冰箱变频控制板的设计方案和对策

冰箱变频控制板设计方案

二．总体设计及功能划分总体设计框图：

整流

滤波

L

N

V+（310V）

GND

驱动电路

逆变电路

PWM驱动

M

控制电路

PWM波形

三相电压采样

保护

电路

封锁

PWM

母线电压采样

三相电

流采样

1.电源部分

1）输入单相220V，采用全桥整流为310V直流，基本电路如下：

2.开关电源：暂时采用板载AC、DC变换器

型号：YAS2.5-15-NES 输入220VAC 输出15V 功率2.5W

5V 采用15V直流变换，采用7805三端稳压芯片。

3. 逆变和驱动部分

方案1：参考海信变频板：采用IR2103S驱动芯片，驱动IGBT：IRGR3B60KD2。

优点：此方案驱动电路简单，有模板测试，调试。

驱动电路：

逆变电路：

方案2：采用IPM（智能功率模块）型号：三菱, PS21562 600V 5A。

优点：外围电路简单，模块部集成：驱动电路，6个IGBT，有过流，过压，欠压

（驱动电路）保护。

IPM电路：

4. 保护电路

电流采样：三相电流采样，经比较器，作为过流保护信号。

母线电流采样，送主控芯片，做电流闭环。

电压采样：三相电压采样，经比较器，放大器，送主控芯片，做反电势检测，实现电机的控制算法。

母线电压采样：母线电压采样，送主控芯片，做为过压，欠压信号检测。

5. 控制方案

采用无位置传感器三相直流无刷电机控制方式，将检测获得的反电动势过零信号延迟30°电角度，得到6个离散的转子位置信号，为逻辑开关电路提供正确的换相信息，进而实现无刷直流电机的无位置传感器控制。反电动势的检测采用端电压检测法，通过检测非导通绕组的端电压，经过软件计算或利用硬件电路获得反电动势的过零点，从而控制无刷直流电机正确换相。控制电路如图1所示。

图1 三相无刷直流电机驱动模式

控制芯片型号：TMS320LF2401A

选型依据：

主频40MHz，指令周期只需20ns

8K-16位Flash

1K-16位RAM

7个PWM通道

1个捕获单元

1个功率保护引脚

5通道10位AD接口

32个管脚封装

3、无刷直流电机数学模型：

电机转速与频率对应关系为：

60f

，其中f为电流频率，p为极对数

n

p

反电动势：

电机转矩：

由公式可得：无刷直流电机反电动势与电机转速成正比，转矩与相电流近似成正比。由此作出电机的控制框图如图2所示。

图2 无刷直流电机转速电流双闭环控制框图

图3 无刷直流电机的典型电流和反电动势波形程序控制模块如图4所示

图4无传感器的三相无刷直流电机控制框图（转速闭环控制）