1 簡介

與傳統(tǒng)的單相交流電機(jī)相比，PMSM電機(jī)的效率更高、噪聲更低，因此被廣泛應(yīng)用于家用 電冰箱壓縮機(jī)中。典型的冰箱電氣控制系統(tǒng)包含2個控制板，一個用于控制冰箱系統(tǒng)，另一 個用于控制壓縮機(jī)。

本冰箱壓縮機(jī)開發(fā)參考設(shè)計（Refrigerator Compressor Development Reference Design， RCDRD）旨在幫助工程師使用dsPIC數(shù)字信號控制器（Digital Signal Controller，DSC） 開發(fā)PMSM壓縮機(jī)控制應(yīng)用。本開發(fā)參考設(shè)計的目標(biāo)是為內(nèi)置永磁同步電機(jī)（ Interior Permanent Magnet Synchronous Motor，IPMSM）和表面永磁同步電機(jī)（Surface Permanent Magnet Synchronous Motor，SPMSM）壓縮機(jī)提供一種極具競爭力的無傳感器控制解決方 案，兼具硬件和軟件。額定連續(xù)輸出電流為0.65A（RMS）。當(dāng)在室溫環(huán)境下以187V至264V單相輸入電壓運行 時，最高可達(dá)到約250W的連續(xù)輸出功率。對于壓縮機(jī)的瞬時高壓操作，峰值輸出功率為 350W。有關(guān)RCDRD硬件的更多詳細(xì)信息，請參見第2章“硬件說明”。本文檔介紹如何使用RCDRD原型1。下面的圖1-1給出了此參考設(shè)計的圖片。

圖1-1 冰箱壓縮機(jī)開發(fā)參考設(shè)計

1.1 系統(tǒng)和工具要求

1.1.1 基本要求

冰箱壓縮機(jī)開發(fā)板（Refrigerator Compressor Development Board，RCDB）。

MPLABX V5.10或更高版本。

編譯器XC16 V1.33或更高版本。

PICkit 3/PICkit 4在線調(diào)試器（部件編號：PG164130/PG164140）。

1.1.2 高級要求

以下要求適用于診斷和測試用具功能。

MCP2200隔離式USB轉(zhuǎn)UART演示板（部件編號：ADM00276）。

4條杜邦線。

X2C Scope插件30。

2 硬件說明

2.1 簡介

RCDB由220V交流電網(wǎng)供電，使用dsPIC33EP64MC202控制壓縮機(jī)電機(jī)。輸入的220V交 流電壓經(jīng)過濾波器和保護(hù)電路，然后通過整流器電路轉(zhuǎn)換為直流電壓。輔助電源電路為 MCU、反饋電路和三相逆變橋電路提供非隔離15V和3.3V電壓。下面的圖2-1給出了開發(fā)板 的圖片，而圖2-2給出了框圖。

圖2-1 冰箱壓縮機(jī)開發(fā)板

圖2-2 RCDB框圖

2.2 關(guān)鍵功能模塊

RCDB具有各種功能模塊：EMI濾波器和保護(hù)電路、整流器、輔助電源、MCU、逆變器、反 饋電路以及通信端口。圖2-3和表2-1中標(biāo)記了這些模塊。

圖2-3 RCDB

2.2.1 EMI濾波器和保護(hù)電路

開發(fā)板的輸入電源先經(jīng)過EMI濾波器和保護(hù)模塊，如下面的圖 2-4 所示。F300 是一個 250 VAC/10A快速熔斷器，在電流達(dá)到其額定值的1000%時，斷開時間為0.03s。Vst300是一個名稱為TVR14561D的氧化鋅壓敏電阻，用于浪涌保護(hù)。EMI濾波器包含兩級。如果只有一 級濾波器有效，則應(yīng)將CY300、CY303、CX302、L301和CX300脫焊，并將L301短路。

