隨著綠色環(huán)保、節(jié)能減排逐漸成為中國市場和社會的主題,政府監(jiān)管力度逐年加大,對各類產(chǎn)品的低能耗要求也越來越嚴格。從剃須刀,吹風機這樣的小家電,到工業(yè)自動化生產(chǎn)線,種類繁多的電機在各種消費類產(chǎn)品和工業(yè)產(chǎn)品中扮演著核心角色,為了達到節(jié)能環(huán)保的目標,電機控制技術(shù)變得尤為重要。針對中國市場,瑞薩在積極推廣高性能、低功耗RX單片機的同時,還開發(fā)了完全自主知識產(chǎn)權(quán)的先進電機控制解決方案RAMDA算法,用以構(gòu)建高性能、高可靠性的永磁同步電動機的驅(qū)動解決方案,幫助客戶開發(fā)新一代綠色環(huán)保的新產(chǎn)品。
家用電器保有量巨大,總能耗也十分可觀,是國家關(guān)注的重點。尤其對家用電器中的能耗大戶-空調(diào)器的能效要求逐年提高,其中空調(diào)壓縮機的驅(qū)動技術(shù)是提升能效的關(guān)鍵技術(shù)。
通過在RX單片機上結(jié)合RAMDA算法,客戶可以快速開發(fā)出高性能,高可靠性的空調(diào)室外機系統(tǒng)。
RAMDA算法是瑞薩電子提供的先進變頻驅(qū)動解決方案,瑞薩電子具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)。
RAMDA算法集電機控制和單相交流電源功率因數(shù)校正技術(shù)于一體,配合RAMDA程序框架,為用戶整體系統(tǒng)的開發(fā)提供了一個堅實的基礎(chǔ)平臺和友好的用戶接口。
RAMDA算法具備兩大核心技術(shù):用于調(diào)節(jié)電源功率因數(shù)的A-PAM功能和先進的壓縮機驅(qū)動技術(shù)。而這樣的算法,不增加硬件成本,相反,兩大核心技術(shù)同時提供了精簡的硬件需求。
經(jīng)過長期的市場驗證,得到客戶的充分認可。
下圖為RAMDA控制邏輯框圖:
用于功率因數(shù)校正的A-PAM技術(shù)
•直流母線電壓可變
•變頻系統(tǒng)綜合效率可調(diào)節(jié)
基于A-PAM,用戶可以精確控制直流母線電壓的輸出值,在保證系統(tǒng)綜合效率的前提下,提供足夠的直流母線電壓。 與傳統(tǒng)PFC相比較,A-PAM可以限制直流母線電壓的輸出值,PFC電路效率也比較高。
通過限制直流母線電壓,客戶可以選擇更低耐壓等級的濾波電容器,實現(xiàn)更低的系統(tǒng)成本。例如在單相220V供電系統(tǒng)中,傳統(tǒng)PFC的輸出直流電壓一般在350[V]-390[V],系統(tǒng)設(shè)計者會選擇450[V]耐壓的濾波電容器。采用了A-PAM技術(shù)后,可以實時的根據(jù)負載的變化把直流母線電壓限制在最高340[V]±1[V],系統(tǒng)設(shè)計就可以選擇400[V]耐壓的濾波電容器,降低了系統(tǒng)的硬件成本。
另外,A-PAM技術(shù)不需要檢測交流電壓過零點或者幅值的硬件電路,進一步降低了系統(tǒng)成本。
先進的壓縮機驅(qū)動技術(shù)
RAMDA算法提供基本的永磁同步電動機驅(qū)動功能,基于電機的基本參數(shù)(磁極數(shù)、繞組電阻、同步電感、最大磁通量、轉(zhuǎn)動慣量)使電機高效穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)。
而RAMDA算法與眾不同之處,是其獨創(chuàng)的力矩控制算法。
家電中普遍采用的都是單轉(zhuǎn)子類型的電機,如空調(diào)壓縮機等。在普通算法的驅(qū)動下,單轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的電機會引發(fā)系統(tǒng)振動。這種振動時有害的。以空調(diào)系統(tǒng)為例,在低轉(zhuǎn)速(低于30[rps])的情況下,會形成系統(tǒng)共振,系統(tǒng)噪音提高,嚴重時還會造成空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)力集中點的損壞。在高速運轉(zhuǎn)中,電動機相電流的峰值高,諧波大,高頻的噪音高,并且限制了變頻器的輸出能力。針對這樣的市場要求,RAMDA算法包含了以下兩個力矩波動補償技術(shù):
在G-type力矩控制作用下,系統(tǒng)振動達到最低,從而保證系統(tǒng)在低速下平穩(wěn)、正常運轉(zhuǎn),擴大了系統(tǒng)實際運行的低頻范圍。通過下圖可以看出,G-type力矩控制可以在低于30[rps]時大幅降低系統(tǒng)振動。
各種力矩控制作用下,系統(tǒng)振動振幅在各個轉(zhuǎn)速下的比較圖。