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基于电机主控芯片SH32F2601的变频洗衣机解决方案

中颖电子 来源:中颖电子 作者:中颖电子 2022-05-12 16:27 次阅读

文章主要大纲如下:

电机主控芯片SH32F2601介绍

变频洗衣机无感FOC方案框图

变频洗衣机无感FOC方案算法介绍

中颖滚筒BLDC洗衣机方案优势

中颖波轮DDM洗衣机方案优势

变频洗衣机硬件电路

电机主控芯片简介

7e9d2434-d1cb-11ec-bce3-dac502259ad0.png

内核:32位ARM Star, ARMv8-M架构,可选浮点和DSP运算

工作频率:84MHz,内部RC常温0.2%/全温度范围1%精度,可接外部晶振

集成硬件运算单元(MACP):支持三角函数、坐标变换、SVPWM运算等

存储空间:64K/128K两种FLASH size,16K字节RAM,核心代码可加载至RAM

封装及I/O引脚:LQFP32(0.8mm pitch)29个IO、 TQFP48(0.5mm pitch) 45个IO

电压及温度范围:2.4V~5.5V单电源供电,环境温度-40℃~+105℃

电机专用PWM模块:16位timer、上下桥互补输出、自动死区、硬件触发AD等功能

ADC: 12bit 、2M采样率、16个channels及各自独立的结果寄存器

另有6个timer:2个PCA(可输出6路独立的PWM,或用做6路输入捕捉)、2个16位普通timer、1个独立的32位timer(QEI模块内)和1个systick

AMOC:4个OP、1个比较器,或者3个OP、2个比较器

丰富的通讯接口:3个urat、1个SPI、1个TWI,带FIFO功能

电机调试软件workbench:可通过仿真口或串口,实时显示电机波形,方便调试

无感FOC控制方案框图

7ed72d46-d1cb-11ec-bce3-dac502259ad0.png

变频洗衣机无感FOC方案算法

基本算法

Ø 空间磁场定向控制(FOC)

Ø 坐标变换(clarke、park及其逆变换)

Ø SVPWM空间矢量调制威廉希尔官方网站

Ø PID调节器

Ø 过流保护、电机过温保护、IPM过温保护

Ø 堵转、缺相、过压、欠压等异常检测

核心算法

Ø 电机转子位置和速度观测器

Ø 大负载启动及抗负载突变能力

Ø 4~5倍的深度弱磁控制

Ø 电子称重

Ø 偏心检测( OOB )

Ø 对角偏心检测(DOOB)

Ø 恒压制动和刹车制动

Ø 电机极低速运行

电机转子位置和速度观测器

电机转子位置和速度观测用的是滑模观测器+PLL,滑模观测器框图如下:

7f0767ea-d1cb-11ec-bce3-dac502259ad0.png

通过滑模观测器观测到电机反电动势信号后,利用锁相环(PLL)对反电动势滤波,提取准确的速度和位置信息,提高抗干扰能力。

锁相环(PLL)的结构框图如下图所示:

7f391704-d1cb-11ec-bce3-dac502259ad0.png

深度弱磁算法

弱磁控制算法的框图如下:

7f66c442-d1cb-11ec-bce3-dac502259ad0.png

滚筒BLDC方案深度弱磁运行波形

深度弱磁,电频率1Khz的相电流波形如下:

7f77aa50-d1cb-11ec-bce3-dac502259ad0.png

滚筒BLDC方案大负载启动

大负载时启动,然后逐渐减小负载,波形如下:

7f9aa208-d1cb-11ec-bce3-dac502259ad0.png

滚筒BLDC方案抗负载突变能力

运行时突然加能够使电机停止的负载,然后再突然去掉负载:

7fad3f3a-d1cb-11ec-bce3-dac502259ad0.png

波轮DDM洗衣机重载洗涤运行

满载洗涤模式电流波形:

7fc8ddee-d1cb-11ec-bce3-dac502259ad0.png

波轮DDM洗衣机满载甩干运行

满负载甩干时电流波形:

7ffd5e20-d1cb-11ec-bce3-dac502259ad0.png

称重检测

质量与功率的关系如下:

80196156-d1cb-11ec-bce3-dac502259ad0.png

当检测称重时时,物体重量和功率曲线为:

803aef06-d1cb-11ec-bce3-dac502259ad0.png

偏心与对角偏心检测(OOB&DOOB)

偏心示意图:

8052f3ee-d1cb-11ec-bce3-dac502259ad0.png

偏心公式:

807cea32-d1cb-11ec-bce3-dac502259ad0.png

滚筒BLDC洗衣机恒压制动

80ac9066-d1cb-11ec-bce3-dac502259ad0.png

波轮DDM 洗衣机极低速( 3hz )启动及运行波形

80f4a3c4-d1cb-11ec-bce3-dac502259ad0.png

816267c4-d1cb-11ec-bce3-dac502259ad0.png

中颖滚筒BLDC洗衣机无感FOC方案优势

调速范围宽,电机机械转速范围150~18000rpm

启动转矩大,抗负载突变能力强

OOB/ DOOB检测精度高

称重算法精度高

恒压制动电压控制稳定

电机温度检测功能

内置高速运放,BOM成本低

最低速运行频率低,电机电频率最低可达3hz

启动转矩大,抗负载突变能力强

高精度低转速运行的偏心检测,可在电机转速10hz以内完成

称重算法精度高

电机温度检测功能

内置高速运放,BOM成本低

硬件系统—主芯片

817e51d2-d1cb-11ec-bce3-dac502259ad0.png

硬件系统—interwetten与威廉的赔率体系 量采样

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硬件系统—驱动

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硬件系统—实物图

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原文标题:中颖变频洗衣机无感FOC方案介绍

文章出处:【微信公众号:中颖电子】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

审核编辑:汤梓红

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