圖2-4 EMI濾波器和保護(hù)電路

2.2.2 整流器

此模塊包括一個浪涌電流保護(hù)電路、一個單相全橋整流器和一個直流母線電容，如下面的 圖2-5所示。開發(fā)板上電時，功率電阻R305會抑制浪涌電流。直流母線電容完全充電后，繼 電器RL30會將功率電阻短路。單相橋式整流器DB300會將工頻輸入交流電壓轉(zhuǎn)換為恒定的直流電壓。

圖2-5 整流器電路

2.2.3 輔助電源

輔助電源將分別為IGBT驅(qū)動器和dsPIC33EP64MC202生成15V和3.3V電壓。

圖2-6給出了輔助電源的框圖。15V電源軌將整流器輸出直接降壓得到。這樣可以省去反激方法中使用的變壓器和高額定電壓元件。MCP16331用于將此15V電壓降至5V。MIC5239 LDO將電壓從5V穩(wěn)壓至3.3V，以便為控制芯片dsPIC33EP64MC202提供干凈的電源。除了 控制芯片之外，此3.3V電源軌還將為其他數(shù)字和模擬控制電路供電，例如ADC參考和反饋 電路。這種方法可提供良好的輔助電源，而功耗卻很低。

圖2-6 輔助電源

2.2.4 MCU

本設(shè)計中選擇的是dsPIC33EP64MC202。另外，還有一種方法是由單個芯片同時控制冰箱 系統(tǒng)和壓縮機(jī)。Microchip提供了dsPIC33EP或dsPIC33CK系列的許多其他產(chǎn)品，可以很好 地滿足應(yīng)用的需求。

下表列出了本設(shè)計中的芯片引腳功能。

表2-2 dsPIC33EP64MC202引腳功能（SSOP）

2.2.5 逆變器電路

三相逆變器采用分立IGBT和單電流檢測電阻以節(jié)省系統(tǒng)成本。其中包括：

6個600V/15A IGBT

3個600V半橋IGBT驅(qū)動器MIC4608

單電流檢測電阻，用于電機(jī)相電流檢測

PWM開關(guān)頻率為2.5 kHz

MCU將PWM信號提供給3個半橋驅(qū)動器以開關(guān)6個IGBT，從而為電機(jī)各相供電。單電流檢 測電阻在負(fù)直流母線上以串聯(lián)方式連接，用于電流反饋和過流保護(hù)。

為簡單起見，圖2-7中僅給出了三相逆變器電路中的一相。

圖2-7 單相逆變橋電路圖

自舉電路 MIC4608的上橋臂驅(qū)動器用于驅(qū)動源極端子以HS引腳為參考的浮動N溝道IGBT。MIC 4608 中的電平轉(zhuǎn)換電路將以VSS引腳為參考的下橋臂電路與以HS引腳為參考的上橋臂驅(qū)動器隔 離。當(dāng)HS引腳的電壓升高時，上橋臂驅(qū)動器由自舉電容（CBST）供電。

HS節(jié)點鉗位 建議在開關(guān)節(jié)點與HS引腳之間使用二極管鉗位，以最大程度地減少HS引腳上較大的負(fù)毛刺 或脈沖。

有關(guān)自舉電路和HS節(jié)點鉗位的更多詳細(xì)信息，請參見MIC4608數(shù)據(jù)手冊。2.2.6 反饋電路 通過對直流母線電壓和電機(jī)相電流進(jìn)行采樣，實現(xiàn)電機(jī)控制和保護(hù)。

直流母線電壓反饋。它由分壓器和低通RC濾波器組成。分壓器將直流母線電壓分壓為3.3V/443.3V以匹配MCU邏輯電平。

電機(jī)電流反饋。電流檢測電阻位于三個下橋臂開關(guān)的發(fā)射極和“ DC-”之間。dsPIC33EP64MC202提供內(nèi)部運算放大器（運放）和比較器，用于放大電機(jī)電流和 進(jìn)行過流保護(hù)。運放的增益設(shè)置為4，電流檢測電阻電壓信號偏移0.2 VDC。因此， 電機(jī)的相電流范圍為-4.125A至+4.125A。

