一．IPM簡介

1．端子介紹
IPM的外型及端子排列如圖5所示。
內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖6所示。
原理簡圖如圖7所示。
IPM為塑料厚膜封裝，兩旁的孔為散熱片固定螺絲孔，一邊排列15個(gè)端子，另一邊為5個(gè)接線柱。
Vfo端為IPM保護(hù)信號(hào)輸出， IPM主要有直流過流、模塊過熱兩種保護(hù)。
P接線柱為直流300V電源的“+”極；
N接線柱為直流300V電源的“-”極，和模塊的N端子相通；
接線柱U、V、W接壓縮機(jī)，接線柱U、V、W在厚膜內(nèi)分別和另一面的U、V、W端子相通。
根據(jù)圖7可看出：
端子U和u、V和v、W和w構(gòu)成上臂三個(gè)觸發(fā)回路；
端子N和x、N和y、N和z構(gòu)成下臂三個(gè)觸發(fā)回路；
端子E和N為下臂觸發(fā)電路工作電源；
端子Eu和U，Ev和V，Ew和W分別為上臂觸發(fā)電路的三個(gè)工作電源回路。

圖6

2．工作過程
CPU控制6個(gè)觸發(fā)端子u、v、w、x、y、z使IPM的上臂和下臂的六個(gè)功率管按照“三相六拍”的正弦規(guī)律導(dǎo)通和截止，在輸出端U、V、W產(chǎn)生近似標(biāo)準(zhǔn)的三相正弦交流電，使變頻三相壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。
“三相六拍”的觸發(fā)信號(hào)由CPU控制，根據(jù)檢測(cè)的參數(shù)CPU可以改變輸出交流電的頻率，從而可以使壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度變化。實(shí)際測(cè)量可以通過輸出三相交流電壓的大小判斷轉(zhuǎn)速，電壓升高，速度變快；電壓降低，速度變慢。
開機(jī)伊始IPM輸出40V左右三相交流啟動(dòng)電壓，使壓縮機(jī)低頻啟動(dòng)，減小啟動(dòng)電流和避免對(duì)電網(wǎng)造成沖擊。
啟動(dòng)之后1分鐘左右，提速進(jìn)入一個(gè)過渡階段，交流電壓為100V左右。
之后根據(jù)設(shè)定溫度進(jìn)入變頻控制階段，最大輸出電壓可達(dá)到交流200V。

三相六拍步進(jìn)電機(jī)控制

矩角特性是步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行時(shí)一個(gè)很重要的參數(shù)，矩角特性好，步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩就大，運(yùn)行不易失步。改善矩角特性一般通過增加步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行拍數(shù)來實(shí)現(xiàn)。三相六拍比三相二拍的矩角特性好一倍，因此在很多情況下，三相步進(jìn)電機(jī)采用三相六拍運(yùn)行方式。三相步進(jìn)電機(jī)工作在三相六拍運(yùn)行方式時(shí)，每個(gè)狀態(tài)的變化使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)1／6齒距，三相激勵(lì)規(guī)律為A-AB-B-BC-C-CA共六拍，對(duì)應(yīng)時(shí)序如圖1所示。A、B、C分別代表接到三相步進(jìn)電機(jī)A相、B相、C相繞組的驅(qū)動(dòng)脈沖。通常，步進(jìn)電機(jī)的脈沖控制是由邏輯電路實(shí)現(xiàn)的。在計(jì)算機(jī)控制的系統(tǒng)中，也可以通過編制程序，由擴(kuò)展I／O口輸出脈沖來決定電機(jī)的運(yùn)行方式、方向及轉(zhuǎn)速。

