Устройство приведения в действие мотора и машина для стирки белья, включающая в себя его

Устройство приведения в действие мотора и машина для стирки белья, включающая в себя его

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Данная заявка испрашивает приоритет заявки на патент (Корея) №10-2013-0135659, поданной 8 ноября 2013 года в Корейское Ведомство по Интеллектуальной собственности.

Настоящее изобретение относится к устройству приведения в действие мотора (двигателя) и к машине для стирки белья, включающей в себя его, а более конкретно, к устройству приведения в действие мотора, которое допускает эффективное определение напряжения, приложенного к мотору в бездатчиковой машине для стирки белья, которая не имеет датчика позиции для того, чтобы считывать позицию ротора мотора, и к машине для стирки белья, включающей в себя его.

В общем, машина для стирки белья стирает белье с использованием силы трения между баком для стирки, вращаемым посредством движущей силы мотора, и бельем для стирки в состоянии, в котором белье для стирки содержится в баке для стирки вместе с моющим средством и промывочной водой. Следовательно, можно стирать белье для стирки без порчи белья для стирки и спутывания белья для стирки.

Машина для стирки белья, в общем, включает в себя датчик позиции для того, чтобы считывать позицию ротора мотора.

Тем не менее, разрабатывается машина для стирки белья, которая не использует датчик позиции, с тем чтобы уменьшать затраты на изготовление машины для стирки белья. В этом случае, также изучается способ точной оценки позиции ротора мотора без датчика позиции.

Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предоставлять устройство приведения в действие мотора, которое допускает эффективное определение напряжения, приложенного к мотору в бездатчиковой машине для стирки белья, и машину для стирки белья, включающую в себя его.

Вышеуказанная задача настоящего изобретения решается посредством признаков, заданных в независимых пунктах формулы изобретения. Дополнительно, предпочтительные признаки изложены в зависимых пунктах формулы изобретения.

В соответствии с аспектом настоящего изобретения, вышеуказанные и другие задачи могут быть решены посредством предоставления машины для стирки белья, включающей в себя бак для стирки, мотор для того, чтобы вращать бак для стирки, и модуль приведения в действие для того, чтобы приводить в действие мотор, при этом модуль приведения в действие включает в себя инвертор для того, чтобы преобразовывать постоянное напряжение в переменное напряжение и выводить переменное напряжение в мотор, модуль определения выходного напряжения для того, чтобы определять выходное напряжение, приложенное к мотору, и контроллер инвертора для того, чтобы управлять инвертором таким образом, чтобы приводить в действие мотор на основе выходного напряжения, при этом модуль определения выходного напряжения включает в себя резистор, электрически подключенный между инвертором и мотором, и компаратор для того, чтобы сравнивать напряжение, определенное посредством резистора, с опорным напряжением и определять выходное напряжение на основе широтно-импульсной модуляции (PWM).

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, предусмотрено устройство приведения в действие мотора, включающее в себя инвертор для того, чтобы преобразовывать постоянное напряжение в переменное напряжение и выводить переменное напряжение в мотор, модуль определения выходного напряжения для того, чтобы определять выходное напряжение, приложенное к мотору, и контроллер инвертора для того, чтобы управлять инвертором таким образом, чтобы приводить в действие мотор на основе выходного напряжения, при этом модуль определения выходного напряжения включает в себя резистор, электрически подключенный между инвертором и мотором, и компаратор для того, чтобы сравнивать напряжение, определенное посредством резистора, с опорным напряжением и определять выходное напряжение на основе PWM.

Вышеуказанные и другие задачи, признаки и другие преимущества настоящего изобретения должны становиться более понятными из последующего подробного описания, рассматриваемого в связи с прилагаемыми чертежами, на которых:

Фиг. 1 является общим видом, показывающим машину для стирки белья согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 2 является видом сбоку в сечении машины для стирки белья, показанной на Фиг. 1;

Фиг. 3 является внутренней блок-схемой машины для стирки белья, показанной на Фиг. 1;

Фиг. 4 является внутренней принципиальной схемой модуля приведения в действие, показанного на Фиг. 3;

