一種BLDC電機驅動(dòng)的洗衣機控制器設計方案

　　摘要：本文介紹了現階段洗衣機發(fā)展狀況以及基于BLDC電機驅動(dòng)的洗衣機控制器設計方案。BLDC電機是一種無(wú)刷直流電機，有調速控制性能好且效率高、沒(méi)有勵磁損耗和低噪聲的特點(diǎn)。本電機驅動(dòng)設計的控制器已經(jīng)在實(shí)際生產(chǎn)中大量應用，并取得滿(mǎn)意效果，提升產(chǎn)品競爭力的同時(shí)也滿(mǎn)足了用戶(hù)更寬泛的需求。

　　引言

　　隨著(zhù)“節能減排”成了國家經(jīng)濟發(fā)展“十一五”規劃綱要的指標，人們在綠色環(huán)保方面的意識也逐漸增加。對已經(jīng)普及的洗衣機來(lái)說(shuō)，洗衣機的能耗和洗凈率指標要求越來(lái)越高，所以現階段洗衣機技術(shù)主要強調的是變頻節能、低噪聲和高洗凈。尤其在高端洗衣機功能中，除了突出有觸摸按鍵的人機界面或帶除菌技術(shù)的健康洗之外，主要就體現在變頻控制^[1]整機性能的提升。同時(shí)，從上世紀70年代電容啟動(dòng)式的單相異步電機控制技術(shù)在普通波輪洗衣機推廣以來(lái)，在實(shí)際運行過(guò)程中輸出功率低和電機噪聲大，不能滿(mǎn)足用戶(hù)更寬泛的需求，因此無(wú)刷直流(BLDC)電機的開(kāi)發(fā)應用有非常重要的意義。本文介紹采用BLDC電機作為驅動(dòng)的洗衣機控制器設計，先說(shuō)明電機的基本操作原理及其主要參數，然后從控制器的軟硬件設計方面闡述了相關(guān)技術(shù)的運用。

　　1 BLDC電機概述

　　1.1 基本操作原理

　　近年來(lái)，無(wú)刷直流(BLDC)電機被引入到了傳統波輪洗衣機的驅動(dòng)中，這種電動(dòng)機系統由電動(dòng)機本體加上驅動(dòng)控制電路組成。BLDC電機定子與交流電機的定子結構基本相同，定子繞組通常為三相繞組(參見(jiàn)圖1)，三相繞組沿定子鐵心對稱(chēng)分布^[2]，在空間互差120度電角度，即每個(gè)相位具有120度的導通間隔。電機的轉子鐵心上粘上永磁體材料，永磁體的弧極為180度，永磁體產(chǎn)生的氣隙磁場(chǎng)呈梯形波分布，定子線(xiàn)圈內感應電動(dòng)勢亦是交流梯形波。BLDC電機驅動(dòng)使用直流電源和開(kāi)關(guān)電路控制，微控制器通過(guò)IGBT驅動(dòng)器控制開(kāi)關(guān)電路, 開(kāi)關(guān)電路必須在每個(gè)繞組中使用一個(gè)高端開(kāi)關(guān)和低端開(kāi)關(guān)，從而產(chǎn)生旋轉磁場(chǎng)。電機轉子位置對于確定電機繞組換向所需的正確力矩非常重要，可以使用霍爾傳感器計算轉子的位置速度和轉矩。

　　1.2 電機主要參數

　　BLDC電機作為洗衣機變頻驅動(dòng)電機使用時(shí)，其電機磁極對數一般為多極結構，本設計選用的電機主要參數如表1所示。通常洗衣機的轉速范圍是20r/min―1200r/min，所選用的電機調速范圍是5r/min―1500 r/min，完全滿(mǎn)足系統要求。