圖2-8給出了反饋電路的位置。

2.2.7 通信端口

RCDB提供了三個端口，用于與調(diào)試工具和/或系統(tǒng)控制板之間相互收發(fā)數(shù)據(jù)。所有這些端 口均由3.3V電源軌供電。

UART1通信端口是非隔離式端口，能夠直接轉(zhuǎn)換板上dsPICDSC輸入和輸出的UART信號。此端口用于與計算機(jī)/MPLAB X IDE通信。注：UART1端口是非隔離式端口。直接將此端口與其他非隔離系統(tǒng)連接時，損 壞電路板的風(fēng)險較大。強(qiáng)烈建議將此端口與MCP2200隔離式USB-UART演示板 或其他隔離式USB-UART轉(zhuǎn)換器連接。

UART2通信端口用于與冰箱系統(tǒng)控制板通信，以獲取命令和運行狀態(tài)信息。此端口 由兩個光耦合器隔離。

方波接收器端口提供了另一種從主控制板接收速度命令的方法。此端口由一個光電 晶體管隔離。

圖2-9給出了通信端口的位置。

圖2-9 通信端口

2.3 用戶接口

2.3.1 連接器和插座

(1) 電源插座

交流電源插座（CON300）

壓縮機(jī)的三相逆變器連接器（CON100）

(2) 信號插座

隔離式方波接收器插座（CON200）

隔離式UART2通信插座（CON201）

非隔離式UART1通信插座（CON202）

PICkit 3/PICkit 4在線調(diào)試器插座（CON203）

UART插座有4個端子。方波插座有2個端子。調(diào)試器插座有5個端子。表2-3列出了每個端子 的功能。

表2-3 信號插座的端子功能

所有插座的位置均可在圖2-10中找到。

圖2-10 所有插座和LED指示燈

2.3.2 LED指示燈

開發(fā)板上有兩個LED指示燈。圖2-10中給出了兩個LED的位置。LD300指示3.3V電源軌是否可用。當(dāng)3.3V電源軌就緒時，此LED點亮。LD200指示開發(fā)板的運行狀態(tài)和錯誤消息。開發(fā)板上電后，此LED始終閃爍?？蛻艨赏ㄟ^ LED閃爍獲得運行信息。當(dāng)RCDB按預(yù)期運行（例如壓縮機(jī)正常運行）時，下表列出了其所 有可能的運行狀態(tài)。

表2-4 運行狀態(tài)LED閃爍模式

如果驅(qū)動壓縮機(jī)的開發(fā)板處于故障狀態(tài)，則LED將按以下錯誤代碼形式閃爍。

表2-5 LED閃爍模式錯誤代碼

在上表中，“+”表示LED以50%占空比 @ 1.67Hz閃爍一次?！?”表示LED在1.67 Hz的 整個周期內(nèi)熄滅。

2.4 電氣規(guī)范

下表列出了RCDB開發(fā)板的電氣規(guī)范：

表2-6 RCDB開發(fā)板的電氣規(guī)范

3 設(shè)置和運行

RCDRD的軟件已針對基本操作進(jìn)行了配置。本章介紹如何設(shè)置軟件、運行壓縮機(jī)和調(diào)試 代碼。

3.1 基本操作

基本操作包括打開軟件項目、配置和編譯代碼，以及對開發(fā)板上的芯片進(jìn)行編程。

(1) 啟動MPLAB X IDE V5.10，然后打開項目“RCDRD_V1.0.X”。

注：此項目需要MPLAB X IDE V5.10或更高版本。

(2) 在左側(cè)名為“Project”（項目）的選項卡上右鍵單擊此項目，選擇最后一項“Properties”（屬性）。

在“Project Properties”（項目屬性）頁面上，可以在“Hardware Tool”（硬件工 具）部分選擇編程器/調(diào)試器，并且在“Compiler toolchain”（編譯器工具鏈）部分選 擇編譯器（XC16 V1.33或更高版本）。將編程器/調(diào)試器連接到計算機(jī)后，即可在Hardware Tools（硬件工具）列表中找到“PICkit 3”/“PICkit 4”項。單擊“Apply”（應(yīng)用），應(yīng)用選擇。

