專利名稱：變頻三相驅(qū)動(dòng)的洗衣機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變頻三相驅(qū)動(dòng)的洗衣機(jī)(以下可簡(jiǎn)稱“洗衣機(jī)”)。
在該洗衣機(jī)中，來(lái)自電網(wǎng)的電源被轉(zhuǎn)換成變頻電源，驅(qū)動(dòng)三相電動(dòng)機(jī)。變頻驅(qū)動(dòng)是品質(zhì)較佳的電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法。為改進(jìn)性能，近年來(lái)，洗衣機(jī)由以往固定頻率驅(qū)動(dòng)單相電動(dòng)機(jī)發(fā)展至變頻驅(qū)動(dòng)三相電動(dòng)機(jī)，并使用已在工業(yè)設(shè)備上廣泛使用的電子變頻三相電源的典型技術(shù)。可見(jiàn)由中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局1999年9月8日公開(kāi)的《發(fā)明專利公開(kāi)說(shuō)明書(shū)(申請(qǐng)?zhí)?8123091；發(fā)明名稱電氣洗衣機(jī))》。其特征是電子變頻三相電源系統(tǒng)的逆變電路為橋式6單元。這種原用于工業(yè)設(shè)備的傳統(tǒng)系統(tǒng)，用于功率相對(duì)小得多的洗衣機(jī)，即有以下方面值得改進(jìn)1.逆變電路的單元數(shù)偏多，單元容量相對(duì)偏大時(shí)即得不到充分利用，影響成本和可靠性；此外，對(duì)逆變電路的控制也相對(duì)復(fù)雜，同樣影響成本和可靠性。
2.在橋式逆變電路中，每一橋臂的上下二個(gè)單元串聯(lián)跨接于直流電源，當(dāng)偶發(fā)干擾或誤觸發(fā)以至同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，即在二個(gè)單元的低阻抗回路形成大電流的直通短路，以至燒毀元件，是系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。通常需對(duì)此選用比較優(yōu)秀的單元元件，或設(shè)置較復(fù)雜的保護(hù)電路，以至使用價(jià)格較高的智能功率模塊(IPM)等，對(duì)于洗衣機(jī)，明顯影響成本。
本發(fā)明的任務(wù)是，針對(duì)洗衣機(jī)功率小的特點(diǎn)，提出一種變頻三相驅(qū)動(dòng)的洗衣機(jī)，其變頻電源與現(xiàn)有技術(shù)比較，可同樣地驅(qū)動(dòng)原有的三相電動(dòng)機(jī)，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，因而成本降低和可靠性提高。包括1.減少逆變電路的單元數(shù)；2.可以消除逆變電路跨接于直流電源的短路低阻抗。
為解決上述任務(wù)，本發(fā)明提出一種變頻三相驅(qū)動(dòng)的洗衣機(jī)，在該洗衣機(jī)中，來(lái)自電網(wǎng)的電源被轉(zhuǎn)換成變頻電源，驅(qū)動(dòng)三相電動(dòng)機(jī)；其特征在于所轉(zhuǎn)換成的變頻電源為有一個(gè)公共端、時(shí)滯等于1/6周期和振幅相同的二相電源；所述二相電源按下述接往三相電動(dòng)機(jī)的三相端子所述公共端接電動(dòng)機(jī)的一個(gè)相端子，所述二相電源的另二個(gè)輸出端子接電動(dòng)機(jī)的另二個(gè)相端子。
所述的變頻電源可以是經(jīng)整流濾波電路和逆變電路轉(zhuǎn)換而成，整流濾波電路是與來(lái)自電網(wǎng)的電源回路有一公共端的一組正半波整流濾波電路和一組負(fù)半波整流濾波電路所組成.，形成供給逆變電路的正負(fù)各一組直流電源；逆變電路為雙半波4單元，每二個(gè)單元為一組，把直流電源調(diào)制為變頻的、有一個(gè)公共端、時(shí)滯等于1/6周期和振幅相同的二相電源。
