家務中,吸塵器和掃地機成為每個家庭主婦理想的助手。
傳統吸塵器采用有刷電機,結構簡單,配件多,但散熱效果差,電機內部熱量未能被高速氣流帶走,導致溫升升高,可能引發漆包線絕緣失效、永磁體不可逆退磁,整個電機性能下降等問題。
吸塵器近年來,直流無刷電機因其良好的線性調速特性、高效率和動態特性大力普及,一直是調速控制的首選。盡管受到其他電動機如交流變頻電動機、步進電機的挑戰,但直流電動機仍然是調速控制中的最佳選擇,廣泛應用于生產和生活。為提升性能,一些吸塵器廠家紛紛引進直流無刷電機作為關鍵部件。
手持吸塵器手持吸塵器電機要求小巧輕便、高轉速、低噪音。為了實現小型輕量化同時滿足更強吸力,通常需要提高轉速。直流無刷馬達的最大優勢在于其高效能轉換比,但前提是必須通過良好的驅動算法實現對馬達的精確控制。無刷馬達的轉換率可高達70%。若驅動算法控制不善,將導致吸塵器性能下降,這在一些轉速很快、但吸塵效果不佳的吸塵器中可能出現。這并非結構問題,而是由于吸塵器馬達調試未達標準,導致馬達能效轉換較低。因此,優秀的無刷馬達驅動算法對產品性能至關重要。
那么吸塵器的算法到底采用無刷馬達的方波算法還是FOC算法呢?目前,最為出色的算法大多采用FOC算法。
電機控制算法簡介
1)無感方案框圖:
基于華天微KY32MT028的單電阻無感FOC觀測器方案采用成熟的全維SMO+PLL方案,算法響應速度快,實時跟蹤精度高,參數配置簡單,可直接閉環啟動:
無感方案框圖2)單電阻硬件移相:
為節約成本及占用更小的PCB布局面積,電機的電流采樣通過單電阻實現,但轉子在某些位置會使得單電阻采樣進入非觀測區,此時,KY32MT028內置的硬件飽和移相功能會自動調整PWM波形進而實現電流采樣重構:
單電阻硬件移相3)弱磁策略:
吸塵器在實際工況中,往往會被部分異物堵住進風口或濾網,此時為保證吸塵器的吸力足夠,通常需要通過弱磁手段提高電機的轉速,保證恒功率控制的要求:
弱磁策略4)KY32MT028方案靜止啟動波形:
啟動波形 -
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