简介
为了满足智能和节能吊扇的需求，市场趋势已从传统的单相感应电机吊扇转向节能的无刷直流（BLDC）电机 。与传统的吊扇相比，典型的 BLDC 吊扇（见图 1）具有更高的效率、功率因数和功率密度，这使得电机可以更小。然而，吊扇应用要求带来了多个系统级挑战，这些挑战必须在 BLDC 电机驱动器中得到解决，通常需要大量的专业编码开发。本文讨论了这些挑战，并重点介绍了现有的无代码矢量控制（FOC）无传感器 BLDC 电机控制器如何解决吊扇应用中的挑战。
现代吊扇的挑战
现代吊扇设计师面临许多挑战，需要通过代码开发来确保：
启动时无传感器的精确转子 IPD 数据： 启动时，转子初始位置检测（IPD）不准确可能导致反转或危险振荡。在无传感器启动的 BLDC 风扇中传统使用的对齐并启动算法，会导致叶片在开始旋转到期望方向之前向相反方向移动，这种反向移动在吊扇应用中被视为安全问题。
稳定的电源电压： 精确的转子 IPD 数据需要稳定的电源电压，尤其是在启动时面临巨大的浪涌电流时。功率因数校正（PFC）转换器的电压必须在启动 IPD 操作之前稳定。这是通过延迟启动来适应这种浪涌电流来实现的，这确保了可靠的位置检测。
可靠的正向或反向启动： 风扇在正向或反向风车操作时必须可靠启动。在正向风车操作中，如果风扇已经以期望方向旋转且电机被命令开启，控制器必须判断电机是否需要完全停止或具有足够的反电动势（emf）以在无传感器模式下继续旋转。而在反向风车操作中，如果电机以非期望方向旋转，则首先完全停止电机，然后以期望方向重新启动。
与安装环境的兼容性： 用于安装吊扇的各种联轴器会影响电机启动性能。电机驱动算法应考虑这些系统级问题。
安全高效的恒速电机控制： 速度控制对于限制系统峰值输入功率和防止驱动器中过度的功率耗散至关重要，这可能导致损坏。
故障检测和报告： 必须检测和报告各种故障条件，如卡转、超速、过流、振动或缺相。
开发解决这些挑战的专业软件需要广泛的知识系统和小型控制器，并增加了整体研发时间和成本。
集成算法消除编码
设计师可以通过集成专门设计的驱动器来简化开发并减少时间，这些驱动器集成了无需在系统开发过程中进行编码的算法。市场上的解决方案包括来自 Allegro 的 50V 三相无传感器 BLDC 电机（FOC） 栅极驱动器 QuietMotion 系列。该系列包括专为无传感器运行设计的专有高性能算法，以实现最佳效率和卓越的噪声性能，而无需软件开发。完全集成的专有 Allegro 算法支持的功能包括：
在宽泛的操作范围内实现高效率，使用正弦波 FOC 算法来对反电动势和电机电流进行相位对齐。
非反向快速启动和从启动中获得正确的位置数据，使用先进的 IPD 双脉冲算法。
通过 100 毫秒启动延迟实现正确的 IPD 和平滑启动，该延迟允许足够的时间进行 PFC 电压调节。使用具有延迟 IPD 的 QuietMotion 设备的典型启动情况如图 2 所示。
在正转和反转风车情况下实现平滑的开-关转换，这是由集成在电机控制器中的软启动、软停止功能实现的。
通过闭环速度控制和闭环功率控制调节速度变化和功率变化与负载，确保运行和输入功率保持在指定范围内。
门控制器中集成的保护功能在故障情况下保护电机和驱动器，包括电流限制、过流保护（VDS 感应）、可编程安全制动阈值、欠压锁定、过压保护、锁检测、缺相保护、振动锁检测、过速保护和热关断。
应用特定参数的编程和调谐——包括速度、电流、功率、速度曲线和电阻等——直接通过控制器 EEPROM 中的简单 I2C 接口进行。
这些电机驱动器 的快速简便调谐能够实现快速应用集成，从而减少开发时间和成本。
寻找最佳节省成本、无需编码的解决方案
Ps. QuietMotion 系列 FOC 门控制器配备了控制吊扇所需的基本功能，包括专为吊扇应用设计的 FOC 算法，以实现无代码环境，达到最佳效率和声学性能。欲了解更多关于 QuietMotion 并选择满足特定设计需求的最佳设备，请参考表 1 中提供的附加功能。使用 QuietMotion 解决方案可以消除软件开发代码的开发，设计时间和相关成本均可降低。