基于矢量控制的變頻空調(diào)風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)方案

　　采用單電阻電流采樣、無位置傳感器永磁同步電機(jī)的矢量控制如下圖2：

圖2 永磁同步電機(jī)矢量控制框圖

　　3.1 單電阻電流采樣

　　為了降低系統(tǒng)成本，本方案采用了先進(jìn)的單電阻采樣技術(shù)。一般來講，矢量控制算法需要采集電機(jī)至少兩相電流，但單電阻采樣只需要采集負(fù)母線的電流即可。

圖3 單電阻采樣框圖

表1 單電阻采樣狀態(tài)表

　　圖3是單電阻采樣的框圖，對于橋臂的每一個(gè)開關(guān)狀態(tài)，其流過的電流狀態(tài)如表1所示。在表1中，“0”表示開關(guān)管關(guān)斷，而“1”表示導(dǎo)通。由于電流在一個(gè)PWM周期內(nèi)幾乎不變，因此只需要在一個(gè)PWM周期內(nèi)采樣兩次即可得到該時(shí)刻電機(jī)每一相電流的狀態(tài)，因?yàn)槿嚯娏髦蜑榱恪?/font>

　　單電阻采樣會(huì)遇到一些挑戰(zhàn)，空間矢量脈寬調(diào)制器（SVPWM）在空間矢量的扇區(qū)邊界和低調(diào)制區(qū)域的時(shí)候，會(huì)存在占空比兩長一短和兩短一長以及三個(gè)幾乎一樣長的時(shí)刻。這樣的話，如果有效矢量持續(xù)的時(shí)間少于電流采樣時(shí)間，則會(huì)出錯(cuò)。本方案采取的辦法是在相鄰邊界的時(shí)候插入固定時(shí)間的有效矢量，而在低調(diào)制區(qū)域的時(shí)候，采用的是輪流插入有效矢量的方法。插入有效矢量會(huì)給電流波形帶來失真，這種情況下需要通過軟件來進(jìn)行補(bǔ)償。

　　單電阻采樣的優(yōu)點(diǎn)除了降低系統(tǒng)的成本，還有就是它檢測三相電流時(shí)都基于相同的增益和偏移，一致性好。缺點(diǎn)也是明顯的，對于MCU來說，算法復(fù)雜了其運(yùn)算時(shí)間要增大，代碼比三電阻也要長一些；對于電流檢測而言，其波形失真比起三電阻方法來說，要稍微大一些。其詳細(xì)的對比如表2所示。單電阻采樣的性能對于變頻空調(diào)的應(yīng)用是完全可以勝任的，而且成本低廉，這也就是為什么大部分家電廠家都愿意選擇單電阻采樣的原因所在。

表2 三電阻與單電阻的對比