KR20010036903A

KR20010036903A - 세탁기 제동용 과전압 전달수단의 감시방법

Info

Publication number: KR20010036903A
Application number: KR1019990044103A
Authority: KR
Inventors: 박태인
Original assignee: 구자홍; 엘지전자 주식회사
Priority date: 1999-10-12
Filing date: 1999-10-12
Publication date: 2001-05-07

Abstract

본 발명은 세탁기 제동시 모터에서 역류되는 과전압을 제동저항으로 흐르게 함으로써 과도한 에너지를 열로 방출시키는 세탁기의 제동 알고리즘에 관한 것으로서,

모터로부터 역류되는 고전압을 스위칭하여 제동저항에 전달하는 IGBT의 손상 여부를 감지하고 그 감지 결과에 따라 시스템의 전원을 제어하거나 사용자에게 IGBT의 손상 여부를 알려줌으로써 세탁기의 주변 회로의 손상 및 안전사고의 발생을 사전에 방지할 수 있는 효과를 제공하게 된다.

Description

세탁기 제동용 과전압 전달수단의 감시방법{A control method of Insulated Gate Bipolar Transistor for washer braking}

본 발명은 세탁기 제동시 모터에서 역류되는 과전압을 제동저항으로 흐르게 함으로써 과도한 에너지를 열로 방출시키는 세탁기의 제동 알고리즘에 관한 것으로서, 특히 시스템에 흐르는 과전압을 스위칭하여 제동저항에 전달하는 부유게이트 바이폴라 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor, 이하 IGBT라고 함)의 고장 여부를 판단하고 그 판단결과에 따라 시스템의 전원을 제어함으로써 세탁기의 주변 회로 의 손상 및 안전 사고를 방지할 수 있는 세탁기 제동용 과전압 전달수단의 감시방법에 관한 것이다.

일반적으로, 세탁기는 때가 묻은 의류를 세탁액 속에 넣으면 세제의 화학 작용으로 섬유에서 때가 분리되지만 세제만의 작용으로는 시간이 오래 걸리므로 마찰이나 진동 등의 기계적 작용을 가하여 때가 빠지는 속도가 빨라지도록 하는 작용을 수행하게 된다.

이러한, 세탁기에서의 제동 알고리즘은 도 1에 도시된 블록도와 같이 구성되어 있다. 즉, 시스템을 구동시키기 위해 전원 입력 여부를 결정하여 전원입력신호를 생성 출력하는 전원입력부(1)와, 상기 전원입력부(1)로부터 전달되는 전원입력신호에서 노이즈를 제거하는 필터부(2)와, 상기 필터부(2)를 통과한 전원입력신호를 시스템이 감지 가능한 디지털 신호로 변환하는 전압변환부(3)와, 상기 전압변환부(3)에서 변환된 전원입력신호에 의해 모터(미도시)를 구동시키는 모터구동부(4)와, 상기 모터구동부(4)와 전압변환부(3) 사이에 설치되어 모터로부터 역류되는 전압을 감지하여 그 감지 결과에 따라 모터의 구동 여부가 결정되도록 전압감지신호를 생성 출력하는 전압감지부(5)와, 상기 전압감지부(5)의 전압감지신호를 전달받아 그에 따라 모터로부터 역류되는 고전압을 스위칭하여 제동저항(R)에 전달하는 IGBT(6)와, 세탁기의 제동에 관한 각 부의 동작을 제어하여 그 제어결과에 따라 시스템을 동작시키는 마이컴(7)과, 상기 전원입력부(1)와 마이컴(7) 사이에 설치되어 전원을 제어하는 릴레이부(8)로 구성된다.

특히, 상기 제동저항(R)은 시스템에 필요 이상으로 흐르는 고전압을 열로 방출하기 위한 것이다. 그리고, 상기 전압감지부(5)에서는 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 모터로부터 역류되는 전압이 300∼310V일 경우에는 정상 동작상태로 판단하게 되지만, A점에서부터 B점까지 서서히 전압이 증가하게 되면 시스템의 손상 및 안전사고의 방지를 위해 급제동을 하게 된다. 이때, 상기 B점에서의 전압은 대개 400V 이상이 된다.

