用智能相位控制技術提高家用電器的電機效率

姜鐵軍

摘要：介紹了家用電器用電機的特點，以及東芝提升電機效率的智能相位控制技術和產品。

關鍵詞：BLDC;智能相位控制技術;IPM

1家電用電機的特點

電機在如今這個時代非常重要。根據(jù)相關數(shù)據(jù)顯示，全球大約50%的電能是被電機消耗的。在以前，電機的應用主要集中在工業(yè)領域，隨著人民生活水平的不斷提升，家用電器領域開始異軍突起。數(shù)量巨大的家用電器在電機使用中占比很大，如家電類的冰箱、空調、洗衣機等，都需要電機提供動力。相較工業(yè)設備中電機對驅動性能和功率的追求不同，家電中的電機追求高效率、高性價比與超高的設備穩(wěn)定性。

隨著環(huán)保與能耗方面政策的不斷出臺，目前我們十分看好無刷直流電機（BLDC）在家電領域的應用。以家用空調風機為例，中國的產量在每年5千萬臺左右，預計在未來3年，無刷直流電機在空調中的占比將由現(xiàn)在的30%提高到70%，有理由認為BLDC在家電領域的應用前景是一片大好。

目前BLDC電機的技術發(fā)展趨勢主要集中在提升電機本身的工作效率，東芝已經(jīng)研發(fā)了智能電機驅動技術，能夠大幅提升工作效率。另一方面，由于家電本身的工作特點，對于電機的消耗是很大的，所以也就對產品的可靠性提出了更高的要求。此外，由于家電市場的競爭十分激烈，性價比方面也是一個很重要的發(fā)展方向。

2提升效率的方案：智能相位控制技術

從民用技術角度看，高效電機的趨勢是發(fā)展智能相位控制技術，提高效率并減少不必要的輸出。智能相位控制技術應用于直流無刷電機驅動，在不同速度下智能調節(jié)電機電流相位，使電機在不同工況下效率最佳。技術特點：高效率，無外圍元器件，不同轉速自動調整。

根據(jù)電機運轉原理，當無刷直流電機以正弦波進行驅動時，由于電機本身存在阻抗的影響，電機轉速變化會引起電機電壓與電流的相位差，這會導致功耗增加，大大降低電機驅動效率（如圖1）。智能相位控制技術比較了電流相位（電流信息）和電壓相位（霍爾效應信號）之間的關系，并向電機電流控制信號提供反饋，用戶通過初始設置便可以輕松地對相位差進行自動調節(jié)，在整個工作轉速范圍內實現(xiàn)最大的工作效率。這最大程度上優(yōu)化了傳統(tǒng)電機產品相位差調節(jié)的復雜流程，大大降低了用戶在研發(fā)過程中的負擔。

在提高效率方面，東芝電機驅動產品有獨特的智能相位控制技術應對。東芝智能相位控制技術應用于無刷直流電機驅動，在不同速度下智能調節(jié)電機電流相位，使電機在不同工況下效率最佳。技術特點：高效率，無外圍元器件，不同轉速自動調整，對應的產品有TC788041FNG和TC788042FTG。

東芝智能相位控制技術能提高電機控制系統(tǒng)效率，并具有簡單易用的特點。

同樣，對于巨大的使用量，要有高可靠性才能滿足客戶的需求。東芝為滿足客戶需求，不斷提高家電應用類產品的耐高壓參數(shù)，推出最高耐壓為600V的IPM集成模塊以及系列產品。

至于高性價比，是市場競爭的結果。東芝為客戶提供高性價比的SiP產品（TB678000A），將電機控制和功率IPM集成于單個封裝，在性價比上做到了極致，而且SiP產品在本身高性價比的同時，還減小7PCB的使用面積，同樣降低了客戶的使用成本（如圖2）。