關(guān)于有一個(gè)公共端、時(shí)滯等于1/6周期和振幅相同的二相電源，其公共端(在以下分析中標(biāo)記為“C”)至二個(gè)輸出端子(在以下分析中各標(biāo)記為“A”和“B”)的電壓uCA和uCB的基波可表達(dá)為uCA＝UmsinωtuCB＝Umsin(ωt＋π/3)二個(gè)輸出端子之間的電壓uAB按以下計(jì)算uAB＝uCB－uCA＝Umsin(ωt＋π/3)－Umsinωt＝Umsin(ωt＋2π/3)此外，uBC為uCB之反向，即uBC＝-uCB＝－Umsin(ωt＋π/3)＝Umsin(ωt－2π/3)因此，所述二相電源的二個(gè)輸出端子A和B及公共端C所輸出的電壓依端子的順序?yàn)閡AB＝Umsin(ωt＋2π/3)uBC＝Umsin(ωt－2π/3)uCA＝Umsinωt顯然，這是三相對(duì)稱電壓，可以驅(qū)動(dòng)洗衣機(jī)原有的三相電動(dòng)機(jī)，但傳統(tǒng)系統(tǒng)的三相逆變被簡(jiǎn)化為二相逆變，逆變電路的單元數(shù)及控制逆變電路的元件可減少1/3，因而成本降低和可靠性提高。對(duì)于微計(jì)算機(jī)控制的變頻電源，還相應(yīng)減少對(duì)程序內(nèi)存的容量、計(jì)算工作量和控制的要求，可提高控制速度，有利于改善性能和降低成本。
關(guān)于上述方案中的變頻電源，本發(fā)明的一個(gè)解決方案是，變頻電源是把來(lái)自電網(wǎng)的電源經(jīng)整流濾波電路和逆變電路轉(zhuǎn)換而成。整流濾波電路是與來(lái)自電網(wǎng)的電源回路有一公共端的一組正半波整流濾波電路和一組負(fù)半波整流濾波電路所組成，形成供給逆變電路的正和負(fù)各一組直流電源；逆變電路為雙半波4單元，每二個(gè)單元為一組，把直流電源調(diào)制為變頻的、有一個(gè)公共端、時(shí)滯等于1/6周期和振幅相同的二相電源。該方案的整流元件數(shù)較傳統(tǒng)系統(tǒng)橋式整流電路減少二分之一；逆變電路中的單元數(shù)從傳統(tǒng)系統(tǒng)的6個(gè)減少為4個(gè)；由于逆變電路各單元經(jīng)電動(dòng)機(jī)阻抗串聯(lián)接電源，可避免誤觸發(fā)導(dǎo)致的大電流短路以至燒毀元件，提高可靠性，因而可簡(jiǎn)化保護(hù)電路和選用較普通的元件。
以下結(jié)合


本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1是本實(shí)施例變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電氣框圖；圖2是本實(shí)施例洗衣機(jī)的系統(tǒng)構(gòu)成圖。
如圖2中所示，盛水桶1旋轉(zhuǎn)自如地設(shè)有在內(nèi)底部旋轉(zhuǎn)自如地設(shè)有波輪2的洗滌桶兼脫水桶3，靠懸掛件4吊掛在洗衣機(jī)主體5中。減速機(jī)構(gòu)6設(shè)在盛水桶1的底部，把動(dòng)力傳遞到波輪2和洗滌桶兼脫水桶3。減速機(jī)構(gòu)6的下部設(shè)有電動(dòng)機(jī)7。供水系統(tǒng)8向洗滌桶兼脫水桶3內(nèi)供水，排水閥系統(tǒng)9把洗滌兼脫水桶3內(nèi)的洗滌水等排出。此是一種波輪式洗衣機(jī)的典型構(gòu)成。但是并不限定是波輪式洗衣機(jī)，也可以是攪拌式洗衣機(jī)或滾筒式洗衣機(jī)。此外也并不限定于需要減速機(jī)構(gòu)或/和圖示電動(dòng)機(jī)與各旋轉(zhuǎn)體的同軸傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)，例如可以采用靠皮帶把電動(dòng)機(jī)7的動(dòng)力傳遞到減速機(jī)構(gòu)6的結(jié)構(gòu)，或/和不設(shè)減速機(jī)構(gòu)6而在洗滌過(guò)程中把動(dòng)力直接傳遞到波輪的直接驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)。
