本文略述了變頻技術(shù),介紹了IRMCF341和IPM的相關(guān)知識,進而分IRMCF341

在變頻家電上的應用,分析和實踐表明基于IRMCF341微控制器的無傳感器的矢量控制技術(shù)變頻家電的解決方案具有高效率,成本低等諸多優(yōu)點,必得到廣泛的應用。

1. 概述
隨著國際油價的不斷攀升，人們越來越緊迫的認識到能源的重要性。如何高效，環(huán)保的利用能源是各個國家政府，學術(shù)界，工業(yè)界都非常注重的熱點問題，各種鼓勵節(jié)能減排的措施也層出不窮，節(jié)能儼然已成為現(xiàn)今社會的熱點話題。降低電機的能源消耗又是這場戰(zhàn)役的攻堅戰(zhàn)，據(jù)權(quán)威統(tǒng)計全世界電機每年消耗的能源占全球每年能源消耗的80％以上，而這其中對我們影響最大的莫過于家電中的電機能源消耗，比如電冰箱，空調(diào)，洗衣機等。變頻技術(shù)是降低電機能源消耗的一種有效手段，變頻家電在西方發(fā)達國家早已占據(jù)了主流，日本2000年變頻空調(diào)已占空調(diào)市場的90％以上，變頻冰箱占60％，變頻洗衣機占30～40％，而我們國內(nèi)變頻家電的起步較晚，但最近幾年發(fā)展迅猛，國內(nèi)各大家電巨頭陸續(xù)推出了各種變頻家電產(chǎn)品，國務院發(fā)展研究中心市場經(jīng)濟研究所預測：到2010年變頻空調(diào)將占據(jù)空調(diào)市場85％以上，有63％的消費者會選擇變頻空調(diào)。
變頻家電的變頻控制有多種實現(xiàn)方法，各有利弊，但哪種方法成本更低，效率更高，效果更好則是我們關(guān)心的問題。本文由淺至深介紹一種基于IRMCF341微控制器的無傳感器的矢量控制技術(shù)變頻家電的解決方案

2. 變頻技術(shù)簡介
通俗的講變頻技術(shù)是通過改變電機運行的交流電頻率實現(xiàn)速度控制的技術(shù)。以空調(diào)壓縮機為例目前主流的變頻空調(diào)采用的電機都是直流電機，按其驅(qū)動波形分為方波電機和正弦波電機，針對這兩種電機常用的有2種技術(shù)即120度控制技術(shù)和180度控制技術(shù)，即人們常說的方波驅(qū)動技術(shù)和正弦波驅(qū)動技術(shù)，下面就這兩種技術(shù)作個簡要的對比。

（1）120度控制技術(shù)：
120度控制技術(shù)是指任意時刻電機3相線只有2相導通，1相截止，表現(xiàn)在驅(qū)動波形上即在180度電周期內(nèi)任1相線只連續(xù)通電 120度，60度截止。這種技術(shù)驅(qū)動波形為方波，采用常見6拍換向方法進行換向控制。具有算法簡單,相對容易實現(xiàn)的優(yōu)點,但同時也存在著一些缺點: 在轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化時產(chǎn)生很大的轉(zhuǎn)差率,導致大電流,即能耗比,效率低；轉(zhuǎn)矩特性差,負載加大時會丟轉(zhuǎn)速；低速轉(zhuǎn)矩特性差,容易發(fā)生抖動。120度控制技術(shù)在早期的變頻家電產(chǎn)品上有部分采用，但因其效率低，轉(zhuǎn)矩特性差等問題先已逐步被180度控制技術(shù)取代。目前市場上最先進的180度控制技術(shù)是基于磁場定向矢量的變頻技術(shù)

（2）基于FOC(磁場定向)的矢量變頻控制系統(tǒng)：
其控制原理是通過一定的坐標轉(zhuǎn)換可以對磁通和轉(zhuǎn)矩直接控制，實現(xiàn)電流和轉(zhuǎn)速的雙閉環(huán)控制。具有可以在不產(chǎn)生大流的情況下實現(xiàn)快速的動態(tài)響應，即能耗比，效率高；轉(zhuǎn)矩性能好，可以在不丟轉(zhuǎn)速的情況下保證足夠硬的轉(zhuǎn)矩特性的點。但其電機控制算法相對復雜，實時要求性高，對軟件人員要求高，主要應用于負載變化快，動態(tài)響應要求高的場合，如變頻空調(diào)，洗衣機，機床控制系統(tǒng)等。

3. IRMCF341芯片簡介
3.1 綜述
IRMCF341 是美國國際整流器（IR）新推出的針對變頻家電無傳感器控制應用的高性能低成本電機控制IC。它采用最先進的基于磁場定位的矢量控制技術(shù)，利用單電阻電流采樣即可實現(xiàn)電機的三相電流重構(gòu),從而實現(xiàn)了FOC電流環(huán)和速度環(huán)雙閉環(huán)矢量控制, 驅(qū)動方式為180度正弦波。.IRMCF341 內(nèi)含2 個高性能的處理引擎，一個是8 位高速8051 核，另一個是 用于電機無傳感器控制的16 位電機控制引擎（MCE ）。8051 核的執(zhí)行速度為每兩個系統(tǒng)時鐘一個指令(如： 60MIPS @ 120MHz 系統(tǒng)時鐘)。8051 核和MCE 處理器:之間可以通過雙端口RAM 交換數(shù)據(jù)從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)視和指令輸入的功能。MCE 包含了基于硬件電路控制電機所需的所有控制資源，如PI 調(diào)節(jié)器、矢量旋轉(zhuǎn)、角度估計器、乘法/除法器、低損耗SVPWM 以及單電阻電流采樣/重構(gòu)等等。復雜的無傳感器控制算法中的關(guān)鍵要素（如：角度估計器）全部是已經(jīng)定義好的控制模塊，用戶可以通過使用與 MATLAB/SIMULINK 環(huán)境無縫連接的圖形化編譯器來設計自己的電機控制算法（在MATLAB/SIMULINK 環(huán)境下通過連接各單元功能模塊并編譯即可）。8051 代碼的仿真和調(diào)試可以通過基于JTAG 口的第三方調(diào)試工具來完成。IRMCF341 內(nèi)51 程序存儲器為48K 的RAM，封裝形式為小型QFP64 無鉛封裝。

IRMCF341