設(shè)計(jì)平臺(tái)可以幫助工程師快速實(shí)現(xiàn)可靠的變速馬達(dá)控制設(shè)計(jì)。從家用電冰箱、洗衣機(jī)、洗碗機(jī)到工廠的電泵、風(fēng)扇、辦公室空調(diào)系統(tǒng)等，所用各種馬達(dá)都需要有效的控制。大量依賴于感應(yīng)馬達(dá)、通用馬達(dá)和耗能機(jī)電驅(qū)動(dòng)器，它們的效率不是很好。馬達(dá)基設(shè)備耗能巨大，因此迫切需要工程師找到改善效率的方法。 以電冰箱為例，它占家庭能量消耗的15%。而其大部分能量浪費(fèi)在外殼散熱中。通常，電冰箱配置只全速工作的單相感應(yīng)馬達(dá)，當(dāng)內(nèi)部溫度上升到高于所希望的溫度時(shí)，壓縮機(jī)馬達(dá)運(yùn)行，希望的溫度達(dá)到溫度時(shí)，壓縮機(jī)關(guān)閉。 洗碗機(jī)中，大部分能量消耗在加熱大量水上。一個(gè)有效節(jié)能方法是減少所需的水量。 空調(diào)設(shè)備通常是家庭和辦公室中最大耗電設(shè)備。 　　變速馬達(dá)控制 用逆變器基變速永磁同步馬達(dá)（PMSM）方案替代傳統(tǒng)的馬達(dá)控制上述的所有應(yīng)用都能使效率得到顯著改善。 用變速馬達(dá)方案替代當(dāng)今效率低的馬達(dá)可節(jié)能高達(dá)60%。從環(huán)保對(duì)低能量的使用要求看，變速永磁馬達(dá)方案產(chǎn)生的聲音和電噪聲較小。PMSM具有較小的振動(dòng)，增加了產(chǎn)品可靠性，并且能提供更精確的馬達(dá)控制，使其在應(yīng)用中有較大的功能度。 　　直接驅(qū)動(dòng)永磁馬達(dá)洗衣機(jī) 洗衣機(jī)的直接驅(qū)動(dòng)正在流行，不僅是因?yàn)樾实母纳疲乙驗(yàn)闄C(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠。這種驅(qū)動(dòng)方式去掉了皮帶輪、皮帶和齒輪箱。永磁馬達(dá)控制雖好，但增加了成本，馬達(dá)的設(shè)計(jì)也較復(fù)雜。 永磁馬達(dá)控制引起的成本和設(shè)計(jì)增加是由于永磁馬達(dá)控制需要轉(zhuǎn)子位置信息。轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)激勵(lì)霍爾效應(yīng)傳感器是提供所需反饋的一種方法，但缺點(diǎn)是傳統(tǒng)的梯形電流交換在開關(guān)轉(zhuǎn)點(diǎn)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩假信號(hào)。外部轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)勢(shì)必會(huì)放大這些假信號(hào)，引起不希望的聲音和噪聲。更大的問題是驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩——變速曲線不能很好地匹配洗衣機(jī)的實(shí)際應(yīng)用，洗及機(jī)在低速時(shí)需要高轉(zhuǎn)矩、在高速時(shí)需低轉(zhuǎn)矩。最近的技術(shù)是在霍爾開關(guān)轉(zhuǎn)換點(diǎn)之間采用插值，使其具有正弦電流控制，提供低聲音、低噪聲的平滑轉(zhuǎn)矩和高速低轉(zhuǎn)矩工作。然而，霍爾傳感器組件的可靠性是制造商和用戶關(guān)心的問題，希望保修和維修成本最低。 需要有一種方法，能提高效率不需要傳感器，而且能降低變速馬達(dá)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的成本。這種需要引入無傳感器馬達(dá)控制的集成平臺(tái)基技術(shù)，此技術(shù)允許組合“構(gòu)建單元”來實(shí)現(xiàn)變速馬達(dá)驅(qū)動(dòng)所需的功能。