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IRMCF3XX-变频家电设计工程师的利器.doc
文档介绍:
随着全球能源的愈发紧张,世界各国除了在新能源开发上投入巨资外,对于现有能源的有效利用,也到了前所未有的程度。据权威资料统计,电机对能源的消耗要占到总能源消耗的80%以上,可见提高电机系统的效率对于节约能源的重要意义。而家电的节能是与我们生活息息相关的,这包括空调,洗衣机,冰箱等。那如何提高他们的效率呢?对于家电设计工程师来说,这是一个艰巨的,但不得不面对的问题。
日本早在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%,欧美也远远的走在我们前面。我国变频家电起步较晚,到2004年才有第一台采用180度技术的变频空调诞生。
随着2008年9月1日的中国变频空调能效国标的推出,家电行业全面变频的时代也即将来临。传统家电一般采用定频设计,选用低成本、低效率的感应电机。而变频家电是采用变频设计,很多都选用正弦波的无刷直流电机(也叫永磁同步电机PMSM),这种电机具有体积小、结构简单、重量轻、损耗小以及控制性能好等优点。
目前,最流行的变频技术应该算基于磁场定向控制(FOC)的矢量控制技术。但该算法实现很复杂,且实时性要求较高。传统的工程应用中一般都采用DSP技术以软件的方式来实现,该方法灵活,但开发周期长,对人员的知识面和要求都相当的高。这些因素使得开发一款优良的变频家电困难重重,但节能的需要又必须使得我们不能不做相应的技术升级。
高性能电机驱动系统有向全硬件或者半硬半软方向发展的趋势,即基于FPGA或者ASIC的方式。传统的DSP和MCU也都在其器件中添加了电机控制专用模块就是个很好的例子。
国际整流器公司(IR)就在这样的背景下开发了数字电机控制专用芯片。其中IRMCF3XX就是其中一个系列,它的一个重要目标市场就是变频家电,可以说是为其量身定做的。
本文将主要讨论涉及变频家电的一些技术问题,同时介绍IRMCF3XX系列产品和使用其中的IRMCF341设计直流变频空调控制器的过程。
变频的相关技术背景
直流变频与交流变频:这种变频方式的区分主要是针对控制对象而言的。传统的压缩机大都采用电容运行的感应电机,交流变频主要是对感应电机的调频调压控制,这种控制方式最大的特点是算法相对简单,但其效率、力矩脉动和噪声都只是在一定程度上得到改善。而直流变频则是指压缩机采用正弦波的直流无刷电机,这种电机具有更好的效率,更小的力矩脉动,更高的功率密度,再配合好的控制方式,如磁场定向控制(FOC)等,将会最大程度上的改善人们对空调的感受。比如可以达到超静音,超节能,超舒适的体验。而所谓全直流变频是压机和风机都采用无刷直流电机。

120度和180度:针对目前流行的直流变频技术,有120度和180度控制方式的不同,这也就是我们通常说的方波驱动和正弦波驱动的差别。120度控制方式就是方波驱动,任意时刻三相中只有两相导通,一相截止,表现在驱动波形上就是任意一个电周期里,每相都只导通120度。这种方式最常见的是采用六拍换向控制设计,算法很简单,容易实现。缺点是转矩和转速变化大的时候,效率就低,而且转矩特性差,甚至丢速,在低速段容易抖动。该方式在早期的变频家电中有采用过,但因为其显著的缺点,现在逐渐被180度方案所取代,这是必然的趋势。
180度控制方式也有不同的类型,有采用SPWM技术的正弦波控制,也有采用FOC的SVP 内容来自淘豆网www.taodocs.com转载请标明出处.
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