對于該領域絕大多數(shù)的制造商來說，最優(yōu)先考慮的事項恐怕就是兩點：意識提高電器效率，二是降低可聞噪聲。通常，政府通過嚴格的法規(guī)來推動對效率的要求。然后，有一些消費者會愿意引領潮流，以相對較高的價格購買“更綠色”的電器。這驅(qū)使電器制造商研究相應的解決方案，解決效率和可聞噪聲方面的問題，同時讓增加的整體系統(tǒng)成本保持最低。例如，電器制造商希望設計出可以快速響應速度變化(包括洗滌和甩干兩個過程)的洗衣機。一些高級電機控制技術，如磁場定向控制(FOC)，也稱為矢量控制，有助于設計出更加安靜節(jié)能的洗衣機。
據(jù)了解，通過利用Microchip的最新一代dsPICDSC系列，電器制造商可以設計出顯著節(jié)省用電和成本的電機系統(tǒng)。半導體技術的發(fā)展促進了數(shù)字信號控制器(DSC)和功率電子開關的產(chǎn)生，它們可以用于設計變速電機。實際上，得益于DSC高效而高成本效益的電機功率管理，電器不再需要局限于使用一些定制的硬件和控制技術。這是因為dsPICDSC上包含專用于電機控制應用的外設。這些外設包括電機控制脈寬調(diào)制(MCPWM)、高速ADC和可擴展閃存程序存儲器。此外，dsPIC
DSC的DSP引擎還支持必需的快速數(shù)學運算，用于執(zhí)行需要大量計算的控制循環(huán)。本文將討論如何通過dsPICDSC使用FOC算法來控制洗衣機中的電機。在洗衣機中，dsPICDSC用作電機控制電路板上的信號控制器。用戶界面模塊可以采用8位單片機(MCU)進行處理，如Microchip的PIC16或PIC18系列MCU，可以針對三相感應電機(ACIM)、三相無刷直流(BLDC)電機或永磁同步電機(PMSM)分別實現(xiàn)FOC算法。由于構造方面的原因，PMSM電機的效率比ACIM電機高。以下將特別討論無傳感器FOC算法對于洗衣機中的PMSM電機是如何工作的。
下面將以FOC算法為中心進行講解。之所以使用FOC算法是因為傳統(tǒng)的BLDC電機控制方法以六步方式驅(qū)動定子，會導致輸出轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)振蕩。在六步控制方式中，先對兩個繞組通電，直到轉(zhuǎn)子到達下一個位置，然后電機換向到下一步?；魻杺鞲衅饔糜诖_定轉(zhuǎn)子位置，以便對電機進行電子換向。高級無傳感器FOC算法使用定子繞組中產(chǎn)生的反電動勢來確定轉(zhuǎn)子位置。六步控制(也稱為梯形控制)的動態(tài)響應本身就不適合用于洗衣機控制，因為一個洗滌周期中的負載會動態(tài)變化，并且實際負載還會因洗滌量和所選洗滌周期的不同而變化。此外，在前開式洗衣機中，當負載位于滾筒頂側(cè)時，電機負載要克服重力做功。只有高級算法(如FOC)可以處理這些動態(tài)負載變化。FOC算法會產(chǎn)生矢量形式的3相電壓，用于控制三相定子電流。通過使用Park和Clarke變換將物理電流變換為旋轉(zhuǎn)矢量，轉(zhuǎn)矩和磁通分量不會隨時間變化(時間不變性)——使得可以與直流電機一樣，使用諸如比例積分(PI)控制器之類的傳統(tǒng)技術來進行控制。根據(jù)設計，在有刷直流電機中，定子磁通和轉(zhuǎn)子磁通之間的角度保持為90°，從而使電機產(chǎn)生可能的最大轉(zhuǎn)矩。通過使用FOC技術，電機電流變換為2軸矢量，就如直流電機中的電流。此過程的第一步是測量三相電機電流。在實際測量中，由于3個電流值的瞬時和為0，所以只需測量其中兩個電流，就可以確定第三個電流的值。此外，由于只需要兩個電流傳感器，因此還可以降低硬件成本。
目前了解到的，實現(xiàn)高效的無傳感器FOC算法的方法在于通過在電器設計中使用DSC，通過采用FOC，在PMSM電機應用中，可以實現(xiàn)高達95%的高效率。此外，由于FOC可以協(xié)助控制定子電流，從而極大地減少了轉(zhuǎn)矩紋波，所以可以設計出更安靜的洗衣機。這可以幫助節(jié)省用電，響應動態(tài)負載變化，同時降低可聞噪聲。
