出于对环境保护的考虑，预计更新的法规会不断颁布出来，以要求开发更加节能高效的家用电器，例如洗衣机或空调。迄今为止，只有少数几家供应商推出的专有解电感器生产决方案，提供了尖端的电机控制技术，可支持能效更高、噪声更低的电器。不过，现在有了崭新的变化——得益于新一代数字信号控制器(DSC)，以高成本效益方式实现高级电机控制算法已成为现实。

以要求通过改变电机速度来快速响应洗涤和漂洗过程的洗衣机为例。为了让洗衣机能够完成这一任务，设计人员需采用高级电机控制算法。在众多可用的高级电机控制技术中，场定向控制(FOC)技术脱颖而出，它可帮助人们设计节能安静的洗衣机。假设读者已具有FOC算法的应用知识，本文从采用DSC实现基于FOC的无传感器PMSM控制开始，主要介绍如何在电器中实现基于永磁同步电机(PMSM)差模电感的无传感器FOC控制，以便为电器电机控制带来最大的成本效益。

对于无法部署位置或速度传感器的一些应用，无传感器FOC技术还可以克服一些由此产生的限制。例如，在一些压缩机应用中，电机充满机油会对线束布局有一些限制。在电器中采用PMSM电机时，由于PMSM电机转子上的永磁体产生大功率电感贴片电感器的转子磁场是恒定的，所以可以提供极高的效率。此外，电机的定子磁场通过正弦分布的绕组产生。与感应电机相比，PMSM电机还具有极高的功率/尺寸比。与直流电机相同，它们的电气噪声也较低，因为它们不采用电刷。

为什么在电机控制中采用DSC？

DSC非常适合于洗衣机之类的电器，因为它们具有针对电机控制而定制的外设，例如脉宽调制器(PWM)、模数转换器(ADC)和正交编码器接口。在执行控制器程序和实现数字滤波器时，由于DSC能够在单周期中执行MAC指令和小数运算，所以可以帮助设计人员优化代码的执行。此外，对于需要饱和功能的运算，DSC提供了硬件饱和保护功能，可帮助设计人员避免发生溢出。

DSC 需要快速灵活的ADC来进行电流检测，这是电机控制中的一项关键功能。Microchip dsPIC DSC系列提供了这样的ADC，能够以1Msps的速率转换输入采样，可同时处理最多4路输入。这些ADC具有多种触发选项，支持采用低成本的电流检测电阻来测量电机相绕组电流。例如，可以通过PWM模块触发A/D转换，从而支持低成本的电流检测电路。在特定的时间，开关晶体管允许电流流入检测电阻，可在此时对输入进行检测。

采用的电机控制开发工具

本文讨论的FOC电机控制固件基于 Microchip的dsPICDEM MC1电机控制开发板。FOC算法采用Microchip的数据监视与控制界面(DMCI)工具进行测试和调试，该工具是MPLAB集成开发环境 (IDE)的一个模块。DMCI工具提供了快速的动态IDE，让设计人员可以用图形方式来表示应用反馈。例如，在DMCI的IDE中，程序符号(变量)可以动态塑封电感地分配给滚动条、直接输入或布尔控件的任意组合，而IDE提供了对于这些符号(变量)的项目知悉导航功能。通过这些控件，用户可以在DMCI IDE中交互式地更改程序变量的值。此外，用户还可以动态地配置图形，以查看程序生成的数据。

在系统结构框图(图1)中，可以看到电机轴上没有安装位置传感器，但电机上采用了一些传感器来测量电流。这些传感器的电感电阻较低，它们属于逆变器功能模块的一部分。这里采用一个三相逆变器作为功率级，用来驱动电机绕组(图2)。

图1：USB界面专用充电器。

图2：三相逆变器驱动PMSM绕组。

FOC(或矢量控制)算法的简要步骤

以下总结了控制PMSM的FOC算法步骤。

1.先测量三相定子电流ia和ib。根据ia+ib+ic=0，计算来自两个电流传感器的电流。

2.将三相电流转换到2轴坐标系中。该转换根据测量的ia、ib和ic值得到变量iα和iβ。从定子的角度来说，iα和iβ是时变正交电流值。该步骤称为Park变换。

3.采用控制循环上一次迭代空芯电感时计算的变换角旋转2轴坐标系，使之与转子磁通对齐。该转换根据iα和iβ得到变量id和iq。现在，将正交电流id和iq变换到旋转坐标系中。在稳态条件下，id和iq将保持恒定。该步骤称为Clarke变换。 贴一体电感器工字电感片电电感器生产 大功率电感厂家 |大电流电感工厂