空调电控全面走向变频时代 TI引领高效电机控制芯片技术

　　图3 的TI控制方案是基于Piccolo F2803x系列MCU，该系列MCU可实现设计升级、改善性能并简化数字实时控制系统的开发，从而为电机控制应用带来全新的效率与创新。F2803x包含一个通过一款新型 C 编译器实现的、可采用 C 语言进行编程的集成型控制律加速器 (CLA) 协处理器，旨在提升创新设计的水平。该 CLA 是一个 32 位浮点数学加速器，专为独立于 TMS320C28x CPU 内核工作而设计，以分担复杂的高速控制算法。这种分担将 CPU 解放出来去处理输入/输出和反馈环路测量，从而可使闭环应用的性能提升 5 倍之多。

　　此外，CLA自带中断控制器，并可直接访问 ADC与EPWM等外设。电源与时钟方面，Piccolo配备两个工作频率10MHz的片上振荡器，不但可提供三倍冗余，还可将误差精度可控制在±1%左右;此外，为了加强对谐波的控制以及避免信号下降沿丢失，TI还在Piccolo器件上运用了可支持150皮秒的频率调制增强型脉宽调制器(EPWM)，以及12位高速ADC。

　　F2803X可取代多个电子组件，从而在实现实时控制与系统管理的同时还可降低系统整体成本。例如，在变频空调设备中，一个F2803x控制器就可精确控制两部三相马达，并可执行功率因数校正(PFC)计算，具备掉电保护与上电复位功能。

　　SRM，前景看好的另一种高效电机形式

　　尽管因为转矩损耗小带来了高效率等优点，但永磁体材料价格的波动使得成本控制成为一个难点，而且对运行环境要求也比较高，会受温度、振动等相关因素的影响。于是无永磁体电机——开关磁阻电机(SRM)作为实现高效电机的一路思路成为一些尖端研究机构(特别是国外)积极跟进的方向。

　　谭博士指出：“开关磁阻电机在体积和功率密度、材料成本占优，设计结构灵活，对运行环境要求非常低，得益于控制器技术的发展，其功率因数也提升了很多，但因其非线性特性，故控制策略总体来说还是比较复杂。国内不少大学和研究机构在研究开关磁阻电机并紧跟国际潮流，我有幸与这些机构有很多互动。相信随着技术的创新和进步，未来开关磁阻电机的控制器成本下降空间会非常大!”

　　他在演讲中展示了合作单位开发的最新SRM研究成果和突破(效率最高达96%，图4)，引发听众浓厚兴趣，提问不断。该新型开关磁阻电机有两套转子，用特殊的方式叠加起来形成一个电机，它的最高效率可到96%左右。　　

图4：一种新型开关磁阻电机的效率最高达96%。

　　据谭博士介绍，通过新型的结构设计，开关磁阻电机可以开始达到与永磁电机相当的效率，特别是高速的情况下，而其尺寸和体积也可以逐渐接近后者，但因不需要永磁体材料，成本会低廉很多，更具经济性。从它自身控制拓扑上来讲，随着控制器技术的发展，它有潜力比传统的逆变器结构还要简化，成本也有望快速下降，因此作为高效电机具有很大的发展空间。