基于電機(jī)主控芯片SH32F2601的變頻洗衣機(jī)解決方案

文章主要大綱如下：

電機(jī)主控芯片SH32F2601介紹

變頻洗衣機(jī)無(wú)感FOC方案框圖

變頻洗衣機(jī)無(wú)感FOC方案算法介紹

中穎滾筒BLDC洗衣機(jī)方案優(yōu)勢(shì)

中穎波輪DDM洗衣機(jī)方案優(yōu)勢(shì)

變頻洗衣機(jī)硬件電路

電機(jī)主控芯片簡(jiǎn)介

內(nèi)核：32位ARM Star， ARMv8-M架構(gòu)，可選浮點(diǎn)和DSP運(yùn)算

工作頻率：84MHz，內(nèi)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(yùn)算單元(MACP)：支持三角函數(shù)、坐標(biāo)變換、SVPWM運(yùn)算等

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

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

電壓及溫度范圍：2.4V～5.5V單電源供電，環(huán)境溫度-40℃～+105℃

電機(jī)專用PWM模塊：16位timer、上下橋互補(bǔ)輸出、自動(dòng)死區(qū)、硬件觸發(fā)AD等功能

ADC： 12bit 、2M采樣率、16個(gè)channels及各自獨(dú)立的結(jié)果寄存器

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

AMOC：4個(gè)OP、1個(gè)比較器，或者3個(gè)OP、2個(gè)比較器

豐富的通訊接口：3個(gè)urat、1個(gè)SPI、1個(gè)TWI，帶FIFO功能

電機(jī)調(diào)試軟件workbench：可通過(guò)仿真口或串口，實(shí)時(shí)顯示電機(jī)波形，方便調(diào)試

無(wú)感FOC控制方案框圖

變頻洗衣機(jī)無(wú)感FOC方案算法

基本算法

? 空間磁場(chǎng)定向控制(FOC)

? 坐標(biāo)變換(clarke、park及其逆變換)

? SVPWM空間矢量調(diào)制技術(shù)

? PID調(diào)節(jié)器

? 過(guò)流保護(hù)、電機(jī)過(guò)溫保護(hù)、IPM過(guò)溫保護(hù)

? 堵轉(zhuǎn)、缺相、過(guò)壓、欠壓等異常檢測(cè)

核心算法

? 電機(jī)轉(zhuǎn)子位置和速度觀測(cè)器

? 大負(fù)載啟動(dòng)及抗負(fù)載突變能力

? 4~5倍的深度弱磁控制

? 電子稱重

? 偏心檢測(cè)( OOB )

? 對(duì)角偏心檢測(cè)(DOOB)

? 恒壓制動(dòng)和剎車制動(dòng)

? 電機(jī)極低速運(yùn)行

電機(jī)轉(zhuǎn)子位置和速度觀測(cè)器

電機(jī)轉(zhuǎn)子位置和速度觀測(cè)用的是滑模觀測(cè)器+PLL，滑模觀測(cè)器框圖如下：

通過(guò)滑模觀測(cè)器觀測(cè)到電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)信號(hào)后，利用鎖相環(huán)(PLL)對(duì)反電動(dòng)勢(shì)濾波，提取準(zhǔn)確的速度和位置信息，提高抗干擾能力。

鎖相環(huán)(PLL)的結(jié)構(gòu)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(yùn)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(fù)載啟動(dòng)

大負(fù)載時(shí)啟動(dòng)，然后逐漸減小負(fù)載，波形如下：

滾筒BLDC方案抗負(fù)載突變能力

運(yùn)行時(shí)突然加能夠使電機(jī)停止的負(fù)載，然后再突然去掉負(fù)載：

波輪DDM洗衣機(jī)重載洗滌運(yùn)行

滿載洗滌模式電流波形：

波輪DDM洗衣機(jī)滿載甩干運(yùn)行

滿負(fù)載甩干時(shí)電流波形：

稱重檢測(cè)

質(zhì)量與功率的關(guān)系如下：

當(dāng)檢測(cè)稱重時(shí)時(shí)，物體重量和功率曲線為：

偏心與對(duì)角偏心檢測(cè)(OOB&DOOB)

偏心示意圖：

偏心公式：

滾筒BLDC洗衣機(jī)恒壓制動(dòng)

波輪DDM 洗衣機(jī)極低速( 3hz )啟動(dòng)及運(yùn)行波形

中穎滾筒BLDC洗衣機(jī)無(wú)感FOC方案優(yōu)勢(shì)

調(diào)速范圍寬，電機(jī)機(jī)械轉(zhuǎn)速范圍150~18000rpm

啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，抗負(fù)載突變能力強(qiáng)

OOB/ DOOB檢測(cè)精度高

稱重算法精度高

恒壓制動(dòng)電壓控制穩(wěn)定

電機(jī)溫度檢測(cè)功能

內(nèi)置高速運(yùn)放，BOM成本低

最低速運(yùn)行頻率低，電機(jī)電頻率最低可達(dá)3hz

啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，抗負(fù)載突變能力強(qiáng)

高精度低轉(zhuǎn)速運(yùn)行的偏心檢測(cè)，可在電機(jī)轉(zhuǎn)速10hz以內(nèi)完成

稱重算法精度高

電機(jī)溫度檢測(cè)功能

內(nèi)置高速運(yùn)放，BOM成本低

硬件系統(tǒng)—主芯片

硬件系統(tǒng)—模擬量采樣

硬件系統(tǒng)—驅(qū)動(dòng)

硬件系統(tǒng)—實(shí)物圖

原文標(biāo)題：中穎變頻洗衣機(jī)無(wú)感FOC方案介紹

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審核編輯：湯梓紅