(57)【要約】【課題】モータ駆動装置及びこれを備えた洗濯物処理機器を提供する。【解決手段】本発明の実施例に係る洗濯物処理機器は、洗濯槽と、洗濯槽を回転させるモータと、モータを駆動する駆動部と、を含み、駆動部は、交流電源をモータに出力するインバータと、モータに印加される出力電圧を検出する出力電圧検出部と、出力電圧に基づいて、インバータを制御するインバータ制御部と、を含み、出力電圧検出部は、インバータとモータとの間に電気的に接続される複数の抵抗素子と、複数の抵抗素子のうち一部の抵抗素子で検出される電圧を基準電圧と比較して出力電圧を検出する比較器と、を含み、第１モードでは比較器から出力されるパルス幅変調ベースの出力電圧をインバータ制御部に出力し、第２モードでは複数の抵抗素子のうち他の一部の抵抗素子で検出される電圧をインバータ制御部に出力する。【選択図】図８Ａ
2015096030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗濯槽と、
前記洗濯槽を回転させるモータと、
前記モータを駆動する駆動部と、を含み、
前記駆動部は、
直流電源を交流電源に変換して、前記交流電源を前記モータに出力するインバータと、
前記モータに印加される出力電圧を検出する出力電圧検出部と、
前記出力電圧に基づいて、前記モータを駆動するように前記インバータを制御するインバータ制御部と、を含み、
前記出力電圧検出部は、
前記インバータとモータとの間に電気的に接続される複数の抵抗素子と、
前記複数の抵抗素子のうち一部の抵抗素子で検出される電圧を基準電圧と比較して、パルス幅変調ベースの出力電圧を検出する比較器と、を含み、
前記インバータの少なくとも一つのスイッチング素子がターンオンになる第１モードでは、前記比較器から出力される前記パルス幅変調ベースの出力電圧を前記インバータ制御部に出力し、
前記インバータの全スイッチング素子がターンオフになる第２モードでは、前記複数の抵抗素子のうち他の一部の抵抗素子で検出される電圧を前記インバータ制御部に出力する、洗濯物処理機器。
【請求項２】
前記インバータ制御部は、
前記第２モードにおいて、前記出力電圧検出部で検出される電圧を離散信号に変換するコンバータを含む、請求項１に記載の洗濯物処理機器。
【請求項３】
前記インバータ制御部は、
前記第２モードにおいて、前記出力電圧検出部で検出される電圧に基づいて、前記モータで誘発される逆起電力を演算する、請求項１に記載の洗濯物処理機器。
【請求項４】
前記インバータ制御部は、
前記第１モードでは、前記パルス幅変調ベースの出力電圧を受信して処理し、前記第２モードでは、前記第２抵抗素子で検出される電圧を受信して処理する、請求項１に記載の洗濯物処理機器。
【請求項５】
前記インバータ制御部は、
前記検出されるパルス幅変調ベースの出力電圧のデューティを演算し、前記演算されたデューティに基づいて、前記モータの相電圧を演算する、請求項１に記載の洗濯物処理機器。
【請求項６】
前記モータに流れる出力電流を検出する出力電流検出部をさらに含み、
前記インバータ制御部は、
前記検出された出力電流及び前記検出されたパルス幅変調ベースの出力電圧に基づいて、前記モータの回転子の位置を推定し、前記推定された回転子の位置に基づいて、前記インバータの制御のためのインバータスイッチング制御信号を出力する、請求項１に記載の洗濯物処理機器。
【請求項７】
前記モータに流れる出力電流を検出する出力電流検出部をさらに含み、
前記インバータ制御部は、
前記検出された出力電流及び前記検出されたパルス幅変調ベースの出力電圧に基づいて、前記モータの回転子の位置及び前記モータの速度を推定する推定部と、
前記推定速度、及び速度指令値に基づいて、電流指令値を生成する電流指令生成部と、
前記電流指令値及び前記検出された出力電流に基づいて、電圧指令値を生成する電圧指令生成部と、
前記電圧指令値に基づいて、前記インバータを駆動するためのスイッチング制御信号を出力するスイッチング制御信号出力部と、を含む、請求項１に記載の洗濯物処理機器。
【請求項８】
前記推定部は、
前記検出された出力電流及び前記検出されたパルス幅変調ベースの出力電圧に基づいて、前記モータで発生する逆起電力を推定する逆起電力推定部と、
前記推定された逆起電力に基づいて、前記モータの回転子の位置及び前記モータの速度を推定する速度推定部と、を含む、請求項７に記載の洗濯物処理機器。
【請求項９】
前記インバータ制御部は、
前記モータの初期起動時に、第１レベルの一定電流及び第２レベルの一定電流が前記モータに順次印加されるように制御する、請求項１に記載の洗濯物処理機器。
【請求項１０】
前記比較器と前記インバータ制御部との間に接続される第１スイッチング素子と、
前記第２抵抗素子と前記インバータ制御部との間に接続される第２スイッチング素子と、をさらに含み、
前記第１モードでは、前記第１スイッチング素子がターンオンになり、前記第２モードでは前記第２スイッチング素子がターンオンになる、請求項１に記載の洗濯物処理機器。
【請求項１１】
直流電源を交流電源に変換して、前記交流電源をモータに出力するインバータと、
前記モータに印加される出力電圧を検出する出力電圧検出部と、
前記出力電圧に基づいて、前記モータを駆動するように前記インバータを制御するインバータ制御部と、を含み、
前記出力電圧検出部は、
前記インバータとモータとの間に電気的に接続される複数の抵抗素子と、
前記複数の抵抗素子のうち一部の抵抗素子で検出される電圧を基準電圧と比較して、パルス幅変調ベースの出力電圧を検出する比較器と、を含み、
前記インバータの少なくとも一つのスイッチング素子がターンオンになる第１モードでは、前記比較器から出力される前記パルス幅変調ベースの出力電圧を前記インバータ制御部に出力し、
前記インバータの全スイッチング素子がターンオフになる第２モードでは、前記複数の抵抗素子のうち他の一部の抵抗素子で検出される電圧を前記インバータ制御部に出力する、モータ駆動装置。
【請求項１２】
前記インバータ制御部は、
前記第２モードにおいて、前記出力電圧検出部で検出される電圧を離散信号に変換するコンバータを含む、請求項１１に記載のモータ駆動装置。
【請求項１３】
前記インバータ制御部は、
前記第２モードにおいて、前記出力電圧検出部で検出される電圧に基づいて、前記モータで誘発される逆起電力を演算する、請求項１１に記載のモータ駆動装置。
【請求項１４】
前記インバータ制御部は、
前記第１モードでは、前記パルス幅変調ベースの出力電圧を受信して処理し、前記第２モードでは、前記第２抵抗素子で検出される電圧を受信して処理する、請求項１１に記載のモータ駆動装置。
【請求項１５】
前記インバータ制御部は、
前記検出されるパルス幅変調ベースの出力電圧のデューティを演算し、前記演算されたデューティに基づいて、前記モータの相電圧を演算する、請求項１１に記載のモータ駆動装置。
【請求項１６】
前記モータに流れる出力電流を検出する出力電流検出部をさらに含み、
前記インバータ制御部は、
前記検出された出力電流及び前記検出されたパルス幅変調ベースの出力電圧に基づいて、前記モータの回転子の位置を推定し、前記推定された回転子の位置に基づいて、前記インバータの制御のためのインバータスイッチング制御信号を出力する、請求項１１に記載のモータ駆動装置。
【請求項１７】
前記モータに流れる出力電流を検出する出力電流検出部をさらに含み、
前記インバータ制御部は、
前記検出された出力電流及び前記検出されたパルス幅変調ベースの出力電圧に基づいて、前記モータの回転子の位置及び前記モータの速度を推定する推定部と、
前記推定速度、及び速度指令値に基づいて、電流指令値を生成する電流指令生成部と、
前記電流指令値及び前記検出された出力電流に基づいて、電圧指令値を生成する電圧指令生成部と、
前記電圧指令値に基づいて、前記インバータを駆動するためのスイッチング制御信号を出力するスイッチング制御信号出力部と、を含む、請求項１１に記載のモータ駆動装置。
