用于家用洗衣机的三相电机驱动装置
摘要：三相异步电机是目前家用洗衣机所用电机的有效替代品,使用专用的软件解决方案,可在低成本硬件的条件下实现以矢量控制技术为特征的高控制性能。本文中提出一套开发系统,使得非专家用户也能使用德州仪器 (TI) 的 TMS320LF2407A 数字信号控制器来调整所有的控制参数。通过用户友好界面,无需修改任何代码即可完成算法的调整。
关键词：三相异步电机,洗衣机,磁场定向控制。
1．简介
电动机占工业化国家能源消耗的很大一部分。由于电动机普遍应用于工业与家庭,因此正在进行的寻求创新解决方案以克服噪声水平与能源效率等现有电机驱动装置局限性的研究非常有必要。这可以通过提高现有的电机技术,或更有效的是,采用更高级的控制策略来实现。由于电力电子领域及可编程数字器件技术的不断发展,目前更复杂的控制方法已应用于消费领域,带来了在数年前闻所未闻的性能水平。
电动机占工业化国家能源消耗的很大一部分。由于电动机普遍应用于工业与家庭,因此正在进行的寻求创新解决方案以克服噪声水平与能源效率等现有电机驱动装置局限性的研究非常有必要。这可以通过提高现有的电机技术,或更有效的是,采用更高级的控制策略来实现。由于电力电子领域及可编程数字器件技术的不断发展,目前更复杂的控制方法已应用于消费领域,带来了在数年前闻所未闻的性能水平。
三相异步电机由于具有耐久性、角速度高、卓越的功率/重量比、低成本以及无滑动接触带来的出色低噪声水平等特点,成为工业应用中使用最为广泛的驱动装置。家庭应用中,缺少三相驱动装置以及电机速度难以调整（需要高成本的电力电子设备）阻碍了三相异步电机在这一重要市场领域中的推广。
在本文中,我们将描述一种新型的阿里斯顿三相控制技术,是其超静音家用洗衣机新品牌所采用的技术。我们还将阐述该技术如何实现家用型低成本驱动装置以及在低能耗水平下在洗涤及噪声方面达到的出色性能。
由于典型非线性方法内在的复杂性,我们决定设计一套开发系统,使得即使是非专家用户也能够合成并调整控制参数,使之适应任何特殊类型的洗衣机硬件,并更普遍地适应更多类型的电机控制应用。
该 CAD（计算机辅助设计）系统由一台 PC 主机与洗衣机主控制板构成。使用 PC 软件通过一系列与控制硬件连接进行通信,即可选出每个功能模块的控制结构及其相应参数。由于算法中的所有变量均可通过示波器直接获取或记录,形成随时间迅速变化的波形,因此,不具备控制系统合成领域专门技能的用户也能迅速调整其应用的众多控制参数。也就是说,是在实际系统而非模拟模型上的反复试验过程中调整参数。通过使用该方法,也可为后续处理过程获取数据并记录下时间响应趋势。
2．磁场定向控制
电压/频率控制是在三相异步电机变速控制中使用最为广泛的方法。为了调整电机速度,需进行主供电电压转换,同时必须相应调整电压振幅与频率,以保持恒定的定子磁通量与恒定的最大转矩。该方法并不能保证最优性能,尤其是在低速时,转矩损耗严重影响了洗衣机的正常工作。而且,由于该技术建立在电机的稳态数学模型基础上,因此速度调整性能差。