여기서, 상기 B점에서 IGBT(6)가 온 동작되어 제동저항(R)으로 고전압을 전달하게 되며, 상기 제동저항(R)을 통해 고전압이 열로 방출되면서 전압이 C점까지 서서히 감소하게 되면 IGBT(6)는 오프 동작되게 된다.

그런데, 상기 C점에서 D점까지 다시 전압이 상승하게 되면 다시 IGBT(6)는 온 동작되면서 시스템의 고전압을 상기 제동저항(R)에 전달하는 동작을 반복 수행하게 된다. 따라서, 상기 IGBT(6)의 스위칭 동작으로 제동저항(R)이 계속적으로 과전압을 열로 방출하는 것이 아니라 IGBT(6)의 온/오프 동작에 따라 제동저항(R)의 열 방출 동작도 온/오프 동작됨으로써 제동저항(R) 자체의 과열을 방지하게 된다.

한편, 상기 IGBT(6)가 손상된 경우에는 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 A'점에서 전압이 급격히 상승되게 되면 상기 IGBT(6)가 제동저항(R)으로 과전압을 전달하는 동작을 제대로 수행할 수 없기 때문에 시스템의 전압은 계속적으로 상승하게 되고, 그에 따라 주변 회로가 파손되거나 안전사고가 발생할 수 있다. 이렇게, 시스템의 전압이 B'점까지 부하 크기에 따라 전압의 상승 높이를 달리하면서 계속적으로 증가하다가 주변 회로가 파손되면 전원이 차단되어 급격히 전압이 하강하게 된다.

상기와 같이 구성되는 세탁기의 제동 알고리즘의 동작은, 전원입력부(1)를 통해 세탁기에 전원 입력이 결정되면 전원입력신호가 필터부(2)로 전달되어 노이즈가 제거되고, 상기 필터부(2)를 통과한 전원입력신호가 전압변환부(3)에서 시스템이 처리 가능한 디지털 신호로 변환되어 모터구동부(4)로 전달됨으로써 모터가 구동되게 된다.

그런데, 상기 전압변환부(3)와 모터구동부(4) 사이에 설치되어 있는 전압감지부(5)에서는 모터로부터 역류되는 전압을 감지하여 그 감지 결과 일정 전압 레벨 이상인 경우에 전압변환부(3)에서 모터구동부(4)로의 신호 전달이 차단되도록 전압감지신호를 IGBT(6)에 전달하게 된다. 그러면, 상기 IGBT(6)는 전압감지신호에 의해 온/오프 동작을 반복하면서 시스템에 필요 이상으로 흐르는 고전압을 제동저항(R)에 전달하게 되고, 상기 제동저항(R)은 고전압을 열로 방출하게 된다.

그러나, 세탁기의 운전 또는 제동시에 상기 IGBT(6)가 오픈되거나 쇼트되게 되면 모터로부터 역류되는 필요 이상의 고전압이 제동저항(R)으로 스위칭됨 없이 계속적으로 제동저항(R)에 전달되어 제동저항(R)의 발열량이 계속 증가하게 되고, 그로 인해 제동저항(R)이 과열되어 제동저항(R) 주변의 부품들이 고열로 인해 녹거나 발화되어 주변 회로의 손상 및 안전사고가 발생할 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 모터로부터 역류되는 고전압을 스위칭하여 제동저항에 전달하는 IGBT의 손상 여부를 감지하고 그 감지 결과에 따라 시스템의 전원을 제어하거나 사용자에게 IGBT의 손상 여부를 알려줄 수 있는 세탁기 제동용 과전압 전달수단의 감시방법을 제공하는데 있다.

도 1은 일반적인 세탁기의 제동 구성이 도시된 블록도,

도 2는 도 1의 일부 구성요소인 IGBT의 동작 상태가 도시된 도면으로서, (a)는 상기 IGBT의 정상 상태가 도시된 도면, (b)은 IGBT의 비정상 상태가 도시된 도면,

도 3은 본 발명에 따른 세탁기 제동용 과전압 전달수단의 감시방법이 도시된 순서도.