三相單三拍： 正轉(zhuǎn)：A→B→C→A …相序通電

                    反轉(zhuǎn)：C→B→A→C …相序通電

三相雙三拍： 正轉(zhuǎn)：AB→BC→CA→AB …相序通電

                     反轉(zhuǎn)：CA→BC→AB→CA …相序通電

三相單雙六拍： 正轉(zhuǎn)：A→AB→B→BC→C→CA→A …相序通電

                       反轉(zhuǎn)：A→CA→C→BC→B→AB→A …相序通電

無傳感器直流無刷電機(jī)控制原理

    無刷電機(jī)的定子為三相對(duì)稱繞組，采用兩相通電方式時(shí)控制電路按照一定的順序向定子的兩相通入直流電流，產(chǎn)生定子磁勢(shì)F_a；轉(zhuǎn)子為永磁材料，產(chǎn)生磁勢(shì)F_f，通過兩者的相互作用，可以產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩T=F_aF_f|sinθ|，顯然，當(dāng)θ=60°～120°時(shí)，平均電磁轉(zhuǎn)矩最大。故檢測(cè)轉(zhuǎn)子磁勢(shì)位置時(shí)，當(dāng)定轉(zhuǎn)子磁勢(shì)夾角為60°時(shí)，三相繞組中的某兩相導(dǎo)通，轉(zhuǎn)過60°時(shí)，其中一相的功率管關(guān)斷，另一相中的功率管導(dǎo)通。這樣，保證定轉(zhuǎn)子磁勢(shì)夾角為60°～120°，達(dá)到轉(zhuǎn)矩最大的目的。由于每次轉(zhuǎn)過60°只關(guān)斷一個(gè)功率管，故每個(gè)功率管導(dǎo)通角度為120°，這種方式為120°導(dǎo)通方式。

    主電路采用三相全控橋，如圖1所示。圖2為三相6拍工作方式下典型的相電壓反電勢(shì)波形圖。由圖2我們可以清楚地看到，在該相懸空狀態(tài)（過零點(diǎn)前后30°區(qū)域）下，繞組感應(yīng)反電勢(shì)按正弦規(guī)律變化，平頂部分為繞組通電激勵(lì)時(shí)逆變換相主電路電壓鉗位引起的。換相點(diǎn)發(fā)生在過零點(diǎn)后30°，使用反電勢(shì)法來實(shí)現(xiàn)電子換相，就是在過零點(diǎn)檢測(cè)電路檢測(cè)到過零點(diǎn)后30°進(jìn)行換相。三相6拍工作方式下，導(dǎo)通次序?yàn)镾₁，S₂－S₂，S₃－S₃，S₄－S₄，S₅－S₅，S₆－S₆，S₁－S₁，S₂。基于反電勢(shì)的電子換相方法有多種，如“1/2母線電壓比較法”、“端電壓比較法”等，但這些測(cè)量方法都存在抗干擾能力弱的問題，特別是在PWM調(diào)制情況下，測(cè)量時(shí)必須采取專門措施避開或抑制干擾，增加了控制電路的復(fù)雜性，并且可能產(chǎn)生換相滯后。采用“虛擬中點(diǎn)法”可以解決以上問題，并且在PWM調(diào)制情況下，其開關(guān)噪聲不會(huì)影響相繞組的過零測(cè)量，檢測(cè)電路也較簡單。

在靜止或低速狀態(tài)下反電勢(shì)值為0或很小，無法用反電勢(shì)法來判定轉(zhuǎn)子的位置，通常采用三段式起動(dòng)方式來解決這個(gè)問題，即先按他控式同步電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)從靜止開始加速，當(dāng)達(dá)到一定的轉(zhuǎn)速時(shí)再切換到反電勢(shì)法控制狀態(tài)，包括轉(zhuǎn)子定位，步進(jìn)起動(dòng)和自由切換三個(gè)階段。轉(zhuǎn)子定位時(shí)首先導(dǎo)通兩個(gè)功率管，一般來說先導(dǎo)通S₆及S₁，一定時(shí)間后就完成轉(zhuǎn)子的初始定位。步進(jìn)起動(dòng)時(shí)從初始位置開始，按前面的導(dǎo)通次序依次導(dǎo)通各功率管，但導(dǎo)通時(shí)間按一定規(guī)律遞減，以達(dá)到提速的目的。步進(jìn)起動(dòng)結(jié)束后進(jìn)行自由切換，保證換相的正確性，同時(shí)，PWM斬波使直流側(cè)電壓逐漸加到主電路上，使無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速按控制要求加速，相當(dāng)于電機(jī)轉(zhuǎn)速的軟起動(dòng)過程，這樣就避免了電機(jī)在起動(dòng)初期會(huì)產(chǎn)生大電流，減少了對(duì)主電路的沖擊，延長了功率管的壽命。