專利名稱：控制無刷直流電機速度的方法及控制冰箱冷卻速度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制BLDC(無刷直流)電機的速度的方法以及一種使用該方法來控制冰箱冷卻速度的方法，更具體地講，涉及這樣一種控制BLDC電機的速度的方法，其中，通過具有增大的通電角的驅(qū)動信號來增大輸出的速度，以及一種應用控制BLDC電機速度的方法來控制冰箱的冷卻速度的方法。
背景技術(shù)：
BLDC電機被設計成不使用在傳統(tǒng)的DC電機中使用的電刷而運行，所述電刷由于重復摩擦而會損壞。BLDC電機由于用于驅(qū)動BLDC電機的半導體裝置的發(fā)展而被廣泛地應用。
具體地講，BLDC電機可以被應用于冰箱的壓縮機或者其它部件，以達到冰箱的冷卻溫度。通常，在冰箱的設計中，電機的額定輸出功率是基于冰箱的驅(qū)動速度、負載轉(zhuǎn)距以及其它操作條件而確定的。
然而，當冰箱工作時，如果由于例如周圍溫度的上升而使與正常工作條件相比來自功率源的電壓較低或負載轉(zhuǎn)距變得過大，則電機的運行速度不可能達到基準速度，這導致了冰箱的冷卻速度因此減少的問題。
可以通過設計一種具有大的正常額定輸出功率的電機來解決這樣的問題。然而，如果電機的額定輸出功率相對于正常工作條件來說變得過大，則可能降低電機的效率。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明一方面在于提供一種控制BLDC電機速度的方法，其中，操作速度的范圍可以擴大。
本發(fā)明的另一方面在于提供一種控制具有BLDC電機的冰箱的冷卻速度的方法，從而可以使冰箱冷卻速度的減小最小化。
本發(fā)明其它方面和/或優(yōu)點一部分在以下的描述中闡述，一部分從描述中將變得清楚。
本發(fā)明的上述和/或其它方面還可以通過提供一種控制BLDC電機速度的方法來實現(xiàn)，所述方法包括將具有預定的基準通電角的驅(qū)動信號輸入到所述電機以達到預定基準速度；測量所述電機的旋轉(zhuǎn)速度；如果確定測量的旋轉(zhuǎn)速度沒有達到基準速度并且驅(qū)動信號已經(jīng)達到電機的最大輸入，則增大驅(qū)動信號的通電角；將具有增大的通電角的驅(qū)動信號輸入到BLDC電機。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，按照預定角度的增加量增大驅(qū)動信號的通電角直到旋轉(zhuǎn)速度達到基準速度。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述電機包括三相無刷電機。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，基準通電角是約120°，驅(qū)動信號的增大的通電角不超過150°。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述控制BLDC電機速度的方法還包括如果因為驅(qū)動信號的增大的通電角使電機的旋轉(zhuǎn)速度超過了基準速度，則逐漸減小驅(qū)動信號的增大的通電角直到電機的旋轉(zhuǎn)速度達到基準速度。
本發(fā)明的上述和/或其它方面通過提供一種控制包括具有BLDC電機的壓縮機的冰箱的冷卻速度的方法來實現(xiàn)，所述方法包括將具有通電角的驅(qū)動信號輸入到所述電機以實現(xiàn)預定的基準溫度；測量冰箱的冷卻溫度；如果確定測量到的冷卻溫度沒有達到基準溫度并且驅(qū)動信號已經(jīng)達到電機的最大輸入，則按照預定角度增加量逐漸增大驅(qū)動信號的通電角直到冷卻溫度達到基準溫度；將具有增大的通電角的驅(qū)動信號輸入到BLDC電機。
