一種BLDC電機驅動的洗衣機控制器設計方案

　　摘要：本文介紹了現(xiàn)階段洗衣機發(fā)展狀況以及基于BLDC電機驅動的洗衣機控制器設計方案。BLDC電機是一種無刷直流電機，有調(diào)速控制性能好且效率高、沒有勵磁損耗和低噪聲的特點。本電機驅動設計的控制器已經(jīng)在實際生產(chǎn)中大量應用，并取得滿意效果，提升產(chǎn)品競爭力的同時也滿足了用戶更寬泛的需求。

　　引言

　　隨著“節(jié)能減排”成了國家經(jīng)濟發(fā)展“十一五”規(guī)劃綱要的指標，人們在綠色環(huán)保方面的意識也逐漸增加。對已經(jīng)普及的洗衣機來說，洗衣機的能耗和洗凈率指標要求越來越高，所以現(xiàn)階段洗衣機技術主要強調(diào)的是變頻節(jié)能、低噪聲和高洗凈。尤其在高端洗衣機功能中，除了突出有觸摸按鍵的人機界面或帶除菌技術的健康洗之外，主要就體現(xiàn)在變頻控制^[1]整機性能的提升。同時，從上世紀70年代電容啟動式的單相異步電機控制技術在普通波輪洗衣機推廣以來，在實際運行過程中輸出功率低和電機噪聲大，不能滿足用戶更寬泛的需求，因此無刷直流(BLDC)電機的開發(fā)應用有非常重要的意義。本文介紹采用BLDC電機作為驅動的洗衣機控制器設計，先說明電機的基本操作原理及其主要參數(shù)，然后從控制器的軟硬件設計方面闡述了相關技術的運用。

　　1 BLDC電機概述

　　1.1 基本操作原理

　　近年來，無刷直流(BLDC)電機被引入到了傳統(tǒng)波輪洗衣機的驅動中，這種電動機系統(tǒng)由電動機本體加上驅動控制電路組成。BLDC電機定子與交流電機的定子結構基本相同，定子繞組通常為三相繞組(參見圖1)，三相繞組沿定子鐵心對稱分布^[2]，在空間互差120度電角度，即每個相位具有120度的導通間隔。電機的轉子鐵心上粘上永磁體材料，永磁體的弧極為180度，永磁體產(chǎn)生的氣隙磁場呈梯形波分布，定子線圈內(nèi)感應電動勢亦是交流梯形波。BLDC電機驅動使用直流電源和開關電路控制，微控制器通過IGBT驅動器控制開關電路, 開關電路必須在每個繞組中使用一個高端開關和低端開關，從而產(chǎn)生旋轉磁場。電機轉子位置對于確定電機繞組換向所需的正確力矩非常重要，可以使用霍爾傳感器計算轉子的位置速度和轉矩。

　　1.2 電機主要參數(shù)

　　BLDC電機作為洗衣機變頻驅動電機使用時，其電機磁極對數(shù)一般為多極結構，本設計選用的電機主要參數(shù)如表1所示。通常洗衣機的轉速范圍是20r/min―1200r/min，所選用的電機調(diào)速范圍是5r/min―1500 r/min，完全滿足系統(tǒng)要求。