變頻技術(shù)及其在冰箱中的應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間:2019-07-12 11:32:12來(lái)源:
近幾年,家電領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈,技術(shù)含量不斷提高,產(chǎn)品質(zhì)量也有了長(zhǎng)足發(fā)展。在冰箱領(lǐng)域隨著制冷技術(shù)和保溫技術(shù)的提高,冰箱的技術(shù)指標(biāo)不斷提升。但從控制角度講,人們并不滿足現(xiàn)狀,現(xiàn)在的傳統(tǒng)定頻冰箱使用繼電器控制壓機(jī)的啟停,不能調(diào)節(jié)速度,從而先天存在著耗電多、電流沖擊大、噪音大、控制特性差等缺點(diǎn),從元件可靠性角度分析,整個(gè)冰箱的核心控制部件及驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部件(壓縮機(jī))會(huì)因?yàn)殡娫礇_擊及頻繁起停而縮短壽命,同時(shí)也滿足不了人們預(yù)期的快速制冷,平穩(wěn)保溫等理想的控制特性。
尤其20世紀(jì)90年代以來(lái),隨著人類控制手段的發(fā)展及電子元件技術(shù)成本的降低,新興的變頻技術(shù)不斷被引人各行各業(yè),家電方面從空調(diào)、洗衣機(jī)到冰箱、微波爐也成功的運(yùn)用變頻技術(shù)而大大的提高了產(chǎn)品的使用壽命,降低了使用成本,提高了產(chǎn)品對(duì)用戶的滿足程度。
交流感應(yīng)變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)的各種風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī),該種電機(jī)為交流感應(yīng)電機(jī)的一種,和普通交流電機(jī)的區(qū)別是考慮電機(jī)要在不同頻率下運(yùn)轉(zhuǎn),在磁路設(shè)計(jì)方面保證了電機(jī)在各個(gè)頻率下工作都有篼的效率,不至于出現(xiàn)磁場(chǎng)強(qiáng)度過(guò)度飽和而增大損耗。
直流無(wú)刷有位置傳感器電機(jī),直流變頻電機(jī)的一種,此類電機(jī)又分為方波驅(qū)動(dòng)、正弦波驅(qū)動(dòng)等類型,特點(diǎn)是電機(jī)本體自身裝有位置檢測(cè)裝置,如霍爾元件,這樣從控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō),就直接得到了電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)的位置和轉(zhuǎn)速信息,簡(jiǎn)化了控制的算法,但電機(jī)本體結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本稍篼。
限公司,從事空調(diào)開(kāi)發(fā)。
直流無(wú)刷無(wú)位置傳感器電機(jī),直流變頻電機(jī)的一種,同樣,根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)子永磁磁極的特性不同,可以細(xì)分為方波驅(qū)動(dòng)、正弦波驅(qū)動(dòng)等類型,此類電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,效率篼,但因?yàn)槭∪チ宋恢脗鞲衅鳎o控制者帶來(lái)一定的控制難度,控制器要有判斷電機(jī)轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速的功能,從而增加了控制器的運(yùn)算負(fù)擔(dān)。
使用單片機(jī),優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng),接口能力強(qiáng),成本低,可選資源豐富,適用于家電行業(yè),缺點(diǎn)是運(yùn)算速度慢。
使用DSP,優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)算快,適用于工業(yè)領(lǐng)域,缺點(diǎn)是抗干擾能力弱,接口能力弱,成本高,可選型號(hào)少。
用硬件實(shí)現(xiàn),選用電機(jī)控制專用芯片實(shí)現(xiàn)變頻控制,核心控制部分只負(fù)責(zé)給控制芯片指令,該方案成本篼,改型困難,但可靠性篼,設(shè)計(jì)周期較短,難度較低。
用軟件實(shí)現(xiàn),通常選用有6路PWM輸出的控制芯片或DSP,控制變頻對(duì)象的算法都由控制芯片完成,該方案成本低,通用性強(qiáng),但程序量大,開(kāi)發(fā)難度大。
