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          永磁同步電機(jī)矢量控制方案在變頻空調(diào)風(fēng)機(jī)中的運(yùn)用

          作者: 時(shí)間:2011-05-16 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          摘要:本文介紹原理和基于STM32中的應(yīng)用解決,該采用單電阻電流采樣及無位置傳感器的速度檢測和轉(zhuǎn)子位置檢測的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

          通過加入噪音消除、缺相檢測、抗臺風(fēng)啟動及系統(tǒng)過流過壓保護(hù)等功能模塊使得本具有低噪音、高系統(tǒng)效率、高可靠性和節(jié)能等特點(diǎn)。

          1.引言

          以其節(jié)能、室內(nèi)溫度更穩(wěn)定、噪音低、舒適度更高的特點(diǎn)得到快速的發(fā)展,成為今后發(fā)展趨勢已成業(yè)界共識。

          空調(diào)一般是指空調(diào)壓縮機(jī)及其風(fēng)扇的變頻,多采用控制的方案。目前空調(diào)大多還是采用單相交流電機(jī)的定頻風(fēng)機(jī),這種單相交流風(fēng)機(jī)接入單相交流電源就可工作,具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠的優(yōu)點(diǎn),但是也有不能進(jìn)行無極調(diào)速和風(fēng)機(jī)效率比較低等缺點(diǎn)。為了進(jìn)一步提高變頻空調(diào)性能,當(dāng)前已有空調(diào)廠家開始對空調(diào)風(fēng)機(jī)也進(jìn)行變頻控制,真正實(shí)現(xiàn)空調(diào)的全變頻控制。

          永磁同步電機(jī)(),功率密度高體積小,結(jié)構(gòu)簡單,采用矢量控制(FOC),具有動態(tài)響應(yīng)快,效率高、噪音低及安全可靠的特點(diǎn),很適合應(yīng)用在空調(diào)風(fēng)機(jī)中,實(shí)現(xiàn)空調(diào)風(fēng)機(jī)的變頻控制,下面介紹一種永磁同步電機(jī)矢量控制在變頻控制風(fēng)機(jī)中應(yīng)用的方案。

          2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

          此變頻空調(diào)風(fēng)機(jī)方案采用意法半導(dǎo)體公司STM32(ARM :Cortex-M3) MCU 平臺,永磁同步電機(jī)()矢量控制(FOC)方案使用單電阻(Single Shunt)的電流檢測和無位置傳感器(Sensor-less)的速度位置檢測來實(shí)現(xiàn)。

          系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示,MCU選用STM32F103C6T6;功率模塊驅(qū)動采用3片L6390D,每個(gè)L6390D都內(nèi)置有運(yùn)放、比較器及智能關(guān)斷保護(hù)電路,運(yùn)放可以用來放大采樣電流,比較器及智能關(guān)斷保護(hù)電路可以用來實(shí)現(xiàn)電機(jī)過流保護(hù);IGBT為6片STGDL6NC60D。

          L6390D自帶的智能關(guān)斷功能可實(shí)現(xiàn)過電流保護(hù)電路(OCP),加上過電壓(OVP)和欠電壓(LVP)等保護(hù)功能,使系統(tǒng)工作安全可靠。


          圖1:變頻空調(diào)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

          3.低成本高性能的永磁同步電機(jī)的矢量控制方案

          永磁同步電機(jī)的矢量控制,具有動態(tài)響應(yīng)快,穩(wěn)速精度高,功率密度大,效率高,噪音低等特點(diǎn),是一種高性能的電機(jī)控制系統(tǒng)。矢量控制運(yùn)算需要獲取電機(jī)三相電流和準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)子位置信號,通常使用電流傳感器和位置速度傳感器,這增加了系統(tǒng)的成本。對風(fēng)機(jī)這類負(fù)載,負(fù)載相對穩(wěn)定、起動力矩不大的應(yīng)用,采用廉價(jià)的單電阻電流采樣和無位置傳感器永磁同步電機(jī)的矢量控制方案,既有永磁同步電機(jī)的矢量控制的優(yōu)點(diǎn),達(dá)到應(yīng)用性能;同時(shí)又可達(dá)到低成本的目標(biāo)。

          MTPA(每安培電流最大轉(zhuǎn)矩)控制,針對內(nèi)置式永磁同步電機(jī),提高風(fēng)機(jī)系統(tǒng)效率。

          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


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