变速、无传感器马达控制(06-100)

　　设计平台可以帮助工程师快速实现可靠的变速马达控制设计。从家用电冰箱、洗衣机、洗碗机到工厂的电泵、风扇、办公室空调系统等，所用各种马达都需要有效的控制。大量依赖于感应马达、通用马达和耗能机电驱动器，它们的效率不是很好。马达基设备耗能巨大，因此迫切需要工程师找到改善效率的方法。

　　以电冰箱为例，它占家庭能量消耗的15%。而其大部分能量浪费在外壳散热中。通常，电冰箱配置只全速工作的单相感应马达，当内部温度上升到高于所希望的温度时，压缩机马达运行，希望的温度达到温度时，压缩机关闭。

　　洗碗机中，大部分能量消耗在加热大量水上。一个有效节能方法是减少所需的水量。

　　空调设备通常是家庭和办公室中最大耗电设备。

　　变速马达控制

　　用逆变器基变速永磁同步马达(PMSM)方案替代传统的马达控制上述的所有应用都能使效率得到显著改善。

　　用变速马达方案替代当今效率低的马达可节能高达60%。从环保对低能量的使用要求看，变速永磁马达方案产生的声音和电噪声较小。PMSM具有较小的振动，增加了产品可靠性，并且能提供更精确的马达控制，使其在应用中有较大的功能度。

　　直接驱动永磁马达洗衣机

　　洗衣机的直接驱动正在流行，不仅是因为效率的改善，而且因为机构简单、性能可靠。这种驱动方式去掉了皮带轮、皮带和齿轮箱。永磁马达控制虽好，但增加了成本，马达的设计也较复杂。

　　永磁马达控制引起的成本和设计增加是由于永磁马达控制需要转子位置信息。转子磁场激励霍尔效应传感器是提供所需反馈的一种方法，但缺点是传统的梯形电流交换在开关转点产生转矩假信号。外部转子结构势必会放大这些假信号，引起不希望的声音和噪声。更大的问题是驱动转矩——变速曲线不能很好地匹配洗衣机的实际应用，洗及机在低速时需要高转矩、在高速时需低转矩。最近的技术是在霍尔开关转换点之间采用插值，使其具有正弦电流控制，提供低声音、低噪声的平滑转矩和高速低转矩工作。然而，霍尔传感器组件的可靠性是制造商和用户关心的问题，希望保修和维修成本最低。

　　需要有一种方法，能提高效率不需要传感器，而且能降低变速马达驱动设计的成本。这种需要引入无传感器马达控制的集成平台基技术，此技术允许组合“构建单元”来实现变速马达驱动所需的功能。同时还能灵活地提供专门的应用配置。

　　图1示出用于直接驱动洗衣机的数字控制逆变器永磁马达设计平台。IR公司的iMOTION设计平台为设计人员提供一个集成系统级方法，实现节能、变速正弦电流控制而不用位置传感器。