無傳感器交流電動機控制技術(shù)提高了運行效率

圖3 使用向量控制的電動機驅(qū)動能夠提供最高的動態(tài)性能和速度可調(diào)范圍

內(nèi)部電流回路計算了需要產(chǎn)生的扭矩和磁通電流要求的定子轉(zhuǎn)向和定子電壓積分。Park（dq/aβ）單元將電壓轉(zhuǎn)換為在靜態(tài)參考結(jié)構(gòu)中所需求的三相交流定子電壓。

電動機的電流波形是正弦曲線，這可以產(chǎn)生平穩(wěn)的扭矩，而且會減小機械震動和噪聲。外部速度回路調(diào)整供電的定子數(shù)量，這直接與定子電流的積分成比例，并維持所要求的角速度。為了在基本速度之上擴展工作速度的范圍，增加了額外的磁通弱化回路，用于處理定子定向磁通電流。

無傳感器控制
為了用向量控制模式控制交流電動機，可以使供電的頻率和轉(zhuǎn)子磁通的位置同步。無傳感器工作的本質(zhì)是用計算速度和位置的方法替代傳感器。無傳感器控制改善了電動機控制的可靠性，并且能夠在不增加額外成本的條件下維持很高的性能水平。這樣的系統(tǒng)是更加精確和高效、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(zhuǎn)子，它可以非常好地追蹤轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子的位置。

在電冰箱中，常規(guī)控制只是簡單地開和關(guān)壓縮機來把溫度維持在預(yù)先設(shè)定的范圍。使用無傳感器永磁電動機控制，控制器可以在幾秒鐘內(nèi)將壓縮機加速到它的目標(biāo)速度，并且可以將速度控制在±1%之內(nèi)。壓縮機的平穩(wěn)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于減少溫度循環(huán)周期，可以改善整體效率。

在洗衣機中，電動機的工作主要有兩個基本周期，即洗衣階段和甩干階段。在洗衣階段，電動機工作在低速狀態(tài)，具有很高的扭矩。在甩干階段，電動機在短時間內(nèi)工作在非常高的速度。在比較新一些的模式中，控制器估計的速度起伏和計算的負(fù)載扭矩提供了關(guān)于洗衣過程中負(fù)載分配的有價值信息。在啟動甩干階段之前，速度起伏用于估計負(fù)載平衡。調(diào)速電動機可以用于控制洗衣過程的速度浴盆曲線，并且?guī)椭Ｕ胶狻?/p>

這種控制方法可以使用A/D轉(zhuǎn)換器對模擬反饋信號（電壓，電流）進行數(shù)字化。A/D轉(zhuǎn)換器與PWM的重加載標(biāo)志同步，但采樣時間根據(jù)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(nèi)，對直接控制總線電流和電壓模擬值進行多次轉(zhuǎn)換。

PWM模塊可以在一個中心對齊的配置中產(chǎn)生非對稱的PWM占空周期，以用于重建每個關(guān)鍵開關(guān)碼型中的三相電流。在數(shù)字信號控制器中，一個靈活的四路定時器模塊為每個時間事件提供定時。在一般的應(yīng)用中，使用一個通道用于把PWM和A/D轉(zhuǎn)換器同步，另一個通道用于系統(tǒng)速度控制回路（周期為1ms）。數(shù)字信號控制器可以通過一個隔離鏈路與前面板主控制單元通信。