基于FM33LF013的冰箱壓縮機變頻方案

冰箱壓縮機是一種通過減小氣體體積來增加氣體壓力的機械裝置，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，是冰箱制冷的基礎和關鍵部分。相較于定頻冰箱，在MCU的變頻算法控制下，變頻冰壓機能夠根據(jù)溫度要求精確控制轉速，無需頻繁啟動，壓縮機磨損較小，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。

作為長期工作的家電產(chǎn)品，驅動壓縮機的MCU需要具有優(yōu)異的穩(wěn)定性和可靠性，復旦微推出的冰箱壓縮機變頻方案基于FM33LF013實現(xiàn)，采用內置運放實現(xiàn)單電阻采樣，適用于表貼式電機和內嵌式電機，算法通用性強，成本友好，可提供整套變頻方案驗證。

復旦微冰箱壓縮機變頻驅動方案Diagram

基于FM33LF013的冰箱壓縮機驅動demo板

基于FM33LF013的冰箱壓縮機驅動最小系統(tǒng)原理圖

方案特色

● 可靠的無感啟動算法

●單電阻采樣，重構電機三相電流

●電流環(huán)、速度環(huán)PI控制

●無感觀測器，估算電機位置準確

●壓縮機弱磁控制

●具有多種保護措施：過流保護、缺相保護、過壓保護、欠壓保護、過載保護、過溫保護、堵轉保護

方案介紹

復旦微冰箱壓縮機變頻方案采用無感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。

無感FOC算法框圖

電機控制系統(tǒng)為閉環(huán)控制，內環(huán)為電流環(huán)，外環(huán)為速度環(huán)。電機啟動分為定位、強拖和閉環(huán)三個步驟，實測波形如下：

FM33LF013支持2路內部OPA，GBW 10MHz，壓擺率10V/us，在動態(tài)負載場景下轉速跟隨性能良好，電流與跟隨的實測波形如下：

下圖為制冷壓縮機在3000RPM時的運行電流實測圖：

下圖為不同電源電壓的波形實測圖，分別為310V、15V和5V：

310V

15V

5V

針對整個冰壓機制冷系統(tǒng)進行群脈沖（EFT）測試實驗，在±4000V至±5000V，5KHz、100KHz條件下可全程保持運行電流平穩(wěn)，無停機發(fā)生。

群脈沖（EFT）測試實驗

參數(shù)說明

核心算法只需要壓縮機的極對數(shù)、相電阻、DQ軸電感、運行速率等參數(shù)，具體調試需求參數(shù)如下。

● 電機基本參數(shù)：

● 性能參數(shù)（示例）：

功率、電流等參數(shù)可依照不同壓縮機的特性進行調整，下表是部分客戶冰壓機驅動板的參數(shù)示例：

● 電性參數(shù)：

●保護參數(shù)：

復旦微FM33LF0系列MCU

FM33LF0系列是基于ARM Cortex-M0+內核的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驅動、LED驅動、帶溫補的RTC、ADC、DAC、OPA、COMP、AES、UART、LPUART、I2C-SMBus、SPI、CAN、SENT等通用外設接口，支持LQFP 64 / 48 / 32多種封裝，非常適用于BLDC電機驅動和顯示面板控制應用。

FM33LF013具有顯著的性能和資源優(yōu)勢，具備豐富的定時器資源，其中ATIM支持設置多點觸發(fā)和非對稱PWM模式，可有效提高單電阻采樣效果和算法運行效率。最大支持12個ADC外部輸入通道，均為快速通道，最高采樣速率可達2M，注入通道和掃描通道可分別配置觸發(fā)源，獨立觸發(fā)、互不干擾，可在電機運行各階段及時采樣電流信息，協(xié)助算法完美重構電機三相電流信息。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。

FM33LF013優(yōu)勢說明和運行時間對比

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

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