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低成本變頻技術賦能洗碗機 BLDC電機能效提升30%的解決方案

發(fā)布時間:2025-03-25 來源:我愛方案網(wǎng) 責任編輯:lina

【導讀】隨著人們生活水平的提高,大型工商企業(yè)、事業(yè)單位及學校對大型商業(yè)廚具洗滌設備需求日趨增長。而傳統(tǒng)大型廚具洗滌設備也在工業(yè)4.0的浪潮中不斷更新?lián)Q代,新一代洗碗機已經(jīng)實現(xiàn)了高度自動化,可以通過傳感器和控制系統(tǒng)實現(xiàn)自動進水、洗滌、漂洗、烘干等功能,不僅提高了生產(chǎn)效率,也降低了人為錯誤和交叉污染的風險??靾蠓治鰩?/span>推薦基于低成本MCU開發(fā)的變頻洗碗機方案案例及其主控IC選型,極大降低BOM成本,方便工程師快速導入設計應用方案。


摘要


隨著人們生活水平的提高,大型工商企業(yè)、事業(yè)單位及學校對大型商業(yè)廚具洗滌設備需求日趨增長。而傳統(tǒng)大型廚具洗滌設備也在工業(yè)4.0的浪潮中不斷更新?lián)Q代,新一代洗碗機已經(jīng)實現(xiàn)了高度自動化,可以通過傳感器和控制系統(tǒng)實現(xiàn)自動進水、洗滌、漂洗、烘干等功能,不僅提高了生產(chǎn)效率,也降低了人為錯誤和交叉污染的風險??靾蠓治鰩熗扑]基于低成本MCU開發(fā)的變頻洗碗機方案案例及其主控IC選型,極大降低BOM成本,方便工程師快速導入設計應用方案。


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低成本變頻技術賦能洗碗機 BLDC電機能效提升30%的解決方案


洗碗機作為高效清潔家電,對電機的要求不斷提高,主要包括: 
高效節(jié)能:需降低電能消耗,符合家庭節(jié)能環(huán)保需求,畢竟沒有哪個家庭愿意承擔家電背后的高昂電費。
低噪音運行:對現(xiàn)代家庭尤其是小戶型用戶,安靜運行至關重要,深夜熟睡時,誰想被家電嗡嗡作響的聲音吵醒?
長壽命與高可靠性:避免頻繁維護,提升用戶體驗,家里剛需電器總不能三天小修五天一大修。 
智能化控制:通過精確控制清潔模式和轉(zhuǎn)速,提升清潔效率。 
在此背景下,傳統(tǒng)異步電機與有刷直流電機逐漸被淘汰,BLDC(無刷直流)電機成為技術升級的重要突破口。  
BLDC電機由電機主體與驅(qū)動器兩部分構(gòu)成,依靠電子換向取代傳統(tǒng)機械換向器,具備以下核心優(yōu)勢: 
高效節(jié)能:BLDC電機能效可提升20%-30%,特別適用于長時間工作的家電; 
靜音運行:利用正弦波驅(qū)動與無刷設計,有效降低噪音至40分貝以下; 
長壽命與高可靠性:去除碳刷摩擦,電機壽命超過10年,極大減少故障率; 
智能化控制:支持轉(zhuǎn)速精確調(diào)控,提升不同洗滌模式下的清潔效果。

基于BLDC電機設計的變頻洗碗機方案:  


HC32L130變頻洗碗機方案


低成本變頻技術賦能洗碗機 BLDC電機能效提升30%的解決方案


該方案采用無感FOC控制算法,支持恒轉(zhuǎn)速、恒轉(zhuǎn)矩、恒功率、恒風量等多種控制模式,可實現(xiàn)多種工況下正常工作;支持主控面板和電機控制板之間的雙向通信,可快速完成整機方案切換;支持使用電阻分壓方式進行電流采樣,極大降低BOM成本;支持過欠壓、堵轉(zhuǎn)、缺相、過流等完善的故障保護。


方案特點


?  無感FOC控制系統(tǒng),電流THD小,轉(zhuǎn)矩平穩(wěn),噪音低,觀測器響應快,參數(shù)敏感性低(最大允許20%的參數(shù)偏差)

?  支持順風、逆風、靜止啟動,啟動轉(zhuǎn)速范圍大,逆風啟動無過壓、無過流,啟動時間短

?  過流保護、過欠壓保護、堵轉(zhuǎn)保護等軟硬件保護

?  恒轉(zhuǎn)速、恒轉(zhuǎn)矩、恒功率、恒風量等多種控制模式

?  支持主控面板和電機控制板之間的雙向通信,可快速完成整機方案切換

?  豐富的控制函數(shù)庫,快速實現(xiàn)客制化應用


基于GD32F330系列MCU開發(fā)的變頻洗碗機方案


低成本變頻技術賦能洗碗機 BLDC電機能效提升30%的解決方案


該方案選用業(yè)界先進的SMO+PLL無位置傳感器變頻控制技術,該技術具有啟動轉(zhuǎn)矩大,100%啟動成功率,自由調(diào)速,效率高,控制精度高,完善的保護功能。由于洗碗機水泵工作在高溫高濕的工況下,所以要求控制器除了硬件具有溫度過溫保護功能,同時軟件算法也需要對控制參數(shù)進行溫度補償,在保證控制器安全可靠的工作情況下,保證水泵能夠工作在最大速度或者最大輸出功率,以提高產(chǎn)品的洗凈度。


方案特點


輸出功率:50W~100W

控制方式:FOC正弦控制

啟動方式:無傳感器

控制算法:SMO

調(diào)制方式:SVPWM

電流采樣方式:雙電阻采樣

調(diào)制頻率:20KHz

電機轉(zhuǎn)速:3200RPM @ 3極對

噴水量:30L/MIN

保護功能:堵轉(zhuǎn)、過流、欠壓、過壓、過溫保護等

工業(yè)級器件(-40~85攝氏度)

主要特點:啟動迅速可靠,效率高、噪聲低


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低成本變頻技術賦能洗碗機 BLDC電機能效提升30%的解決方案


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