冰箱和其他廚房電器由于對能源的高需求，對離網(wǎng)能源系統提出了嚴峻挑戰?，F在，改進(jìn)的冰箱壓縮機由無(wú)刷直流電動(dòng)機或永磁同步電動(dòng)機（PMSM）驅動(dòng)，以滿(mǎn)足高能效等級。通過(guò)為無(wú)刷電機使用基于逆變器的變速驅動(dòng)器，可以實(shí)現這種高能效。

 

老一代冰箱使用的是單相感應電動(dòng)機，這種電動(dòng)機不能自啟動(dòng)。通過(guò)添加輔助繞組或極點(diǎn)陰影來(lái)解決此問(wèn)題。但是，這兩種方法在啟動(dòng)后都浪費了能量，因為它們沒(méi)有其他用途。 ACIM電動(dòng)機的另一個(gè)挑戰是轉矩輸出在達到目標速度之前非常低。

 

另一方面，基于PMSM的壓縮機非常高效且運行安靜得多。當您確實(shí)需要時(shí)，它們還可以在啟動(dòng)和低速時(shí)提供更大的扭矩。由于這些原因，PMSM或內置永磁體（IPM）電動(dòng)機正成為新冰箱的首選解決方案。

 

壓縮機電機控制軟件尤其面臨挑戰，因為在停機和快速重啟期間由于冷卻液背壓高，因此要提供可靠的啟動(dòng)，并平衡每次機械旋轉中的活塞運動(dòng)。為了解決這些挑戰，我們基于dsPIC33數字信號控制器（DSC）的冰箱壓縮機參考設計為PMSM和IPM電機實(shí)現了獨特的算法，旨在確保每次啟動(dòng)均可靠。為了減少噪音和振動(dòng)，扭矩補償算法會(huì )自動(dòng)調整活塞運動(dòng)的電機速度。

 

使用PMSM電機通過(guò)實(shí)現變速（頻率）驅動(dòng)器（VFD）提供了另一種提高能源效率的方法。使用單相交流感應電動(dòng)機無(wú)法實(shí)現。VFD允許壓縮機以維持冰箱內部恒定溫度所需的最佳速度運行，從而節省了能源。

 

使用場(chǎng)定向控制（FOC）算法可提供VFD和其他高級電動(dòng)機控制功能，例如動(dòng)態(tài)啟動(dòng)和具有自動(dòng)恢復功能的失速檢測。與FOC一起，采用了單并聯(lián)電動(dòng)機電流檢測技術(shù)，從而降低了總體BOM成本。

 

Microchip的冰箱壓縮機參考設計可促進(jìn)快速原型開(kāi)發(fā)，并使用dsPIC33 DSC進(jìn)行具有成本效益的創(chuàng )新設計開(kāi)發(fā)。該設計可與多種冰箱壓縮機電機配合使用，同時(shí)支持內部永磁同步電動(dòng)機（IPMSM）和表面安裝永磁同步電動(dòng)機（SPMSM）。軟件算法可確保壓縮機以高背壓和低待機功耗可靠地啟動(dòng)。它使用單并聯(lián)電流檢測技術(shù)實(shí)現了無(wú)傳感器FOC VFD。該設計支持一系列有助于提高效率的高級控制技術(shù)。它提供過(guò)流保護，過(guò)壓和欠壓保護，速度誤差和浪涌電流限制功能，以實(shí)現可靠的運行。

dsPIC33 DSC具有許多功能，例如高級電動(dòng)機控制PWM，集成的高速ADC，運算放大器和高速模擬比較器，可幫助為PMSM實(shí)施經(jīng)濟高效的高性能FOC驅動(dòng)器。高水平的外圍設備集成有助于降低整個(gè)系統的BoM成本。

 

功能安全已成為行業(yè)中確保安全可靠運行的關(guān)鍵因素。“功能安全就緒” dsPIC33 DSC提供了許多安全硬件功能，功能安全輔助工具以及VDE和UL認證的IEC 60730 B類(lèi)安全診斷庫，這些功能簡(jiǎn)化了滿(mǎn)足功能安全標準的要求，從而實(shí)現了可靠而穩定的操作。

 

以下是使用dsPIC33 DSC冰箱壓縮機參考設計的一些好處：

•通過(guò)包含豐富保護功能，電機控制和應用程序源代碼，用戶(hù)指南和多個(gè)通信端口的交鑰匙示例設計加快開(kāi)發(fā)速度

•使用FOC可提供更平滑的扭矩和更好的啟動(dòng)和停止特性，從而使壓縮機運行更安靜并延長(cháng)使用壽命

•通過(guò)其高性能dsPIC33內核和控制外設降低系統級BOM成本，以實(shí)現無(wú)傳感器FOC，輔助電源的DC-DC控制以及片上運算放大器的單路電流檢測。