變速、無傳感器馬達(dá)控制(06-100)

　　設(shè)計平臺可以幫助工程師快速實現(xiàn)可靠的變速馬達(dá)控制設(shè)計。從家用電冰箱、洗衣機、洗碗機到工廠的電泵、風(fēng)扇、辦公室空調(diào)系統(tǒng)等，所用各種馬達(dá)都需要有效的控制。大量依賴于感應(yīng)馬達(dá)、通用馬達(dá)和耗能機電驅(qū)動器，它們的效率不是很好。馬達(dá)基設(shè)備耗能巨大，因此迫切需要工程師找到改善效率的方法。

　　以電冰箱為例，它占家庭能量消耗的15%。而其大部分能量浪費在外殼散熱中。通常，電冰箱配置只全速工作的單相感應(yīng)馬達(dá)，當(dāng)內(nèi)部溫度上升到高于所希望的溫度時，壓縮機馬達(dá)運行，希望的溫度達(dá)到溫度時，壓縮機關(guān)閉。

　　洗碗機中，大部分能量消耗在加熱大量水上。一個有效節(jié)能方法是減少所需的水量。

　　空調(diào)設(shè)備通常是家庭和辦公室中最大耗電設(shè)備。

　　變速馬達(dá)控制

　　用逆變器基變速永磁同步馬達(dá)(PMSM)方案替代傳統(tǒng)的馬達(dá)控制上述的所有應(yīng)用都能使效率得到顯著改善。

　　用變速馬達(dá)方案替代當(dāng)今效率低的馬達(dá)可節(jié)能高達(dá)60%。從環(huán)保對低能量的使用要求看，變速永磁馬達(dá)方案產(chǎn)生的聲音和電噪聲較小。PMSM具有較小的振動，增加了產(chǎn)品可靠性，并且能提供更精確的馬達(dá)控制，使其在應(yīng)用中有較大的功能度。

　　直接驅(qū)動永磁馬達(dá)洗衣機

　　洗衣機的直接驅(qū)動正在流行，不僅是因為效率的改善，而且因為機構(gòu)簡單、性能可靠。這種驅(qū)動方式去掉了皮帶輪、皮帶和齒輪箱。永磁馬達(dá)控制雖好，但增加了成本，馬達(dá)的設(shè)計也較復(fù)雜。

　　永磁馬達(dá)控制引起的成本和設(shè)計增加是由于永磁馬達(dá)控制需要轉(zhuǎn)子位置信息。轉(zhuǎn)子磁場激勵霍爾效應(yīng)傳感器是提供所需反饋的一種方法，但缺點是傳統(tǒng)的梯形電流交換在開關(guān)轉(zhuǎn)點產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩假信號。外部轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)勢必會放大這些假信號，引起不希望的聲音和噪聲。更大的問題是驅(qū)動轉(zhuǎn)矩——變速曲線不能很好地匹配洗衣機的實際應(yīng)用，洗及機在低速時需要高轉(zhuǎn)矩、在高速時需低轉(zhuǎn)矩。最近的技術(shù)是在霍爾開關(guān)轉(zhuǎn)換點之間采用插值，使其具有正弦電流控制，提供低聲音、低噪聲的平滑轉(zhuǎn)矩和高速低轉(zhuǎn)矩工作。然而，霍爾傳感器組件的可靠性是制造商和用戶關(guān)心的問題，希望保修和維修成本最低。

　　需要有一種方法，能提高效率不需要傳感器，而且能降低變速馬達(dá)驅(qū)動設(shè)計的成本。這種需要引入無傳感器馬達(dá)控制的集成平臺基技術(shù)，此技術(shù)允許組合“構(gòu)建單元”來實現(xiàn)變速馬達(dá)驅(qū)動所需的功能。同時還能靈活地提供專門的應(yīng)用配置。

　　圖1示出用于直接驅(qū)動洗衣機的數(shù)字控制逆變器永磁馬達(dá)設(shè)計平臺。IR公司的iMOTION設(shè)計平臺為設(shè)計人員提供一個集成系統(tǒng)級方法，實現(xiàn)節(jié)能、變速正弦電流控制而不用位置傳感器。