(3) RCDB開發(fā)板采用熱地線設(shè)計。當(dāng)它與任何其他非隔離工具和設(shè)備（例如計算機(jī)和示波 器等）連接時，禁止為其供電。建議使用編程器/調(diào)試器對芯片進(jìn)行編程，因為編程器/ 調(diào)試器可以為開發(fā)板提供3.3V電壓來進(jìn)行編程。

應(yīng)用編程器/調(diào)試器選擇（PICkit 3/PICkit 4）后，可以在“Project Properties”窗口的 “Categories”（類別）列表中找到“PICkit 3”/“PICkit 4”項。在“PICkit 3”/“PICkit 4”頁面上的“Option categories”（選項類別）中，選擇“Power”（電源）項。選中“Power target circuit from PICkit 3”（通過PICkit 3為目標(biāo)電路供電）項， 然后為“Voltage level”（電壓值）項選擇“3.25”。單擊“OK”（確定），應(yīng)用選擇。

(4) 單擊工具欄或“Production”（生產(chǎn)）菜單中的“Clean and Build Project”（清除并編 譯項目）按鈕，編譯代碼。

(5) 成功編譯之后，將PICkit 3/PICkit 4連接到RCDB CON203。

單擊工具欄上的“Make and Program”（編譯并編程）按鈕，將代碼下載到芯片中。

注：在執(zhí)行此步驟之前，請確保交流電源已斷開與開發(fā)板的連接。

(6) 斷開PICkit 3與開發(fā)板的連接。確保RCDB未與任何其他非隔離開發(fā)板或設(shè)備連接。

(7) 在CON100上連接壓縮機(jī)或電機(jī)，在CON300上連接交流電源。為開發(fā)板上電。開發(fā)板 現(xiàn)在處于“已停止”狀態(tài)，LED會以50%占空比@0.625 Hz閃爍。

3.2 使用診斷內(nèi)核運行

就RCDRD原型1而言，運行壓縮機(jī)的唯一方法是使用代碼中的診斷內(nèi)核功能。與診斷內(nèi)核 功能配合使用的工具是X2C Scope 插件和MCP2200 隔離式 USB 轉(zhuǎn) UART 演示板。X2C Scope是MPLAB X IDE的插件，用于簡化調(diào)試工作。它能夠提供通過UART在dsPIC數(shù)據(jù)存 儲器中讀寫變量的完整功能，還可以在實時模式下繪制這些變量。

(1) 安裝X2C Scope插件。從“Tools”（工具）菜單中選擇“Plugins”（插件）項。在 “Downloaded”（已下載）頁面上，單擊“Add Plugins...”（添加插件...）按鈕，選擇 “at-lcm-x2c-mplabscope.nbm”文件。單擊“Install”（安裝），安裝X2C Scope插件。

(2) 打開project properties（如3.1(2)中所示），在“Loading”（裝入）頁面的生產(chǎn)編譯期 間使能“Load symbols when programming or building for production (slows process)”（為生產(chǎn)進(jìn)行編程或編譯時裝入符號（減慢過程））。

(3) 通過杜邦線將MCP2200隔離式USB轉(zhuǎn)UART演示板連接到計算機(jī)和RCDB。

(4) 將代碼下載到驅(qū)動板（如3.1(4)(5)(6)中所述），斷開所有非隔離器件的連接。注：每次開發(fā)板掉電和上電時均需要下載代碼，以將X2C Scope連接到板上MCU。

