變速、無傳感器馬達控制(06-100)

　　設計平臺可以幫助工程師快速實現(xiàn)可靠的變速馬達控制設計。從家用電冰箱、洗衣機、洗碗機到工廠的電泵、風扇、辦公室空調系統(tǒng)等，所用各種馬達都需要有效的控制。大量依賴于感應馬達、通用馬達和耗能機電驅動器，它們的效率不是很好。馬達基設備耗能巨大，因此迫切需要工程師找到改善效率的方法。

　　以電冰箱為例，它占家庭能量消耗的15%。而其大部分能量浪費在外殼散熱中。通常，電冰箱配置只全速工作的單相感應馬達，當內(nèi)部溫度上升到高于所希望的溫度時，壓縮機馬達運行，希望的溫度達到溫度時，壓縮機關閉。

　　洗碗機中，大部分能量消耗在加熱大量水上。一個有效節(jié)能方法是減少所需的水量。

　　空調設備通常是家庭和辦公室中最大耗電設備。

　　變速馬達控制

　　用逆變器基變速永磁同步馬達(PMSM)方案替代傳統(tǒng)的馬達控制上述的所有應用都能使效率得到顯著改善。

　　用變速馬達方案替代當今效率低的馬達可節(jié)能高達60%。從環(huán)保對低能量的使用要求看，變速永磁馬達方案產(chǎn)生的聲音和電噪聲較小。PMSM具有較小的振動，增加了產(chǎn)品可靠性，并且能提供更精確的馬達控制，使其在應用中有較大的功能度。

　　直接驅動永磁馬達洗衣機

　　洗衣機的直接驅動正在流行，不僅是因為效率的改善，而且因為機構簡單、性能可靠。這種驅動方式去掉了皮帶輪、皮帶和齒輪箱。永磁馬達控制雖好，但增加了成本，馬達的設計也較復雜。

　　永磁馬達控制引起的成本和設計增加是由于永磁馬達控制需要轉子位置信息。轉子磁場激勵霍爾效應傳感器是提供所需反饋的一種方法，但缺點是傳統(tǒng)的梯形電流交換在開關轉點產(chǎn)生轉矩假信號。外部轉子結構勢必會放大這些假信號，引起不希望的聲音和噪聲。更大的問題是驅動轉矩——變速曲線不能很好地匹配洗衣機的實際應用，洗及機在低速時需要高轉矩、在高速時需低轉矩。最近的技術是在霍爾開關轉換點之間采用插值，使其具有正弦電流控制，提供低聲音、低噪聲的平滑轉矩和高速低轉矩工作。然而，霍爾傳感器組件的可靠性是制造商和用戶關心的問題，希望保修和維修成本最低。

　　需要有一種方法，能提高效率不需要傳感器，而且能降低變速馬達驅動設計的成本。這種需要引入無傳感器馬達控制的集成平臺基技術，此技術允許組合“構建單元”來實現(xiàn)變速馬達驅動所需的功能。同時還能靈活地提供專門的應用配置。

　　圖1示出用于直接驅動洗衣機的數(shù)字控制逆變器永磁馬達設計平臺。IR公司的iMOTION設計平臺為設計人員提供一個集成系統(tǒng)級方法，實現(xiàn)節(jié)能、變速正弦電流控制而不用位置傳感器。