变频智能家电应用电路设计攻略 —电路图天天读(87)

  变频技术是降低电机能源消耗的一种有效手段,变频家电在西方发达国家早已占据了主流,日本2000年变频空调已占空调市场的90%以上,变频冰箱占60%,变频洗衣机占30~40%,而我们国内变频家电的起步较晚,但最近几年发展迅猛,国内各大家电巨头陆续推出了各种变频家电产品。

  变频家电的变频控制有多种实现方法,各有利弊,但哪种方法成本更低,效率更高,效果更好则是我们关心的问题。本文由浅至深介绍一种基于IRMCF341($3.8860)微控制器的无传感器的矢量控制技术变频家电的解决方案,本文略述了变频技术,介绍了IRMCF341($3.8860)和IPM的相关知识,进而分析IRMCF341($3.8860)在变频家电上的应用,分析和实践表明基于IRMCF341($3.8860)微控制器的无传感器的矢量控制技术变频家电的解决方案具有高效率,成本低等诸多优点,必将得到广泛的应用。IRMCF341($3.8860) 是针对开发阶段的版本,其48K 的程序存储器为RAM,可以很方便地从外部EEPROM 载入8051 和MCE 控制代码。批量生产时可以使用引脚完全相同的OTP 版本或掩模版本IRMCK341($7.7580)。其典型应用如下:

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  硬件设计

  

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  IPM驱动电路设计

  IPM(智能功率模块)驱动电路主要完成对341芯片产生的六路PWM信号的功率放大,驱动内部的功率管从而实现对电机的驱动。简单略述变频家电的市场背景和变频技术。主要介绍了IRMCF341($3.8860)的芯片的特点和功能,开发环境并分析了其在变频家电上的应用,由于 IRMCF341($3.8860)的优秀的控制性能,人性化的开发流程,使得它并不停留于家电上的应用,除了支持PMSM,BLDC等直流电机外,IR新推出的代码已经支持ACIM交流感应异步电机,更大程度的扩展了IRMCF341($3.8860)在变频控制上的应用。目前已有客户利用IRMCF341($3.8860)开发成功变频水泵,变频跑步机等。

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  变频跑步机方案: 在FOC矢量控制模式下,提供足够大的启动转矩,在冲击负载的情况下,速度环和电流闭双闭环矢量控制,反应速度快,同时由于主回路采用了大容量的平滑电容,针对跑步机负载,软件上做了特殊修改,能有效平稳直流母线电压,完全能符合跑步机负载特性的要求,低速上做到了5HZ, 无抖动带载平稳启动。变频水泵方面其节能效果经测试已超过了国外同类产品的水平。
电子发烧友网技术编辑点评分析:

  针对变频家电无传感器控制应用的高性能低成本电机控制。一般采用最先进的基于磁场定位的矢量控制技术,利用单电阻电流采样即可实现电机的三相电流重构,从而实现了FOC电流环和速度环双闭环矢量控制, 驱动方式为180度正弦波。现在逐步走进大众生活,将是未来热点电子设计领域之一,鉴于此,编者特整理了应用电路供读者设计参考。
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