洗衣机负载特性.docx

洗衣机负载特性1.波轮洗衣机1.1洗涤模式1.1.1模型洗涤模式下，波轮洗衣机电机通过波轮来搅动衣物进行洗涤。负载模型表现为由布量影响的摩擦性负载和阻力负载，同时叠加较大幅度的随机扰动。在幅值上，负载的直流分量占主要部分，其大小与布量和材质有较大关系。因衣物搅动造成的随机扰动也能产生较大幅值扰动负载转矩。因衣物搅动的随机性较大，过程较复杂，所以波轮洗衣机的负载模型无法准确建立。在洗衣机的性能和功能要求下，可以忽略未建模动态，单纯将其视为为由布量和水量影响的恒定负载、滑动摩擦组成的一阶模型叠加扰动。图（1-1）分别为波轮洗衣机电机相电流典型波形。注：图（1-1）中红色为相电流波形，蓝色为霍尔信号图1-1洗涤电流波形1.1.2规格（本文以下指标均为电机端）转速：DDM：500rpm900rpm，BLDC: 900rpm-1700rpm转矩（满载8kg以下）：DDM: 2Nm4Nm，BLDC: 1.5Nm2Nm传动比：DDM：1：51：5.5；BLDC：1：10-1：12 （其中，皮带减速比1:2-1:2.5）1.1.3动态特性1）转停比60%，正反转交替。典型值:满载1.6s转，1.6s停；轻载0.6s转，0.6s停转停比由洗衣机上位机面板控制，图（1-2）以满载典型值为例描述正反转交替方式。图（1-2）转停比说明2）加减速加速度：500rpm/s-1000rpm/s（DDM）；5000rpm/s，以模拟指令为准（BLDC）减速度：1000rpm/s-2000rpm/s，电磁制动（DDM）；皮带传动无要求满载洗涤允许有一定程度的转速下降，以整机性能测试为准。波轮洗衣机洗涤时节拍比较短，需要较高的加速度达到目标转速，否则会影响洗衣机的洗净率，如图（1-3）为波轮BLDC测试的实际转速。图（1-3）中横坐标表示时间，单位ms，每格代表100ms。图（1-3）洗涤实际转速波形1.2脱水模式1.2.1模型脱水模式下，负载等效于惯量变化较大的摩擦负载。布量和水量直接影响惯量，在脱水过程中，惯量随脱水缓慢减小。典型电流波形如图（1-4）所示，图中蓝色为电流波形，红色为霍尔信号。图（1-4）脱水启动电流波形1.2.2规格转速：DDM:600rpm900rpm；BLDC:1200rpm1800rpm转矩（满载8kg以下）：DDM: 1Nm2Nm（DDM），BLDC:0.5Nm0.9Nm传动比：DDM:直接驱动（DDM）；BLDC:1：2-1：2.51.2.3动态特性脱水过程为缓慢匀加速过程，洗衣机内桶加速度一般为10rpm/s左右，由洗衣机上位机控制。波轮洗衣机的脱水一般无电磁制动要求。波轮洗衣机脱水指令为匀加速或伴随若干稳速运行过程，如图（1-5）所示。图（1-5）脱水指令1.3漂洗模式波轮洗衣机的漂洗由短暂的洗涤和脱水组成。其负载特性参见洗涤和脱水。1.4能耗分布一个标准周期时间一小时左右，脱水时间占10分钟。洗涤能耗占整个能耗90%左右。2滚筒洗衣机2.1洗涤模式2.1.1模型洗涤模式下，滚筒洗衣机通过旋转筒摔打衣物进行洗涤。负载模型表现为摩擦性负载叠加因衣物摔打产生的低频负载波动。负载波动频率受布量和水量影响，但一般频率大于桶旋转的机械频率。以小天鹅滚筒洗衣机（型号：TG80-1406LD(S)，皮带传动）为例，洗涤相电流波形如图2-1所示。图2-1滚筒BLDC电机洗涤模式相电流波形1.2规格洗涤转速：DD:30rpm50rpm，BLDC:400rpm600rpm；洗涤转矩（满载8kg以下）：DD:14Nm16Nm，BLDC:1.3Nm1.5Nm;传动比：DD:直驱，BLDC: 1：9 1：151.3动态特性1）转停比：60%-80%，正反转交替。典型值:旋转15s，停机5s。2）加减速:加速度：DD:30rpm/s50rpm/s；BLDC:400rpm/s600rpm/s。减速度：DD:30rpm/s50rpm/s；BLDC: 600rpm/s1000rpm/s（需要电磁制动）。以小天鹅滚筒洗衣机（型号：TG80-1406LD(S)，皮带传动）为例，上位机发送洗涤指令示意图如图2-2所示：图2-2 滚筒洗衣机上位机发送洗涤指令示意图2脱水模式2.1模型脱水模式下，负载等效于惯量变化较大的摩擦负载。布量和水量直接影响惯量，在脱水过程中，惯量缓慢减小。以小天鹅滚筒洗衣机（型号：TG80-1406LD(S)，皮带传动）为例，测试滚筒BLDC的相电流波形如图2-3所示。图2-3 滚筒BLDC脱水启动相电流波形2.2规格转速：1000rpm1400rpm（DD）；10000rpm20000rpm（BLDC）。转矩（满载8kg以下）：2.5Nm3.5Nm（直驱），0.3Nm0.4Nm（皮带传动）。传动比：DD:直驱，BLDC: 1：91：15。2.3动态特性滚筒洗衣机的脱水过程为匀加速或伴随若干稳速运行过程，桶的加速度一般为10rpm/s20rpm/s。滚筒洗衣机的脱水过程需要有电磁制动的功能，制动要求一般为在6s10s的时间内电机减速至0。以小天鹅滚筒洗衣机（型号：TG80-1406LD(S)，皮带传动）为例，上位机发送脱水指令示意图如图2-4所示：图2-4 滚筒洗衣机上位机发送脱水指令示意图3漂洗模式滚筒洗衣机的漂洗由洗涤和脱水两部分组成。其负载特性参见洗涤和脱水。4能耗分布滚筒洗衣机一个完整的洗