滾筒洗衣機(jī)及其負(fù)載稱重方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電器制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種滾筒洗衣機(jī)的負(fù)載稱重方法，和一 種采用該方法的滾筒洗衣機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002] 滾筒洗衣機(jī)的稱重精度是影響整機(jī)性能的重要指標(biāo)，對(duì)整機(jī)的耗水耗電、洗滌劑 用量、洗滌策略等都有較大影響。對(duì)于三相異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)的變頻滾筒洗衣機(jī)，通常利用電 流、電壓等解耦信息對(duì)功率進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)而得到衣物重量信息，其應(yīng)用基礎(chǔ)必須是矢量控制 (FOC，F(xiàn)ield Oriented Control)系統(tǒng)，對(duì)電機(jī)相電流采樣精度、電機(jī)參數(shù)變化等的依賴性 較大，且工程實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜。恒壓頻比（WVF，Variable Voltage and Variable Frequency) 或直接轉(zhuǎn)矩（DTC，Direct Torque Control)控制的整機(jī)系統(tǒng)，由于不采樣相電流或不進(jìn)行 解耦變換，因而該類方法并不適用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明的 一個(gè)目的在于提出一種滾筒洗衣機(jī)的負(fù)載稱重方法，該稱重方法使用范圍廣泛，數(shù)據(jù)穩(wěn)定 性好。
[0004] 本發(fā)明另一個(gè)目的在于提出一種滾筒洗衣機(jī)。
[0005] 為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明一方面提出一種滾筒洗衣機(jī)的負(fù)載稱重方法，該稱重 方法包括以下步驟：控制滾筒洗衣機(jī)的電機(jī)分別以第一轉(zhuǎn)速和第二轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，并檢測(cè)所述 電機(jī)在所述第一轉(zhuǎn)速、所述第二轉(zhuǎn)速以及所述第一轉(zhuǎn)速與所述第二轉(zhuǎn)速之間切換中任意兩 種工況下的轉(zhuǎn)子速度；根據(jù)所述兩種工況中一種工況下的所述轉(zhuǎn)子速度計(jì)算所述電機(jī)在所 述一種工況下的平均功率，以及根據(jù)另一種工況下的所述轉(zhuǎn)子速度計(jì)算所述電機(jī)在所述另 一種工況下的平均功率；根據(jù)所述兩種工況下的平均功率的差值計(jì)算負(fù)載重量。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的滾筒洗衣機(jī)的負(fù)載稱重方法，通過(guò)檢測(cè)電機(jī)在兩種工況下的轉(zhuǎn)子速 度，根據(jù)轉(zhuǎn)子速度即可計(jì)算獲得對(duì)應(yīng)工況下的電機(jī)的平均功率，進(jìn)而根據(jù)兩種工況下的平 均功率的差值獲得負(fù)載重量，與相關(guān)技術(shù)相比，該方法不依賴電機(jī)的相電流采樣和電流解 耦，在多數(shù)控制系統(tǒng)例如F0C、VVVF、DTC控制系統(tǒng)中都能適用，應(yīng)用范圍廣泛，且具有很好 的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性和線性度。
[0007] 進(jìn)一步地，控制滾筒洗衣機(jī)的電機(jī)分別以第一轉(zhuǎn)速和第二轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，并檢測(cè)所述 電機(jī)在所述第一轉(zhuǎn)速、所述第二轉(zhuǎn)速以及所述第一轉(zhuǎn)速與所述第二轉(zhuǎn)速之間切換中任意兩 種工況下的轉(zhuǎn)子速度，具體包括：控制所述電機(jī)以第一轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)第一預(yù)設(shè)時(shí)間，并檢測(cè)所述 電機(jī)的轉(zhuǎn)子速度；控制所述電機(jī)以恒定力矩加速至所述第二轉(zhuǎn)速，并檢測(cè)加速時(shí)所述電機(jī) 的轉(zhuǎn)子速度。
