無(wú)電解電容變頻控制技術(shù)正在成為永磁同步電機(jī)（PMSM）控制領(lǐng)域的熱門(mén)選擇。該技術(shù)通過(guò)采用低成本且壽命更長(zhǎng)的CBB電容替代傳統(tǒng)的電解電容，不僅降低了系統(tǒng)成本，還延長(zhǎng)了使用壽命，并減少了單相交流電源中的諧波電流。代理銷(xiāo)售英飛凌旗下全系列IC電子元器件-中芯巨能將詳細(xì)介紹英飛凌基于XMC1302控制器的無(wú)電解電容變頻控制方案及其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

無(wú)電解電容變頻控制方案概述

在家電領(lǐng)域，尤其是冰箱中，無(wú)電解電容變頻控制方案展現(xiàn)出了顯著的優(yōu)勢(shì)。它通過(guò)使用CBB電容代替電解電容，有效解決了傳統(tǒng)方案中存在的壽命短、成本高以及諧波問(wèn)題。此方案無(wú)需有源功率因數(shù)校正（PFC），即可實(shí)現(xiàn)較低的諧波失真率，提高了系統(tǒng)的整體效率和可靠性。

XMC1302微控制器特性詳解

MATH協(xié)處理器

XMC1302內(nèi)置一個(gè)獨(dú)立于CPU運(yùn)行的MATH協(xié)處理器，支持32位除法運(yùn)算和24位CORDIC三角函數(shù)運(yùn)算，極大地減輕了主處理器的負(fù)擔(dān)，特別適合無(wú)傳感器磁場(chǎng)定向控制（FOC）算法的實(shí)現(xiàn)。

高性能VADC模塊

XMC1302配備了一個(gè)多功能12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（VADC），支持8至12位分辨率調(diào)整，并提供內(nèi)部模擬放大功能，可選1x、3x、6x或12x增益。這使得雙通道電流能夠同步采樣，提升了實(shí)時(shí)控制性能。此外，VADC具備自動(dòng)限值檢查功能，能直接觸發(fā)中斷，進(jìn)一步加快響應(yīng)速度。

CCU8單元與PWM生成

CCU8單元由四個(gè)完全獨(dú)立的16位定時(shí)器組成，每個(gè)定時(shí)器都能產(chǎn)生兩對(duì)互補(bǔ)PWM信號(hào)，并支持插入死區(qū)時(shí)間以防止開(kāi)關(guān)短路。這種靈活性使其非常適合用于三相逆變器控制等復(fù)雜應(yīng)用場(chǎng)景。

模擬比較器ACMP

XMC1302集成了三個(gè)高速模擬比較器（ACMP），延遲時(shí)間低至25ns，輸入電壓偏差僅為3mV左右，非常適合數(shù)字電源管理和電機(jī)控制應(yīng)用。

基于XMC1302的無(wú)電解電容變頻驅(qū)動(dòng)板設(shè)計(jì)

硬件架構(gòu)

無(wú)電解電容驅(qū)動(dòng)板設(shè)計(jì)緊湊，適用于小型化需求。相比傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)板，其體積更小，更適合現(xiàn)代家電產(chǎn)品的集成要求。硬件設(shè)計(jì)包括CBB電容（2~20μF）、弱電電路電源獨(dú)立供電及內(nèi)部運(yùn)放實(shí)現(xiàn)的AC電壓采樣。

控制策略

采用無(wú)傳感器FOC控制策略，每PWM周期進(jìn)行一次AC/DC電壓采樣，EPLL模式計(jì)算相位角。d/q軸參考電流及電壓基于最低直流安全電壓限制設(shè)定，同時(shí)為無(wú)傳感器PLL觀測(cè)器設(shè)計(jì)了大截止頻率濾波器，確保系統(tǒng)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)。

性能評(píng)估

轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性：測(cè)試表明，在4500rpm下轉(zhuǎn)速波動(dòng)小于14rpm，符合冰箱行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

壓縮機(jī)功耗：輕載條件下，無(wú)電解電容方案顯示出更高的能效；而在重載時(shí)，傳統(tǒng)方案略勝一籌。

AC功率諧波測(cè)試：不同負(fù)載條件下的功率因數(shù)均超過(guò)92%，表現(xiàn)出良好的電能質(zhì)量。

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