中心議題：

• 電動機調速驅動係統
• 無傳感器交流電動機控製技術

解決方案：

• 用計算速度和位置的方法替代傳感器
• 用A/D轉換器對模擬反饋信號進行數字化

在zai家jia用yong電dian氣qi市shi場chang領ling域yu，全quan球qiu範fan圍wei的de節jie能neng和he節jie水shui呼hu聲sheng非fei常chang高gao。政zheng府fu法fa令ling和he建jian議yi條tiao款kuan正zheng在zai重zhong新xin定ding義yi一yi個ge節jie能neng和he合he理li高gao效xiao使shi用yong能neng源yuan的de時shi代dai。為wei了le滿man足zu政zheng府fu的de政zheng策ce規gui定ding，以yi及ji降jiang低di係xi統tong成cheng本ben，應ying用yong設she計ji工gong程cheng師shi正zheng在zai使shi用yong高gao性xing能neng的de數shu字zi信xin號hao控kong製zhi器qi（DSC）。

基於數字信號控製技術的控製方案使用一個具有MCU功能的數字信號處理器，用於控製電動機的供電
，這種方案能夠非常容易的在單芯片上實現。此外，靈ling活huo的de外wai圍wei設she備bei也ye可ke以yi令ling設she計ji工gong程cheng師shi非fei常chang方fang便bian地di實shi現xian各ge種zhong各ge樣yang的de功gong能neng。使shi用yong可ke調tiao速su電dian動dong機ji驅qu動dong器qi讓rang設she計ji工gong程cheng師shi有you機ji會hui設she計ji更geng多duo非fei常chang複fu雜za和he精jing確que的de控kong製zhi程cheng序xu，並bing可ke以yi增zeng強qiang設she備bei的de性xing能neng，同tong時shi又you能neng提ti高gao能neng效xiao。

絕jue大da多duo數shu家jia用yong電dian氣qi中zhong電dian動dong機ji所suo用yong的de電dian子zi驅qu動dong器qi的de控kong製zhi是shi非fei常chang簡jian單dan的de
，要yao麼me使shi用yong固gu定ding恒heng速su電dian動dong機ji，要yao麼me就jiu直zhi接jie由you交jiao流liu電dian源yuan驅qu動dong，而er不bu需xu要yao額e外wai的de控kong製zhi電dian路lu。交jiao流liu單dan相xiang感gan應ying電dian動dong機ji（ACIM）youyuchengbendihekekaoxinggaoerdedaofeichangguangfandeyingyong
，dantadexiaolvdi，erqietiaosukunnan。tiaosudiandongjiqudongqitongguobaochijingquedezhuansukongzhi
，keyimanzunengxiaoxuqiu。

交流電動機的選擇可以選擇的電動機類型有交流單相感應電動機、永磁電動機和開關磁阻電動機。為了對交流單相感應電動機調速，就必須調整供電的頻率和電壓，這通常是指恒定電壓/Hz控kong製zhi。單dan相xiang感gan應ying電dian動dong機ji速su度du驅qu動dong的de效xiao率lv可ke以yi通tong過guo使shi用yong向xiang量liang控kong製zhi得de到dao改gai善shan，但dan需xu要yao通tong過guo速su度du或huo位wei置zhi傳chuan感gan器qi來lai精jing確que測ce量liang速su度du，其qi結jie果guo就jiu是shi成cheng本ben會hui提ti高gao，而er且qie需xu要yao很hen多duo配pei線xian。

永yong磁ci電dian動dong機ji不bu使shi用yong定ding子zi繞rao組zu實shi現xian磁ci場chang。使shi用yong永yong磁ci體ti代dai替ti電dian磁ci激ji勵li有you很hen多duo優you點dian。最zui常chang見jian的de就jiu是shi不bu會hui有you激ji勵li損sun耗hao，這zhe表biao明ming永yong磁ci電dian動dong機ji比bi其qi他ta電dian動dong機ji具ju有you更geng高gao的de功gong率lv密mi度du。它ta的de總zong體ti效xiao率lv接jie近jin90%
，而交流單相感應電動機的效率隻有大約70%。永磁激勵的同步電動機對於家庭應用是非常具有吸引力的，但它們卻不能直接由交流供電。

調速電動機的驅動如果電動機的電子控製器優化了速度扭矩比，消耗的總功率就可以降低至30%。交流調速驅動的控製器通過調整供給電動機的交流電頻率來設置速度。

如圖1所示，完整的調速驅動係統包括EMI濾波器
、輸入整流器
、直流供電、DSC（數字信號控製器）
、信號調理電路，供電變極器，以及門控驅動器等。
                                                  
                                                      圖1使用供電變極器設置驅動頻率的調速控製[page]