本發(fā)明的上述和/或其它方面通過提供一種無刷直流電機控制系統(tǒng)而實現(xiàn)，包括無刷直流電機；控制部分，接收基準速度并將驅(qū)動信號輸入到電機，其中，如果由無刷直流電機控制系統(tǒng)檢測的旋轉(zhuǎn)速度小于基準速度，則所述控制部分增大輸入的驅(qū)動信號的通電角。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，無刷直流電機控制系統(tǒng)還包括檢測無刷直流電機的旋轉(zhuǎn)速度的無傳感位置檢測器。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述無傳感位置檢測器是霍爾器件。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述無傳感位置檢測器是光電二極管。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述無傳感位置檢測器是磁阻元件。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，如果由于輸入的驅(qū)動信號的通電角的增大使旋轉(zhuǎn)速度已超過基準速度，則所述控制部分減小輸入的驅(qū)動信號的增大的通電角。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，如果在驅(qū)動信號的通電角增大之前驅(qū)動信號沒有達到電機的最大輸入，則所述控制部分將驅(qū)動信號增大到電機能夠適應的最大輸入。
本發(fā)明的上述和/或其它方面通過提供一種冰箱來實現(xiàn)，該冰箱包括壓縮機，具有無刷直流電機；控制部分，接收基準速度以實現(xiàn)基準溫度并將驅(qū)動信號輸入到電機，其中，如果檢測到冰箱的冷卻溫度小于基準溫度，則所述控制部分增大輸入的驅(qū)動信號的通電角。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，如果由于輸入的驅(qū)動信號的通電角的增大使冷卻溫度已超過基準溫度，則所述控制部分減小輸入的驅(qū)動信號的增大的通電角。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，如果在驅(qū)動信號的通電角增大之前驅(qū)動信號沒有達到電機的最大輸入，則所述控制部分將驅(qū)動信號增大到電機能夠適應的最大輸入。


通過下面參照附圖對實施例進行的描述，本發(fā)明的上述和/或其它方面和優(yōu)點將會變得清楚和更加容易理解，其中圖1是應用根據(jù)本發(fā)明實施例的控制BLDC電機速度的方法的控制系統(tǒng)的方框圖。
圖2A是根據(jù)本發(fā)明實施例的BLDC電機的電極線圈的示意圖。
圖2B是示出根據(jù)本發(fā)明實施例當圖1中的控制系統(tǒng)工作時產(chǎn)生的感應電壓的波形圖。
圖2C是示出根據(jù)本發(fā)明實施例當圖1中的控制系統(tǒng)工作時產(chǎn)生的驅(qū)動信號的波形圖。
圖3是示出當應用根據(jù)本發(fā)明實施例的控制BLDC電機速度的方法時速度增大效果的視圖。
圖4是顯示應用本發(fā)明實施例的BLDC電機性能力的測量結(jié)果的表。
圖5是示出根據(jù)本發(fā)明實施例控制BLDC電機速度的方法的流程圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在，將詳細描述本發(fā)明的實施例，其示例在附圖中示出，其中，相同的標號始終指示相同的元件。以下參照附圖描述實施例以解釋本發(fā)明。
圖1是應用根據(jù)本發(fā)明實施例的控制BLDC電機速度的方法的BLDC電機控制系統(tǒng)的方框圖。
