排水泵用直流無刷電動機(jī)系統(tǒng)、及其控制方法和控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及排水泵技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，本發(fā)明涉及一種家用電器的排水泵用直流無刷電動機(jī)的控制方法及控制裝置、以及一種家用電器的排水泵用直流無刷電動機(jī)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，單相交流永磁同步電機(jī)以其高能量效率和優(yōu)秀的穩(wěn)態(tài)特性被廣泛應(yīng)用于洗碗機(jī)、洗衣機(jī)等家用電器排水泵領(lǐng)域。然而，單相交流永磁同步電機(jī)在啟動和運(yùn)行性能方面有一定的局限性。
[0003]例如，在洗衣機(jī)排水泵應(yīng)用中，為了解決排水泵啟動時負(fù)荷大容易燒毀電機(jī)的問題，需要增設(shè)啟動裝置，該啟動裝置主要由設(shè)有啟動筋的聯(lián)軸器和設(shè)有啟動凸臺的啟動腔組成，在電機(jī)啟動瞬間，需要先空轉(zhuǎn)一定角度，當(dāng)啟動筋轉(zhuǎn)到與啟動凸臺接觸后才能帶動葉輪轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)空載啟動的效果，有效地解決了因啟動負(fù)載大而燒毀電機(jī)的問題。由于啟動筋與啟動凸臺接觸時會發(fā)出碰撞的噪聲，為了減低這種噪聲，可在啟動筋兩側(cè)邊或啟動凸臺兩側(cè)邊分別設(shè)有減震墊。這種電機(jī)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，裝配工藝繁瑣，且啟動腔與減震墊的增加也使成本大大增加，多次啟動后存在減震墊的失效問題。
[0004]其次，單相交流永磁同步電機(jī)本身無法實現(xiàn)定向旋轉(zhuǎn)和調(diào)速，需要在轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)上增加止逆機(jī)構(gòu)來防止電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，并且通過調(diào)節(jié)供電電壓的頻率來實現(xiàn)單相交流永磁同步電機(jī)的調(diào)速，其在空載運(yùn)轉(zhuǎn)時振動、噪聲較大且溫升較高，而在排水過程后期，殘留少量的水與空氣混合，導(dǎo)致排水泵處于半水半空氣狀態(tài)，而電機(jī)無法識別此狀態(tài)，葉輪仍高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生了半水半空氣噪音。
[0005]隨著綠色家電理念的提出和環(huán)保意識的增強(qiáng)，現(xiàn)有的排水泵已無法滿足大家對居住環(huán)境舒適度越來越高的要求。因此，需要一種新型的排水泵，其結(jié)構(gòu)簡單，體積較小，效率較高，工作噪音較小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述技術(shù)問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種排水泵用直流無刷電動機(jī)的控制方法及控制裝置、以及一種排水泵用直流無刷電動機(jī)系統(tǒng)，其可以識別排水泵的半水半空氣狀態(tài)，并且通過在此狀態(tài)下降低直流無刷電動機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速來降低半水半空氣噪音。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種排水泵用直流無刷電動機(jī)的控制方法，包括:檢測流過所述直流無刷電動機(jī)的定子繞組的電流；將所述電流的電流值與第一臨界電流值進(jìn)行比較；在所述電流的電流值低于所述第一臨界電流值的情況下，判斷所述排水泵進(jìn)入半水半空氣運(yùn)行狀態(tài)，并且將所述直流無刷電動機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速設(shè)置為第一預(yù)定轉(zhuǎn)速，其中，所述第一預(yù)定轉(zhuǎn)速低于所述直流無刷電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。
