富士通半導體各種變頻控制方案詳解

說到變頻電機控制，就不得不說說富士通半導體的技術和產品。富士通半導體開發(fā)的變頻方案采用了各種先進技術和算法，匹配過20多款壓縮機，具有可現(xiàn)場系統(tǒng)整合調試、功能驗證和性能優(yōu)化的優(yōu)勢，適用于各種變頻控制應用。

為變頻控制打造的MCU路線圖

富士通半導體有一個變頻控制MCU路線圖。針對電機應用的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引腳的產品，。

再來看變頻控制控制方案技術發(fā)展路線圖，已推出和開發(fā)當中的產品如下圖所示。

從電機控制路線圖來看，富士通半導體對應的產品如下圖所示。

富士通變頻控制解決方案的優(yōu)勢

富士通半導體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;載頻可變功能的實現(xiàn)有助于改善系統(tǒng)噪音;支持弱磁、轉矩補償、PFC、MTPA等高級功能;電機用戶界面更加直觀地展示電機內部的運行狀態(tài);參數測量工具方便用戶更換電機;支持三相永磁同步馬達和直流無刷馬達壓縮機驅動寬泛的控制頻率范圍(0～150Hz)。

富士通半導體變頻控制解決方案采用豐富的軟件算法庫，優(yōu)化后的代碼指令執(zhí)行效率更高，可實現(xiàn)20us的最小電機驅動系統(tǒng);多種軟件功能算法可以提供用戶不同壓縮機定制的選擇需要;高效的底層芯片驅動代碼，芯片硬件資源響應更快，用戶配置更方便;提供PC調試工具，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)場提供調試支持。

其算法成熟穩(wěn)定，匹配過20多款壓縮機;更換壓縮機快速、方便;功能強大的GUI方便客戶調試;包括芯片及調試工具的使用培訓;完整方案的硬件設計參考支持;源代碼級別的參考和定制;現(xiàn)場系統(tǒng)整合調試、功能驗證和性能優(yōu)化。

富士通變頻控制解決方案

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

先介紹變頻空調解決方案，它利用濕度傳感器、溫度傳感器和其他傳感器采集信號。驅動層算法包括無傳感器轉子位置估計、180度正弦波控制、場定向控制、分流電阻采樣技術和MTPA;應用層算法包括場減弱、轉矩補償、功率因數校正和參數自適應。它利用電機驅動控制信號發(fā)生器PWM輸出和分流電阻電源模塊來實現(xiàn)壓縮機驅動。

再看看全直流變頻空調解決方案，采用的風扇電機控制算法包括防風算法、噪聲優(yōu)化算法和效率優(yōu)化算法，實現(xiàn)單芯片控制壓縮機驅動和外風扇驅動的兩路180度直流變頻。

在變頻洗衣機解決方案中，用8FX-LPC實現(xiàn)人機界面，如LCD控制器(普通/段控制)、GPIO、外部中斷和定時器;用Cortex-M3進行高效電機控制，實現(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。

在伺服電機應用中，也可以使用富士通半導體的解決方案。其伺服控制算法采用編碼器檢測技術、V/F控制技術、角度控制技術和速度控制技術。

富士通半導體的AC感應電機(ACIM)解決方案具有實現(xiàn)50-300V/15A以上更大功率驅動能力;采用2相或3相正弦波形驅動器;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)結構;控制回路包括位置、速度、電流;GUI工具支持;CAN、TCP/IP、USB升級通信;必須隔離接口。

廣泛的變頻應用

富士通半導體擁有家電、汽車、工業(yè)、電機制造技術、電磁技術、電機控制技術、電力電子技術和人機接口技術的經驗和優(yōu)勢，其變頻產品適合各種產品，如白色家電、小家電、工業(yè)控制、動力機械等豐富應用領域。富士通半導體變頻技術支持團隊也在不斷發(fā)展，通過不斷的實踐，積累了核心技術和人才儲備，同時也成熟了自有知識產權的電機控制算法和方案。通過和國內知名客戶、大學研究機構的合作，已成功的把富士通微控制器和控制技術應用在國內電機控制領域中。