基于矢量控制的變頻空調(diào)風(fēng)機設(shè)計方案

　　1 引言

　　變頻空調(diào)在如今的空調(diào)行業(yè)，發(fā)展勢頭迅猛，而在今后的發(fā)展趨勢，我們也可以預(yù)見它的前途，其節(jié)能、室內(nèi)溫度更穩(wěn)定、噪音低、舒適度更高的特點成為獨特的標(biāo)簽。

　　變頻空調(diào)一般是指空調(diào)壓縮機及其風(fēng)扇的變頻控制，一般情況下，采用永磁同步電機矢量控制的方案。目前空調(diào)風(fēng)機大多還是采用單相交流電機的定頻風(fēng)機，這種單相交流風(fēng)機接入單相交流電源就可工作，具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠的優(yōu)點，但是也有不能進(jìn)行無極調(diào)速和風(fēng)機效率比較低等缺點。為了進(jìn)一步提高變頻空調(diào)性能，當(dāng)前已有空調(diào)廠家開始對空調(diào)風(fēng)機也進(jìn)行變頻控制，真正實現(xiàn)空調(diào)的全變頻控制。

　　2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　此變頻空調(diào)風(fēng)機方案采用意法半導(dǎo)體公司STM32（ARM :Cortex-M3） MCU 平臺，永磁同步電機（PMSM）矢量控制（FOC）方案使用單電阻（Single Shunt）的電流檢測和無位置傳感器（Sensor-less）的速度位置檢測來實現(xiàn)。

　　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，MCU選用STM32F103C6T6；功率模塊驅(qū)動采用3片L6390D，每個L6390D都內(nèi)置有運放、比較器及智能關(guān)斷保護(hù)電路，運放可以用來放大采樣電流，比較器及智能關(guān)斷保護(hù)電路可以用來實現(xiàn)電機過流保護(hù)；IGBT為6片STGDL6NC60D。

　　L6390D自帶的智能關(guān)斷功能可實現(xiàn)過電流保護(hù)電路（OCP），加上過電壓（OVP）和欠電壓（LVP）等保護(hù)功能，使系統(tǒng)工作安全可靠。

圖1 變頻空調(diào)風(fēng)機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　3 低成本高性能的永磁同步電機的矢量控制方案

　　永磁同步電機的矢量控制，具有動態(tài)響應(yīng)快，穩(wěn)速精度高，功率密度大，效率高，噪音低等特點，是一種高性能的電機控制系統(tǒng)。矢量控制運算需要獲取電機三相電流和準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)子位置信號，通常使用電流傳感器和位置速度傳感器，這增加了系統(tǒng)的成本。對風(fēng)機這類負(fù)載，負(fù)載相對穩(wěn)定、起動力矩不大的應(yīng)用，采用廉價的單電阻電流采樣和無位置傳感器永磁同步電機的矢量控制方案，既有永磁同步電機的矢量控制的優(yōu)點，達(dá)到應(yīng)用性能；同時又可達(dá)到低成本的目標(biāo)。

　　MTPA（每安培電流最大轉(zhuǎn)矩）控制，針對內(nèi)置式永磁同步電機，提高風(fēng)機系統(tǒng)效率。