電動(dòng)機(jī)7的控制裝置10包括由來(lái)自電網(wǎng)的例如220V50HZ的交流電源11，和連接于其輸出端并把交流電源11整流而變換成直流電壓的整流濾波電路12所構(gòu)成的直流電源13；在直流電源的輸出端連接的逆變電路14。在逆變電路14的輸出端連接著電動(dòng)機(jī)7。此外，逆變電路14連接控制機(jī)構(gòu)15，并受其控制。此為典型的AC—DC—AC間接變換方式的控制裝置，但并不限定于此，也可以是不設(shè)整流濾波電路的AC—AC直接變換方式的控制裝置。
圖1表示本發(fā)明實(shí)施例中電動(dòng)機(jī)7和控制裝置10的電路圖。在本實(shí)施例中，整流濾波電路12包括由二極管D1和電容器C1組成的正電源的整流濾波電路；由二極管D2和電容器C2組成的負(fù)電源的整流濾波電路。二組電源的整流濾波電路的零電位點(diǎn)與電源11的一輸出線(通常為中性線)相連。此為本發(fā)明實(shí)施例提出的雙半波整流濾波電路。但不限定于此，當(dāng)需要高于電網(wǎng)電壓的變頻電源時(shí)，可使用全波和/或倍壓整流濾波電路。
逆變電路13備有二個(gè)高電位側(cè)單元(開(kāi)關(guān)元件V1a、V1b各與其輸入連接著的驅(qū)動(dòng)電路K1a、K1b的組合)，和二個(gè)低電位側(cè)單元(開(kāi)關(guān)元件V2a、V2b各與其輸入連接著的驅(qū)動(dòng)電路K2a、K2b的組合)。開(kāi)關(guān)元件V1a、V1b、V2a和V2b的發(fā)射極和集電極各并聯(lián)有續(xù)流二極管D1a、D1b、D2a和D2b；但不限定于此，也可以是并聯(lián)或/和串聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娮?、電容、電感和半?dǎo)體器件或其它壓敏元件組成的保護(hù)電路。上述開(kāi)關(guān)元件可以使用包含4個(gè)或2個(gè)IGBT的模塊，或者分立的IGBT元件；也可以使用除了IGBT之外的功率元件，例如功率型MOSFET、GTR(BJT)和GTO等。此外，也可以是上述所有單元加上保護(hù)電路封裝一體的集成功率模塊，如IPM等。
逆變電路13為雙半波4單元，每二個(gè)單元為一組，在控制機(jī)構(gòu)15的控制下，把直流電源調(diào)制為有一個(gè)公共端、時(shí)滯等于1/6周期和振幅相同的二相電源開(kāi)關(guān)元件V1a、V2a組成一組雙半波逆變電路，形成公共端C至輸出端子A的電壓uCA＝Umsinωt；開(kāi)關(guān)元件V1b、V2b組成另一組雙半波逆變電路，形成公共端C至輸出端子B的電壓uCB＝Umsin(ωt＋π/3)。結(jié)果，輸出端子A和B及公共端C依端子的順序輸出三相對(duì)稱電壓uAB＝Umsin(ωt＋2π/3)；uBC＝Umsin(ωt－2π/3)；uCA＝Umsinωt。關(guān)于變頻調(diào)制的方式，本實(shí)施例為現(xiàn)有技術(shù)的電壓型脈寬調(diào)制(PWM、SPWM等)方式，但也可以為電流型或/和脈幅調(diào)制等方式；以及為了有更優(yōu)良的調(diào)速性能，還可以是進(jìn)行變頻調(diào)制的同時(shí)進(jìn)行電壓調(diào)制。本實(shí)施例對(duì)傳統(tǒng)系統(tǒng)使用的這些現(xiàn)有技術(shù)的改變主要是a)傳統(tǒng)系統(tǒng)為三相調(diào)制，本實(shí)施例為二相調(diào)制；b)傳統(tǒng)系統(tǒng)相間時(shí)滯調(diào)制為1/3周期，本實(shí)施例相間時(shí)滯調(diào)制為1/6周期。