【請求項１８】
前記推定部は、
前記検出された出力電流及び前記検出されたパルス幅変調ベースの出力電圧に基づいて、前記モータで発生する逆起電力を推定する逆起電力推定部と、
前記推定された逆起電力に基づいて、前記モータの回転子の位置及び前記モータの速度を推定する速度推定部と、を含む、請求項１７に記載のモータ駆動装置。
【請求項１９】
前記インバータ制御部は、
前記モータの初期起動時に、第１レベルの一定電流及び第２レベルの一定電流が前記モータに順次印加されるように制御する、請求項１１に記載のモータ駆動装置。
【請求項２０】
前記比較器と前記インバータ制御部との間に接続される第１スイッチング素子と、
前記第２抵抗素子と前記インバータ制御部との間に接続される第２スイッチング素子と、をさらに含み、
前記第１モードでは、前記第１スイッチング素子がターンオンになり、前記第２モードでは前記第２スイッチング素子がターンオンになる、請求項１１に記載のモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動装置及びこれを備えた洗濯物処理機器に関し、特に、モータの回転子の位置を感知する位置感知センサが取り付けられないセンサレス方式の洗濯物処理機器において、モータに印加される電圧検出を効率的に行うことができるモータ駆動装置及びこれを備えた洗濯物処理機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、洗濯物処理機器は、洗剤、洗濯水及び洗濯物が洗濯槽内に投入された状態で、モータの駆動力が伝達されて回転する洗濯槽と洗濯物との摩擦力を用いて洗濯を行うため、洗濯物の傷みがほとんどなく、洗濯物が絡まないという効果を奏することができる。
【０００３】
通常の洗濯物処理機器は、モータの回転子の位置を感知するための位置感知センサを備えている。
【０００４】
しかしながら、製造コストの低減などの目的から、位置感知センサを使用しない洗濯物処理機器に関する開発が行われており、そのため、位置感知センサ無しで、モータの回転子の位置を正確に推定する方法について議論されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、センサレス方式の洗濯物処理機器において、モータに印加される電圧検出を効率的に行うことができるモータ駆動装置及びこれを備えた洗濯物処理機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するための本発明の実施例に係る洗濯物処理機器は、洗濯槽と、洗濯槽を回転させるモータと、モータを駆動する駆動部と、を含み、駆動部は、直流電源を交流電源に変換して、交流電源をモータに出力するインバータと、モータに印加される出力電圧を検出する出力電圧検出部と、出力電圧に基づいて、モータを駆動するようにインバータを制御するインバータ制御部と、を含み、出力電圧検出部は、インバータとモータとの間に電気的に接続される複数の抵抗素子と、複数の抵抗素子のうち一部の抵抗素子で検出される電圧を基準電圧と比較して、パルス幅変調ベースの出力電圧を検出する比較器と、を含み、インバータの少なくとも一つのスイッチング素子がターンオンになる第１モードでは、比較器から出力されるパルス幅変調ベースの出力電圧をインバータ制御部に出力し、インバータの全スイッチング素子がターンオフになる第２モードでは、複数の抵抗素子のうち他の一部の抵抗素子で検出される電圧をインバータ制御部に出力する。
【０００７】
また、上記の目的を達成するための本発明の実施例に係るモータ駆動装置は、直流電源を交流電源に変換して、交流電源をモータに出力するインバータと、モータに印加される出力電圧を検出する出力電圧検出部と、出力電圧に基づいて、モータを駆動するようにインバータを制御するインバータ制御部と、を含み、出力電圧検出部は、インバータとモータとの間に電気的に接続される複数の抵抗素子と、複数の抵抗素子のうち一部の抵抗素子で検出される電圧を基準電圧と比較して、パルス幅変調ベースの出力電圧を検出する比較器と、を含み、インバータの少なくとも一つのスイッチング素子がターンオンになる第１モードでは、比較器から出力されるパルス幅変調ベースの出力電圧をインバータ制御部に出力し、インバータの全スイッチング素子がターンオフになる第２モードでは、複数の抵抗素子のうち他の一部の抵抗素子で検出される電圧をインバータ制御部に出力する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の実施例によれば、モータ駆動装置及びこれを備えた洗濯物処理機器は、モータの回転子の位置を感知する位置センサが取り付けられないセンサレス方式のモータ駆動装置及びこれを備えた洗濯物処理機器に関するもので、インバータとモータとの間に電気的に接続される複数の抵抗素子と、複数の抵抗素子のうち第１抵抗素子で検出される電圧を基準電圧と比較して、パルス幅変調ベースの出力電圧を検出する比較器を使用することによって、モータに印加される出力電圧を効率的に且つ正確に検出することが可能になる。
【０００９】
特に、インバータ制御部は、インバータ内の少なくとも一つのスイッチング素子がターンオンになる第１モードにおいて、比較器からのパルス幅変調ベースの出力電圧を受信して処理することによって、モータに印加される出力電圧を効率的に且つ正確に検出することが可能になる。
【００１０】
具体的には、パルス形態の出力電圧を、ローパスフィルタリングなどの別の変換無しで、そのまま、電圧分配によるレベル調整のみを経て速かに検出することが可能になる。また、インバータ制御部ではＡＤコンバータが省かれるため、ターンオンデューティ演算時に正確な演算が可能になる。一方、比較器を介して基準電圧と比較するため、ノイズ成分を除去することが可能になる。
【００１１】
特に、パルス幅変調ベースの出力電圧を検出し、検出された出力電圧に基づいて、モータの回転子の位置及びモータの速度を推定し、推定された回転子の位置及びモータの速度に基づいて、インバータ制御のためのスイッチング制御信号を出力することによって、センサレス方式におけるモータの制御を正確に行うことが可能になる。
【００１２】
一方、インバータ制御部は、インバータにおける全スイッチング素子がターンオフになる第２モードにおいて、出力電圧検出部における複数の抵抗素子のうち他の一部の抵抗素子で検出される電圧を受信して逆起電力を演算することができる。その結果、センサレス駆動時の性能を向上させることが可能になる。
【００１３】
一方、モータの初期起動時に、第１レベルの一定電流及び第２レベルの一定電流をモータに順次に印加することによって、モータの固定子抵抗を正確に推定することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施例に係る洗濯物処理機器の斜視図である。
【図２】図１の洗濯物処理機器の側断面図である。
【図３】図１の洗濯物処理機器の内部ブロック図である。
【図４】図３における駆動部の内部回路図である。
【図５Ａ】図４におけるインバータ制御部の内部ブロック図である。
【図５Ｂ】図５Ａにおける推定部の内部ブロック図である。
【図６】図４におけるモータに供給される交流電流の一例を示す図である。
【図７Ａ】洗濯物処理機器の出力電圧検出部を例示する回路図である。
【図７Ｂ】図７Ａの出力電圧検出部の動作を説明するための図である。
【図７Ｃ】図７Ａの出力電圧検出部の動作を説明するための図である。
【図８Ａ】本発明の実施例に係る洗濯物処理機器の出力電圧検出部の一例を示す回路図である。
【図８Ｂ】図８Ａの出力電圧検出部の動作を説明するための図である。
【図８Ｃ】図８Ａの出力電圧検出部の動作を説明するための図である。
【図８Ｄ】本発明の実施例に係る洗濯物処理機器の出力電圧検出部の他の例を示す回路図である。
