 피드백 제어하는 행정을 의미한다.
일실시예에서, 컨트롤러(6)는 아우터 회전 속도 명령(ωout*)과 아우터 로터(20)의 회전 속도값(ωout)이 일치하도록, 또는 이너 회전 속도 명령(ωin*)과 이너 로터(30)의 회전 속도값(ωin)이 일치하도록 제1 인버터(101) 및 제2 인버터(102)에 대해 PWM 제어를 수행할 수 있다.
컨트롤러(6)는 제1 동작 모드에서, 제1 인버터(101) 및 제2 인버터(102)에 대해 PWM 제어를 수행하여 아우터 로터(20)를 목표 속도(ωout*)로 회전시킬 수 있고, 제2 동작 모드에서, 제1 인버터(101) 및 제2 인버터(102)에 대해 PWM 제어를 수행하여 이너 로터(30)를 목표 속도(ωin*)로 회전시킬 수 있고, 제3 동작 모드에서, 제1 인버터(101) 및 제2 인버터(102)에 대해 PWM 제어를 수행하여 이너 로터(30) 및 아우터 로터(20)를 각각 목표 속도(ωin*, ωout*)로 회전시킬 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 2개의 인버터(제1 인버터(101) 및 제2 인버터(102))를 사용하는 경우 모터(16)의 구동 시퀀스에 따라 PWM 제어의 동기화가 필요하며, 이에 따라 PWM 제어로의 전환 시점이 중요하다.
일실시예에서, 컨트롤러(6)는 PWM 제어가 시작되는 정렬 행정(S3) 이전에 제1 인버터(101) 및 제2 인버터(102) 모두에 대한 오프셋 보정 행정(S2)이 완료된 경우에만, 제1 인버터(101) 및 제2 인버터(102)에 대해 PWM 제어를 동시에 시작할 수 있다.
본 개시에 의하면, 모터(16)의 동작 모드가 변경되는 경우 모든 로터를 정지시킨 후, 구동 행정을 진행함으로써 제1 인버터(101) 및 제2 인버터(102)에 대한 PWM 제어의 시점을 동기화할 수 있다.
도 12는 일 실시예에 따른 운전율 제어의 수순을 나타내는 순서도이다.
일실시예에서, 컨트롤러(6)는 제3 동작 모드로 모터(16)를 구동할 수 있다(2000).
예를 들어, 컨트롤러(6)는 세탁 행정에서 제3 동작 모드로 모터(16)를 구동할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 컨트롤러(6)는 인버터 회로(100)에 포함된 온도 감지 회로로부터 복수의 스위칭 소자들(80a~80f, 90a~90f) 각각에 대한 온도 정보를 획득할 수 있다.
컨트롤러(6)는, 복수의 스위칭 소자들(80a~80f, 90a~90f) 중 적어도 하나의 온도가 기준 온도를 초과한 것에 기초하여(2100의 예) PWM 제어신호를 통해 이너 로터(30) 및 아우터 로터(20)가 목표 속도를 유지하도록 제어하는 대신에 운전율 제어를 통해 이너 로터(30) 및 아우터 로터(20)를 회전시킬 수 있다.
예를 들어, 컨트롤러(6)는 인버터 회로(100)의 스위칭 소자들의 운전율(온-타임과 오프-타임의 듀티)을 미리 설정된 듀티로 조절하는 운전율 제어를 수행할 수 있다.
컨트롤러(6)는 제1 인버터(101)에 포함된 스위칭 소자들(80a~80f) 중 어느 하나의 온도가 기준 온도를 초과한 것 또는 제2 인버터(102)에 포함된 스위칭 소자들(90a~90f) 중 어느 하나의 온도가 기준 온도를 초과한 것에 기초하여 이너 로터(30)의 운전율과 아우터 로터(20)의 운전율을 하향 조정할 수 있다(2200).
이 때, 컨트롤러(6)는 이너 로터(30)의 운전율과 아우터 로터(20)의 운전율이 동일해지도록 인버터 회로(100)를 제어할 수 있다.
본 개시에 의하면, 제1 인버터(101) 또는 제2 인버터(102) 중 어느 하나에 포함된 스위칭 소자에 문제가 발생하더라도, 제1 인버터(101)와 제2 인버터(102) 모두를 동일한 운전율로 동작시킴으로써 회로 파손의 위험을 방지할 수 있다.