도 4는 도 3의 제3 과정을 구체적으로 설명하기 위한 순서도,

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 세탁기 제동용 과전압 전달수단의 감시방법의 제1 특징에 따르면, 시스템에 과전압 전달수단의 전압 레벨별로 정상/비정상 동작 상태에 대한 동작유형데이터를 저장하는 제1 과정과, 상기 과전압 전달수단의 전압 상태를 일정 시간 간격으로 계속적으로 감지하는 제2 과정과, 상기 제2 과정에서 감지된 과전압 전달수단의 감지 전압과 상기 제1 과정에 저장된 동작유형데이터를 서로 비교하여 그 비교결과에 따라 세탁기 제동을 위한 전원을 제어함으로써 시스템이 과전압으로 인해 파손되는 것을 방지하는 제3 과정을 포함하여 이루어진다.

또한, 본 발명의 제2 특징에 따르면, 상기 제1 과정에서의 동작유형데이터는 상기 과전압 전달수단의 전압이 제1 전압 이상인 경우에 과전압 전달수단과 시스템 회로가 오픈(open)된 상태로 판단하는 제1 유형데이터와, 상기 과전압 전달수단의 전압이 제2 전압인 경우에 과전압 전달수단과 시스템 회로가 쇼트(short)된 상태로 판단하는 제2 유형데이터와, 상기 과전압 전달수단의 전압이 제1 및 제2 전압 사이의 값이면 정상 상태로 판단하는 제3 유형데이터로 이루어진다.

또한, 본 발명의 제3 특징에 따르면, 상기 제3 과정에서는 제2 과정의 감지전압이 상기 동작유형데이터 중에서 제1 유형데이터에 해당되는 경우에 사용자에게 과전압 전달수단과 시스템 회로의 연결상태를 확인할 수 있도록 제1 오류데이터를 생성 출력하는 제1 단계와, 그 감지전압이 상기 동작유형데이터 중에서 제2 유형데이터에 해당되는 경우에 시스템 주전원을 오프시키도록 제2 오류데이터를 생성 출력하는 제2 단계와, 그 감지전압이 상기 동작유형데이터 중에서 제3 유형데이터에 해당되는 경우에 정상 모드로 동작시키도록 정상데이터를 생성 출력하는 제3 단계를 포함하여 이루어진다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 3은 본 발명에 따른 세탁기 제동용 과전압 전달수단의 감시방법이 도시된 순서도이고, 도 4는 도 3의 제3 과정을 구체적으로 설명하기 위한 순서도이다.

다음, 세탁기의 제동시 모터에서 역류되는 과전압을 제동저항으로 흐르게 함으로써 시스템에 흐르는 고전압을 열로 방출시키는 제동회로에서 제동저항에 시스템의 과전압을 전달하는 제동용 IGBT의 정상/비정상 동작에 따라 시스템을 제어하는 세탁기 제동용 과전압 전달수단의 감시방법을 도 3 및 도 4를 참조하여 살펴본다.

도 3을 참조하면, 제1 과정에서는 시스템에 IGBT의 전압 레벨별로 정상/비정상 동작 상태에 대한 동작유형데이터를 저장하게 된다.(S10 참조) 여기서, 상기 동작유형데이터는 IGBT의 전압(V_IGBT)이 300V∼400V 사이의 값인 경우에는 IGBT가 정상 상태라고 판단하는 제1 유형데이터와, 상기 V_IGBT가 400V 이상인 경우에는 IGBT가 오픈되었다고 판단하는 제2 유형데이터와, 상기 V_IGBT가 대략 0V인 경우에는 IGBT가 쇼트되었다고 판단하는 제3 유형데이터로 이루어진다.