(5) 斷開編程器/調(diào)試器的連接，然后為開發(fā)板上電。

(6) 從“Tools”菜單上的“Embedded”（已安裝工具）中單擊“X2CScope”，啟動X2C Scope?！癤2C Scope Configuration”（X2C Scope配置）窗口將打開。

(7) 按下圖所示設(shè)置參數(shù)，在“Select Project”（選擇項目）按鈕中選擇此RCDRD項目。然后單擊“Disconne...”（斷開...）按鈕，將計算機(jī)連接到驅(qū)動板。

(8)在“Project Setup”（項目設(shè)置）頁面上，“Scope Sampletime”（示波器采樣時 間）用于配置將在示波器時間軸中顯示的采樣時間間隔，其值必須與PWM周期相同。在RCDRD中，該值為400 μs（5 kHz）。“X2C Scope Watch”（X2C Scope觀察） 窗口中的“Watch Sampletime”（觀察采樣時間）用于配置刷新時間間隔，其值應(yīng)大 于PWM周期。單擊“Set Values”（設(shè)置值），應(yīng)用設(shè)置。

(9) 在“Data Views”（數(shù)據(jù)視圖）頁面上，單擊“Open Scope View”（打開示波器視 圖），打開“X2C Scope Scope”（X2C Scope示波器）窗口。此窗口用于顯示變量的 波形。單擊“Open Watch View”（打開觀察視圖），打開“X2C Scope Watch”窗 口。此窗口用于顯示和更改變量值。這兩個窗口中只能添加全局變量。

例如，下圖的“X2C Scope Watch”窗口中選擇了systemData.X2CVelocityReference、 systemData.X2CSystemStatesFlag 和 motor.faultDetect.faultDetectFlagBackup 這三個 變量。變量 systemData.X2CVelocityReference 是壓縮機(jī)電 機(jī)的參考電 磁速度（以 RPM 為單 位）。變 量 systemData.X2CSystemStatesFlag 是系統(tǒng)狀 態(tài)標(biāo)志。變量 motor.faultDetect.faultDetectFlagBackup是故障標(biāo)志。有關(guān)標(biāo)志的更多詳細(xì)信息，請參 見附錄A. 標(biāo)志說明。另外，也可以添加其他關(guān)注的變量。

(10) 在“X2C Scope Scope”窗口中添加要觀察的變量。例如，添加參考速度和反饋速 度、參考id/iq和檢測到的id/iq以及輸出vd/vq等。單擊“SAMPLE”（采樣）按鈕，開始 采樣變量并顯示波形。

(11) 使用大于最小速度的數(shù)據(jù)配置參考速度變量systemData.X2CVelocityReference。壓縮 機(jī)將開始運行。Scope（示波器）窗口將實時顯示變量波形。

(12) 操作結(jié)束時，切記單擊“Connected”（已連接）按鈕，斷開X2C Scope與開發(fā)板的 連接。

(13) 有關(guān)X2C Scope的更多詳細(xì)信息，請參見文件“X2CScope Documentation”。

3.3 通過測試用具進(jìn)行調(diào)試和測試

FDCRD提供了一個測試用具組件，可用于輕松修改換相和電機(jī)控制環(huán)的控制工作模式。它 代表幾個運行時參數(shù)，這些參數(shù)用于將系統(tǒng)置于某些測試模式。通過結(jié)合電機(jī)控制應(yīng)用中

使用的其他可調(diào)參數(shù)，可以調(diào)試和測試壓縮機(jī)及開發(fā)板以確保其正常運行。它與換相和電 機(jī)控制環(huán)緊密耦合，如下圖所示。

3.3.1 通過測試用具進(jìn)行調(diào)試和測試操作

在“X2C Scope Watch”窗口中，可以設(shè)置所有調(diào)試和測試操作。

(1) 啟動測試模式

設(shè)置密鑰會使控制系統(tǒng)進(jìn)入測試模式。否則，所有其他測試用具功能將不可用。

啟動操作：

設(shè)置systemData.testing.key = TEST_GUARD_VALID = 53670。

停止操作：

設(shè)置testing.key != TEST_GUARD_VALID != 53670。

(2) 直接設(shè)置Vd和Vq 旁路速度環(huán)和電流環(huán)，并向其輸出Vd/Vq饋入設(shè)置值。它用于調(diào)試和測試SVPWM占空 比計算功能。此功能僅設(shè)置輸出電壓的幅值。