【図９】本発明の一実施例に係る洗濯物処理機器の駆動部におけるインバータを示す図である。
【図１０Ａ】図９のインバータの各相の出力電圧検出部を示す図である。
【図１０Ｂ】図９のインバータの各相の出力電圧検出部を示す図である。
【図１０Ｃ】図９のインバータの各相の出力電圧検出部を示す図である。
【図１１】本発明の他の実施例に係る洗濯物処理機器の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明についてより詳しく説明する。
【００１６】
以下の説明において構成要素に付く接尾語「モジュール」及び「部」は単に本明細書作成の容易さのみを考慮したもので、それ自体として特別な意味又は役割を有するものではない。そのため、「モジュール」及び「部」は互いに同一の意味で使われてもよい。
【００１７】
本明細書で説明される洗濯物処理機器は、洗濯槽を回転させるためのモータの回転子の位置を感知する位置感知部が取り付けられないセンサレス（ｓｅｎｓｏｒｌｅｓｓ）方式によって、モータの回転子の位置を推定できる洗濯物処理機器である。以下、センサレス方式の洗濯物処理機器について説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施例に係る洗濯物処理機器を示す斜視図であり、図２は、図１の洗濯物処理機器の側断面図である。
【００１９】
図１乃至図２を参照すると、本発明の一実施例に係る洗濯物処理機器１００は、布を上面から洗濯槽内に投入するトップロード（ｔｏｐ  ｌｏａｄ）方式の洗濯物処理機器である。このようなトップロード方式の洗濯物処理機器は、布を投入して洗い、すすぎ、脱水などを行う洗濯機、又は湿布を投入して乾燥を行う乾燥器などを含むが、以下では、洗濯機を中心に述べる。
【００２０】
洗濯機１００は、外観を形成するケーシング１１０と、ユーザから各種の制御命令が入力される操作キー１１７及び洗濯機１００の作動状態に関する情報を表示するディスプレイなどを備えてユーザインターフェースを提供するコントロールパネル１１５と、ケーシング１１０に回動可能に取り付けられて、洗濯物を出し入れする出入口を開閉するドア１１３と、を含む。
【００２１】
ケーシング１１０は、内部に洗濯機１００の各種構成品を収容し得る空間を形成する本体１１１と、本体１１１の上側に設けられ、内槽１２２内に洗濯物を投入するための布出入口が形成されているトップカバー１１２と、を含むことができる。
【００２２】
ここでは、ケーシング１１０が本体１１１及びトップカバー１１２を含むとするが、これに限定されず、ケーシング１１０は洗濯機１００の外観を形成するものであればいずれも可能である。
【００２３】
一方、支持棒１３５は、ケーシング１１０を構成する一要素であるトップカバー１１２に結合されるとするが、これに限定されず、ケーシング１１０の固定したいずれの箇所にも結合可能であることは明らかである。
【００２４】
コントロールパネル１１５は、洗濯物処理機器１００の運転状態を操作する操作キー１１７と、操作キー１１７の一側に配置されて洗濯物処理機器１００の運転状態を表示するディスプレイ１１８と、を含む。
【００２５】
ドア１１３は、トップカバー１１２に設けられた布出入口（表示せず）を開閉するものであり、本体１１１の内部が見えるように強化ガラスなどの透明部材を含むことができる。
【００２６】
洗濯機１００は、洗濯槽１２０を含むことができる。洗濯槽１２０は、洗濯水が収容される外槽１２４と、外槽１２４内に回転可能に設けられ、洗濯物を収容する内槽１２２と、を含むことができる。洗濯槽１２０の上部には、洗濯槽１２０の回転時に発生する偏心を補償するためのバランサ１３４を設けることができる。
【００２７】
一方、洗濯機１００は、洗濯槽１２０の下部に回転可能に設けられるパルセータ１３３を含むことができる。
【００２８】
駆動装置１３８は、内槽１２２及び／又はパルセータ１３３を回転させるための駆動力を提供する。駆動装置１３８の駆動力を選択的に伝達して、内槽１２２のみが回転する、パルセータ１３３のみが回転する、又は内槽１２２とパルセータ１３３が同時に回転する、ようにするクラッチ（図示せず）を設けることができる。
【００２９】
一方、駆動装置１３８は、図３の駆動部２２０、すなわち、駆動回路によって動作する。これについては図３以下を参照して後述する。
【００３０】
一方、トップカバー１１２には、洗浄剤、繊維柔軟剤及び／又は漂白剤などの各種添加剤が収容される洗剤ボックス１１４が引出し可能に設けられ、給水流路１２３を通って給水された洗濯水が洗剤ボックス１１４を経由して内槽１２２中に供給される。
【００３１】
内槽１２２には複数の孔（図示せず）が設けられており、内槽１２２に供給された洗濯水が複数の孔を通って外槽１２４に流動する。給水流路１２３を開閉する給水弁１２５を設けることもできる。
【００３２】
洗濯機１００は、排水流路１４３を通して外槽１２４中の洗濯水を排水し、そのため、排水流路１４３を開閉する排水バルブ及び洗濯水をポンピングする排水ポンプ１４１を含むことができる。
【００３３】
支持棒１３５は、外槽１２４をケーシング１１０内に吊り下げるためのもので、一端がケーシング１１０に連結され、他端はサスペンション１５０を介して外槽１２４に連結される。
【００３４】
サスペンション１５０は、洗濯機１００の作動中に発生する外槽１２４の振動を緩衝する。例えば、内槽１２２の回転によって発生する振動によって外槽１２４が振動することがあり、内槽１２２の回転中には、内槽１２２内に収容された洗濯物の偏心、内槽１２２の回転速度又は共振特性などの様々な要因によって発生する振動を緩衝することができる。
【００３５】
図３は、図１の洗濯物処理機器の内部ブロック図である。
【００３６】
同図を参照すると、洗濯物処理機器１００では、制御部２１０の制御動作によって駆動部２２０が制御され、駆動部２２０はモータ２３０を駆動させる。これによって、洗濯槽１２０がモータ２３０によって回転する。
【００３７】
制御部２１０は、操作キー１１７から動作信号を受信して、洗い、すすぎ、脱水行程が行われるようにすることができる。
【００３８】
また、制御部２１０は、ディスプレイ１１８を制御して、洗濯コース、洗い時間、脱水時間、すすぎ時間、又は現在動作状態などを表示するようにすることができる。
【００３９】
一方、制御部２１０は駆動部２２０を制御し、駆動部２２０がモータ２３０を動作させるようにする。このとき、モータ２３０の内部又は外部には、モータの回転子の位置を感知する位置感知部が取り付けられない。すなわち、駆動部２２０は、センサレス（ｓｅｎｓｏｒｌｅｓｓ）方式によってモータ２３０を制御する。
【００４０】
駆動部２２０は、モータ２３０を駆動させるためのもので、インバータ（図４の４２０）、インバータ制御部（図４の４３０）、モータ２３０に流れる出力電流を検出する出力電流検出部（図４のＥ）、モータ２３０に印加される出力電圧ｖoを検出する出力電圧検出部（図４のＦ）を含むことができる。また、駆動部２２０は、インバータ（図示せず）に入力される直流電源を供給するコンバータなどをさらに含むことができる。
【００４１】
例えば、駆動部２２０におけるインバータ制御部（図４の４３０）は、出力電流ｉo及び出力電圧ｖoに基づいて、モータ２３０の回転子の位置を推定する。そして、推定された回転子の位置に基づいて、モータ２３０が回転するように制御する。
【００４２】
具体的に、インバータ制御部（図４の４３０）が、出力電流ｉo及び出力電圧ｖoに基づいてパルス幅変調（ＰＷＭ）方式のスイッチング制御信号（図４のＳic）を生成してインバータ（図示せず）に出力すると、インバータ（図示せず）は高速スイッチング動作をして、所定周波数の交流電源をモータ２３０に供給する。そして、モータ２３０は、所定周波数の交流電源によって回転する。
【００４３】
駆動部２２０については図４を参照して後述する。