도 13은 일 실시예에 따른 인버터 보호 제어의 수순을 나타내는 순서도이다.
도 13을 참조하면, 컨트롤러(6)는 제1 동작 모드, 제2 동작 모드 또는 제3 동작 모드 중 어느 하나로 모터(16)를 구동시킬 수 있다(3000).
다양한 실시예에 따라, 컨트롤러(6)는 인버터 회로(100)에 포함된 과전류 감지 회로로부터 출력되는 과전류 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(6)는 제1 인버터(101)의 과전류를 감지하는 제1 과전류 감지 회로로부터 출력되는 제1 과전류 신호 및/또는 제2 인버터(102)의 과전류를 감지하는 제2 과전류 감지 회로로부터 출력되는 제2 과전류 신호를 수신할 수 있다.
모터(16)의 구동 중에, 컨트롤러(6)는 제1 인버터(101) 또는 제2 인버터(102) 중 어느 하나의 인버터로부터 과전류 신호가 출력된 것에 응답하여(3100의 예 또는 3200의 예) 제1 인버터(101) 및 제2 인버터(102)의 구동을 모두 정지시킬 수 있다(3300).
본 개시에 의하면, 동기 제어되는 제1 인버터(101)와 제2 인버터(102) 중 어느 하나에 이상이 생긴 경우 두 개의 인버터를 모두 정지시킴으로써 스위칭 소자의 파손을 방지할 수 있다.
도 14는 일 실시예에 따른 모터 구동 제어의 수순을 나타내는 순서도이다.
도 14를 참조하면, 컨트롤러(6)는 제1 동작 모드, 제2 동작 모드 또는 제3 동작 모드 중 어느 하나로 모터(16)를 구동시킬 수 있다(4000).
일실시예에서, 컨트롤러(6)는 모터(16)가 제1 동작 모드로 동작하는 경우(4100의 예), 즉, 아우터 회전 속도 명령(ωout*)이 존재하고, 이너 회전 속도 명령(ωin*)의 값이 0인 경우, 이너 로터(30)를 제어하기 위한 이너 전압 명령 값(Vdq,in*)을 0으로 변경하기 위한 신호를 출력할 수 있다(4150).
이 때, 이너 로터(30)를 제어하기 위한 전압 명령 값(Vdq,in*)을 0으로 변경하기 위한 신호는 이너 속도 명령 값(ωin*) 또는 이너 전류 명령 값(idq,in*)과 무관하게 이너 전압 명령 값(Vdq,in*)을 0으로 변경할 수 있는 신호를 의미한다.
다시 말해서, 이너 전압 명령 값(Vdq,in*)을 0으로 변경하기 위한 신호는 이너 속도 명령 값(ωout*) 또는 이너 전류 명령 값(idq,in*)이 무엇이든 상관 없이 이너 전압 명령 값(Vdq,in*)을 0으로 변경할 수 있는 신호를 의미한다.
일실시예에서, 컨트롤러(6)는 모터(16)가 제2 동작 모드로 동작하는 경우(4200의 예), 즉, 이너 회전 속도 명령(ωin*)이 존재하고, 아우터 회전 속도 명령(ωout*)의 값이 0인 경우, 아우터 로터(20)를 제어하기 위한 아우터 전압 명령 값(Vdq,out*)을 0으로 변경하기 위한 신호를 출력할 수 있다(4250).
이 때, 아우터 로터(20)를 제어하기 위한 전압 명령 값(Vdq,out*)을 0으로 변경하기 위한 신호는 아우터 속도 명령 값(ωout*) 또는 아우터 전류 명령 값(idq,out*)과 무관하게 아우터 전압 명령 값(Vdq,out*)을 0으로 변경할 수 있는 신호를 의미한다.
다시 말해서, 아우터 전압 명령 값(Vdq,out*)을 0으로 변경하기 위한 신호는 아우터 속도 명령 값(ωout*) 또는 아우터 전류 명령 값(idq,out*)이 무엇이든 상관 없이 아우터 전압 명령 값(Vdq,out*)을 0으로 변경할 수 있는 신호를 의미한다.
컨트롤러(6)는 PWM 제어부(400)에서 출력되는 전압 명령(VA, VB, VC, VD, VE, VF)에 기초하여 인버터 회로(100)에 대해 PWM 제어를 수행할 수 있다(4300).
