具有多個同步電機(jī)的家用電器及其控制電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種家用電器，其包括至少一個同步電動機(jī)(11，12)；能夠控制所述至少一個同步電動機(jī)(11，12)的速度的驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路包括轉(zhuǎn)換器，其將AC電源電壓轉(zhuǎn)換為DC電壓；DC鏈路；以及驅(qū)動電路逆變器級(10)，其將從所述轉(zhuǎn)換器接收的直流電流轉(zhuǎn)換成AC輸出信號，以使得從DC電源產(chǎn)生AC輸出波形。
【專利說明】
具有多個同步電機(jī)的家用電器及其控制電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種具有多個同步電動機(jī)的家用電器，其具有改進(jìn)的控制電路布局(拓?fù)浣Y(jié)構(gòu))。
【背景技術(shù)】
[0002]公知地，同步機(jī)是一種具有旋轉(zhuǎn)定子磁通和與其鎖定以相同頻率旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子磁通的電動機(jī)。由于電子控制電路的簡化，與三相同步電動機(jī)相比，單相同步機(jī)被認(rèn)為在成本效率方面占優(yōu)勢。無刷DC電動機(jī)也是一種同步電動機(jī)，其具有梯形的反電動勢電壓形狀。因此，本發(fā)明中的“三相同步電動機(jī)”陳述也包括無刷DC電動機(jī)。
[0003]同樣公知地，同步電動機(jī)廣泛應(yīng)用在旋轉(zhuǎn)家用電器中，尤其在洗碗機(jī)和洗衣處理電器中。例如，洗衣機(jī)可具有:噴射栗，用于將水流噴灑到其內(nèi)部的特定區(qū)域的旋轉(zhuǎn)滾筒目標(biāo)中，要洗的衣物可傾向于在滾筒中附著于該特定區(qū)域；以及排水栗，用于排出滾筒中容納的水。同樣，洗衣和/或烘干機(jī)可具有排水栗，以及用于循環(huán)制冷液的循環(huán)栗。
[0004]為此，在功率和電子控制器部分具有成本效率優(yōu)勢的同步電動機(jī)仍然需要復(fù)雜的速度控制電路布局，其中存在具有多個半導(dǎo)體，即諸如IGBT的功率開關(guān)的逆變器。因此，逆變器的任務(wù)是在啟動瞬間，以及其他需要可變速度的瞬間，動態(tài)控制同步電動機(jī)的速度。例如，如果循環(huán)中的水量不足并且栗可能開始栗送混合有水的空氣，洗衣機(jī)中的水循環(huán)電機(jī)的速度需要被降低。這最終能導(dǎo)致產(chǎn)生不可控的音量，達(dá)到用戶要提出抱怨的程度。
[0005]其中，本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域中的現(xiàn)有技術(shù)公開之一可參考CN201507484，其限定了一種洗衣機(jī)排水栗，其中在“半水和半氣”階段中由排水栗產(chǎn)生的聲音可被自然地消除。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]另一方面，本發(fā)明提供家用電器的多個同步電動機(jī)的速度控制，以改進(jìn)其聲音產(chǎn)生分布圖。在這方面，在電源電路的逆變器級中提出一種節(jié)省成本的高頻逆變器布局，包含同步電動機(jī)的控制中的減少數(shù)量的功率開關(guān)。
[0007]如權(quán)利要求1中限定的特性特征提供的，本發(fā)明提供一種用于驅(qū)動家用電器的同步電動機(jī)的速度控制電路布局，以改進(jìn)其聲音產(chǎn)生分布圖。
[0008]因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種用于驅(qū)動家用電器的多個同步電動機(jī)的速度控制電路布局，以通過使用有限數(shù)量的開關(guān)元件來改進(jìn)其聲音產(chǎn)生分布圖。
[0009]本發(fā)明提出了一種具有至少一個同步電動機(jī)的家用電器。電動機(jī)驅(qū)動電路依靠各個電路級提供電動機(jī)的速度控制。整流器級將AC電壓轉(zhuǎn)換成DC電壓，驅(qū)動電路逆變器級將接收的直流電流逆變以獲得可變頻率的輸出。
[0010]第一單相同步電動機(jī)的端子被連接到半橋逆變器，分別連接到逆變器的兩個電容器之間的中性點(diǎn)，并連接到串聯(lián)的兩個功率開關(guān)之間的中點(diǎn)。