Фиг. 5A является внутренней блок-схемой контроллера инвертора, показанного на Фиг. 4;

Фиг. 5B является внутренней блок-схемой модуля оценки, показанного на Фиг. 5A;

Фиг. 6 является видом, показывающим пример переменного тока, поданного в мотор, показанный на Фиг. 4;

Фиг. 7A является принципиальной схемой, примерно показывающей модуль определения выходного напряжения машины для стирки белья;

Фиг. 7B и 7C являются опорными видами, иллюстрирующими работу модуля определения выходного напряжения, показанного на Фиг. 7A;

Фиг. 8A является принципиальной схемой, примерно показывающей модуль определения выходного напряжения машины для стирки белья согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 8B является опорным видом, иллюстрирующим работу модуля определения выходного напряжения, показанного на Фиг. 8A;

Фиг. 9 является видом, показывающим инвертор в модуле приведения в действие машины для стирки белья согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 10A-10C являются видами, примерно показывающими модули определения выходного напряжения для соответствующих фаз инвертора, показанного на Фиг. 9; и

Фиг. 11 является общим видом, показывающим другой пример машины для стирки белья согласно другому варианту осуществления, настоящего изобретения.

Далее приводится подробное описание предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, примеры которых проиллюстрированы на прилагаемых чертежах.

Термины "модуль" и "блок" при присоединении к названиям компонентов используются в данном документе для того, чтобы помогать в понимании компонентов, и в силу этого они не должны рассматриваться как имеющие конкретные значения или роли. Соответственно, термины "модуль" и "блок" могут использоваться взаимозаменяемо.

Машина для стирки белья, описанная в этом подробном описании, представляет собой машину для стирки белья, которая допускает оценку позиции ротора мотора, чтобы вращать бак для стирки, без предоставления модуля считывания позиции для считывания позиции ротора мотора, т.е. в бездатчиковом режиме. Далее описывается бездатчиковая машина для стирки белья.

Фиг. 1 является общим видом, показывающим машину для стирки белья согласно варианту осуществления настоящего изобретения, а Фиг. 2 является видом сбоку в сечении машины для стирки белья, показанной на Фиг. 1.

Ссылаясь на Фиг. 1 и 2, машина 100 для стирки белья согласно варианту осуществления настоящего изобретения представляет собой машину для стирки белья с вертикальной загрузкой, выполненную таким образом, что белье для стирки вводится в бак для стирки сверху. Машина для стирки белья с вертикальной загрузкой включает в себя стиральную машину, которая стирает, полощет и сушит с отжимом белье для стирки, введенное в нее, и сушильную машину, которая сушит влажное белье для стирки, введенное в нее. В дальнейшем в этом документе описание приводится на основе стиральной машины.

Стиральная машина 100 включает в себя кожух 110, формирующий внешний вид стиральной машины 100, панель 115 управления, включающую в себя функциональные клавиши для предоставления возможности пользователю вводить различные команды управления, и дисплей для отображения информации, связанной с рабочим режимом стиральной машины 100, для предоставления пользовательского интерфейса, и дверцу 113, шарнирно закрепленную на кожухе 110 для открытия и закрытия отверстия для загрузки, через которое загружается и извлекается белье для стирки.

Кожух 110 может включать в себя основной корпус 111, задающий пространство, в котором принимаются различные компоненты стиральной машины 100, и верхнюю крышку 112, предоставленную на верхней стороне основного корпуса 111, причем верхняя крышка 112 задает отверстие для загрузки белья для стирки, через которое белье для стирки вводится во внутренний бак 122.

Хотя кожух 110 описывается как включающий в себя основной корпус 111 и верхнюю крышку 112, настоящее изобретение не ограничено этим. Например, кожух 110 может просто формировать внешний вид стиральной машины 100.

Между тем, хотя опорный стержень 135 описывается как соединенный с одним из компонентов, составляющих кожух 110, например, с верхней крышкой 112, настоящее изобретение не ограничено этим. Например, опорный стержень 135 может соединяться с любой неподвижной частью кожуха 110.

Панель 115 управления включает в себя функциональные клавиши 117 для предоставления возможности пользователю управлять рабочим режимом стиральной машины 100 и дисплей 118, расположенный на одной стороне функциональных клавиш 117 для отображения рабочего режима стиральной машины 100.