控制系統(tǒng)100包括BLDC電機110，將被控制；控制部分120，接收功率和用于控制電機的基準速度并控制電機110；無傳感位置檢測器130，通過其測量電機110的速度用于電機110的反饋控制。控制部分120還可以包括轉(zhuǎn)換器(inverter)(未顯示)，如果電源是交流電，則轉(zhuǎn)換器用于將交流電(AC)轉(zhuǎn)換成直流電(DC)。此外，控制部分120還可以包括將驅(qū)動信號(即驅(qū)動電流)輸入電機110中的倒相器(未顯示)。如圖2所示，倒相器可被用作輸入周期電流信號。電機110可以是傳統(tǒng)的三相無刷電機，但是不限于此。以下將描述的是三相無刷電機具有120°的基準通電角(current applyingangle)。
無傳感位置檢測器130是通過例如，濾波電機110的終端電壓檢測轉(zhuǎn)子的位置的裝置。例如，無傳感位置檢測器130可以被設置為霍爾器件、光電二極管以及磁阻元件等。
圖2B、2C分別顯示了當圖1的控制系統(tǒng)100應用于驅(qū)動電機110時，驅(qū)動信號和施加的電壓的波形圖。
如圖2A所示，電機110將驅(qū)動電流Iu、Iv和Iw順序地分別輸入到三個電極線圈U、V和W中，從而包括永久磁體產(chǎn)生體的轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動電流相應于圖2C中所示的波形順序地被輸入電機110中。即，360°被平均分成三個部分，第一個120°的驅(qū)動電流(即驅(qū)動信號)Iu被施加到線圈U，第二個120°的驅(qū)動電流Iv被施加到線圈V，最后一個120°的驅(qū)動電流Iw被施加到線圈W?？梢酝ㄟ^重復地施加上述驅(qū)動電流來連續(xù)地驅(qū)動電機110使其旋轉(zhuǎn)。因此，輸入到每個線圈的電流具有120°角的基準通電角。
根據(jù)驅(qū)動電流的輸入，電機110產(chǎn)生具有如圖2B所示的波形圖的感應電壓Eu、Ev和Ew。當感應電壓與電機110的旋轉(zhuǎn)速度[rpm]成比例時，電機110的旋轉(zhuǎn)速度的曲線圖還可以被認為是與感應電壓的曲線圖相似。
根據(jù)感應電壓Eu、Ev和Ew的曲線圖，每個感應電壓具有與每個驅(qū)動電流的輸入相對應的均勻的輸出。因此，因為感應電壓Eu、Ev和Ew一個接一個地相繼產(chǎn)生，所以電機110的總輸出可以保持不變。
根據(jù)上述的驅(qū)動方法，控制部分120接收到輸入基準速度并且產(chǎn)生驅(qū)動電流(即驅(qū)動信號)以使電機110旋轉(zhuǎn)。
此外，如果電機110的旋轉(zhuǎn)速度沒有達到基準速度，即使驅(qū)動電流Iu、Iv和Iw的輸入值已經(jīng)達到了電機110的最大輸入，則BLDC電機控制系統(tǒng)100會采用增大驅(qū)動電流Iu、Iv和Iw的通電角的方法。
如圖2C所示，即施加每個驅(qū)動電流的開始點提前預定量(θ角)，從而整個通電角可以是120°+θ。從而，相鄰的驅(qū)動電流重疊θ產(chǎn)生。因此，電機110的旋轉(zhuǎn)速度就這樣增大了。例如，在傳統(tǒng)冰箱使用的三相BLDC電機中，與當將120°的基準通電角施加到電機100上的旋轉(zhuǎn)速度相比，將通電角增大到150°則導致速度增加400～500rpm。
圖3是顯示上面所述的速度增加效果的曲線圖。曲線圖中的實線表示當給電機110施加120°的通電角時電機110的旋轉(zhuǎn)速度N和扭矩T之間的關(guān)系。曲線圖中的虛線表示當通電角增加到例如150°時電機110的旋轉(zhuǎn)速度N和扭矩T之間的關(guān)系。比較兩條線，可以看出當通電角增大時電機110可以具有改良的性能。
圖4是顯示電機110的旋轉(zhuǎn)速度N的示意性表格，其中，旋轉(zhuǎn)速度N根據(jù)通電角的增大而改變。如圖4表格的第一行所示，標準通電角是120°，隨著通電角以15°的增加角度增大到通電角為150°，測量輸出的旋轉(zhuǎn)速度N。從表里可以看出，在基準通電角為120°時，輸出的旋轉(zhuǎn)速度N為3619rpm。在通電角增大到135°(即120+15°)時，輸出的旋轉(zhuǎn)速度N是3814rpm，在通電角增大到150°(即120+30°)時，輸出的旋轉(zhuǎn)速度N是3927rpm。雖然圖4的表格中的通電角以15度增大，但是增加的角度可以大于或者小于15°。根據(jù)本實施例，對于無傳感驅(qū)動型BLDC電機，通電角可以增大到150°。