【００４４】
一方、制御部２１０は、出力電流検出部（図４のＥ）で検出された電流ｉoなどに基づいて布量を感知することができる。例えば、洗濯槽１２０が回転する間に、モータ２３０の電流値ｉoに基づいて布量を感知することができる。
【００４５】
一方、制御部２１０は、洗濯槽１２０の偏心量、すなわち、洗濯槽１２０のアンバランス（ｕｎｂａｌａｎｃｅ；ＵＢ）を感知することもできる。このような偏心量の感知は、出力電流検出部Ｅで検出された電流ｉoのリップル成分又は洗濯槽１２０の回転速度変化量に基づいて行うことができる。
【００４６】
図４は、図３の駆動部の内部回路図である。
【００４７】
図４を参照すると、本発明の実施例に係る駆動部２２０は、センサレス方式のモータを駆動するためのもので、コンバータ４１０、インバータ４２０、インバータ制御部４３０、ｄｃ端電圧検出部Ｂ、平滑コンデンサＣ、出力電流検出部Ｅ、出力電圧検出部Ｆを含むことができる。また、駆動部２２０は、入力電流検出部Ａ、リアクタＬなどをさらに含むこともできる。
【００４８】
リアクタＬは、商用交流電源（ｖs）４０５とコンバータ４１０との間に配置されて、力率補正又は昇圧動作を行う。また、リアクタＬは、コンバータ４１０の高速スイッチングによる高調波電流を制限する機能を担うこともことができる。
【００４９】
入力電流検出部Ａは、商用交流電源４０５から入力される入力電流ｉsを検出することができる。そのために、入力電流検出部Ａとして、ＣＴ（ｃｕｒｒｅｎｔ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）、シャント抵抗などを用いることができる。検出される入力電流ｉsは、パルス形態の離散信号（ｄｉｓｃｒｅｔｅ  ｓｉｇｎａｌ）であって、インバータ制御部４３０に入力することができる。
【００５０】
コンバータ４１０は、リアクタＬを通過した商用交流電源４０５を直流電源に変換して出力する。同図では商用交流電源４０５を単相交流電源として図示しているが、三相交流電源であってもよい。商用交流電源４０５の種類によってコンバータ４１０の内部構造も異なってくる。
【００５１】
一方、コンバータ４１０は、スイッチング素子無しでダイオードなどからなり、別のスイッチング動作無しで整流動作を行うこともできる。
【００５２】
例えば、単相交流電源の場合、４個のダイオードをブリッジ形態として用いることができ、三相交流電源の場合、６個のダイオードをブリッジ形態として用いることができる。
【００５３】
一方、コンバータ４１０は、例えば、２個のスイッチング素子及び４個のダイオードが接続されたハーフブリッジ形のコンバータが用いられてもよく、三相交流電源の場合、６個のスイッチング素子及び６個のダイオードが用いられてもよい。
【００５４】
コンバータ４１０が、スイッチング素子を備える場合、当該スイッチング素子のスイッチング動作によって昇圧動作、力率改善及び直流電源変換を行うことができる。
【００５５】
平滑コンデンサＣは、入力される電源を平滑化し、それを保存する。同図では、平滑コンデンサＣとして一つの素子を例示するが、複数個が設けられて、素子安全性を確保することもできる。
【００５６】
一方、同図では、平滑コンデンサＣがコンバータ４１０の出力端に接続されるとしたが、これに限定されず、平滑コンデンサＣに直流電源が直接入力されてもよい。例えば、太陽電池からの直流電源が平滑コンデンサＣに直接入力されたり、直流／直流変換されて入力されてもよい。以下では、図面の例示を中心に記述する。
【００５７】
一方、平滑コンデンサＣの両端は、直流電源が保存されることから、ｄｃ端又はｄｃリンク端と呼ぶこともできる。
【００５８】
ｄｃ端電圧検出部Ｂは、平滑コンデンサＣの両端であるｄｃ端電圧Ｖdcを検出することができる。そのために、ｄｃ端電圧検出部Ｂは抵抗素子、増幅器などを含むことができる。検出されたｄｃ端電圧Ｖdcは、パルス形態の離散信号であって、インバータ制御部４３０に入力することができる。
【００５９】
インバータ４２０は、複数個のインバータスイッチング素子を有し、スイッチング素子のオン／オフ動作によって、平滑された直流電源Ｖdcを所定周波数の三相交流電源ｖa，ｖb，ｖcに変換して三相同期モータ２３０に出力することができる。
【００６０】
インバータ４２０は、それぞれ互いに直列接続される上アームスイッチング素子Ｓa，Ｓb，Ｓc及び下アームスイッチング素子Ｓ’a，Ｓ’b，Ｓ’cが一対となり、合計３対の上、下アームスイッチング素子Ｓa＆Ｓ’a，Ｓb＆Ｓ’b，Ｓc＆Ｓ’cが互いに並列に接続される。各スイッチング素子Ｓa，Ｓ’a，Ｓb，Ｓ’b，Ｓc，Ｓ’cにはダイオードが逆並列に接続される。
【００６１】
インバータ４２０内の各スイッチング素子は、インバータ制御部４３０からのインバータスイッチング制御信号Ｓicに基づいてオン／オフ動作を行う。これによって、所定周波数を持つ三相交流電源が三相同期モータ２３０に出力される。
【００６２】
インバータ制御部４３０は、センサレス方式でインバータ４２０のスイッチング動作を制御することができる。そのために、インバータ制御部４３０は、出力電流検出部Ｅで検出される出力電流ｉoと、出力電圧検出部Ｆで検出される出力電圧ｖoを受信することができる。
【００６３】
インバータ制御部４３０は、インバータ４２０のスイッチング動作を制御するために、インバータスイッチング制御信号Ｓicをインバータ４２０に出力する。インバータスイッチング制御信号Ｓicはパルス幅変調方式（ＰＷＭ）のスイッチング制御信号であって、出力電流検出部Ｅで検出される出力電流ｉoと出力電圧検出部Ｆで検出される出力電圧ｖoとに基づいて生成されて出力される。インバータ制御部４３０のインバータスイッチング制御信号Ｓicの出力に関する詳細な動作は、図５Ａ及び図５Ｂを参照して後述する。
【００６４】
出力電流検出部Ｅは、インバータ４２０と三相モータ２３０との間に流れる出力電流ｉoを検出する。すなわち、モータ２３０へ流れる電流を検出する。出力電流検出部Ｅは各相の出力電流ｉa，ｉb，ｉcを全て検出してもよく、三相平衡を用いて２相の出力電流を検出してもよい。
【００６５】
出力電流検出部Ｅは、インバータ４２０とモータ２３０との間に配置することができる。電流検出のために、出力電流検出部ＥとしてＣＴ、シャント抵抗などを用いることができる。
【００６６】
シャント抵抗を用いる場合、３個のシャント抵抗を、インバータ４２０と同期モータ２３０との間に配置してもよく、インバータ４２０における３個の下アームスイッチング素子Ｓ’a，Ｓ’b，Ｓ’cに一端をそれぞれ接続してもよい。一方、三相平衡を用いて、２個のシャント抵抗を用いることもできる。一方、１個のシャント抵抗を用いる場合は、上述したコンデンサＣとインバータ４２０との間に当該シャント抵抗を配置することもできる。
【００６７】
検出された出力電流ｉoはパルス形態の離散信号（ｄｉｓｃｒｅｔｅ  ｓｉｇｎａｌ）であって、インバータ制御部４３０に印加され、検出された出力電流ｉoに基づいてインバータスイッチング制御信号Ｓｉcを生成することができる。以下では、検出された出力電流ｉoが三相の出力電流ｉa、ｉb、ｉcであると併せて記述することもある。
【００６８】
出力電圧検出部Ｆは、インバータ４２０とモータ２３０との間に配置されて、インバータ４２０からモータ２３０に印加される出力電圧を検出する。インバータ４２０がパルス幅変調（ＰＷＭ）ベースのスイッチング制御信号によって動作する場合、出力電圧は、パルス幅変調（ＰＷＭ）ベースのパルス形態の電圧であってもよい。
【００６９】
パルス幅変調（ＰＷＭ）ベースのパルス形態の電圧検出のために、出力電圧検出部Ｆは、インバータ４２０とモータ２３０との間に電気的に接続される抵抗素子と、抵抗素子の一端に接続される比較器と、を備えることができる。出力電圧検出部Ｆについては、図８Ａを参照して詳しく後述する。
【００７０】