[0008]根據(jù)本發(fā)明實施例，在所述直流無刷電動機(jī)處于空載運(yùn)行狀態(tài)下時，流過所述直流無刷電動機(jī)的定子繞組的電流的電流值為第一電流值；在所述直流無刷電動機(jī)處于額定負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)下時，流過所述直流無刷電動機(jī)的定子繞組的電流的電流值為第二電流值；其中，所述第一臨界電流值高于所述第一電流值并且低于所述第二電流值
[0009]根據(jù)本發(fā)明實施例，所述控制方法還包括:將所述電流的電流值與第二臨界電流值進(jìn)行比較，所述第二臨界電流值低于所述第一臨界電流值并且高于所述第一電流值，并且所述第一臨界電流值和所述第二臨界電流值構(gòu)成半水半空氣運(yùn)行狀態(tài)的電流值區(qū)間；在所述電流的電流值低于所述第二臨界電流值的情況下，將所述直流無刷電動機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速設(shè)置為所述直流無刷電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。
[0010]根據(jù)本發(fā)明實施例，所述第一預(yù)定轉(zhuǎn)速為所述直流無刷電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速的60 - 40%ο
[0011]根據(jù)本發(fā)明實施例，所述第一預(yù)定轉(zhuǎn)速為所述直流無刷電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速的80% - 60% ;并且所述控制方法還包括:將所述電流的電流值與第一中間電流值進(jìn)行比較，所述第一中間電流值低于所述第一臨界電流值且高于所述第二臨界電流值；在所述電流的電流值低于所述第一中間電流值的情況下，將所述直流無刷電動機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速設(shè)置為第二預(yù)定轉(zhuǎn)速，所述第二預(yù)定轉(zhuǎn)速低于所述第一預(yù)定轉(zhuǎn)速并且為所述直流無刷電動機(jī)的額定電流的 60 — 40%ο
[0012]根據(jù)本發(fā)明實施例，通過與所述定子繞組串聯(lián)連接的電流檢測電阻來檢測流過所述直流無刷電動機(jī)的定子繞組的電流。
[0013]根據(jù)本發(fā)明實施例，所述控制方法還包括:利用所述電流實時預(yù)測所述直流無刷電動機(jī)的轉(zhuǎn)子磁極的位置；利用所預(yù)測的轉(zhuǎn)子磁極的位置計算所述直流無刷電動機(jī)的實際轉(zhuǎn)速；以及根據(jù)所述直流無刷電動機(jī)的實際轉(zhuǎn)速與所述直流無刷電動機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，產(chǎn)生定子電流的電流給定值。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種排水泵用直流無刷電動機(jī)的控制裝置，包括:電流比較部件，其將流過所述直流無刷電動機(jī)的定子繞組的電流的電流值與第一臨界電流值進(jìn)行比較，并且得到第一比較結(jié)果；以及目標(biāo)轉(zhuǎn)速設(shè)置部件，其在所述第一比較結(jié)果指示所述電流的電流值低于所述第一臨界電流值的情況下，判斷所述排水泵進(jìn)入半水半空氣運(yùn)行狀態(tài)，并且將所述直流無刷電動機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速設(shè)置為第一預(yù)定轉(zhuǎn)速，其中，所述第一預(yù)定轉(zhuǎn)速低于所述直流無刷電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。
[0015]根據(jù)本發(fā)明實施例，在所述直流無刷電動機(jī)處于空載運(yùn)行狀態(tài)下時，流過所述直流無刷電動機(jī)的定子繞組的電流的電流值為第一電流值；在所述直流無刷電動機(jī)處于額定負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)下時，流過所述直流無刷電動機(jī)的定子繞組的電流的電流值為第二電流值；其中，所述第一臨界電流值高于所述第一電流值并且低于所述第二電流值。