Дверца 113 открывает и закрывает отверстие для загрузки белья для стирки (не указан посредством ссылки с номером), сформированное в верхней крышке 112. Дверца 113 может включать в себя прозрачный элемент, к примеру, закаленное стекло, через которое пользователь может видеть внутреннюю часть основного корпуса 111.

Стиральная машина 100 может включать в себя бак 120 для стирки. Бак 120 для стирки может включать в себя внешний бак 124 для хранения промывочной воды и внутренний бак 122, смонтированный с возможностью вращения во внешнем баке 124 для приема белья для стирки. В верхней части бака 120 для стирки может монтироваться балансир 134 для компенсации эксцентриситета бака 120 для стирки, сформированного в ходе вращения бака 120 для стирки.

Между тем, стиральная машина 100 может включать в себя пульсатор 133, смонтированный с возможностью вращения в нижней части бака 120 для стирки.

Устройство 138 приведения в действие предоставляет движущую силу, необходимую для вращения внутреннего бака 122 и/или пульсатора 133. Стиральная машина 100 может включать в себя муфту (не показана) для избирательной передачи движущей силы устройства 138 приведения в действие на внутренний бак 122 и пульсатор 133, так что вращается только внутренний бак 122, вращается только пульсатор 133, либо вращаются как внутренний бак 122, так и пульсатор 133.

Между тем, устройство 138 приведения в действие работает за счет модуля 220 приведения в действие, т.е. схемы приведения в действие, показанной на Фиг. 3, которая описывается далее со ссылкой на Фиг. 3 и нижеприведенные чертежи.

Между тем, верхняя крышка 112 содержит съемный ящик 114 для моющего средства для приема различных добавок, таких как моющее средство, кондиционер для белья и/или отбеливатель. Промывочная вода, введенная через канал 123 подачи воды, подается во внутренний бак 122 через ящик 114 для моющего средства.

Внутренний бак 122 содержит множество отверстий (не показаны), через которые промывочная вода, поданная во внутренний бак 122, протекает во внешний бак 124. Стиральная машина 100 может включать в себя клапан 125 подачи воды для управления каналом 123 подачи воды.

Промывочная вода может сливаться из внешнего бака 124 через сливной канал 143. Стиральная машина 100 может включать в себя сливной клапан для управления сливным каналом 143 и сливной насос 141 для откачки промывочной воды.

Внешний бак 124 подвешивается в кожухе 110 посредством опорного стержня 135. Один конец опорного стержня 135 соединяется с кожухом 110, а другой конец опорного стержня 135 соединяется с внешним баком 124 через подвеску 150.

Подвеска 150 поглощает вибрацию внешнего бака 124 в ходе работы стиральной машины 100. Например, внешний бак 124 может вибрировать за счет вибрации, формируемой из внутреннего бака 122 в ходе вращения внутреннего бака 122. Подвеска 150 может поглощать вибрацию, формируемую из внешнего бака 124 вследствие различных причин, таких как эксцентриситет белья для стирки, принимаемого во внутреннем баке 122, скорость вращения внутреннего бака 122 или резонансные характеристики внутреннего бака 122, в ходе вращения внутреннего бака 122.

Фиг. 3 является внутренней блок-схемой машины для стирки белья, показанной на Фиг. 1.

Ссылаясь на Фиг. 3, модуль 220 приведения в действие машины 100 для стирки белья управляется посредством контроллера 210. Модуль 220 приведения в действие приводит в действие мотор 230. Как результат, бак 120 для стирки вращается посредством мотора 230.

Контроллер 210 работает согласно управляющему сигналу из функциональных клавиш 117. Как результат, могут выполняться циклы стирки, полоскания и сушки с отжимом машины 100 для стирки белья.

Помимо этого, контроллер 210 может управлять дисплеем 118 таким образом, что он отображает режим стирки, время стирки, время сушки с отжимом, время полоскания или текущий рабочий режим.

