以变频空调为代表的变频家电经过了突飞猛进的发展已进入了市场普及期。根据中怡康的统计数据,2011冷冻年度的变频空调总产量约为2500万台。支持三相永磁同步马达压缩机(PMSM)驱动的180度直流变频方案正受到很多中国白色家电厂商的追捧,以实现对提高精度和电机控制效率以及降低噪声的要求。
永磁同步电机的模型是一个多变量、非线性、强耦合系统,为了实现动态过程的矢量控制,转子磁场定向控制是一种常用的解耦控制方法。定子电流被分解成:直轴电流 Id(用于产生磁场,与转子的磁场叠加)和交轴电流 Iq(用于控制转矩)。马达转速可对负载的变化做出精确而快速的反应从而进行位置控制。利用坐标变换把定子及转子变量变换到一个旋转坐标系中可以降低马达方程的复杂性,包括Park/Clarke变换和逆变换。 另外在高速阶段采用磁场定向控制很难达转速要求,多采用弱磁控制法以实现高速控制,降低电动机的励磁电流而弱磁增速。
基于ARM Cortex-M3内核的32位RISC MCU正越来越多的普及在这类要求高性能且成本敏感的嵌入式应用中,配合芯片中的外设模块如高精度高速度的ADC以及PWM Timer完成对复杂控制算法的计算。针对此类应用目前市场上比较常见的基于Cortex-M3内核的MCU包括ST的STM32系列,Fujitsu的FM3系列,Toshiba的TX03系列等。