因此，控制部分120可以通過增加驅(qū)動電流的通電角來增加電機110的旋轉(zhuǎn)速度。而且，通過無傳感位置檢測器130利用電機旋轉(zhuǎn)速度的反饋控制，控制部分120可以將驅(qū)動信號的通電角按照預定的增加量逐漸增加直到旋轉(zhuǎn)速度達到基準速度。
同樣的，當因為增大的通電角使電機110的旋轉(zhuǎn)速度超過基準速度時，通過無傳感位置檢測器130利用電機旋轉(zhuǎn)速度的反饋控制，控制部分120可以逐漸減少增大的通電角直到電機110的旋轉(zhuǎn)速度達到基準速度。
圖5是顯示控制部分120控制電機110的旋轉(zhuǎn)速度的過程的流程圖。已經(jīng)接收輸入基準速度的控制部分120驅(qū)動電機110，并且通過無傳感位置檢測器130確定電機110的當前旋轉(zhuǎn)速度是否達到基準速度(S110)。如果電機110的旋轉(zhuǎn)速度沒有達到基準速度，則控制部分120確定輸入到電機110的驅(qū)動信號(即驅(qū)動電流)是否達到了電機110能夠適應的最大輸入(S120)。如果驅(qū)動信號沒有達到最大輸入，則控制部分120將驅(qū)動信號逐漸增加到電機110的最大輸入(S130)。
即使在驅(qū)動信號已經(jīng)增加到電機110的最大輸入以后，如果電機110的旋轉(zhuǎn)速度沒有達到基準速度，則控制部分120確定通電角是否充分增加(S140)。如果通電角沒有充分增加，則控制部分120增加通電角并將增大的通電角輸入到電機(S150)。上面已經(jīng)描述過通電角的增加方式以及在通電角增加期間反饋控制的應用。
圖5中所示的電機速度的控制還可以以相同的方式應用到冰箱冷卻速度的控制上。即，為了達到預定的基準溫度，控制部分120可以計算基準速度來驅(qū)動電機。然后，控制部分120從計算的基準速度產(chǎn)生驅(qū)動信號，將驅(qū)動信號輸入到電機110?？刂撇糠?20通過圖5中示出的控制方法來控制電機110以達到基準速度。在圖5中示出的達到基準速度的過程與針對冰箱冷卻操作的達到基準溫度的過程相對應。因此，通過使用采用了上述控制方法的冰箱，針對可以在更短的時間內(nèi)實現(xiàn)冰箱冷卻操作的基準溫度。
雖然已經(jīng)顯示和描述了本發(fā)明的實施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應該理解，在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下，可以對這些實施例進行改變，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
例如，雖然上面的實施例描述了采用控制BLDC電機的速度的方法的冰箱，但是上述方法不限于冰箱，而是可以以相同或者相似的方式應用到任何其它冷卻設備或者加熱設備。此外，上述方法還可以應用到包括BLDC電機的所有設備中。
權(quán)利要求
1.一種控制BLDC電機速度的方法，所述方法包括以下步驟將具有通電角的驅(qū)動信號輸入到所述電機；測量所述電機的旋轉(zhuǎn)速度；確定測量的旋轉(zhuǎn)速度是否達到基準速度；如果確定測量到的旋轉(zhuǎn)速度沒有達到基準速度并且驅(qū)動信號已經(jīng)達到電機的最大輸入，則增大驅(qū)動信號的通電角；將具有增大的通電角的驅(qū)動信號輸入到BLDC電機。
2.如權(quán)利要求1所述的控制BLDC電機速度的方法，其中，增大驅(qū)動信號的通電角的步驟包括按照預定角度增加量逐漸增大驅(qū)動信號的通電角直到旋轉(zhuǎn)速度達到基準速度。
3.如權(quán)利要求1所述的控制BLDC電機速度的方法，其中，控制速度包括控制三相無刷電機。