Между тем, контроллер 210 может управлять модулем 220 приведения в действие таким образом, чтобы обеспечивать работу мотора 230. Модуль считывания позиции для считывания позиции ротора мотора не предоставляется внутри или за пределами мотора 230. Иными словами, модуль 220 приведения в действие управляет мотором 230 в бездатчиковом режиме.

Модуль 220 приведения в действие приводит в действие мотор 230. Модуль 220 приведения в действие может включать в себя инвертор (не показан), контроллер инвертора (не показан), модуль E определения выходного тока (см. Фиг. 4) для определения выходного тока i_o, протекающего в моторе 230, и модуль F определения выходного напряжения (см. Фиг. 4) для определения выходного напряжения V_o, приложенного к мотору 230. Помимо этого, модуль 220 приведения в действие дополнительно может включать в себя преобразователь для подачи постоянного напряжения для ввода в инвертор (не показан).

Например, контроллер 430 инвертора (см. Фиг. 4) модуля 220 приведения в действие оценивает позицию ротора мотора 230 на основе выходного тока i_o и выходного напряжения V_o и управляет мотором 230 таким образом, что он вращается на основе оцененной позиции ротора.

В частности, контроллер 430 инвертора (см. Фиг. 4) формирует сигнал S_ic управления коммутацией на основе широтно-импульсной модуляции (PWM) (см. Фиг. 4) на основе выходного тока i_o и выходного напряжения V_o и выводит сформированный сигнал S_ic управления коммутацией в инвертор (не показан). Инвертор (не показан) выполняет операцию высокоскоростной коммутации, чтобы подавать переменное напряжение с предварительно определенной частотой в мотор 230. Мотор 230 вращается посредством переменного напряжения с предварительно определенной частотой.

Далее описывается модуль 220 приведения в действие со ссылкой на Фиг. 4.

Между тем, контроллер 210 может считывать количество белья для стирки на основе выходного тока i_o, определенного посредством модуля E определения выходного тока. Например, контроллер 210 может считывать количество белья для стирки на основе значения тока i_o мотора 230 в ходе вращения бака 120 для стирки.

С другой стороны, контроллер 210 может считывать эксцентрическую величину бака 120 для стирки, т.е. разбалансировку (UB) бака 120 для стирки. Эксцентрическая величина бака 120 для стирки может считываться на основе компонента пульсации выходного тока i_o, определенного посредством модуля E определения выходного тока, либо величины изменения скорости вращения бака 120 для стирки.

Фиг. 4 является внутренней принципиальной схемой модуля приведения в действие, показанного на Фиг. 3.

Ссылаясь на Фиг. 4, модуль 220 приведения в действие согласно варианту осуществления настоящего изобретения приводит в действие бездатчиковый мотор. Модуль 220 приведения в действие может включать в себя преобразователь 410, инвертор 420, контроллер 430 инвертора, модуль B определения напряжения на контактных выводах постоянного тока, сглаживающий конденсатор C, модуль E определения выходного тока и модуль F определения выходного напряжения. Помимо этого, модуль 220 приведения в действие дополнительно может включать в себя модуль A определения входного тока и реактор L.

Реактор L располагается между источником 405 переменного напряжения сети общего пользования (V_s) и преобразователем 410 для выполнения коррекции коэффициента мощности или операции повышения напряжения. Помимо этого, реактор L может функционировать с возможностью ограничивать гармонический ток вследствие высокоскоростной коммутации преобразователя 410.

Модуль A определения входного тока может определять входной ток i_s, вводимый из источника 405 переменного напряжения сети общего пользования. С этой целью, трансформатор тока (CT) или шунтирующий резистор может использоваться в качестве модуля A определения входного тока. Определенный входной ток i_s, который представляет собой дискретный импульсный сигнал, может вводиться в контроллер 430 инвертора.

Преобразователь 410 преобразует напряжение, выводимое из источника 405 переменного напряжения сети общего пользования и проходящее через реактор L, в постоянное напряжение и выводит преобразованное постоянное напряжение. Хотя источник 405 переменного напряжения сети общего пользования показан как источник однофазного переменного напряжения на чертеже, источник 405 переменного напряжения сети общего пользования может представлять собой источник трехфазного переменного напряжения. Внутренняя конструкция преобразователя 410 изменяется на основе типа источника 405 переменного напряжения сети общего пользования.

