富士通半導(dǎo)體各種變頻控制方案詳解

說到變頻電機(jī)控制，就不得不說說富士通半導(dǎo)體的技術(shù)和產(chǎn)品。富士通半導(dǎo)體開發(fā)的變頻方案采用了各種先進(jìn)技術(shù)和算法，匹配過20多款壓縮機(jī)，具有可現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)整合調(diào)試、功能驗(yàn)證和性能優(yōu)化的優(yōu)勢(shì)，適用于各種變頻控制應(yīng)用。

為變頻控制打造的MCU路線圖

富士通半導(dǎo)體有一個(gè)變頻控制MCU路線圖。針對(duì)電機(jī)應(yīng)用的MCU包括8位、16位和32位微控制器，頻率支持從16MHz到144MHz，管腳支持從32到120引腳的產(chǎn)品，。

再來看變頻控制控制方案技術(shù)發(fā)展路線圖，已推出和開發(fā)當(dāng)中的產(chǎn)品如下圖所示。

從電機(jī)控制路線圖來看，富士通半導(dǎo)體對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品如下圖所示。

富士通變頻控制解決方案的優(yōu)勢(shì)

富士通半導(dǎo)體180度直流變頻方案采用32位ARM Cortex-M3系列芯片MB9AF111K，主頻40M，以及優(yōu)化的PLL位置估算方法，估算精度高達(dá)0.5%;支持單電阻采樣和雙電阻采樣、單芯片方案和雙芯片方案;載頻可變功能的實(shí)現(xiàn)有助于改善系統(tǒng)噪音;支持弱磁、轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償、PFC、MTPA等高級(jí)功能;電機(jī)用戶界面更加直觀地展示電機(jī)內(nèi)部的運(yùn)行狀態(tài);參數(shù)測(cè)量工具方便用戶更換電機(jī);支持三相永磁同步馬達(dá)和直流無刷馬達(dá)壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)寬泛的控制頻率范圍(0～150Hz)。

富士通半導(dǎo)體變頻控制解決方案采用豐富的軟件算法庫(kù)，優(yōu)化后的代碼指令執(zhí)行效率更高，可實(shí)現(xiàn)20us的最小電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng);多種軟件功能算法可以提供用戶不同壓縮機(jī)定制的選擇需要;高效的底層芯片驅(qū)動(dòng)代碼，芯片硬件資源響應(yīng)更快，用戶配置更方便;提供PC調(diào)試工具，可以隨意添加各種變量繪制波形;可以為用戶提供工程樣例和代碼，現(xiàn)場(chǎng)提供調(diào)試支持。

其算法成熟穩(wěn)定，匹配過20多款壓縮機(jī);更換壓縮機(jī)快速、方便;功能強(qiáng)大的GUI方便客戶調(diào)試;包括芯片及調(diào)試工具的使用培訓(xùn);完整方案的硬件設(shè)計(jì)參考支持;源代碼級(jí)別的參考和定制;現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)整合調(diào)試、功能驗(yàn)證和性能優(yōu)化。

富士通變頻控制解決方案

這里介紹幾種富士通半導(dǎo)體的變頻控制解決方案，最大的特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了高效節(jié)能的電機(jī)控制。

先介紹變頻空調(diào)解決方案，它利用濕度傳感器、溫度傳感器和其他傳感器采集信號(hào)。驅(qū)動(dòng)層算法包括無傳感器轉(zhuǎn)子位置估計(jì)、180度正弦波控制、場(chǎng)定向控制、分流電阻采樣技術(shù)和MTPA;應(yīng)用層算法包括場(chǎng)減弱、轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償、功率因數(shù)校正和參數(shù)自適應(yīng)。它利用電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)發(fā)生器PWM輸出和分流電阻電源模塊來實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)。

再看看全直流變頻空調(diào)解決方案，采用的風(fēng)扇電機(jī)控制算法包括防風(fēng)算法、噪聲優(yōu)化算法和效率優(yōu)化算法，實(shí)現(xiàn)單芯片控制壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)和外風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)的兩路180度直流變頻。

在變頻洗衣機(jī)解決方案中，用8FX-LPC實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面，如LCD控制器(普通/段控制)、GPIO、外部中斷和定時(shí)器;用Cortex-M3進(jìn)行高效電機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)了180度正弦波變頻，空間矢量和有傳感器/無傳感器的變頻控制。

在伺服電機(jī)應(yīng)用中，也可以使用富士通半導(dǎo)體的解決方案。其伺服控制算法采用編碼器檢測(cè)技術(shù)、V/F控制技術(shù)、角度控制技術(shù)和速度控制技術(shù)。

富士通半導(dǎo)體的AC感應(yīng)電機(jī)(ACIM)解決方案具有實(shí)現(xiàn)50-300V/15A以上更大功率驅(qū)動(dòng)能力;采用2相或3相正弦波形驅(qū)動(dòng)器;支持霍爾傳感器、解碼、無傳感器;電流傳感器、分流電阻采樣;可采用VF、FOC、DTC不同系統(tǒng)結(jié)構(gòu);控制回路包括位置、速度、電流;GUI工具支持;CAN、TCP/IP、USB升級(jí)通信;必須隔離接口。

廣泛的變頻應(yīng)用

富士通半導(dǎo)體擁有家電、汽車、工業(yè)、電機(jī)制造技術(shù)、電磁技術(shù)、電機(jī)控制技術(shù)、電力電子技術(shù)和人機(jī)接口技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)和優(yōu)勢(shì)，其變頻產(chǎn)品適合各種產(chǎn)品，如白色家電、小家電、工業(yè)控制、動(dòng)力機(jī)械等豐富應(yīng)用領(lǐng)域。富士通半導(dǎo)體變頻技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)也在不斷發(fā)展，通過不斷的實(shí)踐，積累了核心技術(shù)和人才儲(chǔ)備，同時(shí)也成熟了自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的電機(jī)控制算法和方案。通過和國(guó)內(nèi)知名客戶、大學(xué)研究機(jī)構(gòu)的合作，已成功的把富士通微控制器和控制技術(shù)應(yīng)用在國(guó)內(nèi)電機(jī)控制領(lǐng)域中。