제1 동작 모드 또는 제2 동작 모드의 경우, 정지되어 있는 로터(에: 이너 로터(30) 또는 아우터 로터(20))가 고정되어 있어야 하나, 실제로는 누설 자속에 의해 정지해야 하는 로터가 회전하기도 하고, 세탁물에 의해 힘을 받아 정지해야 하는 로터가 회전하기도 한다. 정지해야 하는 로터가 회전하는 경우 구동 전류(iA, iB, iC, iD, iE, iF)가 측정될 수 있으며, 이에 따라 전류 제어부(220, 320)에 의해 전압 지령(Vdq,in Vdq,out*)이 출력될 수 있고, 의도치 않은 전압 지령(Vdq,in,Vdq,out*)에 의해 인버터 회로(100)에 출력되는 전압에 왜곡이 발생할 수 있으며, 이에 따라 이상 소음 및 탈조가 발생할 수 있다.
본 개시에 의하면, 제1 동작 모드 또는 제2 동작 모드에서 회전하지 않는 로터를 제어하기 위한 전압 지령 값(Vdq,in,Vdq,out*)을 0으로 변경함으로써 의도치 않게 출력되는 전압 지령에 의해 발생하는 이상 소음 및 탈조를 방지할 수 있다.
한편, 개시된 실시예들은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하는 기록매체의 형태로 구현될 수 있다. 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 프로그램 모듈을 생성하여 개시된 실시예들의 동작을 수행할 수 있다. 기록매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현될 수 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 컴퓨터에 의하여 해독될 수 있는 명령어가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(read only memory), RAM(random access memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다.
또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적 저장매체'는 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다. 예로, '비일시적 저장매체'는 데이터가 임시적으로 저장되는 버퍼를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 기록 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들(예: 스마트폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품(예: 다운로더블 앱(downloadable app))의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 기록 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.

Claims (15)

  1. 드럼;
    펄세이터;
    스테이터, 상기 드럼에 연결되는 제1 로터 및 상기 펄세이터에 연결되는 제2 로터를 포함하는 모터;
    상기 모터와 연결되는 인버터 회로; 및
    복수의 동작 모드에 기초하여 상기 모터를 구동하도록 상기 인버터 회로를 선택적으로 제어하되, 상기 복수의 동작 모드는, 상기 제1 로터만 회전하는 제1 동작 모드, 상기 제2 로터만 회전하는 제2 동작 모드 및 상기 제1 로터와 상기 제2 로터가 모두 회전하는 제3 동작 모드를 포함하고,
    상기 모터의 동작 모드가 상기 복수의 동작 모드 중 어느 하나에서 다른 하나로 변경되는 것에 기초하여 상기 제1 로터 및 상기 제2 로터가 모두 정지하도록 상기 인버터 회로를 제어하고,
    상기 변경된 동작 모드에 기초하여 상기 모터를 구동하도록 상기 인버터 회로를 제어하는 적어도 하나의 프로세서;를 포함하는 세탁기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 모터의 동작 모드가 상기 제1 동작 모드에서 상기 제3 동작 모드로 변경되는 것에 응답하여 상기 제1 로터가 정지하도록 상기 인버터 회로를 제어하는 세탁기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 모터의 동작 모드가 상기 제2 동작 모드에서 상기 제3 동작 모드로 변경되는 것에 응답하여 상기 제2 로터가 정지하도록 상기 인버터 회로를 제어하는 세탁기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 모터의 동작 모드가 상기 제3 동작 모드에서 상기 제1 동작 모드 또는 상기 제2 동작 모드로 변경되는 것에 응답하여 상기 제1 로터 및 상기 제2 로터가 모두 정지하도록 상기 인버터 회로를 제어하는 세탁기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 모터의 동작 모드가 상기 제1 동작 모드에서 상기 제2 동작 모드로 변경되는 것에 응답하여 상기 제1 로터가 정지하도록 상기 인버터 회로를 제어하고, 상기 제1 로터가 정지된 것에 응답하여 상기 제2 로터를 회전시키기 위한 상기 제2 동작 모드의 구동 행정을 시작하도록 상기 인버터 회로를 제어하는 세탁기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 모터의 동작 모드가 상기 제2 동작 모드에서 상기 제1 동작 모드로 변경되는 것에 응답하여 상기 제2 로터가 정지하도록 상기 인버터 회로를 제어하고, 상기 제2 로터가 정지된 것에 응답하여 상기 제1 로터를 회전시키기 위한 상기 제1 동작 모드의 구동 행정을 시작하도록 상기 인버터 회로를 제어하는 세탁기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 인버터 회로는,