Между тем, преобразователь 410 может включать в себя только диоды без переключающего устройства. В этом случае, преобразователь 410 может выполнять операцию выпрямления без дополнительной операции коммутации.

Например, четыре диода могут размещаться в форме моста для источника однофазного переменного напряжения, и шесть диодов могут размещаться в форме моста для источника трехфазного переменного напряжения.

Например, полумостовой преобразователь, включающий в себя два переключающих устройства и четыре диода, подключенные к переключающим устройствам, может использоваться в качестве преобразователя 410. С другой стороны, шесть переключающих устройств и шесть диодов могут использоваться для источника трехфазного переменного напряжения.

В случае если преобразователь 410 включает в себя переключающее устройство, повышение напряжения, повышение коэффициента мощности и преобразование постоянного напряжения могут выполняться согласно операции коммутации переключающего устройства.

Сглаживающий конденсатор C сглаживает входное напряжение и накапливает сглаженное напряжение. Хотя один сглаживающий конденсатор C показывается на чертеже, может предоставляться множество сглаживающих конденсаторов C, чтобы обеспечивать стабильность устройства.

Между тем, хотя сглаживающий конденсатор C показан как подключенный к выходному контактному выводу преобразователя 410 на чертеже, постоянное напряжение может непосредственно вводиться в сглаживающий конденсатор C. Например, постоянное напряжение из солнечного элемента может непосредственно вводиться в сглаживающий конденсатор C или может подвергаться преобразованию постоянного тока в постоянный ток и затем вводиться в сглаживающий конденсатор C. В дальнейшем в этом документе описание приводится на основе частей, показанных на чертеже.

Между тем, оба контактных вывода сглаживающего конденсатора C могут упоминаться в качестве контактных выводов постоянного тока или контактных выводов звена постоянного тока, поскольку постоянное напряжение накапливается в сглаживающем конденсаторе C.

Модуль B определения напряжения на контактных выводах постоянного тока может определять напряжение V_dc на контактных выводах постоянного тока, приложенное между обоими контактными выводами сглаживающего конденсатора C. С этой целью, модуль B определения напряжения на контактных выводах постоянного тока может включать в себя резистор и усилитель. Определенное напряжение V_dc на контактных выводах постоянного тока, которое представляет собой дискретный импульсный сигнал, может вводиться в контроллер 430 инвертора.

Инвертор 420 может включать в себя множество переключающих устройств инвертора. Инвертор 420 может преобразовывать сглаженное напряжение V_dc на контактных выводах постоянного тока в трехфазные переменные напряжения V_a, V_b и V_c с предварительно определенными частотами согласно операциям включения/выключения переключающих устройств и выводить преобразованные трехфазные переменные напряжения V_a, V_b и V_c в мотор 230 в качестве трехфазного синхронного мотора.

В инверторе 420 переключающие устройства Sa, Sb и Sc верхнего плеча и переключающие устройства S′a, S′b и S′c нижнего плеча последовательно подключены друг к другу в парах. Как результат, три пары переключающих устройств Sa и S′a, Sb и S′b и Sc и S′c верхнего и нижнего плеча параллельно подключаются друг к другу. Диод встречно-параллельно подключается к каждому из переключающих устройств Sa, S′a, Sb, S′b, Sc и S′c.

Переключающие устройства инвертора 420 включаются/отключаются на основе сигнала S_ic управления коммутацией инвертора из контроллера 430 инвертора. С этой целью, трехфазные переменные напряжения с предварительно определенными частотами выводятся в трехфазный синхронный мотор 230.

Контроллер 430 инвертора может управлять операцией коммутации инвертора 420 в бездатчиковом режиме. С этой целью, контроллер 430 инвертора может принимать выходной ток i_o, определенный посредством модуля E определения выходного тока, и выходное напряжение V_o, определенное посредством модуля F определения выходного напряжения.

