冰箱和其他廚房電器因其高能源需求而對離網能源系統(tǒng)提出了重大挑戰(zhàn)。改進的冰箱壓縮機現(xiàn)在由無刷直流電機或永磁同步電機 （PMSM） 驅動，以滿足高能效等級。這種高能效可以通過對無刷電機使用基于逆變器的變速驅動器來實現(xiàn)。

老一代冰箱使用不自啟動的單相感應電機。這是通過添加輔助繞組或極著色來修復的。然而，這兩種方法在啟動后都會浪費能量，因為它們沒有進一步的目的。ACIM電機面臨的另一個挑戰(zhàn)是，在達到目標速度之前，扭矩輸出非常低。

另一方面，基于 PMSM 的壓縮機非常高效，運行更安靜。它們還可以在您真正需要時在啟動時和低速時提供更大的扭矩。由于這些原因，永磁同步電機或內部永磁（IPM）電機正在成為新型冰箱的首選解決方案。

壓縮機電機控制軟件尤其面臨著在停止和快速重啟期間提供高冷卻液背壓的可靠啟動的挑戰(zhàn)，并平衡每次機械旋轉中的活塞運動。為了解決這些挑戰(zhàn)，我們基于 dsPIC33 數(shù)字信號控制器 （DSC） 的冰箱壓縮機參考設計為 PMSM 和 IPM 電機實施了獨特的算法，旨在確保每次都能可靠啟動。為了減少噪音和振動，扭矩補償算法會根據活塞運動自動調整電機速度。

使用永磁同步電機提供了另一種通過實施變速（頻率）驅動（VFD）來提高能源效率的方法。使用單相交流感應電機無法實現(xiàn)這一點。VFD允許壓縮機以保持冰箱內恒溫所需的最佳速度運行，從而節(jié)省能源。

使用磁場定向控制 （FOC） 算法可提供 VFD 和其他高級電機控制功能，例如動態(tài)啟動和具有自動恢復功能的失速檢測。與FOC一起，采用單并聯(lián)電機電流檢測技術，降低了整體BOM成本。

Microchip的冰箱壓縮機參考設計有助于使用dsPIC33 DSC快速原型設計和開發(fā)具有成本效益的創(chuàng)新設計。該設計適用于各種冰箱壓縮機電機，支持內部永磁同步電機 （IPMSM） 和表面貼裝永磁同步電機 （SPMSM）。軟件算法可確保壓縮機以高背壓和低待機功耗可靠啟動。它使用單分流電流檢測技術實現(xiàn)無傳感器FOC VFD。此設計支持一系列有助于提高效率的高級控制技術。它提供過流保護、過壓和欠壓保護、速度誤差和浪涌電流限制功能，以實現(xiàn)可靠運行。

參見圖1。用于 dsPIC33 DSC 參考設計的主要電路元件

參見圖2。冰箱壓縮機開發(fā)板的外形尺寸與實際冰箱中使用的板相同

dsPIC33 DSC具有許多特性，如先進的電機控制PWM、集成高速ADC、運算放大器和高速模擬比較器，有助于實現(xiàn)用于PMSM的高性價比FOC驅動器。高水平的外設集成有助于降低整體系統(tǒng)物料清單成本。

功能安全已成為行業(yè)內確保安全可靠運行以保護最終用戶健康的關鍵因素。我們的“功能安全就緒”dsPIC33 DSC提供許多安全硬件功能、功能安全宣傳資料以及VDE和UL認證的IEC 60730 B類安全診斷庫，可簡化滿足功能安全標準合規(guī)性的過程，從而實現(xiàn)可靠和穩(wěn)健的操作。

以下是使用 dsPIC33 DSC 冰箱壓縮機參考設計的一些優(yōu)勢：

? 通過交鑰匙示例設計加快開發(fā)時間，該設計包括豐富的保護功能、電機控制和應用源代碼、用戶指南和多個通信端口

? 使用FOC提供更平穩(wěn)的扭矩和更好的啟動和停止特性，使壓縮機運行更安靜，使用壽命更長

? 通過其高性能 dsPIC33 內核和控制外設（用于實現(xiàn)無傳感器 FOC、DC-DC 控制輔助電源）和利用片上運算放大器實現(xiàn)單分流電流檢測，從而降低系統(tǒng)級 BOM 成本

審核編輯：郭婷