吸塵器和掃地機是每個家庭都希望擁有的家務好幫手。一般來說,傳統(tǒng)的吸塵器有刷電機,結構設計簡單且配件較多,散熱效果差,電機內部熱量無法被高速氣流所帶走,溫升升高,而過高的溫度會致使漆包線絕緣失效、永磁體不可逆退磁和整個電機性能下降等問題出現(xiàn)。
近年來直流無刷電機被大力普及,因直流無刷電機具有良好的線性調速特性、較高的效率、良好的動態(tài)特性,所以一直占據(jù)著調速控制的傳統(tǒng)地位。雖然近來不斷受到其他電動機如交流變頻電動機、步進電機的挑戰(zhàn),但直流電動機仍然是許多調速控制電動機的最優(yōu)選擇。在生產(chǎn),生活中仍有著廣泛應用。一些吸塵器廠家開始大力引進直流無刷電機在其新的產(chǎn)品上作為性能提升的關鍵部件。
因手持吸塵器電機要求具有小體積、高轉速和低噪音。為了實現(xiàn)體積的小型化和輕量化,同時滿足更大的吸力效果,常常需要提高轉速。而直流無刷馬達最大的優(yōu)點就是能效比轉換比較高,當然前提條件就是無刷馬達驅動控制必須要做好驅動算法,否則無刷馬達的性能發(fā)揮不出來,搞無刷馬達的人都知道,其實并不是馬達跑得越快,性能越好,而是要控制馬達在運作過程中,盡量將電能轉換成風能,無刷馬達的轉換率高達70%,如果馬達驅動算法控制不好,那么其轉換的能效比上不去,吸塵器的性能就比較差。
有些吸塵器,轉速很快,但是吸塵效果卻不盡如人意,為什么呢?估計有人懷疑是結構沒做好導致的,實際上是因為吸塵器馬達驅動調試沒達到標準而造成的馬達能效轉換太低的結果。所以一個好的無刷馬達驅動算法對產(chǎn)品的性能起到關鍵作用。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?當前做得最好的其實基本都是FOC算法。
(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(shù)配置簡單,可直接閉環(huán)啟動:
(2)單電阻硬件移相:
為節(jié)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(xiàn),但轉子在某些位置會使得單電阻采樣進入非觀測區(qū),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(xiàn)電流采樣重構:
(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(wǎng),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:
(4)KY32MT028方案靜止啟動波形: