關于兩種中穎變頻洗衣機的無感FOC方案簡介

文章主要大綱如下：

電機主控芯片SH32F2601介紹

變頻洗衣機無感FOC方案框圖

變頻洗衣機無感FOC方案算法介紹

中穎滾筒BLDC洗衣機方案優勢

中穎波輪DDM洗衣機方案優勢

變頻洗衣機硬件電路

電機主控芯片簡介

內核：32位ARM Star， ARMv8-M架構，可選浮點和DSP運算

工作頻率：84MHz，內部RC常溫0.2%/全溫度范圍1%精度，可接外部晶振

集成硬件運算單元（MACP）：支持三角函數、坐標變換、SVPWM運算等

存儲空間：64K/128K兩種FLASH size，16K字節RAM，核心代碼可加載至RAM

封裝及I/O引腳：LQFP32（0.8mm pitch）29個IO、 TQFP48（0.5mm pitch） 45個IO

電壓及溫度范圍：2.4V～5.5V單電源供電，環境溫度-40℃～+105℃

電機專用PWM模塊：16位timer、上下橋互補輸出、自動死區、硬件觸發AD等功能

ADC： 12bit 、2M采樣率、16個channels及各自獨立的結果寄存器

另有6個timer：2個PCA（可輸出6路獨立的PWM，或用做6路輸入捕捉）、2個16位普通timer、1個獨立的32位timer（QEI模塊內）和1個systick

AMOC：4個OP、1個比較器，或者3個OP、2個比較器

豐富的通訊接口：3個urat、1個SPI、1個TWI，帶FIFO功能

電機調試軟件workbench：可通過仿真口或串口，實時顯示電機波形，方便調試

無感FOC控制方案框圖

變頻洗衣機無感FOC方案算法

基本算法

? 空間磁場定向控制（FOC）

? 坐標變換（clarke、park及其逆變換）

? SVPWM空間矢量調制技術

? PID調節器

? 過流保護、電機過溫保護、IPM過溫保護

? 堵轉、缺相、過壓、欠壓等異常檢測

核心算法

? 電機轉子位置和速度觀測器

? 大負載啟動及抗負載突變能力

? 4~5倍的深度弱磁控制

? 電子稱重

? 偏心檢測（ OOB ）

? 對角偏心檢測（DOOB）

? 恒壓制動和剎車制動

? 電機極低速運行

電機轉子位置和速度觀測器

電機轉子位置和速度觀測用的是滑模觀測器+PLL，滑模觀測器框圖如下：

通過滑模觀測器觀測到電機反電動勢信號后，利用鎖相環（PLL）對反電動勢濾波，提取準確的速度和位置信息，提高抗干擾能力。

鎖相環（PLL）的結構框圖如下圖所示：

深度弱磁算法

弱磁控制算法的框圖如下：

滾筒BLDC方案深度弱磁運行波形

深度弱磁，電頻率1Khz的相電流波形如下：

滾筒BLDC方案大負載啟動

大負載時啟動，然后逐漸減小負載，波形如下：

滾筒BLDC方案抗負載突變能力

運行時突然加能夠使電機停止的負載，然后再突然去掉負載：

波輪DDM洗衣機重載洗滌運行

滿載洗滌模式電流波形：

波輪DDM洗衣機滿載甩干運行

滿負載甩干時電流波形：

稱重檢測

質量與功率的關系如下：

當檢測稱重時時，物體重量和功率曲線為：

偏心與對角偏心檢測（OOB&DOOB）

偏心示意圖：

偏心公式：

滾筒BLDC洗衣機恒壓制動

波輪DDM 洗衣機極低速（ 3hz ）啟動及運行波形

中穎滾筒BLDC洗衣機無感FOC方案優勢

調速范圍寬，電機機械轉速范圍150~18000rpm

啟動轉矩大，抗負載突變能力強

OOB/ DOOB檢測精度高

稱重算法精度高

恒壓制動電壓控制穩定

電機溫度檢測功能

內置高速運放，BOM成本低

最低速運行頻率低，電機電頻率最低可達3hz

啟動轉矩大，抗負載突變能力強

高精度低轉速運行的偏心檢測，可在電機轉速10hz以內完成

稱重算法精度高

電機溫度檢測功能

內置高速運放，BOM成本低

硬件系統—主芯片

硬件系統—模擬量采樣

硬件系統—驅動

來源： 中穎電子