啟動操作：

為motor.testing.overrideVdqCmd.d和testing.overrideVdqCmd.q設(shè)置適當(dāng)?shù)?值。這兩個變量的值已歸一化。

設(shè)置motor.testing.operatingMode = OM_FORCE_VOLTAGE_DQ = 1。設(shè)置的Vd和Vq可用。

停止操作：

設(shè)置testing.operatingMode = OM_DISABLED = 0。沒有輸出電壓。

相關(guān)功能：

結(jié)合功能(5)中的電磁頻率可設(shè)置輸出電壓頻率。

結(jié)合功能(6)中的電磁角可設(shè)置電機(jī)相的輸出電壓。

(3) 直接設(shè)置idCmd和iqCmd

旁路速度環(huán)并使能電流環(huán)，然后直接向電流參考id/iq饋入設(shè)置值。它可用于執(zhí)行調(diào)試和 測試電流環(huán)、調(diào)整PI參數(shù)以及校準(zhǔn)電流采樣等操作。此功能僅設(shè)置輸出電流的幅值。

啟動操作：

為testing.overrideIdqCmd.d和motor.testing.overrideIdqCmd.q設(shè)置適當(dāng)?shù)闹?。請注意，這兩個變量的值已歸一化。

設(shè)置testing.operatingMode = OM_FORCE_VOLTAGE_DQ = 2。隨后，Id和 Iq將按照我們的設(shè)置進(jìn)行輸出。

停止操作：

設(shè)置testing.operatingMode = OM_DISABLED = 0。沒有輸出電流。

相關(guān)功能：

結(jié)合功能(5)中的電磁頻率可設(shè)置輸出電流頻率。

結(jié)合功能(6)中的電磁角可設(shè)置電機(jī)相的輸出電流。

(4) 直接設(shè)置參考速度 直接在FOC操作中設(shè)置參考速度，忽略原始參考速度。它用于調(diào)試和測試速度環(huán)并調(diào)整 PI參數(shù)。

啟動操作：

設(shè)置testing.operatingMode = OM_NORMAL = 3。

為testing.overrideOmegaElectrical設(shè)置適當(dāng)?shù)闹?。請注意，變量是電磁?度，單位為RPM。

設(shè)置testing.overrides = TEST_OVERRIDE_VELOCITY_COMMAND = 1。

啟動系統(tǒng)。啟動周期后，驅(qū)動器將以設(shè)置的參考速度旋轉(zhuǎn)電機(jī)。

停止操作：

設(shè)置testing.overrides = 0。原始速度順序可用。

(5) 直接設(shè)置電磁頻率

直接在換相組件中設(shè)置電磁頻率，忽略估算的電磁角。將此功能與功能(2)/功能(3)結(jié)合 使用，可設(shè)置輸出電壓/電流的頻率。如果將頻率設(shè)置為0，則輸出電壓/電流為直流。

啟動操作：

為testing.overrideCommutationFrequency設(shè)置適當(dāng)?shù)闹?。請注意，變量是FOC的電磁頻率，單位為Hz。

設(shè)置testing.overrides = TEST_OVERRIDE_COMMUTATION = 2。

設(shè)置功能(2)或功能(3)。

停止操作：

設(shè)置motor.testing.overrides = 0。估算的頻率可用。請注意，仍存在由功能(2)或功 能(3)設(shè)置的輸出電壓或電流。

(6) 設(shè)置電磁角 直接在換相組件中設(shè)置電磁角，忽略估算的電磁角。將此功能與功能(2)/功能(3)結(jié)合使 用，可將電機(jī)相電壓/電流控制為設(shè)置值。