控制機(jī)構(gòu)15含有PWM輸出機(jī)構(gòu)，并在微計(jì)算機(jī)內(nèi)構(gòu)成，按照洗衣機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)特性所需的固有設(shè)定和動(dòng)態(tài)調(diào)整的要求，除控制逆變電路13輸出的二相電源外，還控制其頻率、電壓和波形。微計(jì)算機(jī)內(nèi)部和外圍會(huì)設(shè)有為本實(shí)施例電路保護(hù)、控制和電磁兼容所需的外圍電路和元件。此外，微計(jì)算機(jī)還會(huì)包括本實(shí)施例的洗衣機(jī)進(jìn)行洗滌、漂洗和脫水等程序和對(duì)相關(guān)的傳感和控制功能的處理。這些均屬于傳統(tǒng)系統(tǒng)已使用的現(xiàn)有技術(shù)。
本實(shí)施例電動(dòng)機(jī)7可以就是現(xiàn)有技術(shù)已使用的三相交流異步電動(dòng)機(jī)。但不限定于此，也可以是其它的三相電動(dòng)機(jī)，例如磁阻電動(dòng)機(jī)，磁滯電動(dòng)機(jī)和逆變型無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)中的永磁同步電動(dòng)機(jī)等。
這樣，本發(fā)明就達(dá)到了使用變頻技術(shù)改進(jìn)洗衣機(jī)，但簡(jiǎn)化現(xiàn)有技術(shù)傳統(tǒng)變頻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，因而降低成本和提高可靠性的目的。
權(quán)利要求
1.一種變頻三相驅(qū)動(dòng)的洗衣機(jī)，在該洗衣機(jī)中，來(lái)自電網(wǎng)的電源被轉(zhuǎn)換成變頻電源，驅(qū)動(dòng)三相電動(dòng)機(jī)；其特征在于所轉(zhuǎn)換成的變頻電源為有一個(gè)公共端、時(shí)滯等于1/6周期和振幅相同的二相電源；所述二相電源按下述接往三相電動(dòng)機(jī)的三相端子——所述公共端接電動(dòng)機(jī)的一個(gè)相端子，所述二相電源的二個(gè)輸出端子接電動(dòng)機(jī)的另二個(gè)相端子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述變頻三相驅(qū)動(dòng)的洗衣機(jī)，其特征在于所述的變頻電源是經(jīng)整流濾波電路和逆變電路轉(zhuǎn)換而成，整流濾波電路是與來(lái)自電網(wǎng)的電源回路有一公共端的一組正半波整流濾波電路和一組負(fù)半波整流濾波電路所組成，形成供給逆變電路的正負(fù)各一組直流電源；逆變電路為雙半波4單元，每二個(gè)單元為一組，把直流電源調(diào)制為變頻的、有一個(gè)公共端、時(shí)滯等于1/6周期和振幅相同的二相電源。
全文摘要
一種變頻三相驅(qū)動(dòng)的洗衣機(jī)中,電網(wǎng)電源被轉(zhuǎn)換成變頻電源,驅(qū)動(dòng)三相電動(dòng)機(jī);其特征在于:變頻電源為有一個(gè)公共端、時(shí)滯等于1/6周期和振幅相同的二相電源,所述公共端接電動(dòng)機(jī)的一個(gè)相端子,二相電源的二個(gè)輸出端子接電動(dòng)機(jī)的另二個(gè)相端子。一個(gè)方案:變頻電源中的整流濾波電路是與電網(wǎng)的電源回路有一公共端的正和負(fù)各一組半波整流濾波電路,逆變電路為雙半波4單元。結(jié)果比傳統(tǒng)技術(shù)節(jié)省1/3的逆變單元和控制電路,并提高了可靠性。
文檔編號(hào)D06F33/02GK1332287SQ0111486
公開(kāi)日2002年1月23日 申請(qǐng)日期2001年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月27日
發(fā)明者區(qū)長(zhǎng)釗 申請(qǐng)人:金羚電器有限公司