同時(shí)還能靈活地提供專門的應(yīng)用配置。 圖1示出用于直接驅(qū)動(dòng)洗衣機(jī)的數(shù)字控制逆變器永磁馬達(dá)設(shè)計(jì)平臺(tái)。IR公司的iMOTION設(shè)計(jì)平臺(tái)為設(shè)計(jì)人員提供一個(gè)集成系統(tǒng)級(jí)方法，實(shí)現(xiàn)節(jié)能、變速正弦電流控制而不用位置傳感器。 設(shè)備控制IC集成了PMSM無傳感器速度控制所需的所有控制和模擬接口功能。IC中的模擬功能包括差分放大器，雙取樣和保持電路以及12位A/D轉(zhuǎn)換器，這些器件對(duì)于取樣跨接在DC連路分路器上的低電壓信號(hào)是必須的。逆變器功率模塊集成有高電壓柵板驅(qū)動(dòng)IC，有6個(gè)IGBT開關(guān)。此模塊包括用于馬達(dá)電流測(cè)量和功率模塊保護(hù)的DC鏈路分路器。用IC的專門運(yùn)動(dòng)控制引擎（MCE）硬件實(shí)現(xiàn)馬達(dá)控制算法，而裝置應(yīng)用軟件運(yùn)行在獨(dú)立的一同集成的8位處理器上。 　　數(shù)字控制算法 數(shù)字控制算法的說明示于圖2,集成有相位電流重建和轉(zhuǎn)子角估算，用場(chǎng)定向控制（FOC）算法控制馬達(dá)電流。FOC采用向量轉(zhuǎn)動(dòng)，去耦A(yù)C馬達(dá)繞組電流進(jìn)入兩個(gè)DC分量控制轉(zhuǎn)矩（IQ）和通量（ID）中。這簡(jiǎn)化了控制器設(shè)計(jì)，因?yàn)殡娏鳝h(huán)調(diào)節(jié)變成與馬達(dá)速度無關(guān)。外速度環(huán)基于速度誤差為IQ環(huán)計(jì)算轉(zhuǎn)矩參考目標(biāo)值。輸入到速度環(huán)有一個(gè)RAMP（斜率）功能來限制加速度到特定的限值內(nèi)，在輸出有一個(gè)LIMIT功能來限制馬達(dá)電流，另外一個(gè)控制功能導(dǎo)致相位提前，使得在驅(qū)動(dòng)內(nèi)永磁（IPM）馬達(dá)時(shí)，使轉(zhuǎn)矩輸出最大，但也可以置為負(fù)值，以減弱高速工作的通量。場(chǎng)減弱算法計(jì)算最佳ID參考電流以使有效逆變器電壓使用達(dá)到最大。 　　馬達(dá)控制引擎 用來自控制IC的MCE的庫宏單元實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制器（圖3）。MCE庫包括PI補(bǔ)償、限制函數(shù)和向量循環(huán)，這些通常都是用在馬達(dá)控制算法中。用圖形編輯工具定制算法，這不需要軟件編碼。算法執(zhí)行比RISC或DSP快兩倍半。很多時(shí)間，關(guān)鍵性計(jì)算用專門硬件執(zhí)行。 控制參量和系統(tǒng)變量存儲(chǔ)在共享的數(shù)據(jù)RAM中，所集成的8位微控制器也可以存取它們。這允許洗衣機(jī)應(yīng)用軟件能容易改變控制設(shè)置點(diǎn)（如目標(biāo)速度）或監(jiān)控控制變量（如轉(zhuǎn)矩電流IQ）。軟件可以在單獨(dú)8位處理器上用C語言開發(fā)。 變速無傳感永磁馬達(dá)方案，應(yīng)用在像洗及機(jī)這樣的裝置中，對(duì)環(huán)保所需的效率改進(jìn)會(huì)起關(guān)鍵作用?，F(xiàn)在把數(shù)字控制器IC、模擬柵極驅(qū)動(dòng)器和保護(hù)IC、電源供給級(jí)，以及新出現(xiàn)的技術(shù)（如IR公司的iMOTION平臺(tái)）結(jié)合起來，大大有助于工程師設(shè)計(jì)新產(chǎn)品，而不必顧及產(chǎn)品的成本，電路復(fù)雜性和面市時(shí)間。