一方、検出されるパルス幅変調ベースの出力電圧Ｖoは、パルス形態の離散信号であって、インバータ制御部４３０に印加することができる。検出された出力電圧ｖoに基づいてインバータスイッチング制御信号Ｓｉcが生成される。以下では、検出された出力電圧ｖoが三相の出力電圧ｖa、ｖb、ｖcであると併せて記述することもできる。
【００７１】
一方、三相モータ２３０は、固定子（ｓｔａｔｏｒ）及び回転子（ｒｏｔａｒ）を備え、各相ａ，ｂ，ｃの固定子のコイルに所定周波数の各相の交流電源が印加されて、回転子が回転する。
【００７２】
このようなモータ２３０は、例えば、表面貼付型永久磁石同期電動機（Ｓｕｒｆａｃｅ−Ｍｏｕｎｔｅｄ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ−Ｍａｇｎｅｔ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｍｏｔｏｒ；ＳＭＰＭＳＭ）、埋込型永久磁石同期電動機（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｍｏｔｏｒ；ＩＰＭＳＭ）、及び同期リラクタンス電動機（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ  Ｍｏｔｏｒ；Ｓｙｎｒｍ）などを含むことができる。このうち、ＳＭＰＭＳＭとＩＰＭＳＭは、永久磁石を適用した同期電動機（Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｍｏｔｏｒ；ＰＭＳＭ）であり、Ｓｙｎｒｍは永久磁石を有しないことに特徴がある。
【００７３】
一方、インバータ制御部４３０は、コンバータ４１０がスイッチ素子を備える場合、コンバータ４１０内のスイッチング素子のスイッチング動作を制御することができる。そのために、インバータ制御部４３０は、入力電流検出部Ａで検出される入力電流ｉsを受信することができる。そして、インバータ制御部４３０は、コンバータ４１０のスイッチング動作を制御するために、コンバータスイッチング制御信号Ｓccをコンバータ４１０に出力することができる。このようなコンバータスイッチング制御信号Ｓccは、パルス幅変調（ＰＷＭ）方式のスイッチング制御信号であって、入力電流検出部Ａから検出される入力電流ｉsに基づいて生成して出力することができる。
【００７４】
図５Ａは、図４におけるインバータ制御部の内部ブロック図であり、図５Ｂは、図５Ａにおける推定部の内部ブロック図である。
【００７５】
図５Ａを参照すると、インバータ制御部４３０は、軸変換部５１０、推定部５２０、電流指令生成部５３０、電圧指令生成部５４０、軸変換部５５０、及びスイッチング制御信号出力部５６０を含むことができる。
【００７６】
軸変換部５１０は、出力電流検出部Ｅで検出された出力電流ｉa，ｉb，ｉcを受け取って、静止座標系の二相電流ｉα，ｉβ、及び回転座標系の二相電流ｉd，ｉqに変換することができる。
【００７７】
一方、軸変換部５１０は、出力電圧検出部Ｆで検出されたパルス幅変調ベースの出力電圧ｖa，ｖb，ｖcを受信して、デューティ（ｄｕｔｙ）を演算し、演算されたデューティに基づいて、極電圧（ｐｏｌｅ  ｖｏｌｔａｇｅ）Ｖpnを演算する。下記の式１は、極電圧の演算方式を例示する。
【００７８】
【数１】
2015096030.tif 000003
【００７９】
ここで、Ｖdcは、ｄｃ端電圧検出部Ｂで検出されたｄｃ端電圧を表し、Ｔは、制御周期、すなわち、ＰＷＭスイッチング制御信号生成のための、キャリア信号の単位周期を表す。そして、Ｔonは、単位周期Ｔにおけるオン時間、すなわち、デューティを表す。
【００８０】
一方、軸変換部５１０は、三相の検出されたパルス幅変調ベースの出力電圧ｖa，ｖb，ｖcに対応して、三相の極電圧Ｖun，Ｖvn，Ｖwnをそれぞれ演算する。
【００８１】
次に、軸変換部５１０は、三相の極電圧Ｖun，Ｖvn，Ｖwnを用いて、式２のように、オフセット電圧Ｖoffsetを演算することができる。
【００８２】
【数２】
2015096030.tif 000004
【００８３】
そして、軸変換部５１０は、三相の極電圧Ｖun，Ｖvn，Ｖwn、及びオフセット電圧Ｖoffsetを用いて、式３のように、モータ２３０の各相に印加される相電圧Ｖas，Ｖbs，Ｖcsを演算することができる。
【００８４】
【数３】
2015096030.tif 000005
【００８５】
そして、軸変換部５１０は、三相の相電圧Ｖas，Ｖbs，Ｖcsを用いて、式４のように、静止座標系の二相電圧Ｖα，Ｖβを演算することができる。一方、軸変換部５１０は、静止座標系の二相電圧Ｖα，Ｖβを回転座標系の二相電圧ｖd，ｖqに変換することもできる。
【００８６】
【数４】
2015096030.tif 000006
【００８７】
一方、軸変換部５１０は、変換された、静止座標系の二相電流ｉα，ｉβ及び静止座標系の二相電圧ｖα，ｖβ、並びに回転座標系の二相電流ｉd，ｉq及び回転座標系の二相電圧ｖd，ｖqを外部に出力することができる。
【００８８】
推定部５２０は、軸変換部５１０から、軸変換された、静止座標系の二相電流ｉα，ｉβ及び静止座標系の二相電圧ｖα，ｖβを受信して、モータ２３０の回転子の位置θとモータ２３０の速度ωを推定することができる。
【００８９】
具体的に、図５Ｂを参照すると、推定部５２０は、モータ２３０内で誘発される逆起電力（ｂａｃｋ  ｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｉｖｅ  ｆｏｒｃｅ）を推定する逆起電力推定部５２３と、モータ２３０の回転子の位置
【数５】
2015096030.tif 000007
とモータ２３０の速度
【数６】
2015096030.tif 000008
を推定する速度推定部５２６を備えることができる。
【００９０】
逆起電力推定部５２３は、軸変換部５１０から、静止座標系の二相電流ｉα，ｉβ及び静止座標系の二相電圧ｖα，ｖβを受信して、静止座標系ベースの全次元逆起電力観測器（Ｂａｃｋ  Ｅｍｆ  Ｏｂｓｅｒｖｅｒ)を用いて、静止座標系の二相逆起電力Ｅｍｆα，Ｅｍｆβを推定することができる。
【００９１】
一方、静止座標系の二相逆起電力Ｅｍｆα，Ｅｍｆβは、式５のように、モータの回転速度とモータの回転子の位置に対する関数として表現することができる。
【００９２】
【数７】
2015096030.tif 000009
【００９３】
ここで、ωrはモータの回転速度、θrはモータの回転子の位置、λは観測磁束を表すことができる。
【００９４】
一方、速度推定部５２６は、推定された逆起電力Ｅｍｆα，Ｅｍｆβを用いて、式６のように、アークタンジェント（ａｒｃｔａｎｇｅｎｔ）演算を用いて、モータ２３０の回転子の位置
【数８】
2015096030.tif 000010
を推定することができる。
【００９５】
【数９】
2015096030.tif 000011
【００９６】
一方、速度推定部５２６は、アークタンジェント演算後に、さらに全次元速度観測器（Ｓｐｅｅｄ  Ｏｂｓｅｒｖｅｒ）を用いて、最終モータ２３０の回転子の位置
【数１０】
2015096030.tif 000012
とモータ２３０の速度
【数１１】
2015096030.tif 000013
を推定することができる。
【００９７】
つまり、推定部５２０は、入力される静止座標系の二相電流ｉα，ｉβ及び静止座標系の二相電圧ｖα，ｖβに基づいて推定位置
【数１２】
2015096030.tif 000014
及び推定速度
【数１３】
2015096030.tif 000015
を出力することができる。
【００９８】
一方、電流指令生成部５３０は、推定速度
【数１４】
2015096030.tif 000016
及び速度指令値ω*rに基づいて、電流指令値ｉ*qを生成する。例えば、電流指令生成部５３０は、推定速度