그 후, 제2 과정에서는 상기 IGBT의 전압 상태를 일정 시간 간격(Δt)으로 계속적으로 감지하게 되고(S20 참조), 제3 과정에서는 상기 제2 과정(S20)의 감지 전압과 제1 과정(S10)의 동작유형데이터를 상호 비교하여 그 비교결과에 따라 세탁기 제동을 위한 전원을 제어함으로써 시스템이 과전압으로 인해 파손되는 것을 방지하게 된다.(S30 참조)

즉, 상기 제3 과정(S30)은 도 4에 도시된 바와 같이 상기 제2 과정(S20)에서 감지된 V_IGBT가 일정 시간 동안 400V 이상으로 계속 유지되는지를 판단하는 제1 단계(S31)와, 상기 제1 단계(S31)의 판단 결과가 '예'인 경우에 현재 IGBT는 제동회로와 오픈된 상태로 상기 제1 과정(S10)의 제2 유형데이터에 속한다고 판단하는 제2 단계(S32)와, 상기 제2 단계(S32)의 판단 결과에 따라 디스플레이를 오프시켜 사용자로 하여금 제동회로와 IGBT의 연결 상태를 확인할 수 있도록 하는 제3 단계(S33)를 포함한다.

또한, 상기 제1 단계(S31)의 판단 결과가 '아니오'인 경우에 V_IGBT가 대략 0V인지를 판단하는 제4 단계(S34)와, 상기 제4 단계(S34)의 판단 결과가 '예'인 경우에 현재 IGBT는 제동회로와 쇼트된 상태로 상기 제1 과정(S10)의 제3 유형데이터에 속한다고 판단하는 제5 단계(S35)와, 상기 제5 단계(S35)의 판단 결과에 따라 시스템의 주전원의 공급 여부를 결정하는 오토 오프 스위치(Auto off switch)를 오프시켜 전원을 차단하는 제6 단계(S36)와, 상기 제6 단계(S36)를 수행한 후에 시스템의 주전원(V_AC)을 측정한 결과 0V인지를 판단하는 제7 단계(S37)와, 상기 제7 단계(S37)의 판단 결과가 '아니오'인 경우에 상기 오토 오프 스위치가 융착 또는 강제적으로 쇼트되어 전원이 계속적으로 인가되고 있다고 판단되므로 마이컴을 통해 전원 릴레이(Relay)를 오프시키는 제8 단계(S38)와, 상기 제4 단계(S34)의 판단 결과가 '아니오'인 경우에 현재 IGBT는 정상 동작 상태로 상기 제1 과정(S10)의 제1 유형데이터에 속한다고 판단하고 정상 동작 모드를 수행하는 제9 단계(S39)를 포함한다.

한편, 상기 전원 릴레이는 오토 오프 스위치의 접점이 서로 붙는 경우에 대비해 오토 오프 스위치를 보조하는 역할을 수행하게 되는데, 상기 제9 단계(S39)에서 전원 릴레이도 융착되거나 강제적으로 쇼트된 상태일 경우에는 제동시 400V 이하의 전압에서도 전원지연 저항이 소손되어 결국 주전원이 오픈되게 된다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 동작은, 미리 시스템의 제동에 관한 제반 동작을 제어하여 그 제어결과에 따라 시스템을 동작시키는 마이컴에 미리 IGBT의 동작유형데이터를 저장하고, Δt 간격으로 V_IGBT를 측정하게 된다.(S10, S20)

상기에서 측정한 V_IGBT가 400V 이상인 경우에는 IGBT가 제동회로와 오픈된 상태임을 판단하고 디스플레이를 오프시켜 사용자에게 IGBT의 연결 상태를 재확인하도록 하며, 마이컴은 사용자의 지시가 있을 때까지 대기 상태를 유지하게 된다.(S31, S31, S33) 그러므로, 상기와 같은 과정을 통해 IGBT가 제동회로와 오픈된 상태에서 세탁기의 운전 또는 제동이 시작되면 IGBT로 신호 전달이 제대로 수행되지 않고, 그와 동시에 시스템의 과열 상태로 인해 주변 회로 및 소자가 파손될 염려를 사전에 방지하게 된다.

