基于矢量控制的變頻空調(diào)風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)方案
采用單電阻電流采樣、無(wú)位置傳感器永磁同步電機(jī)的矢量控制如下圖2:
3.1 單電阻電流采樣
為了降低系統(tǒng)成本,本方案采用了先進(jìn)的單電阻采樣技術(shù)。一般來(lái)講,矢量控制算法需要采集電機(jī)至少兩相電流,但單電阻采樣只需要采集負(fù)母線的電流即可。
圖3 單電阻采樣框圖
表1 單電阻采樣狀態(tài)表
圖3是單電阻采樣的框圖,對(duì)于橋臂的每一個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài),其流過(guò)的電流狀態(tài)如表1所示。在表1中,“0”表示開(kāi)關(guān)管關(guān)斷,而“1”表示導(dǎo)通。由于電流在一個(gè)PWM周期內(nèi)幾乎不變,因此只需要在一個(gè)PWM周期內(nèi)采樣兩次即可得到該時(shí)刻電機(jī)每一相電流的狀態(tài),因?yàn)槿嚯娏髦蜑榱恪?/font>
單電阻采樣會(huì)遇到一些挑戰(zhàn),空間矢量脈寬調(diào)制器(SVPWM)在空間矢量的扇區(qū)邊界和低調(diào)制區(qū)域的時(shí)候,會(huì)存在占空比兩長(zhǎng)一短和兩短一長(zhǎng)以及三個(gè)幾乎一樣長(zhǎng)的時(shí)刻。這樣的話,如果有效矢量持續(xù)的時(shí)間少于電流采樣時(shí)間,則會(huì)出錯(cuò)。本方案采取的辦法是在相鄰邊界的時(shí)候插入固定時(shí)間的有效矢量,而在低調(diào)制區(qū)域的時(shí)候,采用的是輪流插入有效矢量的方法。插入有效矢量會(huì)給電流波形帶來(lái)失真,這種情況下需要通過(guò)軟件來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償。
單電阻采樣的優(yōu)點(diǎn)除了降低系統(tǒng)的成本,還有就是它檢測(cè)三相電流時(shí)都基于相同的增益和偏移,一致性好。缺點(diǎn)也是明顯的,對(duì)于MCU來(lái)說(shuō),算法復(fù)雜了其運(yùn)算時(shí)間要增大,代碼比三電阻也要長(zhǎng)一些;對(duì)于電流檢測(cè)而言,其波形失真比起三電阻方法來(lái)說(shuō),要稍微大一些。其詳細(xì)的對(duì)比如表2所示。單電阻采樣的性能對(duì)于變頻空調(diào)的應(yīng)用是完全可以勝任的,而且成本低廉,這也就是為什么大部分家電廠家都愿意選擇單電阻采樣的原因所在。
表2 三電阻與單電阻的對(duì)比
評(píng)論