英飞凌生态圈电控技术——智慧家电

本月6号去参加了英飞凌生态圈大会，人是真多，饭是不咋地，好在还是有收获的，先整理了智慧家电电控技术发展的相关内容，PPT拍少了的后果就是很多东西已经记不清了，只能大致分享下发展方向。

家电领域先进电机驱动控制技术发展现状和展望

																		徐殿国

一、行业背景及国家政策
坚持节能优先，以电机系统生产制造、技术创新、推广应用和产业服务为重点方向。积极实施节能改造升级和能量系统优化，不断提升电机系统能效，支撑重点行业和领域节能提效，助力实现碳达峰和碳中和。
重点任务：
扩大高效节能电机绿色供给，提升绿色设计和制造能力
加快推进电机系统技术创新产业链
加快高效节能电机推广应用力度
推进电机系统的智能化、数字化

二、未来技术热点
1.1 高效能-结构优化
气悬浮轴承高速运行高温工况下减小摩擦损耗，智能控温散热技术，确认电机工作在最佳温度，使磁阻电机代替永磁电机，降低对稀土资源的消耗依赖。
1.2 高效能-低功耗器件
快恢复二极管、宽禁带器件的应用，尤其是sic和GaN新一代半导体技术，有助于电机控制系统的高频化。
1.3 高效能-高效率控制算法
根据负载情况调节载波频率，降低逆变器损耗，自适应调整母线电压降低PFC与逆变器开关损耗。

2.1 高可靠性-无位置传感器
采用高频注入和反电势模型混合的全速域控制方法，实现对PMSM的无位置传感器控制技术。
无论是家电领域还是汽车动力电子领域，都在向无感控制过渡。一般，低速采用高频注入或者I/F变频启动，然后通过速度信息对位置误差信号进行逐步过渡，到中高速阶段采用反电动模型法获得位置误差信号，这种复合控制方法是当前主流的控制方法，能实现PMSM无PG全速域运行，有效降低运算复杂度和观测器设计难度。
2.2 高可靠性-无电解电容驱动器
薄膜电容替代电解电容的应用，现阶段厂家基本承诺家电的十年质保，电解电容的低寿命导致其在家电领域逐渐被高可靠性的薄膜电容所替代。薄膜电容的缺点是单位体积的容量做不大，且成本高一些，所以家电行业一般用小电容值的薄膜电容取代大容值的薄膜电容，并且去掉了PFC电路，不降低控制性能。
这方面哈工大与美的在合作开发变频空调的项目。
2.3 高可靠性-健康预测管理
通过在线辨识压缩机定子电阻，监控家电用压缩机热负荷等健康状况，延长家电使用寿命。

3.1 高适应性-参数自学习及自整定
采用电气及机械参数自学习技术，通过对控制策略自整定，应用于家电产品，提高控制系统鲁棒性，对于提升家电的舒适型、可靠性具有重要意义。
3.2 高适应性-智能化
基于云数据库实现数据管理，完善设备数据监测。利用数字化手段维护和管理家用电器，优化家用电器运行状态，提高控制效率，营造舒适居住环境。

4.1 高功率密度-电机小型化
新一代变频器压缩机体积比荒野现有电机减小30%，同时噪音有降低。
4.2 高功率密度-高速化集成化
徐教授原话：“我的团队研究Dyson这个马达研究的很深入，实话告诉你们，目前国内技术跟Dyson相比还差得远。用网络的话讲，还差了好几条街。国内目前别说赶超，能接近的都没有。”
4.3 高功率密度-高频化
半导体技术从第一代的si技术发展到现在的GaN，宽禁带器件为目前的高功率密度驱动系统提供了解决方案，GaN的快充，PFC电感，GaN图腾柱PFC变换器等。

5.1 低成本-小电解电容驱动器
和前文所述的薄膜电容替代电解电容不同，此处是通过减小电解电容的容值，减小控制器体积，降低成本，提高功率密度的同时不影响控制效果。
母线电容容值降低为原值的1/3~1/2，必须克服母线电压波动、电容纹波电流升高、电容温度升高这些问题。
5.2 低成本-减小PFC电感
减小PFC电感，降低成本，克服环路稳定性，EMI辐射及提高PFC频率后的温升问题。

三、团队成果介绍
1.无位置传感器控制技术-模型法
现场徐教授提出了：
a. 位置误差抑制，包括复杂工况下位置观测误差抑制及补偿，自适应滤波网络构建，逆变器死区补偿技术。
b. 高速电机控制，包括深度弱磁、多核高速控制器、数字控制延迟建模补偿。

将所获得的位置误差信号作为输入，并加入转矩前馈输入，根据PMSM机械运动模型，可构建转子位置观测器。实际应用中，要求观测器应具有较强的抗负载扰动能力，主要需考虑阶跃式和斜坡式两种负载转矩扰动情况。位置误差信号通过线性反馈构成状态观测器，从而实现对转子位置的观测。电磁转矩的2阶微分项可以看作是观测器的等效输入，从而可以兼顾不同变化率的负载扰动情况，使观测器有足够的抗扰能力。
参考文献：
永磁同步电机无位置传感器混合控制策略
基于高频信号注入的IPMSM无位置传感器控制策略
考虑逆变器非线性的内置式永磁同步电机转子位置锁相环观测器

2.无电解电容驱动控制技术-单相供电
通过谐振抑制技术，包括：谐振机理分析、有源阻尼控制技术、稳定运行控制技术等，解决克服了诸多问题（网侧输入电流的谐波、网侧LC谐振导致的驱动系统不稳定、特定运行频率处系统低频振荡）。
无需功率控制环路的无电解电容压缩机控制方法：该方法通过合理调节dq轴电流指令，使输入电流波形满足谐波要求。由于不需要增加额外的功率控制环路，因此可保证调速系统的稳定性，且便于工程实现。

3.无电解电容驱动控制技术-三相供电
通过深度弱磁技术，包括：弱磁控制电压边界调节、电机转矩脉冲抑制策略等，解决母线电压波动工况下弱磁提升。
通过防过压控制技术，包括：双重防过压控制策略、参数自适应控制技术，解决了负载、转矩突变时母线电压泵升的问题、特定频率下运行的低频振荡问题。
通过分析无电解电容驱动系统的模型， 构建了对特定频率谐波进行阻尼控制的网侧电流谐波控制策略。阐明了系统导纳与电压补偿角的关系，进而通过电机电压对功率进行调控，提升了网侧电能质量。
参考文献：
无电解电容电机驱动系统谐振抑制控制策略
高功率因数无电解电容电机驱动系统电流控制策略

4.有源前端控制技术
基于GaN的图腾柱高频PFC空调驱动器

5.永磁电机参数自学习技术-离线辨识
定子电阻辨识、逆变器非线性特性参数辨识、定子电感特性参数辨识。

6.永磁电机参数自学习技术-在线辨识
基于小信号注入的参数辨识策略、实现极端工况下参数辨识，目的是为了扩大适用范围。极端工况包括零速，低速，轻载等。

7.永磁同步电机定子温度在线估计技术
采用定子温度在线估计，实现电机热保护，降低系统成本。同时可以提高低速下的无位置传感器控制精度.

8.高速永磁同步电机速度和功率密度提升技术

9.永磁同步电机驱控一体化技术

结
世界之大，何须争斗于一隅，电控技术道阻且长，与君共开拓。

最后

以上就是鲜艳店员为你收集整理的英飞凌生态圈电控技术——智慧家电的全部内容，希望文章能够帮你解决英飞凌生态圈电控技术——智慧家电所遇到的程序开发问题。

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