[0016]根據(jù)本發(fā)明實施例，所述電流比較部件還將所述電流的電流值與第二臨界電流值進(jìn)行比較，并且得到第二比較結(jié)果，所述第二臨界電流值低于所述第一臨界電流值并且高于所述第一電流值，并且所述第一臨界電流值和所述第二臨界電流值構(gòu)成半水半空氣運(yùn)行狀態(tài)的電流值區(qū)間；所述目標(biāo)轉(zhuǎn)速設(shè)置部件還在所述第二比較結(jié)果指示所述電流的電流值低于所述第二臨界電流值的情況下，將所述直流無刷電動機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速設(shè)置為所述直流無刷電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。
[0017]根據(jù)本發(fā)明實施例，所述第一預(yù)定轉(zhuǎn)速為所述直流無刷電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速的60 - 40%ο
[0018]根據(jù)本發(fā)明實施例，所述第一預(yù)定轉(zhuǎn)速為所述直流無刷電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速的80% - 60% ;所述電流比較部件還將所述電流的電流值與第一中間電流值進(jìn)行比較，并且得到第三比較結(jié)果，所述第一中間電流值低于所述第一臨界電流值且高于所述第二臨界電流值；所述目標(biāo)轉(zhuǎn)速設(shè)置部件還在所述第三比較結(jié)果指示所述電流的電流值低于所述第一中間電流值的情況下，將所述直流無刷電動機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速設(shè)置為第二預(yù)定轉(zhuǎn)速，所述第二預(yù)定轉(zhuǎn)速低于所述第一預(yù)定轉(zhuǎn)速并且為所述直流無刷電動機(jī)的額定電流的60 - 40%。
[0019]根據(jù)本發(fā)明又一方面，提供了一種排水泵用直流無刷電動機(jī)系統(tǒng)，包括:直流無刷電動機(jī)，包括:定子組件和轉(zhuǎn)子組件，定子組件包括定子鐵芯以及在定子鐵芯槽中繞制的定子繞組，轉(zhuǎn)子組件包括轉(zhuǎn)子磁極；以及電動機(jī)控制系統(tǒng)，包括:驅(qū)動模塊、電流檢測模塊和控制模塊，其中，所述電流檢測模塊包括與所述定子繞組串聯(lián)連接的電流檢測電阻，并且通過所述電流檢測電阻來檢測流過所述直流無刷電動機(jī)的定子繞組的電流；所述控制模塊根據(jù)所述電流檢測模塊檢測的所述定子繞組的電流實時預(yù)測所述直流無刷電動機(jī)的轉(zhuǎn)子磁極的位置，計算所述轉(zhuǎn)子磁極的實際轉(zhuǎn)速，并且根據(jù)所述直流無刷電動機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速和所述直流無刷電動機(jī)的實際轉(zhuǎn)速輸出用于控制所述驅(qū)動模塊的控制脈沖信號；其中，所述控制模塊還在所述電流的電流值低于所述第一臨界電流值的情況下，判斷所述排水泵進(jìn)入半水半空氣運(yùn)行狀態(tài)，并且將所述直流無刷電動機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速設(shè)置為第一預(yù)定轉(zhuǎn)速，其中，所述第一預(yù)定轉(zhuǎn)速低于所述直流無刷電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。
[0020]根據(jù)本發(fā)明實施例，所述定子鐵芯槽的數(shù)量與轉(zhuǎn)子磁極的數(shù)量相同，轉(zhuǎn)子磁極和定子鐵芯所形成的徑向氣隙為不均勻氣隙。
[0021]根據(jù)本發(fā)明實施例，所述驅(qū)動模塊包括H橋逆變器；以及所述控制模塊輸出的控制脈沖信號為用于控制所述H橋逆變器中的四個開關(guān)的開關(guān)控制脈沖信號。
[0022]根據(jù)本發(fā)明實施例，在所述直流無刷電動機(jī)處于空載運(yùn)行狀態(tài)下時，流過所述直流無刷電動機(jī)的定子繞組的電流的電流值為第一電流值；在所述直流無刷電動機(jī)處于額定負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)下時，流過所述直流無刷電動機(jī)的定子繞組的電流的電流值為第二電流值；其中，所述第一臨界電流值高于所述第一電流值且低于所述第二電流值。
[0023]根據(jù)本發(fā)明實施例，所述控制模塊還在所述電流的電流值低于所述第二臨界電流值的情況下，將所述直流無刷電動機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速設(shè)置為所述直流無刷電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，所述第二臨界電流值低于所述第一臨界電流值，并且所述第一臨界電流值和所述第二臨界電