隨著智能家電對(duì)能效、壽命及成本控制需求的不斷提高，無(wú)電解電容變頻控制技術(shù)在冰箱領(lǐng)域的應(yīng)用正日益受到關(guān)注。作為一種經(jīng)濟(jì)高效的永磁同步電機(jī)（PMSM）控制方案，該技術(shù)主要采用薄膜電容替代傳統(tǒng)電解電容，能夠顯著降低系統(tǒng)成本、延長(zhǎng)使用壽命。同時(shí)，無(wú)需依賴(lài)復(fù)雜有源功率因數(shù)校正（PFC）電路，即可有效抑制單相交流輸入的諧波電流，有助于簡(jiǎn)化系統(tǒng)架構(gòu)、提高整體運(yùn)行可靠性。

為滿足冰箱壓縮機(jī)對(duì)低諧波電流、高功率因素及低成本控制的綜合需求，極海推出無(wú)電解電容變頻控制參考方案。該方案采用1顆APM32F035電機(jī)控制專(zhuān)用MCU和3顆GHD1620T電機(jī)專(zhuān)用柵極驅(qū)動(dòng)器，結(jié)合薄膜電容與IGBT電路，實(shí)現(xiàn)無(wú)需外接PFC電路即可有效抑制諧波電流，優(yōu)化板級(jí)功率因數(shù)，可為客戶提供高效實(shí)用的變頻控制解決方案。

APM32F035無(wú)電解電容變頻控制

參考方案介紹

極海無(wú)電解電容變頻控制參考方案，具備低噪聲、低電流諧波、高可靠性、轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性高等特點(diǎn)，有效降低系統(tǒng)成本、延長(zhǎng)使用壽命，進(jìn)一步提升系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。

無(wú)電解電容變頻控制方案板

該方案在交流電壓濾波整流后的電路中采用薄膜電容，并以APM32F035為主控芯片，檢測(cè)交流電壓與電機(jī)相電流的矢量控制，通過(guò)TIM1的3組互補(bǔ)PWM輸出至GHD1620T，來(lái)控制IGBT開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)電平逆變，從而驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)運(yùn)行。

方案框圖

無(wú)電解電容變頻控制參考方案優(yōu)勢(shì)

? 單芯片控制：采用APM32F035電機(jī)控制專(zhuān)用MCU，主頻72MHz，內(nèi)置M0CP協(xié)處理器，集成高速ADC和運(yùn)放等外設(shè)資源。憑借卓越運(yùn)算速度使得輸入交流電壓的觀測(cè)與電機(jī)FOC（磁場(chǎng)定向控制）運(yùn)算可以在單核上統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)；

? 可靠驅(qū)動(dòng)能力：無(wú)電解電容電機(jī)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)速精度及帶載能力與傳統(tǒng)有電解電容驅(qū)動(dòng)方案一致，可確保系統(tǒng)在不同工況下的穩(wěn)定性與可靠性；

? 先進(jìn)算法控制：特有輸入電壓跟隨算法，支持動(dòng)態(tài)負(fù)載調(diào)整，可降低電流諧波、節(jié)省PFC電路；

? 高性價(jià)比設(shè)計(jì)：薄膜電容可降低15%~20%系統(tǒng)成本、縮小30%系統(tǒng)體積，延長(zhǎng)產(chǎn)品使用壽命；

? 高驅(qū)動(dòng)功率：4μF薄膜電容，可實(shí)現(xiàn)400W的逆變功率。

關(guān)鍵性能參數(shù)

無(wú)電解電容控制轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)

無(wú)電解電容控制測(cè)試波形

AC：176V，4500rpm下的波形：黃色為母線電壓，藍(lán)色為電機(jī)電流。

APM32F035電機(jī)控制專(zhuān)用MCU

? 高效運(yùn)行性能：基于Cortex-M0+內(nèi)核，內(nèi)置M0CP協(xié)處理器，有助于減輕CPU負(fù)荷，為實(shí)現(xiàn)無(wú)感FOC控制算法提供了良好支持；

? 高速運(yùn)算ADC：采率高達(dá)1MHz，支持分段式采樣，能夠更好的將電壓與電流采樣時(shí)序分開(kāi)；

? 精準(zhǔn)定時(shí)器：TIM1支持輸出4組互補(bǔ)PWM，內(nèi)置死區(qū)功能，并可與ADC等外設(shè)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，顯著提升系統(tǒng)靈活性，適用于電機(jī)控制等高精度應(yīng)用場(chǎng)景；

? 高性能運(yùn)算放大器：集成4個(gè)通用運(yùn)算放大器，支持通過(guò)外接電阻調(diào)整運(yùn)放增益，也可選擇內(nèi)部預(yù)設(shè)的增益檔位。擺率高達(dá)10V/μs，增益帶寬積高達(dá)10MHz，具備優(yōu)異的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能。

GHD1620T電機(jī)專(zhuān)用柵極驅(qū)動(dòng)器（Coming）

? 600V雙N溝道單相電機(jī)專(zhuān)用柵極驅(qū)動(dòng)器；

? 支持寬范圍電壓10V~20V，提供3.3V/5V邏輯輸入兼容，懸浮偏移電壓+600V，適用于各種直流無(wú)刷/有刷電機(jī)應(yīng)用方案；

? 內(nèi)置500ns死區(qū)時(shí)間，支持欠壓/過(guò)溫保護(hù)、直通防止功能，可有效保護(hù)功率器件穩(wěn)定運(yùn)行；

? 內(nèi)部集成自舉二極管，可為高側(cè)電路提供足夠的電壓驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)；

? 內(nèi)置溫度傳感器輸出，實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償和自適應(yīng)控制，優(yōu)化電機(jī)控制能效。

面向電機(jī)控制應(yīng)用市場(chǎng)，極海擁有“MCU+Driver+IPM”的全棧電機(jī)產(chǎn)品矩陣，為客戶提供自主研發(fā)的多種核心電機(jī)控制算法，具備完善的電機(jī)控制通用開(kāi)發(fā)平臺(tái)，從應(yīng)用層、中間層、器件層、硬件層、資深電機(jī)團(tuán)隊(duì)上提供全面的生態(tài)支持，助力客戶提升電機(jī)運(yùn)行效能并實(shí)現(xiàn)快速的方案落地。