基于dsPIC30F4012的冰箱制冷壓縮機控制器系統

1 引言

家用冰箱壓縮機的驅動(dòng)電機一般采用單相異步電動(dòng)機。為了提高冰箱的綜合性能，省電降噪，提高冰箱制冷系統的工作效率，需對壓縮機電機進(jìn)行調速控制。無(wú)刷直流電機BLDC(brushless DC motor)既具有交流電機結構簡(jiǎn)單，運行可靠，維護方便的優(yōu)點(diǎn)，又具有直流電機運行效率高和調速性能好的優(yōu)點(diǎn)，因此，這里采用dsPIC30F4012 設計一種用于冰箱制冷壓縮機的無(wú)刷直流電機控制系統。

2 系統控制方案

該系統設計采用轉速、電流、位置三閉環(huán)控制方案，可獲得良好的控制性能，控制原理如圖1所示。

由于電機啟動(dòng)時(shí)反電勢為零或很小，采用三段式升頻升壓法使電機啟動(dòng)，這個(gè)過(guò)程主要由軟件實(shí)現，通過(guò)給被控電機提供頻率越來(lái)越高的驅動(dòng)信號，同時(shí)不斷提高驅動(dòng)信號的占空比，待電機達到一定速度時(shí)再轉向白同步運行方式。自同步運行時(shí)。單片機通過(guò)檢測反電勢過(guò)零點(diǎn)確定電機位置，再根據位置信號改寫(xiě) OVDCON(控制寄存器)值，逆變器采用pwm_on調制方式，即各個(gè)功率器件在導通的前60°進(jìn)行PWM調制，后60°保持恒通的兩兩導通方式。該導通方式繞組利用率高，電機出力最大，平穩性最好，且PWM調制方式控制簡(jiǎn)單，無(wú)控制死區，能有效抑制換向轉矩脈動(dòng)，顯著(zhù)提高電機的運行性能。

3 控制系統硬件設計

該系統通過(guò)檢測端電壓“過(guò)中點(diǎn)”得出轉子位置由dsPIC30F4012輸出PWM脈沖方波，經(jīng)驅動(dòng)電路驅動(dòng)相應功率管的通斷，實(shí)現對電機的正確供電，使得電機正常運行。

3．1 dsPIC30F4012簡(jiǎn)介

dsPIC30F4012為Microchip公司一款帶DSP處理能力的高性能16位單片機，其獨特的模塊構造和強大存儲性能使得將其運用于無(wú)刷電機控制具有一定的優(yōu)勢。dsPIC30F4012具有片內的電機專(zhuān)用PWM控制器(MCPWM)；通過(guò)編程可產(chǎn)生獨立的、具有相同頻率和工作方式的三相6路 PWM波形，每個(gè)引腳驅動(dòng)電流達25 mA，并由RE口直接輸出給驅動(dòng)器，且三相互補不重疊?？煞乐雇粯虮凵蟽蓚€(gè)功率管發(fā)生直通造成短路，該結構大大簡(jiǎn)化了產(chǎn)生PWM波形的控制軟件和外部硬件，系統通過(guò)一電位器調節BLDC轉速；電阻對完成端電壓VDC的檢測，VDC／2即為端電壓“過(guò)中點(diǎn)”的電壓；電壓反饋通過(guò)3個(gè)電阻對來(lái)實(shí)現。

3．2 驅動(dòng)電路

驅動(dòng)電路如圖2所示。IR2101是IR公司生產(chǎn)的一款高性?xún)r(jià)比的驅動(dòng)器，驅動(dòng)效果好且操作簡(jiǎn)單。IR2101驅動(dòng)器可驅動(dòng)一組功率管，整個(gè)功率電路只需 3塊即可，這樣不但節約制造成本，而且還提高系統穩定性。