水富變頻技術(shù)及其在冰箱中的應(yīng)用

　　近幾年，家電領(lǐng)域競爭日趨激烈，技術(shù)含量不斷提高，產(chǎn)品質(zhì)量也有了長足發(fā)展。在冰箱領(lǐng)域隨著制冷技術(shù)和保溫技術(shù)的提高，冰箱的技術(shù)指標(biāo)不斷提升。但從控制角度講，人們并不滿足現(xiàn)狀，現(xiàn)在的傳統(tǒng)定頻冰箱使用繼電器控制壓機(jī)的啟停，不能調(diào)節(jié)速度，從而先天存在著耗電多、電流沖擊大、噪音大、控制特性差等缺點(diǎn)，從元件可靠性角度分析，整個(gè)冰箱的核心控制部件及驅(qū)動執(zhí)行部件（壓縮機(jī)）會因?yàn)殡娫礇_擊及頻繁起停而縮短壽命，同時(shí)也滿足不了人們預(yù)期的快速制冷，平穩(wěn)保溫等理想的控制特性。

　　尤其20世紀(jì)90年代以來，隨著人類控制手段的發(fā)展及電子元件技術(shù)成本的降低，新興的變頻技術(shù)不斷被引人各行各業(yè)，家電方面從空調(diào)、洗衣機(jī)到冰箱、微波爐也成功的運(yùn)用變頻技術(shù)而大大的提高了產(chǎn)品的使用壽命，降低了使用成本，提高了產(chǎn)品對用戶的滿足程度。

　　交流感應(yīng)變頻電機(jī)驅(qū)動的各種風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)，該種電機(jī)為交流感應(yīng)電機(jī)的一種，和普通交流電機(jī)的區(qū)別是考慮電機(jī)要在不同頻率下運(yùn)轉(zhuǎn)，在磁路設(shè)計(jì)方面保證了電機(jī)在各個(gè)頻率下工作都有篼的效率，不至于出現(xiàn)磁場強(qiáng)度過度飽和而增大損耗。

　　直流無刷有位置傳感器電機(jī)，直流變頻電機(jī)的一種，此類電機(jī)又分為方波驅(qū)動、正弦波驅(qū)動等類型，特點(diǎn)是電機(jī)本體自身裝有位置檢測裝置，如霍爾元件，這樣從控制系統(tǒng)來說，就直接得到了電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)的位置和轉(zhuǎn)速信息，簡化了控制的算法，但電機(jī)本體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本稍篼。

　　限公司，從事空調(diào)開發(fā)。

　　直流無刷無位置傳感器電機(jī)，直流變頻電機(jī)的一種，同樣，根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)子永磁磁極的特性不同，可以細(xì)分為方波驅(qū)動、正弦波驅(qū)動等類型，此類電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，效率篼，但因?yàn)槭∪チ宋恢脗鞲衅鳎o控制者帶來一定的控制難度，控制器要有判斷電機(jī)轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速的功能，從而增加了控制器的運(yùn)算負(fù)擔(dān)。

　　使用單片機(jī)，優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)，接口能力強(qiáng)，成本低，可選資源豐富，適用于家電行業(yè)，缺點(diǎn)是運(yùn)算速度慢。

　　使用DSP，優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)算快，適用于工業(yè)領(lǐng)域，缺點(diǎn)是抗干擾能力弱，接口能力弱，成本高，可選型號少。

　　用硬件實(shí)現(xiàn)，選用電機(jī)控制專用芯片實(shí)現(xiàn)變頻控制，核心控制部分只負(fù)責(zé)給控制芯片指令，該方案成本篼，改型困難，但可靠性篼，設(shè)計(jì)周期較短，難度較低。

　　用軟件實(shí)現(xiàn)，通常選用有6路PWM輸出的控制芯片或DSP，控制變頻對象的算法都由控制芯片完成，該方案成本低，通用性強(qiáng)，但程序量大，開發(fā)難度大。

