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永磁同步机电矢量节制计划在变频空调风机中的利用

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永磁同步机电矢量节制计划在变频空调风机中的利用

宣布日期:2014-12-10 16:25 来历:http://phimthoinay.com 点击:

  变频空调以其节能、室内温度更不变、乐音高等特色获得疾速的成长,成为空调将来趋向已成业界共鸣。变频空调普通是指空调紧缩机及其电扇的变频节制,多接纳永磁同步机电矢量节制的计划。今朝空调风机大多仍是接纳单订交流机电的定速风机,这类单订交流风机接入单订交流电源便可任务,具备布局简略、靠得住的长处,可是也有不能遏制无极调速微风机效力较高等毛病谬误。为了进一步进步变频空调机能,以后已有空调厂家起头对空调风机遏制变频节制,真正完成空调的全变频节制。

  永磁同步机电(PMSM),功率密度高体积小,布局简略,接纳矢量节制(FOC),具备静态呼应快,效力高、乐音低及宁静靠得住的特色,很合适利用在空调风机中,完成空调风机的变频节制,上面先容一种永磁同步机电矢量节制在变频节制风机中利用的计划。

  体系布局

  此变频空调风机计划接纳意法半导体的STM32 MCU平台,永磁同步机电(PMSM)矢量节制(FOC)计划利用单电阻(Single Shunt)的电流检测和无地位传感器的速率地位检测来完成。体系布局如图1所示,MCU选用STM32F103C6T6;功率模块驱动接纳3片L6390D,每一个L6390D都内置有运放、比拟器及智能关断掩护电路,运放能够或许用来缩小采样电流,比拟器及智能关断掩护电路能够或许用来完成机电过流掩护;IGBT为6片STGDL6NC60D。L6390D自带的智能关断功效可完成过电流掩护电路(OCP),加上过电压(OVP)和欠电压(LVP)等掩护功效,使体系任务宁静靠得住。

  永磁同步机电的矢量节制,具备静态呼应快,稳速精度高,功率密度大,效力高,乐音高等特色,是一种高机能的机电节制体系。矢量节制运算须要获得机电三相电流和精确的转子地位旌旗灯号,凡是利用电传播感器和地位速率传感器,这增添了体系的本钱。对风机这类负载,负载绝对不变、起能源矩不大的利用,接纳便宜的单电阻电流采样和无地位传感器永磁同步机电的矢量节制计划,既有永磁同步机电的矢量节制的长处,到达利用机能;同时又可到达低本钱的方针。MTPA(每安培电流Z大转矩)节制,针对内置式永磁同步机电,进步风机体系效力。

  单电阻采样会碰到一些挑衅,空间矢量脉宽调制器(SVPWM)在空间矢量的扇区边境和低调制地区的时辰,会存在占空比两长一短和两短一长和三个几近一样长的时辰。如许的话,若是有用矢量延续的时辰少于电流采样时辰,则会犯错。本计划接纳的体例是在相邻边境的时辰拔出牢固时辰的有用矢量,而在低调制地区的时辰,接纳的是轮番拔出有用矢量的体例。拔出有用矢量会给电流波形带来失真,这类情况下须要经由进程软件来遏制弥补。

  单电阻采样的长处除下降体系的本钱,另有便是它检测三相电流时都基于不异的增益和偏移,分歧性好。毛病谬误也是较着的,对MCU来讲,算法庞杂了其运算时辰要增大,代码比三电阻也要长一些;对电流检测而言,其波形失真比起三电阻体例来讲,要略微大一些。其具体的对照如表2所示。单电阻采样的机能对变频空调的利用是完整能够或许胜任的,并且本钱昂贵,这也便是为甚么大局部家电厂家都情愿挑选单电阻采样的缘由地点。

  针对空调风机利用的体系设想

  针对空调风机利用的特色,插手乐音消弭、抗台风起动及机电缺相检测等功效模块。乐音消弭功效 为进步空调温馨度,对空调体系的乐音目标有严酷的请求,也是评估一个空调品质黑白的首要目标。对功率不大且为首要乐音源之一的空调风机,低乐音显得尤其首要。具备正弦型反电动势或气隙磁场的永磁同步机电(正弦波永磁机电PMSM),接纳FOC矢量节制,输出正弦的定子相电压和定子相电流可发生不变的输出力矩,具备低乐音的特色。可是,在利用中发明,正弦波永磁机电反电动势很少能难到达抱负的正弦型,有的爽性便是一个反电动势为梯形波的永磁同步机电(方波永磁机电BLDC),这类机电接纳FOC矢量节制,会使定子电流畸变而发生机电乐音。

  针对反电动势波形介于PMSM和BLDC之间这类永磁机电接纳矢量节制,特地插手乐音消弭功效模块,经由进程插手N次谐波弥补的体例,使定子电流更靠近正弦,从而到达消弭或降噪的目标。上面是定子相电流波形获得了很好的改良,乐音得以较着的下降。

  抗台风起动才能 对空调室外风机,因为风机在室外,必须保障在各类天然前提的影响下能一般任务,出格是强风的影响下,风性能够或许一般起动、运转或报警。对无地位传感的永磁同步机电矢量节制,因为静态呼应快的特色,一般运转阶段在强台风下也能够或许一般任务。可是因为不地位传感,须要有一个开环起动进程,来成立起转子地位和速率旌旗灯号,这个起动进程力矩是比拟小的,在强台风影响下,很难保障风机能靠得住的起动。

  为了抗台风,除尽能够或许增微风机起能源矩外,本计划还增添了抗台风起动功效模块,保障风性能够或许胜利起动或给出强台风报警旌旗灯号。风机在停机时,强风吹动上风机的转速和标的目的跟风力的巨细及风向有关,风机能否胜利起动首要和起动前风机的风速相干。如许,起首须要经由进程法式检测出风机起动前的初始转速和标的目的,而后按照监测成果遏制差别的起动进程处置,可分为以下三种情况:

  * 间接起动:当风机正转且转速大于必然值的情况下,间接进入运转形式。

  * 强台风报警,遏制一般起动:当风机转速太高,不能保障风机一般起动时,收回强台风报警,风机遏制一般起动。

  * 一般起动:除前述外的其余情况,风性能够或许确保起动胜利,按一般的起动法式起动风机。

  颠末摹拟强台风测试,体系能够或许宁静地起动和运转,同时在现实的室外情况测试中,在强风情况下起动、运转的机能也获得了考证。机电缺相检测为了保障风机一般起动、运转,每次机电起动前都要遏制机电缺相检测,经由进程响应的功效函数检测出风机三相线是不是毗连一般和3相逆变桥是不是无缺,若是检测到缺相,则遏制风机起动并报缺相警报,确保风机每次进入起动法式后都能够或许胜利,同时使体系具备响应的毛病诊断才能。


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