冰箱压缩机设计使用数字信号控制器(DSC)达到高能效水平

冰箱和其他厨房电器对能源的要求很高,这对离网能源系统构成了巨大挑战。

如今,改进的冰箱压缩机由无刷直流电动机或永磁同步电动机(PMSM)驱动,它们可以满足非常高的能效水平。

通过在无刷电机中使用基于逆变器的变速驱动器,可以实现这种高能效。

老式冰箱使用无法自动启动的单相感应电动机。

通常,可以通过添加辅助绕组或阴影极来解决此问题。

但是,由于没有其他目的,因此这两种方法将在电动机启动后浪费能量。

ACIM电机面临的另一个挑战是,在达到目标速度之前,转矩输出非常低。

相比之下,基于PMSM的压缩机效率很高,并且运行时安静得多。

如果需要,这些压缩机还可以在启动和低速运行期间提供更大的扭矩。

因此,PMSM或内部永磁电动机正逐渐成为新型冰箱的首选解决方案。

压缩机电动机控制软件特别具有挑战性,因为在停机和快速重启期间,冷却液的背压很高。

因此,为了提供可靠的启动,必须​​平衡每次机械旋转期间由活塞的运动引起的振动。

为了解决这些挑战,我们通过基于dsPIC33数字信号控制器(DSC)的冰箱压缩机参考设计为PMSM和IPM电机实施了独特的算法,旨在确保每次启动的安全性和可靠性。

扭矩补偿算法将自动调整活塞运动的电机速度,以减少噪音和振动。

PMSM电动机是另一种可行的方法,其原理是通过实施变速(变频)驱动器(VFD)来提高能源效率。

使用单相交流感应电动机无法实现该方法。

VFD使压缩机能够以维持冰箱内部恒定温度所需的最佳速度运行,从而节省了能源。

使用磁场定向控制(FOC)算法可以提供VFD和其他高级电动机控制功能,例如具有自动恢复功能的动态启动和失速检测。

FOC还应用了单相并联电动机电流检测技术,该技术可以降低总体BOM成本。

Microchip的冰箱压缩机参考设计可加快原型开发速度,并有助于使用dsPIC33 DSC创建具有成本效益的创新设计。

该设计支持内部永磁同步电动机(IPMSM)和表面安装永磁同步电动机(SPMSM),并且适用于各种冰箱压缩机电动机。

软件算法可确保压缩机以高背压和低待机功耗实现可靠的启动。

借助单相并联电流检测技术,可以实现无传感器FOC VFD。

该设计支持一系列有助于提高效率的高级控制技术,包括过流保护,过压和欠压保护,速度误差和浪涌电流限制功能,可帮助电机实现可靠的运行。

图1. dsPIC33 DSC参考设计的主要电路组件。

图2.冰箱压缩机开发板的尺寸与实际冰箱中使用的电路板相同。

dsPIC33 DSC具有多种功能,例如高级电机控制PWM,集成的高速ADC,运算放大器和高速模拟比较器,可帮助PMSM实现经济高效的高性能FOC驱动器。

外设的更高集成度有助于降低整个系统的BOM成本。

在行业中,功能安全已成为确保安全可靠运行以保护最终用户利益的关键因素。

我们的“功能安全即用型”产品dsPIC33 DSC提供了许多安全硬件功能,功能安全附件以及VDE和UL认证的IEC 60730 B类安全诊断库,可以轻松满足功能安全标准并实现可靠稳定的运行。

▼通过包括丰富保护功能,电动机控制和应用源代码,用户指南以及多个通讯端口在内的全套示例设计缩短了开发时间▼使用FOC提供更平稳的扭矩和更好的启停特性以使压缩机运行更安静使用寿命更长▼通过高性能dsPIC33内核和控制外设降低系统级BOM成本,实现无传感器FOC,辅助电源的DC-DC控制以及片上运算放大器的单通道电流检测。

原文是从Microchip关于Excelpoint(亚太地区领先的组件授权代理)转移过来的,Excelpoint是

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