0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

基于ACM32 MCU的冰箱压缩机变频方案

冬至子 来源:上海航芯 作者:上海航芯 2023-05-23 15:18 次阅读

概述

冰箱制冷系统中最重要的部件是压缩机。它从吸气管吸入低温低压的制冷剂气体,通过电机运转带动活塞对其进行压缩后,向排气管排出高温高压的制冷剂气体,为整个制冷循环提供源动力。这样就实现了压缩→冷凝→膨胀→蒸发 ( 吸热 ) 的制冷循环。一般来说,压缩机由壳体、电动机、缸体、活塞、控制设备 ( 启动器和热保护器 ) 及冷却系统组成。

1.png

与普通冰箱相比,变频冰箱最显著的优点是提高制冷效率、节约电力、节约能源。另外,在能快速冷却的同时,还能保持温度波动范围较小,从而达到较好的冷藏保湿效果。压缩机转速的精准控制,压缩机无需频繁启停,噪音更小更安静。本文讨论了基于上海航芯ACM32G103的冰箱压缩机变频方案。

ACM32G103系列芯片规格介绍

• 采用M33内核,主频最高可达120MHz

• eFlash:320KB,加密存储,4KB I-Cache,4KB D-Cache,支持Flash加速0等待执行

• SRAM:64KB,其中后8KB在STOP2低功耗模式下可保持数据

• 2路12bits ADC,共19个外部通道,最高速率达3Msps,支持同步模式、加速采样、差分采样以及AUTO等功能

• 2个16位高级定时器,支持PWM输出/(6路)互补输出/死去插入/刹车/编码模式

通信接口丰富:4路UART、1路LPUART、3路SPI、2路I2C、2路I2S、2路CAN

• 封装类型丰富:QFN32/QFN48/LQFP48/LQFP64(7X7)/LQFP64(10X10)/LQFP100

ESD:4KV(HBM)

• 工作温度:-40°C~85°C

冰箱压缩机变频方案

2.png

注:ACM32G103系列支持OPA内部连接COMP和ADC

航芯冰箱压缩机变频方案以ACM32G103为主控,主要电力来源自电源转换,采用磁链观测器方式支持闭环全负载启动。

变频方案电机矢量控制

整个系统为闭环控制,内环为电流控制环路,外环为速度控制环路,电机本体方程如下:

3.png

4.png

FOC算法实现介绍

FOC算法基于磁链观测器

基于α-β坐标系下的PMSM数学模型如下:

5.png

α-β坐标系下电感表示如下:

6.png

对于SPM,数学模型可以简化为:

7.png

定义状态变量:

8.png

状态变量 y 实质就是反电势,对反电势积分可以得到磁链,那么对磁链的状态变量x微分则得到反电势。关系式如下:

9.png

为了构建非线性观测器,定义矢量函数:

10.png

矢量函数的模实质就是磁链幅值:

11.png

在对反电势进行积分获得磁链的过程中,最担心的就是直流偏置或积分漂移,常用高通滤波器、自适应补偿等方式来抑制这种负面因素。非线性模块的思路就是把估算的磁链的幅值与实际磁链幅值的差,作为估算的磁链分量的补偿项。关系式如下:

12.png

完成状态变量的观测器之后,就得到了磁链分量,改写如下:

13.png

通过观测的磁链分量就得到了观测的角度。

14.png

通过锁相环就可以得到速度和角度。

同时本算法为克服传统转速环系统跟随性差,动态响应场合差等问题,同时提出了自扰抗ADRC系统,如图所示。

15.png

传统转速环,在负载变化时或者调速时过冲严重,转速跟随性能差。ADRC系统转速跟随性能好,在动态负载场合好用。

结语

ACM32G103主频高,支持浮点运算和DSP,内置CORDIC,可以轻松实现上述的SVPWM产生器,Park/Clark变换,PI控制器,以及转子位置观测器。MCU内置的高速12位逼近型ADC和多级中断系统可以确保闭环控制的实时性。

冰箱压缩机变频技术,能避免无谓的能量消耗,省电节能;冰箱全天工作,采用变频技术后,压缩机始终处在低速运行状态,可以彻底消除因压缩机启动引起的噪声;变频技术控温精准、温度连续可调,变频冰箱对食材的保鲜效果更好。优势突出,变频冰箱市场普及率还远未达到行业预期,这片市场大有可为。

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • ESD
    ESD
    +关注

    关注

    48

    文章

    2003

    浏览量

    172655
  • mcu
    mcu
    +关注

    关注

    146

    文章

    16939

    浏览量

    350034
  • 电动机
    +关注

    关注

    73

    文章

    4088

    浏览量

    95916
  • 压缩机
    +关注

    关注

    11

    文章

    664

    浏览量

    79224
  • 热保护器
    +关注

    关注

    0

    文章

    101

    浏览量

    7760
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    基于SiC模块的电动压缩机设计

    压缩机是汽车空调的一部分,它通过将制冷剂压缩成高温高压的气体,再流经冷凝器,节流阀和蒸发器换热,实现车内外的冷热交换。传统燃油车以发动机为动力,通过皮带带动压缩机转动。而新能源汽车脱离了发动机,以电池为动力,通过逆变电路驱动无刷
    的头像 发表于 11-14 10:33 64次阅读
    基于SiC模块的电动<b class='flag-5'>压缩机</b>设计

    基于安森美ASPM27模块的汽车电动压缩机解决方案

    电动压缩机是一种机械装置,它可以通过减少最初增加压力的气体的体积,将低压下的气体转换为高压下的气体。在热管理系统中,这可以使制冷剂在压力下循环。这些电动压缩机拥有现代创新技术,与传统压缩机相比,这些电动
    的头像 发表于 11-14 09:29 70次阅读
    基于安森美ASPM27模块的汽车电动<b class='flag-5'>压缩机</b>解决<b class='flag-5'>方案</b>

    涡旋压缩机,机房空调的最佳伴侣!