또한, 상기 측정한 V_IGBT가 0V인 경우에는 IGBT가 제동회로와 쇼트되었다고 판단하고, 오토 오프 스위치를 오프시켜 시스템의 주전원을 차단하게 된다.(S34, S35, S36) 그런데, 상기 오토 오프 스위치를 오프시킨 후에 V_AC를 측정한 결과 0V가 아닌 경우에는 오토 오프 스위치가 융착 또는 강제적으로 쇼트된 상태로서 전원이 계속적으로 시스템에 인가되므로 마이컴에서는 전원 릴레이를 오프시키게 된다.(S37, S38) 만약, 상기 전원 릴레이가 융착되거나 강제적으로 쇼트된 경우에는 제동시 전원지연저항이 소손되어 시스템의 주전원이 오픈되기 때문에 시스템의 과전압에 의한 주변 회로 소자의 손상 및 안전사고는 발생되지 않게 된다.

상기 IGBT가 쇼트된 경우에는 시스템의 과전압이 직접 제동저항으로 흐르게 되므로 제동저항의 발열량이 계속적으로 증가하게 되고, 그로 인해 제동저항 주변의 사출물이 녹거나 발화되어 화재가 발생될 수 있는 위험성이 있다. 그런데, 상기와 같이 IGBT가 쇼트된 상태일 경우에 미리 시스템의 주전원을 차단시킴으로써 안전사고를 사전에 방지할 수 있게 된다.

그런데, 상기 V_IGBT가 0V도 아니고, 400V 이상을 능가하지도 않는 경우, 즉 V_IGBT가 대략 300V∼310V인 경우에는 IGBT는 정상 상태이므로 시스템은 정상 동작 모드를 수행하게 된다.(S39)

상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 세탁기 제동용 과전압 전달수단의 감시방법은 모터로부터 역류되는 고전압을 스위칭하여 제동저항에 전달하는 IGBT의 손상 여부를 감지하고 그 감지 결과에 따라 시스템의 전원을 제어하거나 사용자에게 IGBT의 손상 여부를 알려줌으로써 세탁기의 주변 회로의 손상 및 안전사고의 발생을 사전에 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims

시스템에 과전압 전달수단의 전압 레벨별로 정상/비정상 동작 상태에 대한 동작유형데이터를 저장하는 제1 과정과, 상기 과전압 전달수단의 전압 상태를 일정 시간 간격으로 계속적으로 감지하는 제2 과정과, 상기 제2 과정에서 감지된 과전압 전달수단의 감지 전압과 상기 제1 과정에 저장된 동작유형데이터를 서로 비교하여 그 비교결과에 따라 세탁기 제동을 위한 전원을 제어함으로써 시스템이 과전압으로 인해 파손되는 것을 방지하는 제3 과정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 세탁기 제동용 과전압 전달수단의 감시방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제1 과정에서의 동작유형데이터는 상기 과전압 전달수단의 전압이 제1 전압 이상인 경우에 과전압 전달수단과 시스템 회로가 오픈(open)된 상태로 판단하는 제1 유형데이터와, 상기 과전압 전달수단의 전압이 제2 전압인 경우에 과전압 전달수단과 시스템 회로가 쇼트(short)된 상태로 판단하는 제2 유형데이터와, 상기 과전압 전달수단의 전압이 제1 및 제2 전압 사이의 값이면 정상 상태로 판단하는 제3 유형데이터로 이루어진 것을 특징으로 하는 세탁기 제동용 과전압 전달수단의 감시방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 제3 과정에서는 제2 과정의 감지전압이 상기 동작유형데이터 중에서 제1 유형데이터에 해당되는 경우에 사용자에게 과전압 전달수단과 시스템 회로의 연결상태를 확인할 수 있도록 제1 오류데이터를 생성 출력하는 제1 단계와, 그 감지전압이 상기 동작유형데이터 중에서 제2 유형데이터에 해당되는 경우에 시스템 주전원을 오프시키도록 제2 오류데이터를 생성 출력하는 제2 단계와, 그 감지전압이 상기 동작유형데이터 중에서 제3 유형데이터에 해당되는 경우에 정상 모드로 동작시키도록 정상데이터를 생성 출력하는 제3 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 세탁기 제동용 과전압 전달수단의 감시방법.