電機控製策略在交流單相感應電動機的調速驅動中，開環標量控製是最普遍的控製策略。圖2描述了電機驅動頻率的標量控製，電壓的幅度與頻率成比例。這種技術需要能夠對功率進行適當的計算，並能夠被8位微控製器所處理。

                                          
                                            圖2向量控製提供了一種不需要旋轉傳感器的簡單方法

這(zhe)種(zhong)簡(jian)化(hua)方(fang)法(fa)的(de)最(zui)大(da)優(you)點(dian)就(jiu)是(shi)不(bu)需(xu)要(yao)傳(chuan)感(gan)器(qi)

，而(er)且(qie)控(kong)製(zhi)算(suan)法(fa)也(ye)不(bu)需(xu)要(yao)角(jiao)速(su)度(du)或(huo)電(dian)機(ji)位(wei)置(zhi)信(xin)息(xi)。速(su)度(du)是(shi)與(yu)外(wai)部(bu)負(fu)載(zai)的(de)扭(niu)矩(ju)相(xiang)關(guan)的(de)，然(ran)而(er)，這(zhe)也(ye)是(shi)一(yi)個(ge)最(zui)大(da)的(de)缺(que)點(dian)

，也(ye)就(jiu)是(shi)它(ta)會(hui)降(jiang)低(di)動(dong)態(tai)性(xing)能(neng)。由(you)於(yu)這(zhe)個(ge)原(yuan)因(yin)，標(biao)量(liang)控(kong)製(zhi)的(de)電(dian)動(dong)機(ji)在(zai)負(fu)載(zai)瞬(shun)時(shi)變(bian)化(hua)時(shi)，就(jiu)會(hui)輸(shu)出(chu)遠(yuan)遠(yuan)超(chao)過(guo)需(xu)要(yao)的(de)扭(niu)矩(ju)。理(li)論(lun)上(shang)
，使(shi)用(yong)這(zhe)種(zhong)控(kong)製(zhi)方(fang)法(fa)，能(neng)效(xiao)可(ke)能(neng)低(di)到(dao)50%。

然而

，市場需要更高動態性能和工作速度範圍的電動機。交流供電機械中向量控製（麵向現場控製）比標量控製提供了更好的性能。向量控製克服了恒定電壓/Hz控製方法中絕大部分缺點。

                                        
                              圖3使用向量控製的電動機驅動能夠提供最高的動態性能和速度可調範圍

內部電流回路計算了需要產生的扭矩和磁通電流要求的定子轉向和定子電壓積分。Park（dq/aβ）單元將電壓轉換為在靜態參考結構中所需求的三相交流定子電壓。

電dian動dong機ji的de電dian流liu波bo形xing是shi正zheng弦xian曲qu線xian，這zhe可ke以yi產chan生sheng平ping穩wen的de扭niu矩ju，而er且qie會hui減jian小xiao機ji械xie震zhen動dong和he噪zao聲sheng。外wai部bu速su度du回hui路lu調tiao整zheng供gong電dian的de定ding子zi數shu量liang，這zhe直zhi接jie與yu定ding子zi電dian流liu的de積ji分fen成cheng比bi例li，並bing維wei持chi所suo要yao求qiu的de角jiao速su度du。為wei了le在zai基ji本ben速su度du之zhi上shang擴kuo展zhan工gong作zuo速su度du的de範fan圍wei

，增zeng加jia了le額e外wai的de磁ci通tong弱ruo化hua回hui路lu，用yong於yu處chu理li定ding子zi定ding向xiang磁ci通tong電dian流liu。

無(wu)傳(chuan)感(gan)器(qi)控(kong)製(zhi)為(wei)了(le)用(yong)向(xiang)量(liang)控(kong)製(zhi)模(mo)式(shi)控(kong)製(zhi)交(jiao)流(liu)電(dian)動(dong)機(ji)
，可(ke)以(yi)使(shi)供(gong)電(dian)的(de)頻(pin)率(lv)和(he)轉(zhuan)子(zi)磁(ci)通(tong)的(de)位(wei)置(zhi)同(tong)步(bu)。無(wu)傳(chuan)感(gan)器(qi)工(gong)作(zuo)的(de)本(ben)質(zhi)是(shi)用(yong)計(ji)算(suan)速(su)度(du)和(he)位(wei)置(zhi)的(de)方(fang)法(fa)替(ti)代(dai)傳(chuan)感(gan)器(qi)。無(wu)傳(chuan)感(gan)器(qi)控(kong)製(zhi)改(gai)善(shan)了(le)電(dian)動(dong)機(ji)控(kong)製(zhi)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)，並(bing)且(qie)能(neng)夠(gou)在(zai)不(bu)增(zeng)加(jia)額(e)外(wai)成(cheng)本(ben)的(de)條(tiao)件(jian)下(xia)維(wei)持(chi)很(hen)高(gao)的(de)性(xing)能(neng)水(shui)平(ping)。這(zhe)樣(yang)的(de)係(xi)統(tong)是(shi)更(geng)加(jia)精(jing)確(que)和(he)高(gao)效(xiao)
、體積更小、重量更輕
、噪聲更低，而且有更多的先進功能。

