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单相无感正弦驱动方案

FU68系列MCU集成了FOC核心运算模块,只需简单的外围处理便可实现高效率的单相无感驱动。FU68系列单相无感驱动主要应用在家用电机,如各类风筒、吸尘器。目前市场上的家用单相电机使用主要分两种:单相AC交流电机、有感单相BLDC电机。其中单相AC交流电机总体电机效率低下,但方案整体成本与单相BLDC一致,与近年来节能减排趋势相驳。有感单相BLDC电机方案由于位置传感器的限制,同时传统方波方案给电机运行带来电磁噪音的影响。难以适用于环境复杂的场合。

本方案主要介绍FU68系列MCU的单相无感正弦方案的主要特性和使用方法,以及示例程序的控制特性和功能。

 

单相无感正弦方案简介:

单相无感正弦方案可以的控制电机相电流为标准的正弦波形,同时解决单相电机中位置估算的难题,可以做到真正的单相无感正弦方案,区别于传统的单相有感方波BLDC应用,使方案的通用性更广,适用于不同转速的电机,目前转速最高可以运行21万转电周期转速。无感正弦方案主要在于电机控制转矩稳定,不会出现转矩抖动市电机产生噪音。匹配性更好。

 

其主要特点:

  • 正弦算法固化,运行速度快:FU68系列MCU以硬件实现所有正弦运算,节约了软件运行时间,最高PWM频率可达40KHz,可应用于高速电机(>210000RPM);

  • 控制精度和效率高:电角度360°扩展到2^15,角度分辨率可达0.01°,可对电机实现高精度控制;优化的位置估算算法可实现高效率控制;

  • 静音效果好:FOC算法可以精确控制驱动电流为光滑正弦波,转矩脉动小,同时实现超静音工作;

  • 启动特性好:根据负载转矩变化调整启动力矩和启动方式,保证了启动可靠性和平稳性;启动速度快,启动时间比常规启动方式短50% ;

  • 硬件电路简单:内部集成高速运算放大器、高压 LDO,简化外围电路,降低产品成本,提高系统的可靠性。

本方案拥有独家专利,详情可以查看相应内容:

 

方案应用:

我司在基于FU68系类开发的单相无感正弦驱动,示例程序具备以下特性:

1. 适用于FU68系列IC

2. 启动控制

(1) 快速启动,最快到达最高转速仅需600ms

(2) 检测电机初始状态,实现动态启动(包含顺风启动和逆风启动)

(3) 可设定最大启动电流限流

3. 速度控制

(1) 可开环调速,根据给定速度计算转化为电流频率值,设定V/F曲线参数

(2) 调速接口有:SREF模拟调速,PWM调速,IR红外调速,UART串口调速,

4. 状态显示

   通过LED亮灯状态表示系统运行状态

5. 保护控制

(1) 过压保护:大于过压电压门限触发过压保护,小于恢复电压门限系统重启

(2) 欠压保护:小于欠压电压门限触发欠压保护,小于恢复电压门限系统重启

(3) 过流保护:大于过流电流门限触发过流保护,可设定重启次数

(4) FO保护:大电流冲击触发硬件过流保护,系统不重启

(5) 过温保护:大于过温设定值触发过温保护,小于温度恢复值系统重启

6. 用户接口

(1) Key接口:定义按键接口,按键扫描给出Key命令,用户可自定义Key命令,如ONOFF控制命令 

(2) SREF接口:ADC采样电位器值,给出SREF命令,用户可自定义SREF命令,如

ONOFF控制命令,开环PWMDuty参考值,开环Speed参考值

(3) PWM接口:捕获PWM信号,获取PWMDuty,给出PWM命令,用户可自定义PWM命令,如ONOFF控制命令,开环PWMDuty参考值,开环Speed参考值

(4) IR接口:定义红外接口,红外扫描接收红外数据后给出IR命令,用户可自定义IR命令,如ONOFF控制命令,开环PWMDuty参考值,开环Speed参考值

(5) UART接口:UART扫描接收UART数据给出UART命令,用户可自定义UART命令,如ONOFF控制命令,开环PWMDuty参考值,开环Speed参考值

(6) Buzzer接口:定义蜂鸣器接口,蜂鸣器扫描接收控制命令,实现报警或者提示音控制,用户可自定义,如按键提示音控制。

7. 调试接口

在默认功能特性情况下,程序给出Customer.h文档作为用户调试接口,用户只需修改相应参数便可实现电机通用功能控制。