【数１５】
2015096030.tif 000017
と速度指令値ω*rとの差に基づいて、ＰＩ制御器５３５でＰＩ制御を行い、電流指令値ｉ*qを生成することができる。図面では、電流指令値として、ｑ軸電流指令値ｉ*qを例示するが、図面と違い、ｄ軸電流指令値ｉ*dを併せて生成することも可能である。一方、ｄ軸電流指令値ｉ*dの値は０に設定されてもよい。
【００９９】
一方、電流指令生成部５３０は、電流指令値ｉ*qが許容範囲を超えないようにそのレベルを制限するリミッタ（図示せず）をさらに備えることもできる。
【０１００】
次に、電圧指令生成部５４０は、軸変換部で二相回転座標系に軸変換されたｄ軸、ｑ軸電流ｉd，ｉqと、電流指令生成部５３０などにおける電流指令値ｉ*d，ｉ*qに基づいて、ｄ軸、ｑ軸電圧指令値ｖ*d，ｖ*qを生成することができる。例えば、電圧指令生成部５４０は、ｑ軸電流ｉqとｑ軸電流指令値ｉ*qとの差に基づいて、ＰＩ制御器５４４でＰＩ制御を行い、ｑ軸電圧指令値ｖ*qを生成することができる。また、電圧指令生成部５４０は、ｄ軸電流ｉdとｄ軸電流指令値ｉ*dとの差に基づいて、ＰＩ制御器５４８でＰＩ制御を行い、ｄ軸電圧指令値ｖ*dを生成することができる。一方、ｄ軸電圧指令値ｖ*dの値は、ｄ軸電流指令値ｉ*dの値が０に設定される場合に対応して０に設定されてもよい。
【０１０１】
一方、電圧指令生成部５４０は、ｄ軸、ｑ軸電圧指令値ｖ*d，ｖ*qが許容範囲を超えないようにそのレベルを制限するリミッタ（図示せず）をさらに備えることもできる。
【０１０２】
一方、生成されたｄ軸、ｑ軸電圧指令値ｖ*d，ｖ*qは、軸変換部５５０に入力される。
【０１０３】
軸変換部５５０は、推定部５２０から推定位置
【数１６】
2015096030.tif 000018
と、ｄ軸、ｑ軸電圧指令値ｖ*d，ｖ*qを受信して、軸変換を行う。
【０１０４】
まず、軸変換部５５０は、二相回転座標系から二相静止座標系に変換を行う。このとき、推定部５２０からの推定位置
【数１７】
2015096030.tif 000019
を用いることができる。
【０１０５】
そして、軸変換部５５０は、二相静止座標系から三相静止座標系に変換を行う。このような変換によって、軸変換部５５０は、三相出力電圧指令値ｖ*a，ｖ*b，ｖ*cを出力する。
【０１０６】
スイッチング制御信号出力部５６０は、三相出力電圧指令値ｖ*a，ｖ*b，ｖ*cに基づいてパルス幅変調（ＰＷＭ）方式によるインバータスイッチング制御信号Ｓｉcを生成して出力する。
【０１０７】
出力されるインバータスイッチング制御信号Ｓicは、ゲート駆動部（図示せず）でゲート駆動信号に変換され、インバータ４２０内の各スイッチング素子のゲートに入力され得る。これによって、インバータ４２０内の各スイッチング素子Ｓa，Ｓ’a，Ｓb，Ｓ’b，Ｓc，Ｓ’cがスイッチング動作をする。
【０１０８】
図６は、図４のモータに供給される交流電流の一例を示す図である。
【０１０９】
例えば、インバータ４２０のスイッチング動作によって、モータ２３０に流れる電流は同図のようになる。
【０１１０】
具体的に説明すると、モータ２３０の動作区間は、初期動作区間である起動運転区間Ｔ１と、通常運転区間Ｔ２，Ｔ３とに区別することができる。
【０１１１】
起動運転区間Ｔ１は、モータ２３０に一定電流を印加するモータ整列（ａｌｉｇｎ）区間と呼ぶこともできる。すなわち、停止しているモータ２３０の回転子を一定位置に整列させるために、インバータ４２０の３個の上アームスイッチング素子のいずれか一つのスイッチング素子がオンになり、オンになる上アームスイッチング素子と対でない残り２つの下アームスイッチング素子がオンになる。
【０１１２】
一方、起動運転区間Ｔ１で、モータ２３０の回転子は一定の位置に静止する。そのため、この時の出力電圧と出力電流の情報を用いると、モータ２３０の固定子抵抗Ｒsを検出することができる。
【０１１３】
ただし、電圧誤差△Ｖがあるとき、抵抗の検出値においても抵抗誤差△Ｒが存在する。
【０１１４】
これを解決するために、インバータ制御部４３０は、起動運転区間Ｔ１で、第１レベルの一定電流及び第２レベルの一定電流がモータに順次印加されるように制御することができる。
【０１１５】
すなわち、モータに順次に、第１レベルの一定電流及び第２レベルの一定電流を印加し、計算すると、共通して含まれている電圧誤差△Ｖを除去することができる。これによって、正確な固定子抵抗値Ｒsを検出することが可能になる。
【０１１６】
初期起動区間Ｔ１以降に、モータは、回転速度が次第に増加して、通常運転で駆動する。一方、通常運転区間Ｔ２，Ｔ３は、低速運転区間Ｔ２と高速運転区間Ｔ３とに区別することができる。
【０１１７】
本明細書で記述されるセンサレス方式の位置推定方式によれば、０乃至１００ｒｐｍ区間である低速運転区間Ｔ２で、出力電圧検出部Ｆを用いずに、出力電流検出部Ｅからの出力電流のみによって回転子の位置推定を行うと、位置誤差が増加する傾向がある。一方、１００ｒｐｍ以上の区間である高速運転区間Ｔ３では、このような位置誤差が増加しない傾向がある。
【０１１８】
そのため、本発明では、出力電流検出部Ｅの他、出力電圧検出部Ｆもさらに用いるものとする。
【０１１９】
図７Ａは、洗濯物処理機器の出力電圧検出部を例示する回路図であり、図７Ｂ及び図７Ｃは、図７Ａの出力電圧検出部の動作を説明するための図である。
【０１２０】
図７Ａを参照すると、出力電圧検出部７００は、通常の電圧検出部であって、抵抗素子Ｒ1，Ｒ2、及びコンデンサＣを備えている。
【０１２１】
図７Ａの出力電圧検出部７００は、インバータ４２０の各三相端子Ｕo，Ｖo，Ｗoのいずれか一つに、抵抗素子Ｒ1，Ｒ2、及びコンデンサＣが接続されている。
【０１２２】
図７Ａの出力電圧検出部７００によれば、抵抗素子Ｒ2及びコンデンサＣがＲＣフィルタとなってローパスフィルタリングを行う。これによって、各三相端子で検出されるパルス形態の波形が、ローパスフィルタリングによってアナログ信号に変換され、インバータ制御部４３０ａは、ローパスフィルタリングされたアナログ信号を受信する。インバータ制御部４３０ａは、アナログ信号を再び離散信号に変換するために、Ａ／Ｄコンバータ７２０を備えなければならない。
【０１２３】
図７Ｂには、図７Ａの出力電圧検出部７００によって、実際出力電圧の平均電圧Ｖavと、図７ＡのＵ1端子の電圧であって、ローパスフィルタリングされた電圧Ｖfilteringとを比較して例示する。
【０１２４】
図７Ａのローパスフィルタによって、感知するＰＷＭ平均電圧の大きさ及び位相において誤差が生じることがある。さらに、運転周波数が高いほど、電圧情報誤差はより大きくなり、その結果、センサレス運転性能の低下につながることがある。
【０１２５】
一方、図７Ｃは、インバータ制御部４３０ａにおいて、極電圧を求めるために参照される図である。図７Ａの出力電圧検出部７００を用いることからＡ／Ｄコンバータ７２０が別個に必要となり、そのため、ＡＤＣトリガ時点によって感知された電圧情報の大きさに誤差が生じることがある。
【０１２６】
本発明では、このような問題点を解決するために、抵抗素子及び比較器を用いて、アナログ信号への別途の変換なしで、直ちにパルス形態のパルス幅変調ベースの出力電圧を検出することができる、出力電圧検出部を提案する。
【０１２７】
図８Ａは、本発明の実施例に係る洗濯物処理機器の出力電圧検出部の一例を示す回路図であり、図８Ｂ及び図８Ｃは、図８Ａの出力電圧検出部の動作を説明するための図である。
【０１２８】
図８Ａを参照すると、本発明の実施例に係る洗濯物処理機器の出力電圧検出部８００ａは、抵抗素子Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3、及び比較器ＯPを備えている。
【０１２９】
