基于电机主控芯片SH32F2601的变频洗衣机解决方案

文章主要大纲如下：

电机主控芯片SH32F2601介绍

变频洗衣机无感FOC方案框图

变频洗衣机无感FOC方案算法介绍

中颖滚筒BLDC洗衣机方案优势

中颖波轮DDM洗衣机方案优势

变频洗衣机硬件电路

电机主控芯片简介

内核：32位ARM Star， ARMv8-M架构，可选浮点和DSP运算

工作频率：84MHz，内部RC常温0.2%/全温度范围1%精度，可接外部晶振

集成硬件运算单元(MACP)：支持三角函数、坐标变换、SVPWM运算等

存储空间：64K/128K两种FLASH size，16K字节RAM，核心代码可加载至RAM

封装及I/O引脚：LQFP32(0.8mm pitch)29个IO、 TQFP48(0.5mm pitch) 45个IO

电压及温度范围：2.4V～5.5V单电源供电，环境温度-40℃～+105℃

电机专用PWM模块：16位timer、上下桥互补输出、自动死区、硬件触发AD等功能

ADC： 12bit 、2M采样率、16个channels及各自独立的结果寄存器

另有6个timer：2个PCA(可输出6路独立的PWM，或用做6路输入捕捉)、2个16位普通timer、1个独立的32位timer(QEI模块内)和1个systick

AMOC：4个OP、1个比较器，或者3个OP、2个比较器

丰富的通讯接口：3个urat、1个SPI、1个TWI，带FIFO功能

电机调试软件workbench：可通过仿真口或串口，实时显示电机波形，方便调试

无感FOC控制方案框图

变频洗衣机无感FOC方案算法

基本算法

Ø 空间磁场定向控制(FOC)

Ø 坐标变换(clarke、park及其逆变换)

Ø SVPWM空间矢量调制技术

Ø PID调节器

Ø 过流保护、电机过温保护、IPM过温保护

Ø 堵转、缺相、过压、欠压等异常检测

核心算法

Ø 电机转子位置和速度观测器

Ø 大负载启动及抗负载突变能力

Ø 4~5倍的深度弱磁控制

Ø 电子称重

Ø 偏心检测( OOB )

Ø 对角偏心检测(DOOB)

Ø 恒压制动和刹车制动

Ø 电机极低速运行

电机转子位置和速度观测器

电机转子位置和速度观测用的是滑模观测器+PLL，滑模观测器框图如下：

通过滑模观测器观测到电机反电动势信号后，利用锁相环(PLL)对反电动势滤波，提取准确的速度和位置信息，提高抗干扰能力。

锁相环(PLL)的结构框图如下图所示：

深度弱磁算法

弱磁控制算法的框图如下：

滚筒BLDC方案深度弱磁运行波形

深度弱磁，电频率1Khz的相电流波形如下：

滚筒BLDC方案大负载启动

大负载时启动，然后逐渐减小负载，波形如下：

滚筒BLDC方案抗负载突变能力

运行时突然加能够使电机停止的负载，然后再突然去掉负载：

波轮DDM洗衣机重载洗涤运行

满载洗涤模式电流波形：

波轮DDM洗衣机满载甩干运行

满负载甩干时电流波形：

称重检测

质量与功率的关系如下：

当检测称重时时，物体重量和功率曲线为：

偏心与对角偏心检测(OOB&DOOB)

偏心示意图：

偏心公式：

滚筒BLDC洗衣机恒压制动

波轮DDM 洗衣机极低速( 3hz )启动及运行波形

中颖滚筒BLDC洗衣机无感FOC方案优势

调速范围宽，电机机械转速范围150~18000rpm

启动转矩大，抗负载突变能力强

OOB/ DOOB检测精度高

称重算法精度高

恒压制动电压控制稳定

电机温度检测功能

内置高速运放，BOM成本低

最低速运行频率低，电机电频率最低可达3hz

启动转矩大，抗负载突变能力强

高精度低转速运行的偏心检测，可在电机转速10hz以内完成

称重算法精度高

电机温度检测功能

内置高速运放，BOM成本低

硬件系统—主芯片

硬件系统—模拟量采样

硬件系统—驱动

硬件系统—实物图

原文标题：中颖变频洗衣机无感FOC方案介绍

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审核编辑：汤梓红