變速、無(wú)傳感器馬達(dá)控制(06-100)

　　設(shè)計(jì)平臺(tái)可以幫助工程師快速實(shí)現(xiàn)可靠的變速馬達(dá)控制設(shè)計(jì)。從家用電冰箱、洗衣機(jī)、洗碗機(jī)到工廠的電泵、風(fēng)扇、辦公室空調(diào)系統(tǒng)等，所用各種馬達(dá)都需要有效的控制。大量依賴于感應(yīng)馬達(dá)、通用馬達(dá)和耗能機(jī)電驅(qū)動(dòng)器，它們的效率不是很好。馬達(dá)基設(shè)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(fèi)在外殼散熱中。通常，電冰箱配置只全速工作的單相感應(yīng)馬達(dá)，當(dāng)內(nèi)部溫度上升到高于所希望的溫度時(shí)，壓縮機(jī)馬達(dá)運(yùn)行，希望的溫度達(dá)到溫度時(shí)，壓縮機(jī)關(guān)閉。

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

　　空調(diào)設(shè)備通常是家庭和辦公室中最大耗電設(shè)備。

　　變速馬達(dá)控制

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

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

　　直接驅(qū)動(dòng)永磁馬達(dá)洗衣機(jī)

　　洗衣機(jī)的直接驅(qū)動(dòng)正在流行，不僅是因?yàn)樾实母纳?，而且因?yàn)闄C(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠。這種驅(qū)動(dòng)方式去掉了皮帶輪、皮帶和齒輪箱。永磁馬達(dá)控制雖好，但增加了成本，馬達(dá)的設(shè)計(jì)也較復(fù)雜。

　　永磁馬達(dá)控制引起的成本和設(shè)計(jì)增加是由于永磁馬達(dá)控制需要轉(zhuǎn)子位置信息。轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)激勵(lì)霍爾效應(yīng)傳感器是提供所需反饋的一種方法，但缺點(diǎn)是傳統(tǒng)的梯形電流交換在開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)點(diǎn)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩假信號(hào)。外部轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)勢(shì)必會(huì)放大這些假信號(hào)，引起不希望的聲音和噪聲。更大的問(wèn)題是驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩——變速曲線不能很好地匹配洗衣機(jī)的實(shí)際應(yīng)用，洗及機(jī)在低速時(shí)需要高轉(zhuǎn)矩、在高速時(shí)需低轉(zhuǎn)矩。最近的技術(shù)是在霍爾開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換點(diǎn)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(zhuǎn)矩和高速低轉(zhuǎn)矩工作。然而，霍爾傳感器組件的可靠性是制造商和用戶關(guān)心的問(wèn)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(dá)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的成本。這種需要引入無(wú)傳感器馬達(dá)控制的集成平臺(tái)基技術(shù)，此技術(shù)允許組合“構(gòu)建單元”來(lái)實(shí)現(xiàn)變速馬達(dá)驅(qū)動(dòng)所需的功能。同時(shí)還能靈活地提供專門(mén)的應(yīng)用配置。

　　圖1示出用于直接驅(qū)動(dòng)洗衣機(jī)的數(shù)字控制逆變器永磁馬達(dá)設(shè)計(jì)平臺(tái)。IR公司的iMOTION設(shè)計(jì)平臺(tái)為設(shè)計(jì)人員提供一個(gè)集成系統(tǒng)級(jí)方法，實(shí)現(xiàn)節(jié)能、變速正弦電流控制而不用位置傳感器。