第１抵抗素子Ｒ1は、インバータ４２０とモータ２３０との間に電気的に接続される。具体的には、インバータ４２０の各出力端子Ｕo，Ｖo，Ｗoの一端子Ｕoに電気的に接続されている。
【０１３０】
第２抵抗素子Ｒ2は、第１抵抗素子Ｒ1と第３抵抗素子Ｒ3との間に接続されている。すなわち、第１抵抗素子Ｒ1、第２抵抗素子Ｒ2、及び第３抵抗素子Ｒ3は、互いに直列接続され、これによって、インバータ４２０の出力端子Ｕoから出力される出力電圧を電圧分配する。
【０１３１】
一方、比較器ＯPは、第１抵抗素子Ｒ1と第２抵抗素子Ｒ2との間にあるノードＵ1と、インバータ制御部４３０との間に接続されている。
【０１３２】
第１抵抗素子Ｒ1及び第２抵抗素子Ｒ2で分配された出力電圧は比較器ＯPに入力され、比較器ＯPは、分配された出力電圧と基準電圧Ｖrefとを比較し、その結果値を出力する。
【０１３３】
第３抵抗素子Ｒ3は、第２抵抗素子Ｒ2と接地端との間に接続されている。これによって、インバータ４２０の出力端子Ｕoから出力される出力電圧のうち、第３抵抗素子Ｒ3に対応する電圧を分配する。
【０１３４】
第３抵抗素子Ｒ3で分配された出力電圧は、インバータ制御部４３０に入力される。
【０１３５】
一方、出力電圧検出部８００ａは、インバータ４２０の少なくとも一つのスイッチング素子がターンオンになる第１モードにおいて、比較器ＯPから出力されるパルス幅変調ベースの出力電圧をインバータ制御部４３０に出力し、インバータの全スイッチング素子がターンオフになる第２モードでは、複数の抵抗素子のうち、第３抵抗素子Ｒ3で検出される電圧をインバータ制御部４３０に出力する。
【０１３６】
すなわち、インバータ制御部４３０は、第１モードにおいて、比較器ＯPからパルス幅変調ベースの出力電圧を受信し、第２モードにおいて、複数の抵抗素子のうち第３抵抗素子Ｒ3で検出されるアナログ電圧を受信する。
【０１３７】
図８Ａの出力電圧検出部８００ａによれば、第１モードにおいて、インバータ４２０の出力端子Ｕoからパルス幅変調ベースのパルス形態の出力電圧を出力する場合、抵抗素子Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3で電圧分配され、パルス形態の分配電圧が比較器ＯPに直接入力される。そして、基準電圧Ｖref以上である場合にのみ、当該パルス形態の電圧を出力する。
【０１３８】
これによって、インバータ制御部４３０は、別個のＡＤコンバータなしにも、パルス形態の検出された出力電圧を受信する。一方、インバータ制御部４３０は、パルス形態の検出された出力電圧をキャプチャ部Ｃuで直接キャプチャした後、直ちにデューティ演算を行うことができる。
【０１３９】
図８Ｂの（ａ）は、ＰＷＭスイッチング制御信号の生成のための、キャリア信号の単位周期Ｔを例示し、図８Ｂの（ｂ）は、パルス形態の検出された出力電圧に基づくデューティを例示する。
【０１４０】
すなわち、図８Ｂのように、パルス形態の検出された出力電圧に基づいて、キャリア信号の単位周期Ｔ内で、ターンオン時間、すなわち、デューティを演算することができる。そして、上述した式１のように、デューティＴon、ｄｃ端電圧Ｖdc、及びキャリア信号の単位周期Ｔを用いて、平均極電圧（ｐｏｌｅ  ｖoｌｔａｇｅ）Ｖpnを演算することができる。
【０１４１】
要するに、図８Ａの出力電圧検出部８００ａによれば、パルス形態の出力電圧を、ローパスフィルタリングなどの別の変換無しで、そのまま、電圧分配によるレベル調整のみを経て速かに検出することが可能になる。また、インバータ制御部４３０において別のＡＤコンバータが不要であるため、ターンオンデューティ演算時に正確な演算が可能になる。一方、比較器ＯPを用いて基準電圧と比較するため、ノイズ成分を除去することが可能になる。
【０１４２】
次に、インバータ制御部４３０は、平均極電圧Ｖpnの演算後に、上述した式２乃至式６を用いて、オフセット電圧Ｖoffset、三相の相電圧Ｖas，Ｖbs，Ｖcs、静止座標系の二相電圧Ｖα，Ｖβ、推定された逆起電力Ｅｍｆα，Ｅｍｆβ、推定位置
【数１８】
2015096030.tif 000020
及び推定速度
【数１９】
2015096030.tif 000021
を演算することができる。
【０１４３】
そして、これに基づいて、インバータ制御部４３０は、インバータ制御のためのスイッチング制御信号を出力することによって、センサレス方式においてモータ制御を正確に行うことが可能になる。
【０１４４】
一方、図８Ａの出力電圧検出部８００ａは、インバータ４２０の各出力端子Ｕo，Ｖo，Ｗoからの出力電圧を検出するために適用することができる。
【０１４５】
次に、インバータ４２０の全スイッチング素子がオフになる場合、図８Ｃのように、インバータ４２０を介してモータ２３０に印加される電圧がオフになる。そのため、モータ２３０で誘発される逆起電力を測定することが可能になる。
【０１４６】
図８Ａの出力電圧検出部８００ａによれば、第２モードにおいてインバータ４２０の出力端子Ｕoで、モータ２３０で誘発される逆起電力が発生する場合、抵抗素子Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3のうち第３抵抗素子Ｒ3で電圧分配されたアナログ形態の分配電圧を出力する。
【０１４７】
インバータ制御部４３０は、第２モードにおいて、出力電圧検出部８００ａから入力されるアナログ検出電圧を、内部に設けられているＡＤコンバータ８２０を用いてデジタル信号、すなわち、離散信号に変換した後、部分スケーリングを経て最終的に逆起電力を演算する。
【０１４８】
このときに演算される逆起電力は、上述した式５などで推定される逆起電力とは異なる。上述した式５などから推定される逆起電力は、第１モードで推定されるものである。要するに、インバータ４２０の全スイッチング素子がオフになる第２モードでも、逆起電力を検出可能になり、センサレス駆動時の性能を向上させることができる。
【０１４９】
一方、第２モードは、モータ２３０を停止させるための制動時に実行することができる。特に、余力制動時に実行することができる。
【０１５０】
図８Ｄは、本発明の実施例に係る洗濯物処理機器の出力電圧検出部の他の例を示す回路図である。
【０１５１】
図８Ｄの出力電圧検出部９００は、図８Ａの出力電圧検出部８００ａと同様に構成されるが、第１スイッチング素子ＳＳ１及び第２スイッチング素子ＳＳ２をさらに備えていることが異なる。
【０１５２】
第１スイッチング素子ＳＳ１は、比較器ＯPとインバータ制御部４３０との間に接続し、第２スイッチング素子ＳＳ２は、第３抵抗素子Ｒ3とインバータ制御部４３０との間に接続することができる。
【０１５３】
そして、第１モードでは、第１スイッチング素子ＳＳ１がターンオンになって、比較器ＯPで検出されるパルス幅変調ベースのパルス形態の電圧がインバータ制御部４３０に入力され、第２モードでは、第２スイッチング素子ＳＳ２がターンオンになって、第３抵抗素子Ｒ3で検出されるアナログ電圧がインバータ制御部４３０に入力される。このアナログ電圧は、上述した通り、モータ２３０で誘発される逆起電力に対応する。
【０１５４】
図９は、本発明の一実施例に係る洗濯物処理機器の駆動部におけるインバータを示す図であり、図１０Ａ乃至図１０Ｃは、図９のインバータの各相の出力電圧検出部を示す図である。
【０１５５】
図９は、インバータ４２０が複数の三相スイッチング素子を有している例を示す図であり、インバータ４２０の各出力端子Ｕo，Ｖo，Ｗoを例示する。
【０１５６】
インバータ４２０の各出力端子Ｕo，Ｖo，Ｗoは、それぞれ、第１モードでは、パルス幅変調ベースのパルス形態の出力電圧を出力し、第２モードでは、モータ２３０で誘発されるアナログ形態の逆起電力を出力することができる。
【０１５７】
