[发明专利]永磁体同步马达控制电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制电路，该控制电路控制用于驱动洗衣机滚筒的永磁体同步马达（PMSM）。

背景技术

对于在洗涤和旋转脱水步骤中以不同速度和不同方向驱动洗衣机滚筒而言，永磁体同步马达是优选的，这是因为它们运转起来具有高的效率和性能并且没有噪声。永磁体同步马达通常具有三相构造并且被用如下的驱动方法驱动，其中，相电流具有正弦波形。对于永磁体同步马达的控制而言，在定子内侧旋转的转子的位置以及关于转子位置的旋转速度应当是已知的。根据转子位置的数据，通过在适当的时间激励定子绕组来形成转子中的转矩，并且转子被设置成起动并且以期望的速度旋转。通常，在电马达中使用霍尔型位置传感器以便探测转子的位置并且通过处理位置数据来获得速度。位置传感器导致在电马达的生产中的劳动和材料成本增加。因此，在现有技术中，开发了场定向控制（FOC）方法来控制马达。借助于场定向控制方法，可以在不使用位置传感器的情况下对马达进行控制。驱动洗衣机滚筒的马达通过在洗涤过程期间执行起动和停止运动而进行操作。在场定向控制方法中，对于马达在停止之后的每次起动，恒定的转矩电流（Iq-ref）被施加，根据最大负载来确定该转矩电流，而不管滚筒中的洗衣负载如何（图2）。在洗衣机中的洗涤过程中，如果考虑到马达根据洗涤程序在大约20秒的时间段中停止和起动200-250次，在负载量小于最大值的情况下，经由在每次起动－停止时施加最大起动电流而不必要地将过量的电流输送到马达，由此能量消耗增大并且由于硬起动中的过热而导致马达的工作寿命降低。

在现有技术美国专利No. US7638959中，说明了一种控制电路，其提供对于无刷直流马达操作的控制，具有：换流器，其将电流转换为三相电流；开环控制器，其通过发送反馈信号提供马达的电流控制和正弦整流；以及闭环控制器，其提供马达在高速中的电流控制和六步整流。

发明内容

本发明的目的在于实现一种控制电路，其控制用于驱动洗衣机滚筒的永磁体同步马达并且提供减小的能量消耗。

所实现的用于达到本发明目的的且在权利要求中阐述的控制电路被用于控制永磁体同步马达，该永磁体同步马达在洗衣机中被用来驱动滚筒。

微控制器被包括在控制电路中，并且涉及洗涤程序的数据被加载到微控制器中，该微控制器通过在由起动时间段和稳态操作时间段形成的多于一个循环中执行起动和停止运动而在洗涤程序期间操作滚筒马达，其中，马达在每个起动时间段之后以恒定速度操作。

在洗涤程序的第一次循环的初始起动时间段中，微控制器向马达施加电流，该电流的幅度能够提供最大负载下的起动，在初始起动时间段之后的第一稳态时间段中，微控制器监视和测量根据被马达旋转的滚筒中的负载而变化的电流，在第一稳态时间段中，马达以恒定速度操作。

在初始稳态时间段中或者在每次循环之前的前次循环的稳态时间段中，直到洗涤程序结束，微控制器将被施加到马达的电流的值设置成等于或接近于在第一次循环之后的所有循环的起动时间段中测得的值。

在本发明的实施例中，通过场定向控制方法来控制马达，并且控制电路具有开环控制器和闭环控制器，该开环控制器在起动时间段中控制马达，该闭环控制器在稳态操作时间段中控制马达。

微控制器通过将由三相换流器施加到马达的相电流分成转矩分量Iq和通量分量Id而对其进行测量。

在马达的初始起动时间段中，微控制器施加相电流，相电流根据马达所驱动的洗衣机滚筒的最大负载而计算并且具有参考转矩分量。

在第一次循环之后的所有循环的起动时间段中，直到洗涤程序结束，通过测量在第一次循环的稳态时间段中被施加到马达的相电流的转矩分量，微控制器向马达施加的电流的转矩分量的值等于或接近于在第一稳态时间段中或者在每次循环之前的循环的稳态时间段中的电流的转矩分量。

微控制器还将第一次循环之后的所有循环中的起动时间确定成与起动转矩分量的幅度直接成比例，直到洗涤程序结束。

本发明的控制电路在洗衣机的洗涤程序中的第一次循环之后的所有循环的起动时间段中将稳态电流施加到马达，在第一次循环中根据滚筒负载来确定该稳态电流，由此防止了马达的硬起动并且节约了能量。

附图说明

附图中示出了所实现的用于达到本发明目的的控制电路，在附图中：

图1是马达控制电路的示意图。

图2是在现有技术的洗涤程序中被施加到电马达的电流（I）关于时间（T）变化的图，该电马达驱动洗衣机的滚筒。