永磁同步电机矢量控制方案在变频空调风机中的应用 

    变频空调以其节能、室内温度更稳定、噪音低等特点得到快速的发展，成为空调未来趋

 

势已成业界共识。

    变频空调一般是指空调压缩机及其风扇的变频控制，多采用永磁同步电机矢量控制的
方案。目前空调风机大多还是采用单相交流电机的定速风机，这种单相交流风机接入单相
交流电源就可工作，具有结构简单、可靠的优点，但是也有不能进行无极调速和风机效率
较低等缺点。为了进一步提高变频空调性能，当前已有空调厂家开始对空调风机进行变频

 

控制，真正实现空调的全变频控制。

    永磁同步电机(PMSM)，功率密度高体积小，结构简单，采用矢量控制(FOC)，具有动
态响应快，效率高、噪音低及安全可靠的特点，很适合应用在空调风机中，实现空调风机

 

的变频控制，下面介绍一种永磁同步电机矢量控制在变频控制风机中应用的方案。

    

 

系统结构

    此变频空调风机方案采用意法半导体的 STM32 MCU 平台，永磁同步电机(PMSM)矢量
控制(FOC)方案使用单电阻(Single Shunt)的电流检测和无位置传感器的速度位置检测来实

 

现。

    MCU 选用 STM32F103C6T6；功率模块驱动采用 3 片 L6390D，每个 L6390D 都内置有
运放、比较器及智能关断保护电路，运放可以用来放大采样电流，比较器及智能关断保护
电路可以用来实现电机过流保护；IGBT 为 6 片 STGDL6NC60D  

。

    L6390D 自带的智能关断功能可实现过电流保护电路(OCP)，加上过电压(OVP)和欠电压
(LVP)

 

等保护功能，使系统工作安全可靠。

    

 

低成本高性能的永磁同步电机的矢量控制方案

    永磁同步电机的矢量控制，具有动态响应快，稳速精度高，功率密度大，效率高，噪
音低等特点，是一种高性能的电机控制系统。矢量控制运算需要获取电机三相电流和准确
的转子位置信号，通常使用电流传感器和位置速度传感器，这增加了系统的成本。对风机
这类负载，负载相对稳定、起动力矩不大的应用，采用廉价的单电阻电流采样和无位置传
感器永磁同步电机的矢量控制方案，既有永磁同步电机的矢量控制的优点，达到应用性
能；同时又可达到低成本的目标。MTPA(每安培电流最大转矩)控制，针对内置式永磁同

 

步电机，提高风机系统效率。

    

 

单电阻电流采样 为了降低系统成本，本方案采用了先进的单电阻采样技术。一般来讲，

矢量控制算法需要采集电机至少两相电流，但单电阻采样只需要采集负母线的电流即可。 

    

“

单电阻采样，对于桥臂的每一个开关状态，其流过的电流状态， 0”表示开关管关断，

“

而 1”表示导通。由于电流在一个 PWM 周期内几乎不变，因此只需要在一个 PWM 周期内