Контроллер 430 инвертора выводит сигнал S_ic управления коммутацией инвертора в инвертор 420, с тем чтобы управлять операцией коммутации инвертора 420. Сигнал S_ic управления коммутацией инвертора, который представляет собой сигнал управления коммутацией на основе PWM, формируется и выводится на основе выходного тока i_o, определенного посредством модуля E определения выходного тока, и выходного напряжения V_o, определенного посредством модуля F определения выходного напряжения. Далее подробно описывается вывод сигнала S_ic управления коммутацией инвертора из контроллера 430 инвертора со ссылкой на Фиг. 5A и 5B.

Модуль E определения выходного тока определяет выходной ток i_o, протекающий между инвертором 420 и трехфазным синхронным мотором 230. Иными словами, модуль E определения выходного тока определяет ток, протекающий в моторе 230. Модуль E определения выходного тока может определять все трехфазные выходные токи i_a, i_b и i_c. Альтернативно, модуль E определения выходного тока может определять двухфазные выходные токи с использованием трехфазного равновесия.

Модуль E определения выходного тока может быть расположен между инвертором 420 и мотором 230. Для того, чтобы определять ток, трансформатор тока (CT) или шунтирующий резистор может использоваться в качестве модуля E определения выходного тока.

В случае если используется множество шунтирующих резисторов, три шунтирующих резистора могут быть расположены между инвертором 420 и синхронным мотором 230, или один конец каждого из трех шунтирующих резисторов может подключаться к соответствующему одному из трех переключающих устройств S′a, S′b и S′c нижнего плеча инвертора 420. Альтернативно, могут использоваться два шунтирующих резистора на основе трехфазного равновесия. В случае если используется один шунтирующий резистор, с другой стороны, шунтирующий резистор может быть расположен между конденсатором C и инвертором 420.

Определенный выходной ток i_o, который представляет собой дискретный импульсный сигнал, может вводиться в контроллер 430 инвертора. Сигнал S_ic управления коммутацией инвертора формируется на основе определенного выходного тока i_o. В нижеприведенном описании, определенный выходной ток i_o может соответствовать трехфазным выходным токам i_a, i_b и i_c.

Модуль F определения выходного напряжения расположен между инвертором 420 и мотором 230 для определения выходного напряжения, приложенного из инвертора 420 к мотору 230. В случае если инвертор 420 работает согласно сигналу управления коммутацией на основе PWM, выходное напряжение может представлять собой импульсное напряжение на основе PWM.

Чтобы определять импульсное напряжение на основе PWM, модуль F определения выходного напряжения может включать в себя резистор, электрически подключенный между инвертором 420 и мотором 230, и компаратор, подключенный к одному концу резистора. Далее подробно описывается модуль F определения выходного напряжения со ссылкой на Фиг. 8A.

Между тем, определенное выходное напряжение V_o на основе PWM, которое представляет собой дискретный импульсный сигнал, может прикладываться к контроллеру 430 инвертора. Сигнал S_ic управления коммутацией инвертора формируется на основе определенного выходного напряжения V_o. В нижеприведенном описании, определенное выходное напряжение V_o может соответствовать трехфазным переменным напряжениям V_a, V_b и V_c.

Между тем, трехфазный синхронный мотор 230 может включать в себя статоры и ротор. Все трехфазные переменные напряжения с предварительно определенными частотами прикладываются к катушкам всех трехфазных (A-фаза, B-фаза и C-фаза) статоров для того, чтобы вращать ротор.

Например, мотор 230 может включать в себя смонтированный на поверхности синхронный мотор с постоянными магнитами (SMPMSM) и внутренний синхронный мотор с постоянными магнитами (IPMSM), и реактивный синхронный мотор (SynRM). SMPMSM и IPMSM представляют собой синхронные моторы с постоянными магнитами (PMSM), имеющие постоянный магнит, тогда как SynRM представляет собой мотор, не имеющий постоянный магнит.

Между тем, в случае если преобразователь 410 включает в себя переключающее устройство, контроллер 430 инвертора может управлять операцией коммутации переключающего устройства преобразователя 410. С этой целью, контроллер 430 инвертора может принимать входной ток i_s, определенный посредством модуля A определения входного тока. Помимо этого, контроллер 430 инвертора может выводить сигнал S_cc управления коммутацией преобразователя в преобразователь 410, с тем чтобы управлять операцией коммутации преобразователя 410. Сигнал S_cc управления коммутацией преобразователя, который представляет собой сигнал управления коммутацией на основе PWM, формируется и выводится на основе входного тока i_s, определенного посредством модуля A определения входного тока.