    机房精密空调专用涡旋式压缩机是一种高效、节能、低噪音的压缩机,适用于各种型号的机房精密空调。精密空调专用涡旋式压缩机采用先进的涡旋技术。
    的头像 发表于 10-18 18:04 136次阅读
    涡旋<b class='flag-5'>压缩机</b>,机房空调的最佳伴侣!

    冰箱压缩机控制方案介绍

    冰箱压缩机好比一个小型的“心脏”,通过压缩低温低压气体来提高气体的温度,并通过冷凝、膨胀、蒸发过程,为冰箱提供了制冷的动力。而冰箱
    的头像 发表于 08-26 16:53 404次阅读
    <b class='flag-5'>冰箱</b><b class='flag-5'>压缩机</b>控制<b class='flag-5'>方案</b>介绍

    FOC4.3库开发变频空调用的直流压缩机,运行后电流波形较差的原因?

    现在使用ST的FOC4.3库开发变频空调用的直流压缩机,现在运行后,电流波形较差,不知怎么改进。
    发表于 04-16 06:08

    高效提升控制效率 | 基于ACM32 MCU的LED灯箱控制器方案

    灯箱控制器方案 我们推荐的LED灯箱控制器方案是以ACM32F070CBT7为主控芯片,主频64MHz,128KB eFlash和32KB SRAM,带有两路高达50Mbps的SPI接口。SPI模块
    发表于 03-07 13:47

    基于ACM32 MCU的两轮车充电桩方案,打造高效安全的电池管理

    ACM32F403RET7为主控芯片,该方案包含了电源模块、控制模块、显示模块、通讯模块等。ACM32F403主频高达180MHz,带两路CAN接口,可与BMS通信,读取电池相关信息,带四路高速QSPI接口,实现与NFC
    发表于 03-06 15:10

    离心压缩机的工作原理是什么

    离心压缩机是一种常见的压缩机类型,广泛应用于工业和商业领域。它通过旋转运动将气体抽入,增加其压力并将其排出。离心压缩机具有高效、可靠的特点,适用于各种气体的压缩和处理。下面将详细介绍离
    的头像 发表于 02-14 17:12 7358次阅读

    螺杆压缩机工作原理 螺杆压缩机的工作循环可分为

    螺杆压缩机是一种通过螺杆运动来压缩气体的机械设备。它由主螺杆和副螺杆组成,两者通过齿轮传动保持一定的相对运动轨迹。在工作过程中,气体被吸入螺杆压缩机的吸气口,然后沿着螺杆的螺旋槽被压缩
    的头像 发表于 02-04 10:19 1057次阅读

    压缩机的类型和区别

    压缩机的类型和区别  压缩机是一种用于提高气体压缩和输送能力的机械设备。根据不同的工作原理和应用需求,压缩机可分为多种类型,包括离心压缩机
    的头像 发表于 02-01 14:36 2839次阅读

    螺杆式空气压缩机与活塞式空气压缩机的区别

    螺杆式空气压缩机与活塞式空气压缩机是两种常见的压缩机类型,它们在结构、工作原理、性能和应用方面都有所不同。本文将从这些方面详细介绍这两种压缩机的区别。 结构和工作原理的区别: 活塞式空
    的头像 发表于 01-25 11:11 3317次阅读

    螺杆式制冷压缩机工作原理 离心式压缩机和螺杆式压缩机区别

    螺杆式制冷压缩机是一种常用于制冷和空调系统的压缩机,其工作原理是基于物理原理和机械设计的。在本文中,我们将详细介绍螺杆式制冷压缩机的工作原理,并与另一种常见的压缩机——离心式
    的头像 发表于 01-17 17:09 1513次阅读

    空气压缩机压缩后气体的最大压力有关系吗?

    空气压缩机压缩后气体的最大压力有关系么?比如多大的空压机后面达到多大的压力就转不动了?知道后面的最高压力如何选择压缩机型号啊?
    发表于 12-26 06:20

    如何选择压缩机

    如何选择压缩机? 选择压缩机是一个相当复杂的过程,需要综合考虑多个因素。本文将详细介绍如何选择压缩机,包括了所需的基本知识、市场上常见的压缩机类型、关键的选择因素和技术参数等。 一、基
    的头像 发表于 12-11 11:26 1042次阅读

    同步电机和异步电机变频控制的区别

    同步电机和异步电机变频控制的区别  同步电机和异步电机是两种不同的电机类型,变频控制是一种控制电机转速和运行特性的技术。下面将详细介绍同步电机和异步电机变频控制的区别。 一、同步电机: 同步电机
    的头像 发表于 11-23 10:47 1587次阅读