一种BLDC电机驱动的洗衣机控制器设计方案

　　摘要：本文介绍了现阶段洗衣机发展状况以及基于BLDC电机驱动的洗衣机控制器设计方案。BLDC电机是一种无刷直流电机，有调速控制性能好且效率高、没有励磁损耗和低噪声的特点。本电机驱动设计的控制器已经在实际生产中大量应用，并取得满意效果，提升产品竞争力的同时也满足了用户更宽泛的需求。

　　引言

　　随着“节能减排”成了国家经济发展“十一五”规划纲要的指标，人们在绿色环保方面的意识也逐渐增加。对已经普及的洗衣机来说，洗衣机的能耗和洗净率指标要求越来越高，所以现阶段洗衣机技术主要强调的是变频节能、低噪声和高洗净。尤其在高端洗衣机功能中，除了突出有触摸按键的人机界面或带除菌技术的健康洗之外，主要就体现在变频控制^[1]整机性能的提升。同时，从上世纪70年代电容启动式的单相异步电机控制技术在普通波轮洗衣机推广以来，在实际运行过程中输出功率低和电机噪声大，不能满足用户更宽泛的需求，因此无刷直流(BLDC)电机的开发应用有非常重要的意义。本文介绍采用BLDC电机作为驱动的洗衣机控制器设计，先说明电机的基本操作原理及其主要参数，然后从控制器的软硬件设计方面阐述了相关技术的运用。

　　1 BLDC电机概述

　　1.1 基本操作原理

　　近年来，无刷直流(BLDC)电机被引入到了传统波轮洗衣机的驱动中，这种电动机系统由电动机本体加上驱动控制电路组成。BLDC电机定子与交流电机的定子结构基本相同，定子绕组通常为三相绕组(参见图1)，三相绕组沿定子铁心对称分布^[2]，在空间互差120度电角度，即每个相位具有120度的导通间隔。电机的转子铁心上粘上永磁体材料，永磁体的弧极为180度，永磁体产生的气隙磁场呈梯形波分布，定子线圈内感应电动势亦是交流梯形波。BLDC电机驱动使用直流电源和开关电路控制，微控制器通过IGBT驱动器控制开关电路, 开关电路必须在每个绕组中使用一个高端开关和低端开关，从而产生旋转磁场。电机转子位置对于确定电机绕组换向所需的正确力矩非常重要，可以使用霍尔传感器计算转子的位置速度和转矩。

　　1.2 电机主要参数

　　BLDC电机作为洗衣机变频驱动电机使用时，其电机磁极对数一般为多极结构，本设计选用的电机主要参数如表1所示。通常洗衣机的转速范围是20r/min―1200r/min，所选用的电机调速范围是5r/min―1500 r/min，完全满足系统要求。