用于家用洗衣機的三相電機驅(qū)動裝置
摘要：三相異步電機是目前家用洗衣機所用電機的有效替代品,使用專用的軟件解決方案,可在低成本硬件的條件下實現(xiàn)以矢量控制技術為特征的高控制性能。本文中提出一套開發(fā)系統(tǒng),使得非專家用戶也能使用德州儀器 (TI) 的 TMS320LF2407A 數(shù)字信號控制器來調(diào)整所有的控制參數(shù)。通過用戶友好界面,無需修改任何代碼即可完成算法的調(diào)整。
關鍵詞：三相異步電機,洗衣機,磁場定向控制。
1．簡介
電動機占工業(yè)化國家能源消耗的很大一部分。由于電動機普遍應用于工業(yè)與家庭,因此正在進行的尋求創(chuàng)新解決方案以克服噪聲水平與能源效率等現(xiàn)有電機驅(qū)動裝置局限性的研究非常有必要。這可以通過提高現(xiàn)有的電機技術,或更有效的是,采用更高級的控制策略來實現(xiàn)。由于電力電子領域及可編程數(shù)字器件技術的不斷發(fā)展,目前更復雜的控制方法已應用于消費領域,帶來了在數(shù)年前聞所未聞的性能水平。
電動機占工業(yè)化國家能源消耗的很大一部分。由于電動機普遍應用于工業(yè)與家庭,因此正在進行的尋求創(chuàng)新解決方案以克服噪聲水平與能源效率等現(xiàn)有電機驅(qū)動裝置局限性的研究非常有必要。這可以通過提高現(xiàn)有的電機技術,或更有效的是,采用更高級的控制策略來實現(xiàn)。由于電力電子領域及可編程數(shù)字器件技術的不斷發(fā)展,目前更復雜的控制方法已應用于消費領域,帶來了在數(shù)年前聞所未聞的性能水平。
三相異步電機由于具有耐久性、角速度高、卓越的功率/重量比、低成本以及無滑動接觸帶來的出色低噪聲水平等特點,成為工業(yè)應用中使用最為廣泛的驅(qū)動裝置。家庭應用中,缺少三相驅(qū)動裝置以及電機速度難以調(diào)整（需要高成本的電力電子設備）阻礙了三相異步電機在這一重要市場領域中的推廣。
在本文中,我們將描述一種新型的阿里斯頓三相控制技術,是其超靜音家用洗衣機新品牌所采用的技術。我們還將闡述該技術如何實現(xiàn)家用型低成本驅(qū)動裝置以及在低能耗水平下在洗滌及噪聲方面達到的出色性能。
由于典型非線性方法內(nèi)在的復雜性,我們決定設計一套開發(fā)系統(tǒng),使得即使是非專家用戶也能夠合成并調(diào)整控制參數(shù),使之適應任何特殊類型的洗衣機硬件,并更普遍地適應更多類型的電機控制應用。
該 CAD（計算機輔助設計）系統(tǒng)由一臺 PC 主機與洗衣機主控制板構成。使用 PC 軟件通過一系列與控制硬件連接進行通信,即可選出每個功能模塊的控制結構及其相應參數(shù)。由于算法中的所有變量均可通過示波器直接獲取或記錄,形成隨時間迅速變化的波形,因此,不具備控制系統(tǒng)合成領域?qū)ｉT技能的用戶也能迅速調(diào)整其應用的眾多控制參數(shù)。也就是說,是在實際系統(tǒng)而非模擬模型上的反復試驗過程中調(diào)整參數(shù)。通過使用該方法,也可為后續(xù)處理過程獲取數(shù)據(jù)并記錄下時間響應趨勢。
2．磁場定向控制
電壓/頻率控制是在三相異步電機變速控制中使用最為廣泛的方法。為了調(diào)整電機速度,需進行主供電電壓轉(zhuǎn)換,同時必須相應調(diào)整電壓振幅與頻率,以保持恒定的定子磁通量與恒定的最大轉(zhuǎn)矩。該方法并不能保證最優(yōu)性能,尤其是在低速時,轉(zhuǎn)矩損耗嚴重影響了洗衣機的正常工作。而且,由于該技術建立在電機的穩(wěn)態(tài)數(shù)學模型基礎上,因此速度調(diào)整性能差。
