永磁同步电机矢量控制方案在变频空调风机中的运用

来源：意法半导体　作者：孙桂喜唐华标张建新　责任编辑：admin　发表时间:2018-11-05 12:10　

核心提示：本文介绍永磁同步电机矢量控制原理和基于STM32矢量控制在变频空调永磁同步风机中的应用解决方案，该方案采用单电阻电流采样及无位置传感器的速度检测和转子位置检测的系统结构。通过加入噪音消除、电机缺相检测、抗台风启动及系统过流过压保护等功能模块

摘要

本文介绍永磁同步电机矢量控制原理和基于STM32矢量控制在变频空调永磁同步风机中的应用解决方案，该方案采用单电阻电流采样及无位置传感器的速度检测和转子位置检测的系统结构。

通过加入噪音消除、电机缺相检测、抗台风启动及系统过流过压保护等功能模块使得本方案具有低风机噪音、高系统效率、高可靠性和节能等特点。

Abstract

The paper describes the Field Oriented Control (FOC) principle for Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM), presents sensor-less single shunt current sensing FOC solution for PMSM fan of air-condition system based on STM32 MCU platform.

By adding functions of electronic-noise-cancellation, phase-missing check, anti-typhoon start up and OVP/OCP (Over Voltage/Over Current Protection) etc., the system has the features of lower noise, high efficiency, high reliability and energy saving etc.

Key words: FOC, Sensor-less PMSM, Noise Cancellation, Phase Missing Check, Anti-typhoon

1、引言

变频空调以其节能、室内温度更稳定、噪音低、舒适度更高的特点得到快速的发展，成为今后空调发展趋势已成业界共识。

变频空调一般是指空调压缩机及其风扇的变频控制，多采用永磁同步电机矢量控制的方案。目前空调风机大多还是采用单相交流电机的定频风机，这种单相交流风机接入单相交流电源就可工作，具有结构简单、可靠的优点，但是也有不能进行无极调速和风机效率比较低等缺点。为了进一步提高变频空调性能，当前已有空调厂家开始对空调风机也进行变频控制，真正实现空调的全变频控制。

永磁同步电机（PMSM），功率密度高体积小，结构简单，采用矢量控制(FOC)，具有动态响应快，效率高、噪音低及安全可靠的特点，很适合应用在空调风机中，实现空调风机的变频控制，下面介绍一种永磁同步电机矢量控制在变频控制风机中应用的方案。

2、系统结构

此变频空调风机方案采用意法半导体公司STM32(ARM :Cortex-M3) MCU 平台，永磁同步电机（PMSM）矢量控制(FOC)方案使用单电阻(Single Shunt)的电流检测和无位置传感器（Sensor-less）的速度位置检测来实现。

系统结构如图1所示，MCU选用STM32F103C6T6；功率模块驱动采用3片L6390D，每个L6390D都内置有运放、比较器及智能关断保护电路，运放可以用来放大采样电流，比较器及智能关断保护电路可以用来实现电机过流保护；IGBT为6片STGDL6NC60D。
L6390D自带的智能关断功能可实现过电流保护电路（OCP）,加上过电压（OVP）和欠电压(LVP)等保护功能，使系统工作安全可靠。

3、低成本高性能的永磁同步电机的矢量控制方案

永磁同步电机的矢量控制，具有动态响应快，稳速精度高，功率密度大，效率高，噪音低等特点，是一种高性能的电机控制系统。矢量控制运算需要获取电机三相电流和准确的转子位置信号，通常使用电流传感器和位置速度传感器，这增加了系统的成本。对风机这类负载，负载相对稳定、起动力矩不大的应用，采用廉价的单电阻电流采样和无位置传感器永磁同步电机的矢量控制方案，既有永磁同步电机的矢量控制的优点，达到应用性能；同时又可达到低成本的目标。(责任编辑：admin)

“扫一扫”关注融合网微信号

免责声明：我方仅为合法的第三方企业注册用户所发布的内容提供存储空间，融合网不对其发布的内容提供任何形式的保证：不保证内容满足您的要求，不保证融合网的服务不会中断。因网络状况、通讯线路、第三方网站或管理部门的要求等任何原因而导致您不能正常使用融合网，融合网不承担任何法律责任。

第三方企业注册用户在融合网发布的内容（包含但不限于融合网目前各产品功能里的内容）仅表明其第三方企业注册用户的立场和观点，并不代表融合网的立场或观点。相关各方及作者发布此信息的目的在于传播、分享更多信息，并不代表本网站的观点和立场，更与本站立场无关。相关各方及作者在我方平台上发表、发布的所有资料、言论等仅代表其作者个人观点，与本网站立场无关，不对您构成任何投资、交易等方面的建议。用户应基于自己的独立判断，自行决定并承担相应风险。

根据相关协议内容，第三方企业注册用户已知悉自身作为内容的发布者，需自行对所发表内容（如，字体、图片、文章内容等）负责，因所发表内容（如，字体、图片、文章内容等）等所引发的一切纠纷均由该内容的发布者（即，第三方企业注册用户）承担全部法律及连带责任。融合网不承担任何法律及连带责任。

第三方企业注册用户在融合网相关栏目上所发布的涉嫌侵犯他人知识产权或其他合法权益的内容（如，字体、图片、文章内容等），经相关版权方、权利方等提供初步证据，融合网有权先行予以删除，并保留移交司法机关查处的权利。参照相应司法机关的查处结果，融合网对于第三方企业用户所发布内容的处置具有最终决定权。

个人或单位如认为第三方企业注册用户在融合网上发布的内容（如，字体、图片、文章内容等）存在侵犯自身合法权益的，应准备好具有法律效应的证明材料，及时与融合网取得联系，以便融合网及时协调第三方企业注册用户并迅速做出相应处理工作。

融合网联系方式：（一）、电话：（010）57722280；（二）、电子邮箱：2029555353@qq.com dwrh@dwrh.net

对免责声明的解释、修改及更新权均属于融合网所有。