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

交jiao流liu感gan應ying電dian機ji是shi多duo數shu家jia電dian應ying用yong中zhong電dian機ji的de首shou選xuan目mu標biao。這zhe主zhu要yao是shi由you於yu它ta們men可ke以yi直zhi接jie用yong交jiao流liu電dian運yun行xing，而er無wu需xu增zeng加jia控kong製zhi電dian路lu或huo姿zi態tai反fan饋kui傳chuan感gan器qi。例li如ru，冰bing箱xiang中zhong的de傳chuan統tong家jia電dian控kong製zhi器qi是shi一yi個ge簡jian單dan電dian路lu
，它ta定ding期qi執zhi行xing壓ya縮suo機ji的de開kai機ji和he停ting機ji，以yi保bao持chi目mu標biao區qu域yu的de溫wen度du。

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)。



解(jie)出(chu)這(zhe)些(xie)方(fang)程(cheng)即(ji)得(de)到(dao)電(dian)機(ji)電(dian)流(liu)與(yu)電(dian)壓(ya)的(de)正(zheng)弦(xian)函(han)數(shu)和(he)餘(yu)弦(xian)函(han)數(shu)。反(fan)正(zheng)切(qie)計(ji)算(suan)可(ke)以(yi)確(que)定(ding)轉(zhuan)子(zi)角(jiao)
，但(dan)基(ji)於(yu)以(yi)下(xia)誤(wu)差(cha)函(han)數(shu)的(de)鎖(suo)相(xiang)環(huan)方(fang)法(fa)更(geng)為(wei)強(qiang)大(da)，它(ta)能(neng)產(chan)生(sheng)一(yi)個(ge)副(fu)產(chan)品(pin)
，即(ji)過(guo)濾(lv)的(de)速(su)度(du)測(ce)量(liang)法(fa)。



kongzhiqitongguoduizhiliulianbingliandianzushangdecaiyangdianliuyijigonglvnibianqikaiguandeshixuzuotongbu

，zhongjiandianjidexiangdianliu。ruqiansuoshu
，shangshufangfadeyigexianzhuyoudianshidianjifankuixinhaoquzidangezhiliubingliandianzu
，yinciwuxushiyongzitaichuanganqihuogelishidianliuchuanganqi。yushijiuhuodeleduijiadianPM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。MCEbaokuoyixilieyingjianshixiandekongzhiyuanjian
，shejizhekeyizuoshidangpeizhi
，jianlizhenduitedingyingyongdeyunzhuankongzhisuanfa。peizhigongzuotongguoyigejiandanyiyongdetuxinghuabianyiqiwancheng。

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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