一種BLDC電機(jī)驅(qū)動的洗衣機(jī)控制器設(shè)計(jì)方案

　　摘要：本文介紹了現(xiàn)階段洗衣機(jī)發(fā)展?fàn)顩r以及基于BLDC電機(jī)驅(qū)動的洗衣機(jī)控制器設(shè)計(jì)方案。BLDC電機(jī)是一種無刷直流電機(jī)，有調(diào)速控制性能好且效率高、沒有勵磁損耗和低噪聲的特點(diǎn)。本電機(jī)驅(qū)動設(shè)計(jì)的控制器已經(jīng)在實(shí)際生產(chǎn)中大量應(yīng)用，并取得滿意效果，提升產(chǎn)品競爭力的同時(shí)也滿足了用戶更寬泛的需求。

　　引言

　　隨著“節(jié)能減排”成了國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展“十一五”規(guī)劃綱要的指標(biāo)，人們在綠色環(huán)保方面的意識也逐漸增加。對已經(jīng)普及的洗衣機(jī)來說，洗衣機(jī)的能耗和洗凈率指標(biāo)要求越來越高，所以現(xiàn)階段洗衣機(jī)技術(shù)主要強(qiáng)調(diào)的是變頻節(jié)能、低噪聲和高洗凈。尤其在高端洗衣機(jī)功能中，除了突出有觸摸按鍵的人機(jī)界面或帶除菌技術(shù)的健康洗之外，主要就體現(xiàn)在變頻控制^[1]整機(jī)性能的提升。同時(shí)，從上世紀(jì)70年代電容啟動式的單相異步電機(jī)控制技術(shù)在普通波輪洗衣機(jī)推廣以來，在實(shí)際運(yùn)行過程中輸出功率低和電機(jī)噪聲大，不能滿足用戶更寬泛的需求，因此無刷直流(BLDC)電機(jī)的開發(fā)應(yīng)用有非常重要的意義。本文介紹采用BLDC電機(jī)作為驅(qū)動的洗衣機(jī)控制器設(shè)計(jì)，先說明電機(jī)的基本操作原理及其主要參數(shù)，然后從控制器的軟硬件設(shè)計(jì)方面闡述了相關(guān)技術(shù)的運(yùn)用。

　　1 BLDC電機(jī)概述

　　1.1 基本操作原理

　　近年來，無刷直流(BLDC)電機(jī)被引入到了傳統(tǒng)波輪洗衣機(jī)的驅(qū)動中，這種電動機(jī)系統(tǒng)由電動機(jī)本體加上驅(qū)動控制電路組成。BLDC電機(jī)定子與交流電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)基本相同，定子繞組通常為三相繞組(參見圖1)，三相繞組沿定子鐵心對稱分布^[2]，在空間互差120度電角度，即每個(gè)相位具有120度的導(dǎo)通間隔。電機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心上粘上永磁體材料，永磁體的弧極為180度，永磁體產(chǎn)生的氣隙磁場呈梯形波分布，定子線圈內(nèi)感應(yīng)電動勢亦是交流梯形波。BLDC電機(jī)驅(qū)動使用直流電源和開關(guān)電路控制，微控制器通過IGBT驅(qū)動器控制開關(guān)電路, 開關(guān)電路必須在每個(gè)繞組中使用一個(gè)高端開關(guān)和低端開關(guān)，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。電機(jī)轉(zhuǎn)子位置對于確定電機(jī)繞組換向所需的正確力矩非常重要，可以使用霍爾傳感器計(jì)算轉(zhuǎn)子的位置速度和轉(zhuǎn)矩。

　　1.2 電機(jī)主要參數(shù)

　　BLDC電機(jī)作為洗衣機(jī)變頻驅(qū)動電機(jī)使用時(shí)，其電機(jī)磁極對數(shù)一般為多極結(jié)構(gòu)，本設(shè)計(jì)選用的電機(jī)主要參數(shù)如表1所示。通常洗衣機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍是20r/min―1200r/min，所選用的電機(jī)調(diào)速范圍是5r/min―1500 r/min，完全滿足系統(tǒng)要求。