4.如權(quán)利要求1所述的控制BLDC電機速度的方法，其中，控制速度包括控制三相無刷電機，輸入驅(qū)動信號包括初始輸入具有約120度角的通電角的驅(qū)動信號，增大通電角包括在約150度角以下增大通電角。
5.如權(quán)利要求1所述的控制BLDC電機速度的方法，還包括以下步驟如果因為驅(qū)動信號的增大的通電角使電機的旋轉(zhuǎn)速度超過了基準速度，則減小驅(qū)動信號的增大的通電角直到電機的旋轉(zhuǎn)速度達到基準速度。
6.一種控制包括具有BLDC電機的壓縮機的冰箱的冷卻速度的方法，所述方法包括以下步驟將具有通電角的驅(qū)動信號輸入到所述電機；測量冰箱的冷卻溫度；確定測量的冷卻溫度是否已經(jīng)達到了基準溫度；如果確定測量到的冷卻溫度沒有達到基準溫度并且驅(qū)動信號已經(jīng)達到電機的最大輸入，則按照預定的角度增加值逐漸增大驅(qū)動信號的通電角直到冷卻溫度達到基準溫度；將具有增大的通電角的驅(qū)動信號輸入到BLDC電機。
7.一種無刷直流電機控制系統(tǒng)，包括無刷直流電機；控制部分，接收基準速度并將驅(qū)動信號輸入到電機，其中，如果由無刷直流電機控制系統(tǒng)檢測的旋轉(zhuǎn)速度小于基準速度，則所述控制部分增大輸入的驅(qū)動信號的通電角。
8.如權(quán)利要求7所述的無刷直流電機控制系統(tǒng)，還包括檢測無刷直流電機的旋轉(zhuǎn)速度的無傳感位置檢測器。
9.如權(quán)利要求8所述的無刷直流電機控制系統(tǒng)，其中，所述無傳感位置檢測器是霍爾器件。
10.如權(quán)利要求8所述的無刷直流電機控制系統(tǒng)，其中，所述無傳感位置檢測器是光電二極管。
11.如權(quán)利要求8所述的無刷直流電機控制系統(tǒng)，其中，所述無傳感位置檢測器是磁阻元件。
12.如權(quán)利要求7所述的無刷直流電機控制系統(tǒng)，其中，如果由于輸入的驅(qū)動信號的通電角的增大使旋轉(zhuǎn)速度已超過基準速度，則所述控制部分減小輸入的驅(qū)動信號的增大的通電角。
13.如權(quán)利要求7所述的無刷直流電機控制系統(tǒng)，其中，如果在驅(qū)動信號的通電角增大之前驅(qū)動信號沒有達到電機的最大輸入，則所述控制部分將驅(qū)動信號增大到電機能夠適應的最大輸入。
14.一種冰箱，包括壓縮機，具有無刷直流電機；控制部分，接收基準速度以達到基準溫度并將驅(qū)動信號輸入到電機，其中，如果檢測到的冰箱的冷卻溫度小于基準溫度，則所述控制部分增大輸入的驅(qū)動信號的通電角。
15.如權(quán)利要求14所述的冰箱，其中，如果由于輸入的驅(qū)動信號的通電角的增大使冷卻溫度已超過基準溫度，則所述控制部分減小輸入的驅(qū)動信號的增大的通電角。
16.如權(quán)利要求14所述的冰箱，其中，如果在驅(qū)動信號的通電角增大之前驅(qū)動信號沒有達到電機的最大輸入，則所述控制部分將驅(qū)動信號增大到電機能夠適應的最大輸入。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種控制BLDC(無刷直流)電機速度的方法以及一種使用該方法控制冰箱的冷卻速度的方法。所述控制BLDC電機速度的方法包括將具有預定的基準通電角的驅(qū)動信號輸入到所述電機以達到預定基準速度；測量所述電機的旋轉(zhuǎn)速度；如果測量到的旋轉(zhuǎn)速度沒有達到基準速度并且驅(qū)動信號已經(jīng)達到電機的最大輸入，則增大驅(qū)動信號的通電角；將具有增大的通電角的驅(qū)動信號輸入到BLDC電機。
文檔編號G05D23/19GK1980042SQ200610165620
公開日2007年6月13日 申請日期2006年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月9日
發(fā)明者吳光教, 浜岡孝二, 俞漢周, 樸平基, 徐廷昊, 裴憲曄, 金允正 申請人:三星電子株式會社