引言

       近年來，隨著高能效變頻調速電機的應用普及，永磁同步電機應用越來越廣泛，配合直流變頻調速系統，在節能環保、高能效方面發揮著越來越重要的作用。

       基于直流變頻方案的空調、冰箱、洗衣機，具有噪聲小、平滑變頻、振動輕、節能環保等優勢，逐漸在大家電市場占據越來越高的份額。

       變頻洗衣機除了確保洗衣機的節能和靜音外，還能提供衣服的柔順洗滌，提高洗衣的洗凈效果，同時還能提供電子模糊稱重、電子偏心檢測等輔助功能，增加了產品的附加值。

       無論是波輪還是滾筒方案，快速啟停、快速正反轉切換、低速運行、負載波動，以及深度弱磁、模糊稱重、偏心檢測等內容，都是變頻洗衣機方案的核心內容，本文基于中穎高性能變頻主控芯片SH33F2801，配合高效的協處理器計算內核，以較高成熟度實現了上述功能，提供了完整的變頻洗衣機控制器方案。

       另外，針對傳統觀測器方法在永磁同步電機啟動及低速運行時觀測效果不佳問題，本文提出了一種改進的轉子監測方法，對于改善洗衣機等具有較大啟動慣量的電機的啟動及低速運行問題取得了較好的效果，可以確保啟動成功率、改善低速運行穩定性，并可降低失步的風險。

變頻洗衣機主控芯片介紹

       SH33F2801是中穎電子于2020年推出的32位ARM“星辰（star）”處理器系列的主控MCU產品，該MCU內置單精度浮點運算單元（FPU），支持DSP指令，硬件集成了電機控制常用的正余弦、求模、反正切以及開方運算，還集成了硬件SVPWM波形發生器，可以支持兩組三相電機驅動（雙電機），可以靈活支持定點FOC和浮點FOC方案，具有很高的運算效率。

       其他資源包括：

• 系統主頻84MHz

• 指令預取指（Prefetch），高速緩存（Cache），可選的代碼用高速RAM

• 128K字節FLASH程序存儲器，16K字節數據RAM

• 2.4V～5.5V寬范圍供電

• 內嵌8MHz振蕩器，常溫0.2%精度，全溫度范圍1%精度，無需外部晶體振蕩器

• 12位精度，2MSPS多通道高速模數轉換器（ADC）

• 1組專用三相電機控制PWM模塊（MCM）

• 2個32位帶3路PWM輸出和輸入捕捉的通用定時器（PCA）

• 2個16位基本定時器/計數器（TIM）

• 豐富的通信接口（CAN 2.0B/UART/I2C/SPI）

• 4個高帶寬模擬放大器（OPA）、1個高速模擬比較器（CMP）

• 工業級溫度范圍：-40℃～+105℃

       中穎電子為變頻洗衣機方案提供了兩種主控芯片：SH33F2801和SH32F2601，后者是前者的精簡資源版本，只提供64K FLASH，不支持FPU和CAN。

       中穎提供滾筒和波輪兩種洗衣機方案，支持電子偏心檢測和電子稱重，其中偏心檢測算法實現了偏心塊重量從0～2公斤，負載重量從0～30公斤的檢測要求，稱重檢測算法覆蓋了負載重量0～32公斤，達到了業界主流水平。