[0011]此外，第二同步電動機(jī)，即三相同步電動機(jī)通過四開關(guān)三相電壓源逆變器的三相電壓輸出饋電。四開關(guān)三相逆變器的兩個輸出相與具有串聯(lián)的兩個功率開關(guān)的兩個逆變器腿連接，并且第三輸出從DC鏈路的兩個電容器的中點(diǎn)引出。半橋逆變器形式的電壓源逆變器和四開關(guān)三相逆變器連接到同一個DC鏈路。
【附圖說明】
[0012]附圖僅僅是出于舉例說明速度控制電路布局的目的而給出，該速度控制電路布局優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)勢如以上所概述并將在下面簡要說明。
[0013]附圖既不是旨在界定如權(quán)利要求限定的保護(hù)范圍，也不應(yīng)僅參照附圖來試圖解釋所述權(quán)利要求中限定的范圍，而不依靠本發(fā)明的說明中的技術(shù)公開。
[0014]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的半橋電壓源逆變器的功率布局(拓?fù)浣Y(jié)構(gòu))。
[0015]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的四開關(guān)三相電壓源逆變器的功率布局。
[0016]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的半橋電壓源逆變器與四開關(guān)三相電壓源逆變器結(jié)合的功率布局。
[0017]下面的編號被用在詳細(xì)的說明中:
1.第一功率開關(guān)
2.第二功率開關(guān)
3.第三功率開關(guān)
4.第四功率開關(guān)
5.第五功率開關(guān)
6.第六功率開關(guān)
7.第一電容器
8.第二電容器
9.中性點(diǎn)
10.驅(qū)動電路逆變器級
11.同步電動機(jī)
12.第二同步電動機(jī)
【具體實(shí)施方式】
[0018]本發(fā)明提出一種家用電器，尤其是洗衣機(jī)、洗碗機(jī)、烘干機(jī)、或者洗衣烘干一體機(jī)。該家用電器包括至少一個同步電動機(jī)(11，12)，其可是永磁體或繞線轉(zhuǎn)子同步電動機(jī)(11，12);以及能夠控制所述至少一個同步電動機(jī)(11，12)的速度的驅(qū)動電路。家用電器中的所述同步電動機(jī)(11，12)例如可被用來驅(qū)動洗衣機(jī)中的滾筒和噴水栗。作為另一個例子，家用電器中的所述同步電動機(jī)(11，12)例如可被用來驅(qū)動洗碗機(jī)中的排水栗和循環(huán)栗。驅(qū)動電路通常包括轉(zhuǎn)換器，其將AC電源電壓轉(zhuǎn)換為DC電壓;DC鏈路；以及逆變器，其將從轉(zhuǎn)換器接收的直流電流轉(zhuǎn)換成AC輸出信號。因此，從DC電源產(chǎn)生AC輸出波形。總之，本發(fā)明提出一種家用電器，其包括至少一個同步電動機(jī)(11，12);能夠控制所述至少一個同步電動機(jī)(11，12)的速度的驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路包括轉(zhuǎn)換器，其將AC電源電壓轉(zhuǎn)換為DC電壓;DC鏈路；以及驅(qū)動電路逆變器級(10)，其將從所述轉(zhuǎn)換器接收的直流電流轉(zhuǎn)換成AC輸出信號，以使得從DC電源產(chǎn)生AC輸出波形。
[0019]根據(jù)本發(fā)明，如圖1的逆變器布局中所示的，兩個電容器(7，8)呈現(xiàn)以提供一個中性點(diǎn)N(9)。單相同步電動機(jī)(11)繞組的第一端被連接到中性點(diǎn)N(9)，并且其另一端被連接到串聯(lián)連接的兩個功率開關(guān)TI和T3(I，3)之間的一點(diǎn)。雖然每個電容維持恒定電壓(Vdc)/2，但是當(dāng)DC鏈路電壓源Vdc上發(fā)生短路時，兩個功率開關(guān)Tl和T3(l，3)不能同時保持在導(dǎo)通模式。因此，單相電壓輸出被提供給單相同步電動機(jī)(11) ^3PWM調(diào)制技術(shù)確保逆變器的兩個功率開關(guān)中的任何一個在任何給定時刻都是接通的?？傊鲋辽僖粋€同步電動機(jī)(11)是單相同步電動機(jī)(U)，其繞組的第一端被連接到半橋電壓源逆變器的兩個電容(7，8)之間的中性點(diǎn)Ν(9)，電動機(jī)(11)的另一端被連接到串聯(lián)連接的兩個功率開關(guān)Tl和Τ3(I，3)之間的點(diǎn)。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，如圖2的逆變器布局中所示的，三相電壓輸出被提供給三相同步電動機(jī)(12)，其中電壓的幅值、相位和頻率是可控的。為了避免輸出電壓將依賴于功率逆變器中的相關(guān)線電流極性，逆變器的任一腿的功率開關(guān)不同時關(guān)斷。在這種布局中，逆變器被設(shè)計成包括四個開關(guān)Τ1，Τ2，Τ3和T4(l，2，3和4)，其中兩個輸出相分別直接與相應(yīng)的逆變器腿連接，每個具有串聯(lián)連接的兩個功率開關(guān)，并且第三輸出從兩個電容器(7，8)的中點(diǎn)引出?？傊?，所述家用電器包括第二同步電動機(jī)(12)，其是三相同步電動機(jī)(12)，由所述驅(qū)動電路逆變器級(10)向所述三相同步電動機(jī)(12)提供三相電壓輸出，以使得所述半橋電壓源逆變器的DC鏈路額外連接到四開關(guān)三相電壓源逆變器。所述四開關(guān)三相電壓源逆變器的兩個輸出相直接連接到逆變器腿，并且第三輸出從兩個電容器(7，8)的中點(diǎn)引出。
[0021]脈沖寬度調(diào)制(PffM)的調(diào)制技術(shù)通常被用來控制用于切換功率開關(guān)接通和斷開的時間量和順序。被用在這方面的調(diào)制技術(shù)是基于載波的正弦脈沖寬度調(diào)制，從而施加給三相的電壓被準(zhǔn)正弦地控制。在其他控制可能性和PWM技術(shù)中，由于正弦PWM技術(shù)的技術(shù)特征和具體應(yīng)用對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是廣泛公知的并受到廣泛使用，因此在這方面不提供進(jìn)一步的細(xì)節(jié)。
[0022]因此本發(fā)明提供使用更少數(shù)量的半導(dǎo)體功率開關(guān)來實(shí)現(xiàn)功率驅(qū)動逆變器級，其能夠控制兩個同步電動機(jī)(U，12)。為了實(shí)現(xiàn)相同的功能，代替需要10個功率開關(guān)的傳統(tǒng)技術(shù)，該電路布局有利地使用6個功率開關(guān)TI，Τ2，Τ3，Τ4，Τ5和Τ6(I，2，3，4，5和6)，以均連接到同一個DC鏈路的半橋逆變器和四開關(guān)三相逆變器的形式。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種家用電器，包括至少一個同步電動機(jī)(11，12);能夠控制所述至少一個同步電動機(jī)(11，12)的速度的驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路包括轉(zhuǎn)換器，其將AC電源電壓轉(zhuǎn)換為DC電壓；DC鏈路；以及驅(qū)動電路逆變器級(10)，其將從所述轉(zhuǎn)換器接收的直流電流轉(zhuǎn)換成AC輸出信號，以使得從DC電源產(chǎn)生AC輸出波形，其特征在于:所述同步電動機(jī)(11)是單相同步電動機(jī)(11)，其繞組的第一端被連接到半橋電壓源逆變器的兩個電容(7，8)之間的中性點(diǎn)N(9)，同步電動機(jī)(11)的另一端被連接到串聯(lián)連接的兩個功率開關(guān)TI和T3 (I，3)之間的點(diǎn)。2.如權(quán)利要求1的家用電器，其特征在于:所述家用電器包括第二同步電動機(jī)(12)，其是三相同步電動機(jī)(12 )，由所述驅(qū)動電路逆變器級(1)向該三相同步電動機(jī)(I 2)提供三相電壓輸出，以使得所述半橋電壓源逆變器的DC鏈路另外地與四開關(guān)三相電壓源逆變器連接。3.如權(quán)利要求2的家用電器，其特征在于:所述四開關(guān)三相電壓源逆變器的兩個輸出相直接與逆變器腿連接，并且第三輸出從兩個電容(7，8)的中點(diǎn)引出。4.如權(quán)利要求2和3的家用電器，其特征在于:所述半橋逆變器和所述四開關(guān)三相逆變器被連接到同一 DC鏈路。
【文檔編號】H02P6/26GK106063116SQ201380082012
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2013年11月29日
【發(fā)明人】T·C·西潘, L·特滋杜亞
【申請人】阿塞里克股份有限公司