    서로 병렬로 연결되는 제1 인버터 및 제2 인버터를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 제1 동작 모드 또는 상기 제2 동작 모드에서, 상기 제1 인버터 및 상기 제2 인버터 모두에 대해 펄스 폭 변조 제어(PWM 제어)를 수행하는 세탁기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 제1 동작 모드에서 상기 제2 로터를 제어하기 위한 전압 명령값을 속도 명령값 또는 전류 명령값과 무관하게 0으로 변경하기 위한 신호를 출력하고,
    상기 제2 동작 모드에서 상기 제1 로터를 제어하기 위한 전압 명령값을 속도 명령값 또는 전류 명령값과 무관하게 0으로 변경하기 위한 신호를 출력하는 세탁기.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 제1 로터 및 상기 제2 로터가 모두 정지한 것에 응답하여 상기 제1 로터만을 회전시키기 위해 상기 제1 동작 모드의 구동 행정을 진행하거나 상기 제2 로터만을 회전시키기 위해 상기 제2 동작 모드의 구동 행정을 진행하도록 상기 인버터 회로를 제어하는 세탁기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 인버터 회로는,
    복수의 상측 스위칭 소자들과 복수의 하측 스위칭 소자들을 포함하고,
    상기 구동 행정은,
    상기 복수의 상측 스위칭 소자들을 오프시키고 상기 복수의 하측 스위칭 소자들을 온시키는 부트스트랩 행정;
    상기 인버터 회로에 포함된 션트 저항의 양단의 전압값을 기준 전압값과 비교하는 오프셋 보정 행정;
    상기 제1 로터 및 상기 제2 로터를 미리 설정된 각도로 정렬하는 정렬 행정;
    상기 제1 로터 또는 상기 제2 로터 중 적어도 하나를 기준 속도로 회전시키기 위한 회전 행정; 및
    상기 제1 로터 또는 상기 제2 로터 중 적어도 하나를 목표 속도로 회전시키기 위한 속도 제어 행정;을 포함하는 세탁기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 인버터 회로는,
    서로 병렬로 연결되는 제1 인버터 및 제2 인버터를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 오프셋 보정 행정이 완료된 것에 기초하여, 상기 제1 인버터 및 상기 제2 인버터에 대한 PWM 제어를 동시에 시작하는 세탁기.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 제1 로터의 운전율과 상기 제2 로터의 운전율이 동일해지도록 상기 인버터 회로를 제어하는 세탁기.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 인버터 회로는,
    서로 병렬로 연결되는 제1 인버터 및 제2 인버터를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 제1 인버터 또는 상기 제2 인버터 중 어느 하나의 인버터로부터 과전류 신호가 출력된 것에 응답하여 상기 제1 인버터 및 상기 제2 인버터의 구동을 정지시키는 세탁기.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 제1 동작 모드에서 상기 모터에 6상 전류를 공급하도록 상기 인버터 회로를 제어하고,
    상기 제2 동작 모드에서 상기 모터에 3상 전류를 공급하도록 상기 인버터 회로를 제어하고,
    상기 제3 동작 모드에서 상기 모터에 3상 전류와 6상 전류를 합친 복합 전류를 공급하도록 상기 인버터 회로를 제어하는 세탁기.
  15. 스테이터, 드럼에 연결되는 제1 로터 및 펄세이터에 연결되는 제2 로터를 포함하는 모터를 포함하는 세탁기의 제어방법에 있어서,
    복수의 동작 모드에 기초하여 상기 모터를 구동하도록 상기 인버터 회로를 선택적으로 제어하되, 상기 복수의 동작 모드는, 상기 제1 로터만 회전하는 제1 동작 모드, 상기 제2 로터만 회전하는 제2 동작 모드 및 상기 제1 로터와 상기 제2 로터가 모두 회전하는 제3 동작 모드를 포함하는 단계;
    상기 모터의 동작 모드가 상기 복수의 동작 모드 중 어느 하나에서 다른 하나로 변경되는 것에 기초하여 상기 제1 로터 및 상기 제2 로터를 모두 정지시키는 단계; 및
    상기 변경된 동작 모드에 기초하여 상기 모터를 구동하는 단계;를 포함하는 세탁기의 제어방법.
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