[0008] 或者，控制滾筒洗衣機(jī)的電機(jī)分別以第一轉(zhuǎn)速和第二轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，并檢測(cè)所述電機(jī) 在所述第一轉(zhuǎn)速、所述第二轉(zhuǎn)速以及所述第一轉(zhuǎn)速與所述第二轉(zhuǎn)速之間切換中任意兩種工 況下的轉(zhuǎn)子速度，具體包括：控制所述電機(jī)以所述第一轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)第一預(yù)設(shè)時(shí)間，并檢測(cè)所述 電機(jī)的轉(zhuǎn)子速度；控制所述電機(jī)以恒定力矩加速至所述第二轉(zhuǎn)速，并控制所述電機(jī)以所述 第二轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)第二預(yù)設(shè)時(shí)間，檢測(cè)所述電機(jī)在以所述第二轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)子速度。
[0009] 或者，控制滾筒洗衣機(jī)的電機(jī)分別以第一轉(zhuǎn)速和第二轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，并檢測(cè)所述電機(jī) 在所述第一轉(zhuǎn)速、所述第二轉(zhuǎn)速以及所述第一轉(zhuǎn)速與所述第二轉(zhuǎn)速之間切換中任意兩種工 況下的轉(zhuǎn)子速度，具體包括：控制所述電機(jī)以所述第一轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)第一預(yù)設(shè)時(shí)間，以及控制所 述電機(jī)以恒定力矩加速至所述第二轉(zhuǎn)速，并檢測(cè)加速時(shí)所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子速度；以及控制所 述電機(jī)從所述第二轉(zhuǎn)速降速至所述第一轉(zhuǎn)速，并檢測(cè)降速時(shí)所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子速度。
[0010] 具體地，根據(jù)以下公式計(jì)算對(duì)應(yīng)工況下的電機(jī)的輸出功率：
[0012] P為平均功率，Κε為與所述電機(jī)的參數(shù)有關(guān)的常數(shù)，ω s為同步角速度，ω 1^為轉(zhuǎn)子 角速度，隊(duì)為所述電機(jī)的端電壓值，其中，ω s通過(guò)ω 加轉(zhuǎn)差獲得，Us根據(jù)ω 1^查詢VF曲 線表獲得。
[0013] 為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明另一方面提出一種滾筒洗衣機(jī)，該滾筒洗衣機(jī)包括：箱 體、滾筒和電機(jī)；速度傳感器，用于檢測(cè)所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子速度；控制器，所述控制器控制所 述電機(jī)分別以第一轉(zhuǎn)速和第二轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，并獲得所述速度傳感器檢測(cè)的所述電機(jī)在所述第 一轉(zhuǎn)速、所述第二轉(zhuǎn)速以及所述第一轉(zhuǎn)速與所述第二轉(zhuǎn)速之間切換中任意兩種工況下的轉(zhuǎn) 子速度，根據(jù)所述兩種工況中一種工況下的所述轉(zhuǎn)子速度計(jì)算所述電機(jī)在所述一種工況下 的平均功率，以及根據(jù)另一種工況下的所述轉(zhuǎn)子速度計(jì)算所述電機(jī)在所述另一種工況下的 平均功率，并根據(jù)所述兩種工況下的平均功率的差值計(jì)算負(fù)載重量。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的滾筒洗衣機(jī)，通過(guò)速度傳感器檢測(cè)電機(jī)在兩種工況下的轉(zhuǎn)子速度， 控制器根據(jù)轉(zhuǎn)子速度即可計(jì)算獲得對(duì)應(yīng)工況下的電機(jī)的平均功率，進(jìn)而根據(jù)兩種工況下的 平均功率的差值獲得負(fù)載重量，與相關(guān)技術(shù)相比，不依賴電機(jī)的相電流采樣和電流解耦，在 多數(shù)控制系統(tǒng)例如FOC、VVVF、DTC控制系統(tǒng)中都能適用，應(yīng)用范圍廣泛，且具有很好的數(shù)據(jù) 穩(wěn)定性和線性度。
[0015] 進(jìn)一步地，所述控制器還用于，控制所述電機(jī)以第一轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)第一預(yù)設(shè)時(shí)間，并獲 取所述速度傳感器檢測(cè)的所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子速度，以及控制所述電機(jī)以恒定力矩加速至所述 第二轉(zhuǎn)速，并獲取所述速度傳感器檢測(cè)的加速時(shí)所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子速度。
[0016] 進(jìn)一步地，所述控制器還用于，控制所述電機(jī)以所述第一轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)第一預(yù)設(shè)時(shí)間， 并獲取所述速度傳感器檢測(cè)的所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子速度，以及控制所述電機(jī)以恒定力矩加速至 所述第二轉(zhuǎn)速，并控制所述電機(jī)以所述第二轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，獲取所述速度傳感器檢測(cè)的所述電 機(jī)在以所述第二轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)子速度。