無傳感器算法廣義上可以分為兩大類，一種是使用磁轉子，它可以非常好地追蹤轉子的位置
；另一種是通過計算電動機的工作模式來估計出轉子的位置。

在(zai)電(dian)冰(bing)箱(xiang)中(zhong)，常(chang)規(gui)控(kong)製(zhi)隻(zhi)是(shi)簡(jian)單(dan)地(di)開(kai)和(he)關(guan)壓(ya)縮(suo)機(ji)來(lai)把(ba)溫(wen)度(du)維(wei)持(chi)在(zai)預(yu)先(xian)設(she)定(ding)的(de)範(fan)圍(wei)。使(shi)用(yong)無(wu)傳(chuan)感(gan)器(qi)永(yong)磁(ci)電(dian)動(dong)機(ji)控(kong)製(zhi)，控(kong)製(zhi)器(qi)可(ke)以(yi)在(zai)幾(ji)秒(miao)鍾(zhong)內(nei)將(jiang)壓(ya)縮(suo)機(ji)加(jia)速(su)到(dao)它(ta)的(de)目(mu)標(biao)速(su)度(du)，並(bing)且(qie)可(ke)以(yi)將(jiang)速(su)度(du)控(kong)製(zhi)在(zai)±1%之內。壓縮機的平穩運行降低了人耳可聽見的噪聲，而且更低的平均工作速度有助於減少溫度循環周期
，可以改善整體效率。

在zai洗xi衣yi機ji中zhong


，電dian動dong機ji的de工gong作zuo主zhu要yao有you兩liang個ge基ji本ben周zhou期qi，即ji洗xi衣yi階jie段duan和he甩shuai幹gan階jie段duan。在zai洗xi衣yi階jie段duan

，電dian動dong機ji工gong作zuo在zai低di速su狀zhuang態tai，具ju有you很hen高gao的de扭niu矩ju。在zai甩shuai幹gan階jie段duan，電dian動dong機ji在zai短duan時shi間jian內nei工gong作zuo在zai非fei常chang高gao的de速su度du。在zai比bi較jiao新xin一yi些xie的de模mo式shi中zhong，控kong製zhi器qi估gu計ji的de速su度du起qi伏fu和he計ji算suan的de負fu載zai扭niu矩ju提ti供gong了le關guan於yu洗xi衣yi過guo程cheng中zhong負fu載zai分fen配pei的de有you價jia值zhi信xin息xi。在zai啟qi動dong甩shuai幹gan階jie段duan之zhi前qian，速su度du起qi伏fu用yong於yu估gu計ji負fu載zai平ping衡heng。調tiao速su電dian動dong機ji可ke以yi用yong於yu控kong製zhi洗xi衣yi過guo程cheng的de速su度du浴yu盆pen曲qu線xian，並bing且qie幫bang助zhu校xiao正zheng平ping衡heng。

這種控製方法可以使用A/D轉換器對模擬反饋信號（電壓，電流）進行數字化。A/D轉換器與PWM的重加載標誌同步，但采樣時間根據實際PWM碼型的功能不同而不同。這樣的配置允許在一個PWM周期內，對直接控製總線電流和電壓模擬值進行多次轉換。

PWM模塊可以在一個中心對齊的配置中產生非對稱的PWM占zhan空kong周zhou期qi，以yi用yong於yu重zhong建jian每mei個ge關guan鍵jian開kai關guan碼ma型xing中zhong的de三san相xiang電dian流liu。在zai數shu字zi信xin號hao控kong製zhi器qi中zhong
，一yi個ge靈ling活huo的de四si路lu定ding時shi器qi模mo塊kuai為wei每mei個ge時shi間jian事shi件jian提ti供gong定ding時shi。在zai一yi般ban的de應ying用yong中zhong
，使shi用yong一yi個ge通tong道dao用yong於yu把baPWM和A/D轉換器同步

，另一個通道用於係統速度控製回路（周期為1ms）。數字信號控製器可以通過一個隔離鏈路與前麵板主控製單元通信。