啟動操作：

為testing.overrideThetaElectrical設(shè)置適當(dāng)?shù)闹?。請注意，該變量是FOC的電 磁角，單位已歸一化。

設(shè)置testing.overrides = TEST_OVERRIDE_COMMUTATION = 4。

設(shè)置功能(2)或功能(3)。

停止操作：

設(shè)置motor.testing.overrides = 0。估算的電磁角可用。請注意，仍存在由功能(2)或 功能(3)設(shè)置的輸出電壓或電流。

(7) 時間戳

16位時間戳數(shù)組是測試用具狀態(tài)結(jié)構(gòu)體的一部分。這些時間戳記錄在各個位置中，以通過 實時診斷工具對主控制過程進(jìn)行性能分析。時間戳使用以系統(tǒng)時鐘速率（Fcy = 70 MHz） 運行的定時器1，因此定時器值指示經(jīng)過的系統(tǒng)時鐘時間。時間戳數(shù)組變量的說明：

testing.timestamps[0]：狀態(tài)機(jī)啟動前的執(zhí)行時間

motor.testing.timestamps[1]：與狀態(tài)無關(guān)的所有關(guān)鍵任務(wù)的執(zhí)行時間。

testing.timestamps[2]：確定下一個狀態(tài)的執(zhí)行時間。

motor.testing.timestamps[3]：更新狀態(tài)并在該狀態(tài)下執(zhí)行適當(dāng)操作的執(zhí)行時間。

motor.testing.timestamps[4]：與狀態(tài)無關(guān)的所有非關(guān)鍵任務(wù)的執(zhí)行時間。

motor.testing.timestamps[7]：包括UI、監(jiān)視器和看門狗等在內(nèi)的其他過程的執(zhí)行 時間。

操作： 在X2C Scope中添加時間戳數(shù)組變量。

3.3.2 測試用具設(shè)置的簡要匯總

下表中匯總了測試用具的功能和設(shè)置：

表3-1 測試用具功能和設(shè)置的簡要匯總

4 運行其他壓縮機(jī)

電機(jī)控制是一種極其依賴電機(jī)和應(yīng)用程序的系統(tǒng)。每當(dāng)機(jī)制發(fā)生變革時，壓縮機(jī)電機(jī)控制 都會在可靠啟動和不平衡負(fù)載方面帶來更大的挑戰(zhàn)。RCDRD旨在提供一種簡單的方法來運 行其他部件編號的壓縮機(jī)。本章介紹如何使用RCDRD來運行并非供開發(fā)人員用于調(diào)試和測 試的壓縮機(jī)。要運行其他壓縮機(jī)，需要修改某些參數(shù)以便與壓縮機(jī)匹配。除了文件夾“hal”中的一個C 源文件“opamp_comparator.c”之外，所有需要修改的代碼文件均為文件夾“parameters” 中的頭文件。

4.1 修改理論算術(shù)參數(shù)

(1) 由于dsPIC是一種定點控制器，因此不能直接在代碼中使用電機(jī)參數(shù)，因為它們是 小數(shù)數(shù)據(jù)。因此，我們 必須將物理 單位轉(zhuǎn)換為 定點 PU 格 式（主要是 Q15 ）?！皌uning_params.xlsx”用于實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。“tuning_params.xlsx”文件中有多個參 數(shù)，具體說明如下。

表4-1“tuning_params.xlsx”中的參數(shù)類型

要獲得定點參數(shù)，應(yīng)按如下所示在“tuning_params.xlsx”中輸入電機(jī)參數(shù)。

隨后將在紫色背景單元格中生成定點格式的值。為避免Q15實現(xiàn)引起的飽和、分辨率損 失和截斷錯誤，建議定點數(shù)據(jù)應(yīng)處于6000-26000范圍內(nèi)。如果定點數(shù)據(jù)超出建議范圍

