摘要：根據(jù)室外機雙永磁同步電機的無傳感器矢量控制和數(shù)字功率因數(shù)校正控制的要求，提出母線電壓、電機定子電流、功率因數(shù)校正電流的采樣策略和如何在單個MCU上實現(xiàn)控制的方法。針對整個系統(tǒng)控制的要求對MCU的PWM、ADC控制外設(shè)進行了優(yōu)化設(shè)計，定制了一款采用通用控制處理單元加專用控制加速器的雙核MCU。
關(guān)鍵詞：數(shù)字功率因數(shù)校正；永磁同步電機；無速度傳感器；雙核MCU

引言
隨著《房間空氣調(diào)節(jié)器能效限定值及能效等級》強制性國家標準的正式實施，對變頻空調(diào)整體性能的要求越來越高，低成本、低噪聲、高性能已成為變頻空調(diào)的發(fā)展趨勢。而作為變頻空調(diào)核心部件的壓縮機及其室外控制器是提升整機性能的關(guān)鍵。由于永磁同步電動機具有體積小、重量輕、損耗小、效率高、功率密度高等優(yōu)點，且采用正弦波控制方式可提高力矩輸出的穩(wěn)定性和降低噪聲，因此被廣泛應用在壓縮機和風機中。
傳統(tǒng)變頻空調(diào)的室外控制器由功率因數(shù)校正(PFC)、壓縮機驅(qū)動控制、風機驅(qū)動控制等電路構(gòu)成。其中PFC驅(qū)動采用模擬的專用控制芯片，壓縮機與系統(tǒng)控制采用MCU來實現(xiàn)無傳感器矢量控制及系統(tǒng)控制，而室外風機采用有霍爾傳感器的驅(qū)動芯片或者專門的MCU來實現(xiàn)無傳感器的矢量控制。采用多個芯片實現(xiàn)室外機控制，增加了成本，同時降低了系統(tǒng)的可靠性。
本文根據(jù)變頻空調(diào)產(chǎn)品控制系統(tǒng)高性能和低成本的特點，針對PFC和電機驅(qū)動的要求優(yōu)化了室外機控制器的外設(shè)，定制了一款通用控制處理單元加專用控制加速器的雙核MCU，實現(xiàn)了變頻空調(diào)的功率因數(shù)校正、壓縮機和風機的無位置傳感器矢量控制、冷媒控制等功能，同時分析了PWM產(chǎn)生，電流、電壓等信號的采樣方法，提高了室外機控制系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性。

1 變頻空調(diào)室外機驅(qū)動控制系統(tǒng)
本文提出的應用于變頻空調(diào)室外機控制系統(tǒng)主要由一個具有功率因數(shù)校正的整流器、兩個三相逆變器以及其他控制電路組成，整個系統(tǒng)由定制的雙核MCU進行控制。其中兩個三相逆變器用于驅(qū)動壓縮機永磁同步電機及風機永磁同步電機，一個功率因數(shù)校正電路用于實現(xiàn)母線電壓的主動控制，其他控制電路用于控制冷媒、環(huán)境溫度和室內(nèi)機通信等。
1．1 壓縮機、風機驅(qū)動控制系統(tǒng)
在家用變頻空調(diào)中，壓縮機永磁同步電機處于高溫、高壓、密封的環(huán)境中，必須采用無位置傳感器矢量控制。其位置和轉(zhuǎn)速估算算法主要是基于假定旋轉(zhuǎn)坐標系，如圖1所示。

將假定坐標系下的電機方程式與旋轉(zhuǎn)坐標系下的電壓方程相減可得離散化的方程如下：

由于采樣周期較短，誤差被放大，還需要對估算轉(zhuǎn)速進行濾波處理。