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基于FM33LF013的冰箱壓縮機(jī)變頻方案

復(fù)旦微MCU ? 2023-08-01 00:25 ? 次閱讀
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冰箱壓縮機(jī)是一種通過減小氣體體積來增加氣體壓力的機(jī)械裝置,利用壓縮來提高低壓氣體的溫度并從蒸發(fā)器中去除蒸汽,是冰箱制冷的基礎(chǔ)和關(guān)鍵部分。相較于定頻冰箱,在MCU的變頻算法控制下,變頻冰壓機(jī)能夠根據(jù)溫度要求精確控制轉(zhuǎn)速,無需頻繁啟動(dòng),壓縮機(jī)磨損較小,具有制冷效率高、保鮮效果好、電力能耗低、工作噪音小、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。


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作為長期工作的家電產(chǎn)品,驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的MCU需要具有優(yōu)異的穩(wěn)定性和可靠性,復(fù)旦微推出的冰箱壓縮機(jī)變頻方案基于FM33LF013實(shí)現(xiàn),采用內(nèi)置運(yùn)放實(shí)現(xiàn)單電阻采樣,適用于表貼式電機(jī)和內(nèi)嵌式電機(jī),算法通用性強(qiáng),成本友好,可提供整套變頻方案驗(yàn)證。


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復(fù)旦微冰箱壓縮機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)方案Diagram


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基于FM33LF013的冰箱壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)demo板


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基于FM33LF013的冰箱壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)最小系統(tǒng)原理圖


方案特色

● 可靠的無感啟動(dòng)算法

●單電阻采樣,重構(gòu)電機(jī)三相電流

●電流環(huán)、速度環(huán)PI控制

●無感觀測器,估算電機(jī)位置準(zhǔn)確

●壓縮機(jī)弱磁控制

●具有多種保護(hù)措施:過流保護(hù)、缺相保護(hù)、過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、過載保護(hù)、過溫保護(hù)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)

方案介紹

復(fù)旦微冰箱壓縮機(jī)變頻方案采用無感FOC算法,該算法基于磁鏈觀測器,從三相輸出電壓的整體效果出發(fā)使電機(jī)獲得較為理想的圓形磁鏈軌跡,通過觀測的磁鏈分量獲得觀測的角度,再通過鎖相環(huán)獲得速度和角度。

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無感FOC算法框圖

電機(jī)控制系統(tǒng)為閉環(huán)控制,內(nèi)環(huán)為電流環(huán),外環(huán)為速度環(huán)。電機(jī)啟動(dòng)分為定位、強(qiáng)拖閉環(huán)三個(gè)步驟,實(shí)測波形如下:

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FM33LF013支持2路內(nèi)部OPA,GBW 10MHz,壓擺率10V/us,在動(dòng)態(tài)負(fù)載場景下轉(zhuǎn)速跟隨性能良好,電流與跟隨的實(shí)測波形如下:

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下圖為制冷壓縮機(jī)在3000RPM時(shí)的運(yùn)行電流實(shí)測圖:

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下圖為不同電源電壓的波形實(shí)測圖,分別為310V、15V和5V:

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310V

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15V


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5V

針對整個(gè)冰壓機(jī)制冷系統(tǒng)進(jìn)行群脈沖(EFT)測試實(shí)驗(yàn),在±4000V至±5000V,5KHz100KHz條件下可全程保持運(yùn)行電流平穩(wěn),無停機(jī)發(fā)生。

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群脈沖(EFT)測試實(shí)驗(yàn)

參數(shù)說明

核心算法只需要壓縮機(jī)的極對數(shù)電阻DQ軸電感運(yùn)行速率等參數(shù),具體調(diào)試需求參數(shù)如下。

● 電機(jī)基本參數(shù):

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● 性能參數(shù)(示例):

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功率、電流等參數(shù)可依照不同壓縮機(jī)的特性進(jìn)行調(diào)整,下表是部分客戶冰壓機(jī)驅(qū)動(dòng)板的參數(shù)示例:

● 電性參數(shù):

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●保護(hù)參數(shù):

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復(fù)旦微FM33LF0系列MCU

FM33LF0系列是基于ARM Cortex-M0+內(nèi)核的32位低功耗MCU芯片,最高主頻72MHz,最大支持64KB FLASH和8KB RAM,集成LCD驅(qū)動(dòng)、LED驅(qū)動(dòng)、帶溫補(bǔ)的RTC、ADCDAC、OPA、COMP、AES、UART、LPUART、I2C-SMBus、SPI、CAN、SENT等通用外設(shè)接口,支持LQFP 64 / 48 / 32多種封裝,非常適用于BLDC電機(jī)驅(qū)動(dòng)和顯示面板控制應(yīng)用。


FM33LF013具有顯著的性能和資源優(yōu)勢,具備豐富的定時(shí)器資源,其中ATIM支持設(shè)置多點(diǎn)觸發(fā)和非對稱PWM模式,可有效提高單電阻采樣效果和算法運(yùn)行效率。最大支持12個(gè)ADC外部輸入通道,均為快速通道,最高采樣速率可達(dá)2M,注入通道和掃描通道可分別配置觸發(fā)源,獨(dú)立觸發(fā)、互不干擾,可在電機(jī)運(yùn)行各階段及時(shí)采樣電流信息,協(xié)助算法完美重構(gòu)電機(jī)三相電流信息。對比FM33LC0系列,采用相同算法和載頻,F(xiàn)M33LF013的算法執(zhí)行效率也得到了顯著提升。

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FM33LF013優(yōu)勢說明和運(yùn)行時(shí)間對比

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FM33LF0系列資源簡介

FM33LF0系列產(chǎn)品資料:

● FM33LF0系列產(chǎn)品手冊

●FM33LF0系列 FL庫 & 參考例程 & Keil Pack & IAR配置文件 &JFLASH配置文件

●FM33LF0系列開發(fā)板資料


立足于為用戶提供高性價(jià)比的MCU產(chǎn)品和解決方案,致力為客戶提供優(yōu)質(zhì)的技術(shù)支持服務(wù),歡迎廣大MCU愛好者咨詢和合作!

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