驅(qū)動(dòng)橋臂使用功率驅(qū)動(dòng)分立元件,如IGBT、MOSFET等,再配以隔離和IGBT驅(qū)動(dòng)芯片,該方案成本低,但占用PCB空間大,調(diào)試?yán)щy,保合性能和可靠性稍低,適合在產(chǎn)品生產(chǎn)成熟后,有降成本需求時(shí)再采用;用智能功率模塊實(shí)現(xiàn),該方案成本偏篼,但使用方便,調(diào)試容易,可靠性強(qiáng),保護(hù)功能可靠,可選資源豐富;1.3常用變頻控制軟件實(shí)現(xiàn)方案適用于直流無(wú)刷方波驅(qū)動(dòng)電機(jī),對(duì)于有位置傳感器的電機(jī),電機(jī)結(jié)構(gòu)雖然相對(duì)復(fù)雜,但控制簡(jiǎn)單,而對(duì)于無(wú)位置傳感器的電機(jī)控制難度存在于啟動(dòng)和對(duì)相位的判別從而產(chǎn)生換相邏輯方面,但兩者和交流變頻技術(shù)比較算法相對(duì)簡(jiǎn)單,需求資源相對(duì)較少,缺點(diǎn)是先天存在較大力矩波動(dòng),噪音相對(duì)較大,同時(shí)電機(jī)為永磁電機(jī),一般價(jià)格會(huì)篼一些。
適用于直流無(wú)刷正弦波驅(qū)動(dòng)變頻電機(jī)和交流感應(yīng)電機(jī),前者為特殊形狀磁極永磁電機(jī),價(jià)格稍篼,兩者缺點(diǎn)是運(yùn)算比較復(fù)雜,效率稍低于矢量控制,需求資源較多,優(yōu)點(diǎn)是力矩波動(dòng)稍小,噪音小。
適用于交流感應(yīng)電機(jī),缺點(diǎn)是運(yùn)算比較復(fù)雜,需求資源較多,優(yōu)點(diǎn)是力矩波動(dòng)小,噪音小,電機(jī)價(jià)格相對(duì)低。
適用于女流感應(yīng)電機(jī)等,缺點(diǎn)是運(yùn)算比較復(fù)雜,需求資源較多,優(yōu)點(diǎn)是力矩波動(dòng)更小,噪音小,成本篼,控制復(fù)雜,目前家電行業(yè)較少采用。
1.3.5直接轉(zhuǎn)矩矢量控制。適用于交流感應(yīng)電機(jī)等,缺點(diǎn)是運(yùn)算復(fù)雜,需求資源多,優(yōu)點(diǎn)是力矩波動(dòng)比較小,噪音小,成本篼,控制復(fù)雜,目前家電行業(yè)較少采用。
2變頻技術(shù)在冰箱方面的應(yīng)用目前冰箱用壓縮機(jī),市場(chǎng)上主要有交流定頻壓縮機(jī)和直流無(wú)刷無(wú)位置傳感器壓縮機(jī),壓縮機(jī)的效率、噪音等性能指標(biāo)都能滿足使用要求,所以在變頻冰箱控制方案中,選用了無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)方波驅(qū)動(dòng)方案,驅(qū)動(dòng)橋臂采用分立元件。
溫度傳感1人機(jī)界面從變頻冰箱的控制方案上可以了解變頻冰箱的優(yōu)點(diǎn),通常變頻冰箱控制框圖如所示:當(dāng)用戶設(shè)置好參數(shù)后,控制器從傳感器采集數(shù)據(jù)從而決定出對(duì)壓縮機(jī)的控制策略,通過(guò)通訊線將相應(yīng)參數(shù)傳送給驅(qū)動(dòng)板(主要是壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速參數(shù)),之后驅(qū)動(dòng)板按要求調(diào)整壓機(jī)到要求轉(zhuǎn)速,其中驅(qū)動(dòng)板實(shí)現(xiàn)了對(duì)壓縮機(jī)的過(guò)壓、欠壓保護(hù),過(guò)流保護(hù),低轉(zhuǎn)速啟動(dòng),從而減小啟動(dòng)電流。
-03N的直流變頻壓縮機(jī),實(shí)現(xiàn)了啟動(dòng)電流小,過(guò)流保護(hù),欠壓過(guò)壓保護(hù),壓縮機(jī)在2000rpm到4000rpm連續(xù)可調(diào)等功能。在低速和高速下冰箱運(yùn)行平穩(wěn),實(shí)現(xiàn)了節(jié)能、降噪等目標(biāo)。
冰箱控制對(duì)象的性能提高,為廣大的技術(shù)人員提供了廣闊的設(shè)計(jì)空間,可以預(yù)見(jiàn)隨著人們對(duì)制冷和保鮮技術(shù)認(rèn)識(shí)的深人,利用更多的傳感器,冰箱領(lǐng)域會(huì)出現(xiàn)功能更強(qiáng)的模糊控制冰箱;隨著壓縮機(jī)廠家技術(shù)的不斷提升,會(huì)出現(xiàn)性能更優(yōu)越的各類變頻壓縮機(jī);控制器的設(shè)計(jì)也會(huì)隨著電子元件的發(fā)展和控制理論的發(fā)展而出現(xiàn)性能更高、價(jià)格低廉的產(chǎn)品;同時(shí)在大容量冰箱方面,變頻技術(shù)會(huì)有更優(yōu)秀的表現(xiàn)。