　　驅(qū)動橋臂使用功率驅(qū)動分立元件，如IGBT、MOSFET等，再配以隔離和IGBT驅(qū)動芯片，該方案成本低，但占用PCB空間大，調(diào)試?yán)щy，保合性能和可靠性稍低，適合在產(chǎn)品生產(chǎn)成熟后，有降成本需求時(shí)再采用；用智能功率模塊實(shí)現(xiàn)，該方案成本偏篼，但使用方便，調(diào)試容易，可靠性強(qiáng)，保護(hù)功能可靠，可選資源豐富；1.3常用變頻控制軟件實(shí)現(xiàn)方案適用于直流無刷方波驅(qū)動電機(jī)，對于有位置傳感器的電機(jī)，電機(jī)結(jié)構(gòu)雖然相對復(fù)雜，但控制簡單，而對于無位置傳感器的電機(jī)控制難度存在于啟動和對相位的判別從而產(chǎn)生換相邏輯方面，但兩者和交流變頻技術(shù)比較算法相對簡單，需求資源相對較少，缺點(diǎn)是先天存在較大力矩波動，噪音相對較大，同時(shí)電機(jī)為永磁電機(jī)，一般價(jià)格會篼一些。

　　適用于直流無刷正弦波驅(qū)動變頻電機(jī)和交流感應(yīng)電機(jī)，前者為特殊形狀磁極永磁電機(jī)，價(jià)格稍篼，兩者缺點(diǎn)是運(yùn)算比較復(fù)雜，效率稍低于矢量控制，需求資源較多，優(yōu)點(diǎn)是力矩波動稍小，噪音小。

　　適用于交流感應(yīng)電機(jī)，缺點(diǎn)是運(yùn)算比較復(fù)雜，需求資源較多，優(yōu)點(diǎn)是力矩波動小，噪音小，電機(jī)價(jià)格相對低。

　　適用于女流感應(yīng)電機(jī)等，缺點(diǎn)是運(yùn)算比較復(fù)雜，需求資源較多，優(yōu)點(diǎn)是力矩波動更小，噪音小，成本篼，控制復(fù)雜，目前家電行業(yè)較少采用。

　　1.3.5直接轉(zhuǎn)矩矢量控制。適用于交流感應(yīng)電機(jī)等，缺點(diǎn)是運(yùn)算復(fù)雜，需求資源多，優(yōu)點(diǎn)是力矩波動小，噪音小，成本篼，控制復(fù)雜，目前家電行業(yè)較少采用。

　　2變頻技術(shù)在冰箱方面的應(yīng)用目前冰箱用壓縮機(jī)，市場上主要有交流定頻壓縮機(jī)和直流無刷無位置傳感器壓縮機(jī)，壓縮機(jī)的效率、噪音等性能指標(biāo)都能滿足使用要求，所以在變頻冰箱控制方案中，選用了無位置傳感器無刷直流電機(jī)方波驅(qū)動方案，驅(qū)動橋臂采用分立元件。

　　溫度傳感1人機(jī)界面從變頻冰箱的控制方案上可以了解變頻冰箱的優(yōu)點(diǎn)，通常變頻冰箱控制框圖如所示：當(dāng)用戶設(shè)置好參數(shù)后，控制器從傳感器采集數(shù)據(jù)從而決定出對壓縮機(jī)的控制策略，通過通訊線將相應(yīng)參數(shù)傳送給驅(qū)動板（主要是壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速參數(shù)），之后驅(qū)動板按要求調(diào)整壓機(jī)到要求轉(zhuǎn)速，其中驅(qū)動板實(shí)現(xiàn)了對壓縮機(jī)的過壓、欠壓保護(hù)，過流保護(hù)，低轉(zhuǎn)速啟動，從而減小啟動電流。

　　-03N的直流變頻壓縮機(jī)，實(shí)現(xiàn)了啟動電流小，過流保護(hù)，欠壓過壓保護(hù)，壓縮機(jī)在2000rpm到4000rpm連續(xù)可調(diào)等功能。在低速和高速下冰箱運(yùn)行平穩(wěn)，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能、降噪等目標(biāo)。

　　冰箱控制對象的性能提高，為廣大的技術(shù)人員提供了廣闊的設(shè)計(jì)空間，可以預(yù)見隨著人們對制冷和保鮮技術(shù)認(rèn)識的深人，利用更多的傳感器，冰箱領(lǐng)域會出現(xiàn)功能更強(qiáng)的模糊控制冰箱；隨著壓縮機(jī)廠家技術(shù)的不斷提升，會出現(xiàn)性能更優(yōu)越的各類變頻壓縮機(jī)；控制器的設(shè)計(jì)也會隨著電子元件的發(fā)展和控制理論的發(fā)展而出現(xiàn)性能更高、價(jià)格低廉的產(chǎn)品；同時(shí)在大容量冰箱方面，變頻技術(shù)會有更的表現(xiàn)。