図１０Ａは、図８Ａと同様に、インバータ４２０の各出力端子Ｕo，Ｖo，Ｗoのうち第１出力端子Ｕoに電気的に接続されている第１出力電圧検出部８００ａを例示し、図１０Ｂは、インバータ４２０の各出力端子Ｕo，Ｖo，Ｗoのうち第２出力端子Ｖoに電気的に接続されている第２出力電圧検出部８００ｂを例示し、図１０Ｃは、インバータ４２０の各出力端子Ｕo，Ｖo，Ｗoのうち第３出力端子Ｗoに電気的に接続されている第３出力電圧検出部８００ｃを例示する。
【０１５８】
第２出力電圧検出部８００ｂは、第１モードにおいて、第２出力端子Ｖoに電気的に接続される抵抗素子Ｒ1v，Ｒ2v，Ｒ3vと、抵抗素子Ｒ1v，Ｒ2vで検出される電圧を基準電圧Ｖrefと比較して、パルス幅変調ベースの出力電圧を検出する比較器ＯPvと、を備えている。
【０１５９】
一方、第２出力電圧検出部８００ｂは、第２モードにおいて、第３抵抗素子Ｒ3Vで検出されるアナログ電圧をインバータ制御部４３０に出力する。インバータ制御部４３０は、第２モードにおいて、第２出力電圧検出部８００ｂから入力されるアナログ検出電圧を、内部に設けられているＡＤコンバータ８２０ｖを用いて、デジタル信号、すなわち、離散信号に変換した後、部分スケーリングを経て最終的に逆起電力を演算する。
【０１６０】
第３出力電圧検出部８００ｃは、第１モードにおいて、第３出力端子Ｗoに電気的に接続される抵抗素子Ｒ1W，Ｒ2W，Ｒ3Wと、抵抗素子Ｒ1W，Ｒ2Wで検出される電圧を基準電圧Ｖrefと比較して、パルス幅変調ベースの出力電圧を検出する比較器ＯPwと、を備えている。
【０１６１】
一方、第３出力電圧検出部８００ｃは、第２モードにおいて、第３抵抗素子Ｒ3Wで検出されるアナログ電圧をインバータ制御部４３０に出力する。インバータ制御部４３０は、第２モードにおいて、第３出力電圧検出部８００ｃから入力されるアナログ検出電圧を、内部に設けられているＡＤコンバータ８２０ｗを用いて、デジタル信号、すなわち、離散信号に変換した後、部分スケーリングを経て最終的に逆起電力を演算する。
【０１６２】
それぞれ、第１乃至第３出力電圧検出部８００ａ，８００ｂ，８００ｃで検出される各出力端子に対応する、パルス幅変調ベースのパルス形態の出力電圧又はアナログ形態の電圧は、図示のように、インバータ制御部４３０に入力される。
【０１６３】
一方、本発明のセンサレス方式による洗濯物処理機器は、図１に示したトップロード方式の他に、フロントロード（ｆｒｏｎｔ  ｌｏａｄ）方式に適用することもできる。
【０１６４】
図１１は、本発明の他の実施例に係る洗濯物処理機器を示す斜視図である。
【０１６５】
図１１を参照すると、本発明の他の実施例に係る洗濯物処理機器１１００は、布が全面（ｆｒｏｎｔ）から洗濯槽内に投入されるフロントロード方式の洗濯物処理機器である。このようなフロントロード方式の洗濯物処理機器も、図１乃至図１０で説明したようなセンサレス方式の動作が可能であり、特に、図８Ａ又は図８Ｄのような出力電圧検出部８００ａ又は９００などの適用が可能である。
【０１６６】
以下では、図１１のフロントロード方式の洗濯物処理機器について説明する。
【０１６７】
同図を参照すると、洗濯物処理機器１１００は、ドラム式洗濯物処理機器であって、洗濯物処理機器１１００の外観を形成するキャビネット１１１０と、キャビネット１１１０の内部に配置され、キャビネット１１１０によって支持されるタブ１１２０と、タブ１１２０の内部に配置され、布が洗濯されるドラム１１２２と、ドラム１１２２を駆動させるモータ１１３０と、キャビネット本体１１１１の外側に配置され、キャビネット１１１０中に洗濯水を供給する洗濯水供給装置（図示せず）と、タブ１１２０の下側に設けられて洗濯水を外部に排出する排水装置（図示せず）と、を含む。
【０１６８】
ドラム１１２２には洗濯水が通過するように複数個の通孔１１２２Ａが設けられており、ドラム１１２２の回転時に洗濯物が一定高さに持ち上げられてから重力により落下するように、ドラム１１１２の内側面にはリフター１１２４が配置されている。
【０１６９】
キャビネット１１１０は、キャビネット本体１１１１と、キャビネット本体１１１１の前面に配置されて結合するキャビネットカバー１１１２と、キャビネットカバー１１１２の上側に配置されてキャビネット本体１１１１と結合するコントロールパネル１１１５と、コントロールパネル１１１５の上側に配置されてキャビネット本体１１１１と結合するトッププレート１１１６と、を含む。
【０１７０】
キャビネットカバー１１１２は、布が出入するように設けられた布出入口１１１４と、布出入口１１１４を開閉するように左右に回動可能に設けられたドア１１１３と、を含む。
【０１７１】
コントロールパネル１１１５は、洗濯物処理機器１１００の運転状態を操作する操作キー１１１７と、操作キー１１１７の一側に設けられて、洗濯物処理機器１１００の運転状態を表示するディスプレイ装置１１１８と、を含む。
【０１７２】
コントロールパネル１１１５内の操作キー１１１７及びディスプレイ装置１１１８は、制御部（図示せず）に電気的に接続され、制御部（図示せず）は洗濯物処理機器１１００の各構成要素などを電気的に制御する。
【０１７３】
一方、ドラム１１２２にはオートバランス（図示せず）が設けられてもよい。オートバランス（図示せず）は、ドラム１１２２中に収容された洗濯物の偏心量によって発生する振動を低減するためのもので、液体バランス、ボールバランスなどとして具現することができる。
【０１７４】
一方、図示してはいないが、洗濯物処理機器１１００は、ドラム１１２２の振動量又はキャビネット１１１０の振動量を測定する振動センサをさらに備えることもできる。
【０１７５】
本発明の実施例に係るモータ駆動装置及びこれを備えた洗濯物処理機器は、上述した実施例の構成及び方法に限定されず、上記の実施例が様々に変形されるように各実施例の全部又は一部を選択的に組み合わせて構成することもできる。
【０１７６】
一方、本発明のモータ駆動方法又は洗濯物処理機器の動作方法は、モータ駆動装置又は洗濯物処理機器に設けられたプロセッサが読み取り可能な記録媒体に、プロセッサが読み取り可能なコードとして具現することもできる。プロセッサが読み取り可能な記録媒体としては、プロセッサが読み取り可能なデータが記憶され得るいかなる種類の記録装置をも含む。
【０１７７】
また、以上では本発明の好適な実施例について図示及び説明してきたが、本発明は、上述した特定の実施例に限定されず、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨から逸脱することなく、当該発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者にとって様々な変形実施が可能であることはいうまでもなく、それらの変形実施は、本発明の技術的思想や展望から別個のものとして理解されてはならない。
【図１】
2015096030.tif 000022
【図２】
2015096030.tif 000023
【図３】
2015096030.tif 000024
【図４】
2015096030.tif 000025
【図５Ａ】
2015096030.tif 000026
【図５Ｂ】
2015096030.tif 000027
【図６】
2015096030.tif 000028
【図７Ａ】
2015096030.tif 000029
【図７Ｂ】
2015096030.tif 000030
【図７Ｃ】
2015096030.tif 000031
【図８Ａ】
2015096030.tif 000032
【図８Ｂ】
2015096030.tif 000033
【図８Ｃ】
2015096030.tif 000034
【図８Ｄ】
2015096030.tif 000035
【図９】
2015096030.tif 000036
【図１０Ａ】
2015096030.tif 000037
【図１０Ｂ】
2015096030.tif 000038
【図１０Ｃ】
2015096030.tif 000039
【図１１】
2015096030.tif 000040