变频冰箱压缩机电机驱动控制的研究

摘要

随着人们对冰箱压缩机高效率、低噪声的追求,冰箱压缩机驱动控制技术的发展及家用电器能耗标识措施的出台,永磁无刷电机已广泛应用于冰箱压缩机控制系统中,采用矢量控制和无位置传感器控制技术来提高冰箱压缩机的效率和性能已成为研究热点。从驱动方式上看,直流变频压缩机可以采用方波驱动或正弦波驱动。与方波驱动相比,正弦波驱动控制的冰箱压缩机具有噪声低、振动小、效率高等优点,更加符合节能环保的发展方向。
　　 本文主要研究直流变频冰箱压缩机的正弦波驱动控制,根据冰箱压缩机的特点,采用无位置传感器控制技术和矢量控制技术。为了提高变频冰箱压缩机驱动控制的效率,首先分析压缩机中的损耗,建立压缩机的最小损耗数学模型,并推导出压缩机最小损耗控制时的 d轴电流；同时介绍了同步电机的坐标变换及电压空间矢量脉宽调制的原理和实现方法；采用滑模观测器的方法估算电机转子位置角和转速,实现压缩机的无传感器矢量控制,并详细分析了滑模观测器的设计及滑模增益的选取；同时,针对压缩机采用无传感器控制技术时转子初始定位及起动进行了分析。
　　 其次,在理论分析的基础上,利用Matlab／Simulink仿真软件搭建控制系统中各模块的仿真模型,并对所采用的控制策略进行了仿真验证,仿真结果验证了采用滑模观测器能实现压缩机的无位置传感器控制,并对最小损耗模型和矢量控制进行了验证。
　　 最后,以TMS320F28035数字信号处理器和智能功率模块为控制核心,对变频压缩机驱动控制系统的硬件进行了设计,通过DSP编程完成控制系统的软件设计,并在28035实验评估板上进行了验证。通过对所建立的虚拟控制系统模型仿真及评估实验,表明本文对变频冰箱压缩机所采用的控制策略和方法的可行性,并达到预期的控制效果。