Фиг. 5A является внутренней блок-схемой контроллера инвертора, показанного на Фиг. 4, а Фиг. 5B является внутренней блок-схемой модуля оценки, показанного на Фиг. 5A.

Ссылаясь на Фиг. 5A, контроллер 430 инвертора может включать в себя модуль 510 осевого преобразования, модуль 520 оценки, модуль 530 формирования команд управления током, модуль 540 формирования команд управления напряжением, модуль 550 осевого преобразования и модуль 560 вывода сигналов управления коммутацией.

Модуль 510 осевого преобразования может принимать выходные токи i_a, i_b и i_c, определенные посредством модуля E определения выходного тока, и преобразовывать принимаемые выходные токи i_a, i_b и i_c в двухфазные токи i_α и i_β неподвижной системы координат и двухфазные токи i_d и i_q вращающейся системы координат.

Между тем, модуль 510 осевого преобразования принимает выходные напряжения V_a, V_b и V_c на основе PWM, определенные посредством модуля F определения выходного напряжения для того, чтобы вычислять скважность, и вычисляет полюсное напряжение V_pn на основе вычисленной скважности. Нижеприведенное уравнение 1 показывает способ вычисления полюсного напряжения.

Уравнение 1

,

где V_dc указывает напряжение на контактных выводах постоянного тока, определенное посредством модуля B определения напряжения на контактных выводах постоянного тока, T указывает период времени управления, т.е. единичный период времени несущего сигнала для формирования PWM-сигнала управления коммутацией, и T_on указывает время включения, т.е. скважность, в пределах единичного периода T времени.

Между тем, модуль 510 осевого преобразования вычисляет трехфазные полюсные напряжения V_un, V_vn и V_wn в ответ на трехфазные выходные напряжения V_a, V_b и V_c на основе PWM.

Помимо этого, модуль 510 осевого преобразования может вычислять напряжение V_offset смещения с использованием трехфазных полюсных напряжений V_un, V_vn и V_wn, как представлено посредством уравнения 2.

Уравнение 2

Помимо этого, модуль 510 осевого преобразования может вычислять трехфазные напряжения V_as, V_bs и V_cs, приложенные к соответствующим фазам мотора 230, с использованием трехфазных полюсных напряжений V_un, V_vn и V_wn и напряжения V_offset смещения, как представлено посредством уравнения 3.

Уравнение 3

Помимо этого, модуль 510 осевого преобразования может вычислять двухфазные напряжения V_α и V_β неподвижной системы координат с использованием трехфазных напряжений V_as, V_bs и V_cs, как представлено посредством уравнения 4. С другой стороны, модуль 510 осевого преобразования может преобразовывать двухфазные напряжения V_α и V_β неподвижной системы координат в двухфазные напряжения V_d и V_q вращающейся системы координат.

Уравнение 4

Между тем, модуль 510 осевого преобразования может выводить преобразованные двухфазные токи i_α и i_β неподвижной системы координат, преобразованные двухфазные напряжения V_α и V_β неподвижной системы координат, преобразованные двухфазные токи i_d и i_q вращающейся системы координат и преобразованные двухфазные напряжения V_d и V_q вращающейся системы координат наружу.

Модуль 520 оценки может принимать двухфазные токи i_α и i_β после осевого преобразования неподвижной системы координат и двухфазные напряжения V_α и V_β после осевого преобразования неподвижной системы координат из модуля 510 осевого преобразования для того, чтобы оценивать позицию θ ротора и частоту ω вращения мотора 230.

В частности, ссылаясь на Фиг. 5B, модуль 520 оценки может включать в себя модуль 523 оценки противоэлектродвижущей силы для оценки противоэлектродвижущей силы, вызываемой в моторе 230, и модуль 526 оценки частоты вращения для оценки позиции ротора и частоты вращения мотора 230.

Модуль 523 оценки противоэлектродвижущей силы может принимать двухфазные токи i_α и i_β неподвижной системы координат и двухфазные напряжения V_α и V_β неподвижной системы координат из модуля 510 осевого преобразования для того, чтобы оценивать двухфазные противоэлектродвижущие силы Emf_α и Emf_β неподвижной системы координат с использованием модуля наблюдения противоэлектродвижущей силы, на основе неподвижной системы координат.

Между тем, двухфазные противоэлектродвижущие силы Emf_α и Emf_β неподвижной системы координат могут выражаться как функция для частоты вращения и позиции ротора мотора, как представлено посредством уравнения 5.

Уравнение 5

,

где ω_r указывает частоту вращения мотора, θ_r указывает позицию ротора мотора, а λ указывает наблюдаемый магнитный поток.

Между тем, модуль 526 оценки частоты вращения может оценивать позицию ротора мотора 230 через арктангенциальное вычисление с использованием оцененных противоэлектродвижущих сил Emf_α и Emf_β, как представлено посредством уравнения 6.

Уравнение 6

Между тем, модуль 526 оценки частоты вращения может оценивать позицию ротора и частоту вращения мотора 230 с использованием модуля наблюдения частоты вращения во всех измерениях после арктангенциального вычисления.

Как результат, модуль 520 оценки может выводить оцененную позицию и оцененную частоту вращения на основе входных двухфазных токов i_α и i_β неподвижной системы координат и входных двухфазных напряжений V_α и V_β неподвижной системы координат.

Между тем, модуль 530 формирования команд управления током формирует значение i*_q команды управления током на основе оцененной частоты вращения и значения ω*_r команды управления частотой вращения. Например, PI-контроллер 535 модуля 530 формирования команд управления током может выполнять PI-управление на основе разности между оцененной частотой вращения и значением ω*_r команды управления частотой вращения таким образом, чтобы формировать значение i*_q команды управления током. Хотя значение i*_q команды управления током q-оси показано как значение команды управления током на чертеже, можно формировать значение i*_d команды управления током d-оси вместе со значением i*_q команды управления током q-оси. Значение i*_d команды управления током d-оси может задаваться равным 0.

Между тем, модуль 530 формирования команд управления током дополнительно может включать в себя модуль ограничения (не показан) для ограничения уровня значения i*_q команды управления током таким образом, что значение i*_q команды управления током не превышает допустимый диапазон.

Модуль 540 формирования команд управления напряжением может формировать значения V*_d и V*_q команды управления напряжением d-оси и q-оси на основе токов i_d и i_q d-оси и q-оси после осевого преобразования в двухфазную вращающуюся систему координат посредством модуля осевого преобразования и значения i*_d и i*_q команды управления током, сформированного посредством модуля 530 формирования команд управления током. Например, PI-контроллер 544 модуля 540 формирования команд управления напряжением может выполнять PI-управление на основе разности между током i_q q-оси и значением i*_q команды управления током q-оси таким образом, чтобы формировать значение V*_q команды управления напряжением q-оси. Помимо этого, PI-контроллер 548 модуля 540 формирования команд управления напряжением может выполнять PI-управление на основе разности между током i_d d-оси и значением i*_d команды управления током d-оси таким образом, чтобы формировать значение V*_d команды управления напряжением d-оси. Значение V*_d команды управления напряжением d-оси может задаваться равным 0 в ответ на случай, в котором значение i*_d команды управления током d-оси задается равным 0.

Между тем, модуль 540 формирования команд управления напряжением дополнительно может включать в себя модуль ограничения (не показан) для ограничения уровней значений V*_d и V*_q команды управления напряжением d-оси и q-оси таким образом, что значения V*_d и V*_q команды управления напряжением d-оси и q-оси не превышают допустимые диапазоны.

Между тем, сформированные значения V*_d и V*_q команды управления напряжением d-оси и q-оси вводятся в модуль 550 осевого преобразования.

Модуль 550 осевого преобразования принимает оцененную позицию и значения V*_d и V*_q команды управления напряжением d-оси и q-оси из модуля 520 оценки для того, чтобы выполнять осевое преобразование.

Во-первых,