洗xi衣yi機ji和he冰bing箱xiang等deng家jia電dian製zhi造zao商shang都dou麵mian臨lin著zhe提ti高gao產chan品pin性xing能neng與yu功gong能neng的de壓ya力li，同tong時shi還hai要yao降jiang低di整zheng體ti能neng耗hao。設she計ji者zhe要yao滿man足zu這zhe些xie似si乎hu相xiang互hu矛mao盾dun的de目mu標biao
，同tong時shi不bu會hui招zhao致zhi明ming顯xian的de成cheng本ben損sun失shi，關guan鍵jian是shi使shi用yong針zhen對dui控kong製zhi家jia電dian中zhong中zhong等deng規gui模mo電dian機ji的de新xin技ji術shu。事shi實shi上shang，采cai用yong最zui新xin的de集ji成cheng運yun轉zhuan控kong製zhi平ping台tai，設she計ji者zhe甚shen至zhi能neng夠gou為wei自zi己ji的de設she計ji選xuan擇ze較jiao小xiao和he較jiao低di成cheng本ben的de電dian機ji，而er不bu會hui犧xi牲sheng最zui終zhong的de性xing能neng。


家電電機控製

jiaoliuganyingdianjishiduoshujiadianyingyongzhongdianjideshouxuanmubiao。zhezhuyaoshiyouyutamenkeyizhijieyongjiaoliudianyunxing
，erwuxuzengjiakongzhidianluhuozitaifankuichuanganqi。liru
，bingxiangzhongdechuantongjiadiankongzhiqishiyigejiandandianlu，tadingqizhixingyasuojidekaijihetingji
，yibaochimubiaoquyudewendu。

當係統開始運行時，壓縮機就連續運轉。一旦溫度到達了目標區
，壓縮機便以低占空比運轉。當係統以低的開/關占空比運轉時，壓縮機在大部分時間裏都偏離最高效的工作點。改變壓縮機的轉速來匹配製冷負荷，可以減少 40% 的能耗
，因為製冷係統能夠以更高占空比運行。

采用三相PM（永磁）電機，並將電機控製在變速運行狀態，就能進一步改進家電的效率。這類電機效率通常可高達 90%，與之相比，傳統的單相感應電機的效率為 70%。同時，這類電機還可以簡化速度控製和轉矩控製。

另(ling)外(wai)，由(you)於(yu)有(you)更(geng)高(gao)的(de)效(xiao)率(lv)，就(jiu)可(ke)以(yi)采(cai)用(yong)較(jiao)小(xiao)的(de)電(dian)機(ji)
，因(yin)此(ci)降(jiang)低(di)了(le)單(dan)位(wei)成(cheng)本(ben)
，更(geng)容(rong)易(yi)做(zuo)機(ji)械(xie)設(she)計(ji)。顯(xian)然(ran)，從(cong)這(zhe)些(xie)電(dian)機(ji)獲(huo)取(qu)最(zui)大(da)利(li)益(yi)的(de)關(guan)鍵(jian)就(jiu)有(you)賴(lai)於(yu)驅(qu)動(dong)方(fang)法(fa)的(de)選(xuan)擇(ze)。要(yao)準(zhun)確(que)而(er)高(gao)效(xiao)地(di)驅(qu)動(dong)冰(bing)箱(xiang)或(huo)洗(xi)衣(yi)機(ji)等(deng)家(jia)電(dian)中(zhong)的(de)變(bian)速(su)電(dian)機(ji)，重(zhong)要(yao)的(de)是(shi)能(neng)夠(gou)獲(huo)得(de)轉(zhuan)子(zi)姿(zi)態(tai)的(de)信(xin)息(xi)。最(zui)顯(xian)而(er)易(yi)見(jian)的(de)方(fang)式(shi)是(shi)采(cai)用(yong)附(fu)加(jia)的(de)檢(jian)測(ce)元(yuan)件(jian)。但(dan)是(shi)，這(zhe)會(hui)同(tong)時(shi)影(ying)響(xiang)可(ke)靠(kao)性(xing)和(he)成(cheng)本(ben)，實(shi)際(ji)上(shang)是(shi)不(bu)現(xian)實(shi)的(de)方(fang)法(fa)。因(yin)此(ci)，設(she)計(ji)者(zhe)正(zheng)在(zai)尋(xun)找(zhao)無(wu)傳(chuan)感(gan)器(qi)技(ji)術(shu)。

無傳感器的變速電機控製

由於電機控製技術的進步
，現在無需姿態傳感器也能實現高效率的三相PM電機交流傳動。圖1是這類係統的一個實例。圖中，右側是三相電源逆變器，它控製著從直流電源進入PM電機繞組的電流，同時空間矢量PWM單dan元yuan是shi功gong率lv晶jing體ti管guan計ji算suan時shi序xu信xin號hao，然ran後hou由you功gong率lv晶jing體ti管guan為wei電dian機ji提ti供gong三san相xiang正zheng弦xian波bo電dian壓ya。低di電dian壓ya控kong製zhi信xin號hao與yu連lian接jie到dao高gao電dian壓ya直zhi流liu總zong線xian功gong率lv開kai關guan之zhi間jian的de接jie口kou是shi一yi個ge HVIC（高壓柵極驅動 IC）。