[0017] 進(jìn)一步地，所述控制器還用于，控制所述電機(jī)以所述第一轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)第一預(yù)設(shè)時(shí)間， 并在預(yù)設(shè)時(shí)間之后控制所述電機(jī)以恒定力矩加速至所述第二轉(zhuǎn)速，并獲取所述速度傳感器 檢測(cè)的加速時(shí)所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子速度，以及控制所述電機(jī)從所述第二轉(zhuǎn)速降速至所述第一轉(zhuǎn) 速，并獲取所述速度傳感器檢測(cè)的降速時(shí)所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子速度。
[0018] 具體地，所述控制器根據(jù)以下公式計(jì)算對(duì)應(yīng)工況下的平均功率：
[0020] P為平均功率，Κε為與所述電機(jī)的參數(shù)有關(guān)的常數(shù)，ω s為同步角速度，ω 1^為轉(zhuǎn)子 角速度，隊(duì)為所述電機(jī)的端電壓值，其中，ω s通過(guò)ω 加轉(zhuǎn)差獲得，1^由ω 1^查詢VF曲線 表獲得。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的滾筒洗衣機(jī)的負(fù)載稱重方法的流程圖；
[0022] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的電機(jī)的運(yùn)行工況的示意圖；
[0023] 圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施例的電機(jī)的運(yùn)行工況的示意圖；
[0024] 圖4是根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)具體實(shí)施例的電機(jī)的運(yùn)行工況的示意圖；以及
[0025] 圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的滾筒洗衣機(jī)的功能框圖。
[0026] 附圖標(biāo)記：
[0027] 滾筒洗衣機(jī)100，
[0028] 箱體10、滾筒20、電機(jī)30、速度傳感器40和控制器50。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附 圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0030] 眾所周知，滾筒洗衣機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)消耗電能，當(dāng)不考慮機(jī)械因素影響時(shí)，其消 耗電能的大小與負(fù)載重量（衣物和水）成正比。尤其是當(dāng)滾筒轉(zhuǎn)速超過(guò)一定數(shù)值（例如 90rpm)以后，衣物會(huì)貼緊內(nèi)筒筒壁，此時(shí)衣物在筒內(nèi)的分布可認(rèn)為已經(jīng)確定，不再有摔打運(yùn) 動(dòng)，此時(shí)滾筒洗衣機(jī)的電機(jī)的做功數(shù)值比較穩(wěn)定，該做功數(shù)值可以基本反映衣物的重量。但 是，由于摩擦因數(shù)、筒徑、慣量等機(jī)械因素的影響，該數(shù)值并不能精確反映衣物重量。為了剔 除或削弱機(jī)械慣量的影響，通常需要計(jì)算兩個(gè)工況下的功率差，進(jìn)而獲得負(fù)載重量。
[0031] 根據(jù)電機(jī)學(xué)原理，電機(jī)的輸出功率可以根據(jù)P = U*I (電壓*電流）的方式求得， 也可以通過(guò)P = 的方式獲得，其中，?\為電磁轉(zhuǎn)矩，ω ^為轉(zhuǎn)子角速度。目前，在F0C 控制系統(tǒng)中，采用的都是第一種方式，而本發(fā)明實(shí)施例的稱重方法采用第二種計(jì)算方法間 接獲得衣物重量。
[0032] 下面參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提出的滾筒洗衣機(jī)的負(fù)載稱重方法。
[0033] 首先，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中計(jì)算電機(jī)（三相交流變頻電機(jī)）的功率的公式進(jìn)行說(shuō)明。 在滾筒洗衣機(jī)的整機(jī)系統(tǒng)中，電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速可以通過(guò)速度傳感器精確獲得，電機(jī)（異步 電機(jī)）的輸出轉(zhuǎn)矩可用下式求出：
其中，ηΡ 電機(jī)的極對(duì)數(shù)、ω i為轉(zhuǎn)子