（大于26000），則應(yīng)調(diào)整換算值“Q”以符合建議范圍。

在C源文件“hal/opamp_comparator.c”中的寄存器CVR（CVRCON<3:0>）中修改過 流閾值。

在頭文件“parameters/atpll_params.h”中修改估算器角度跟蹤鎖相環(huán)（Angle Tracking Phase-Locked Loop，ATPLL）的參數(shù)。

在頭文件“parameters/fault_detect_params.h”中修改停轉(zhuǎn)檢測的軟件過流閾值。

在頭文件“parameters/motor_params.h”中修改電機(jī)參數(shù)。

在頭文件“parameters/mtpa_params.h”中修改最大轉(zhuǎn)矩/電流（Maximum Torque per Ampere，MTPA）算法的參數(shù)。

在頭文件“parameters/operating_params.h”中修改電機(jī)速度參數(shù)。

在頭文件“parameters/sat_PI_params.h”中修改速度環(huán)的PI飽和閾值。

在頭文件“parameters/startup_params.h”中修改啟動算法的參數(shù)。

(10) 返回第3章“設(shè)置和運行”，編程并運行代碼。

4.2 調(diào)試參數(shù)

4.2.1 調(diào)試啟動參數(shù)

RCDRD中的啟動算法專用于壓縮機(jī)應(yīng)用。它不僅有助于改善啟動可靠性，還能減少振動。所有啟動算法參數(shù)均位于頭文件“parameters/startup_params.h”中。更換壓縮機(jī)時，需 要調(diào)試其中一些參數(shù)。

請參見表4-2“tuning_params.xlsx”的“啟動算法參數(shù)”部分，“值”列是理論計算值， “歸一化”列是歸一化值?！靶拚绷惺钦{(diào)試值，“修正歸一化”列是歸一化調(diào)試值。

表4-2“tuning_params.xlsx”的“啟動算法參數(shù)”部分

更換壓縮機(jī)時，上表中只有幾個參數(shù)需要微調(diào)，具體說明如下。

表4-3 啟動的關(guān)鍵參數(shù)

4.2.2 調(diào)試PI參數(shù)

更換壓縮機(jī)時，可能需要調(diào)整電流環(huán)和速度環(huán)的PI控制器參數(shù)。所有PI參數(shù)均位于頭文件 “parameters/for_params.h”中。

Kxx_Q（KIP_Q、KII_Q、KWP_Q和KWI_Q）是換算值。將Kp和Ki乘以2^Kxx_Q可以得到 代碼中使用的最終PI控制器數(shù)據(jù)。在調(diào)試工作的早期階段，更改此換算值而不是Kp（Ki） 將有助于縮短調(diào)試時間，最終找到大致的Kp（Ki）值。

?場景應(yīng)用圖

?產(chǎn)品實體圖

?展示板照片

?方案方塊圖

?核心技術(shù)優(yōu)勢

為內(nèi)置永磁同步電機(jī)（ Interior Permanent Magnet Synchronous Motor，IPMSM）和表面永磁同步電機(jī)（Surface Permanent Magnet Synchronous Motor，SPMSM）壓縮機(jī)提供一種極具競爭力的無傳感器控制解決方案，兼具硬件和軟件。

? PMSM電機(jī)效率更高、噪聲更低。

? 優(yōu)良的EMI濾波和保護(hù)電路。

? 可以由單個芯片同時控制冰箱系統(tǒng)和壓縮機(jī)。

? 方便易用的軟件開發(fā)環(huán)境。

?方案規(guī)格

? 使用dsPIC數(shù)字信號控制器（Digital Signal Controller，DSC） 實現(xiàn)PMSM壓縮機(jī)控制。

? 額定連續(xù)輸出電流為0.65A（RMS）。

? 室溫環(huán)境下以187V至264V單相輸入電壓運行時，最高可達(dá)約250W的連續(xù)輸出功率。

? 對于壓縮機(jī)的瞬時高壓操作，峰值輸出功率為 350W。