這些 IC 比分立的柵極驅動電路或普通光電耦合、脈衝變壓器方案更強健和精致。最新的 HVIC 技術采用先進的混合信號半導體工藝
，結合了低電壓輸入能力與高電壓驅動輸出和大量板載功能。


如圖 1 所示，控製電路的關鍵是需要實現一個磁場定向控製（FOC）算法。這種算法通常用於工業傳動係統中，它計算提供所需速度和轉矩的電機電壓與電流，有最高的電機效率。

FOC 采用向量變換，將交流電機繞組的電流分解成兩個用於驅動電機磁鏈和轉矩的“準直流”（quasi DC）電流分量。這種變換包括作為轉子磁鏈角函數的一個向量旋轉（e-jq）
，以取得與轉子磁鏈相配合的一個電流分量（ID）

；還有一個產生電機轉矩的正交分量（IQ）。

電流反饋控製回路計算出兩個“準直流”的電壓分量VD和VQ，用於保持目標轉矩和磁鏈。第二個向量旋轉為脈衝寬度調製器計算出交流電壓基準。FOC算法的優勢在於，電機轉矩是IQ基準的一個線性函數，它產生一個簡單的線性速度控製規則。在PM電機情況下，控製器將磁鏈電流分量（ID）保持為零
，從而實現運動係統效率的最大化。

采用這種算法的一個主要優點是，控製器能夠通過測量逆變器直流鏈接（隻用一個直流鏈接分流器為電機提供電流）中的電流，計算出轉子的位置。

估計轉子位置

使shi用yong轉zhuan子zi角jiao評ping估gu器qi電dian路lu，通tong過guo下xia麵mian的de電dian機ji繞rao組zu電dian路lu方fang程cheng，支zhi持chi無wu傳chuan感gan器qi的de轉zhuan子zi姿zi態tai反fan饋kui。三san相xiang至zhi兩liang相xiang的de變bian換huan簡jian化hua了le計ji算suan，並bing得de到dao兩liang個ge關guan係xi

，分fen別bie是shi轉zhuan子zi磁ci鏈lian角jiao的de正zheng弦xian函han數shu和he餘yu弦xian函han數shu。



jiechuzhexiefangchengjidedaodianjidianliuyudianyadezhengxianhanshuheyuxianhanshu。fanzhengqiejisuankeyiquedingzhuanzijiao，danjiyuyixiawuchahanshudesuoxianghuanfangfagengweiqiangda，tanengchanshengyigefuchanpin，jiguolvdesuduceliangfa。



控(kong)製(zhi)器(qi)通(tong)過(guo)對(dui)直(zhi)流(liu)鏈(lian)並(bing)聯(lian)電(dian)阻(zu)上(shang)的(de)采(cai)樣(yang)電(dian)流(liu)以(yi)及(ji)功(gong)率(lv)逆(ni)變(bian)器(qi)開(kai)關(guan)的(de)時(shi)序(xu)作(zuo)同(tong)步(bu)，重(zhong)建(jian)電(dian)機(ji)的(de)相(xiang)電(dian)流(liu)。如(ru)前(qian)所(suo)述(shu)
，上(shang)述(shu)方(fang)法(fa)的(de)一(yi)個(ge)顯(xian)著(zhu)優(you)點(dian)是(shi)電(dian)機(ji)反(fan)饋(kui)信(xin)號(hao)取(qu)自(zi)單(dan)個(ge)直(zhi)流(liu)並(bing)聯(lian)電(dian)阻(zu)，因(yin)此(ci)無(wu)需(xu)使(shi)用(yong)姿(zi)態(tai)傳(chuan)感(gan)器(qi)或(huo)隔(ge)離(li)式(shi)電(dian)流(liu)傳(chuan)感(gan)器(qi)。於(yu)是(shi)就(jiu)獲(huo)得(de)了(le)對(dui)家(jia)電(dian)PM交流電機具有成本效益的控製方法，大大提高了效率和性能。
實現無傳感器控製

雖然上述方法為電機控製提供了一種可靠、準確的方法，但它們也給設計工程師帶來了一個重大挑戰
，尤其是在建立軟件編碼時。基於這個原因，國際整流器公司開發了iMOTION平台概念，它包含針對各種應用領域的集成電機控製係統
，如家電。

iMOTION平台概念的核心是專用的運轉控製IC。這些 IC在單隻芯片內包含了兩個計算引擎，如圖 2 所示。第一個是運轉控製引擎（MCE），它包含了PM電機無傳感器控製所需的全部代碼
；第二個是一隻8位高速微控製器。MCE包bao括kuo一yi係xi列lie硬ying件jian實shi現xian的de控kong製zhi元yuan件jian，設she計ji者zhe可ke以yi作zuo適shi當dang配pei置zhi

，建jian立li針zhen對dui特te定ding應ying用yong的de運yun轉zhuan控kong製zhi算suan法fa。配pei置zhi工gong作zuo通tong過guo一yi個ge簡jian單dan易yi用yong的de圖tu形xing化hua編bian譯yi器qi完wan成cheng。

MCE中提供了FOC算法的關鍵部分，作為完整的預定控製塊。IC還包括一個ADC以及相應的算法，完全支持單一並聯電流重建。有了MCE處理運轉控製，8051微控製器就能自由地運行家電應用軟件，包括排序、用戶界麵、主機通信以及較高層的控製任務。MCE和8051MCU共同訪問雙口RAM
，允許共享目標速度等設置點，並可在軟件控製下作調整。

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