基于dsPIC30F4012的冰箱制冷壓縮機控制器系統

1 引言

家用冰箱壓縮機的驅動電機一般采用單相異步電動機。為了提高冰箱的綜合性能，省電降噪，提高冰箱制冷系統的工作效率，需對壓縮機電機進行調速控制。無刷直流電機BLDC(brushless DC motor)既具有交流電機結構簡單，運行可靠，維護方便的優點，又具有直流電機運行效率高和調速性能好的優點，因此，這里采用dsPIC30F4012 設計一種用于冰箱制冷壓縮機的無刷直流電機控制系統。

2 系統控制方案

該系統設計采用轉速、電流、位置三閉環控制方案，可獲得良好的控制性能，控制原理如圖1所示。

由于電機啟動時反電勢為零或很小，采用三段式升頻升壓法使電機啟動，這個過程主要由軟件實現，通過給被控電機提供頻率越來越高的驅動信號，同時不斷提高驅動信號的占空比，待電機達到一定速度時再轉向白同步運行方式。自同步運行時。單片機通過檢測反電勢過零點確定電機位置，再根據位置信號改寫 OVDCON(控制寄存器)值，逆變器采用pwm_on調制方式，即各個功率器件在導通的前60°進行PWM調制，后60°保持恒通的兩兩導通方式。該導通方式繞組利用率高，電機出力最大，平穩性最好，且PWM調制方式控制簡單，無控制死區，能有效抑制換向轉矩脈動，顯著提高電機的運行性能。

3 控制系統硬件設計

該系統通過檢測端電壓“過中點”得出轉子位置由dsPIC30F4012輸出PWM脈沖方波，經驅動電路驅動相應功率管的通斷，實現對電機的正確供電，使得電機正常運行。

3．1 dsPIC30F4012簡介

dsPIC30F4012為Microchip公司一款帶DSP處理能力的高性能16位單片機，其獨特的模塊構造和強大存儲性能使得將其運用于無刷電機控制具有一定的優勢。dsPIC30F4012具有片內的電機專用PWM控制器(MCPWM)；通過編程可產生獨立的、具有相同頻率和工作方式的三相6路 PWM波形，每個引腳驅動電流達25 mA，并由RE口直接輸出給驅動器，且三相互補不重疊。可防止同一橋臂上兩個功率管發生直通造成短路，該結構大大簡化了產生PWM波形的控制軟件和外部硬件，系統通過一電位器調節BLDC轉速；電阻對完成端電壓VDC的檢測，VDC／2即為端電壓“過中點”的電壓；電壓反饋通過3個電阻對來實現。

3．2 驅動電路

驅動電路如圖2所示。IR2101是IR公司生產的一款高性價比的驅動器，驅動效果好且操作簡單。IR2101驅動器可驅動一組功率管，整個功率電路只需 3塊即可，這樣不但節約制造成本，而且還提高系統穩定性。