关于吸尘器/洗地机应用中的高速电机控制

发表于 2022-11-18 18:11

本帖最后由光明磊落踏实于 2022-11-23 10:43 编辑

#申请原创# 从19年开始接触吸尘器的应用，一开始用单个HALL做单相吸尘器，再后来用无感方波做三相手持式吸尘器，转速都在8万转/分钟左右，现在接触的都是无感FOC控制吸尘器。
下图就是在淘宝上搜索的吸尘器。
8d94e66158e76d47f9e8ce2e456d1c11

随着大家对生活品质要求的提高，从21年开始，更便捷的带水洗拖地功能的洗地机火起来了，销量挺高。下图就是洗地机了。
e95ac37cfdb7ae2725dd7fd85acb5a6b

因为是做电控的，会去了解市面上的吸尘器方案。了解到目前市面上吸尘器方案也不少，有方案商做的方案，也有MCU原厂自己做的方案。从网上了解到，南京凌鸥创芯是做电机专控芯片的原厂，也有吸尘器方案，就实测了下效果，用的吸尘器DEMO板做测试，选用的LKS32MC034DOF6Q8这个型号。
cc597a4c7669cea2c00eb8dff13598a0

硬件方面，此方案用的外围器件少，芯片本身集成了运放、比较器、DAC、5VLDO，省去了7805，用的单电阻采样，节省了成本。
去凌鸥官网看了芯片里集成的驱动，最低供电电压4.5V，如果是两节电池的吸尘器就可以不用升压电路了，这样方便了很多。
软件方面，开发环境用的熟悉的Keil，程序调试用宏定义，注释比较清楚，看起来容易理解。
微信图片_20221123103227.png

关于吸尘器应用有几个技术难点，一个是启动可靠性、最高转速、顺风启动。
1、静止启动效果，稳定，启动速度快，各电压启动测试未发现启动失败现象，波形如下。以前做方案，不同供电电压下，启动稳定性会有差异，这个做的比较好，各电压下启动都比较顺畅。
ac071bd0e3e56dfe873d330e1886b330

2、顺风启动效果，启动相电流不过冲，电机不抖动(紫色线)，母线电压不抬升(黄色线)，波形如下。之前自己调试过顺风起，根据反电动势计算角度，但效果没这个好，母线电压会抬升，导致母线电流给电池包充电。
e7f2d2ff5b01f30d59cdbe51f3195f6f

3、堵孔效果，堵孔相电流稳定，波动小，转速高，电转速达19万转/分钟，波形如下。
目前市面上的吸尘器以10万转/分钟比较多，再往上就是15转/分钟，能做到18万转/分钟的还是不多。
d1ad394b128da050eb9e99c3f055cb00

综合来看，实测下来，基于LKS32MC034DOF6Q8做的这款吸尘器方案效果还是不错的。

@@lonely · 发表于 2022-11-20 14:42

本帖最后由 @lonely 于 2022-11-20 14:44 编辑

无感FOC控制 19万转每分钟？即使1对极马达,一个电子周期才315us左右，一个区间60度才52us左右，请问楼主PWM频率是多少HZ？这么短时间画几次弦? FOC执行时间大概多少us呢?

发表于 2022-11-20 20:25

专业

发表于 2022-11-21 13:32

@lonely 发表于 2022-11-20 14:42
无感FOC控制 19万转每分钟？即使1对极马达,一个电子周期才315us左右，一个区间60度才52us左右，请问楼主PWM ...

PWM频率23Khz，FOC执行时间27us

发表于 2022-11-21 14:15

本帖最后由 @lonely 于 2022-11-21 14:19 编辑

光明磊落踏实发表于 2022-11-21 13:32
PWM频率23Khz，FOC执行时间27us

PWM频率是23KHz的话，19万转速一个电子周期大概只有7.2次画弦，平均一个60度区间画1.2个弦的点。这个误差会不会太大了?另外一个是画的弦应该也是畸形的厉害

发表于 2022-11-21 18:38

专业，点个赞。

发表于 2022-11-22 08:39

吸尘器为什么这么贵？

发表于 2022-11-23 08:44

guijial511 发表于 2022-11-22 08:39
吸尘器为什么这么贵？

应该是技术先进，性能好，认可度高

发表于 2022-11-23 09:59

@lonely 发表于 2022-11-21 14:15
PWM频率是23KHz的话，19万转速一个电子周期大概只有7.2次画弦，平均一个60度区间画1.2个弦的点。这个误差 ...

实际相电流波形可以看最后一张图。
最近做过扫地机机器人里面的主吸吸尘电机，6对极电机，最高电频率3.5KHz，对应的电转速就是21万转/分钟，26Khz的载波频率控制的

发表于 2022-11-23 13:47

下次申请原创的时候记得@21小跑堂，这样可以更容易被看到哦

发表于 2022-12-1 19:44

吸尘器的价格还是挺贵的，无线的好点的都得上千了。

发表于 2022-12-6 15:47

很专业，围观一下

发表于 2022-12-7 16:24

专业

发表于 2023-2-16 16:12

这是高手，整个文章写的相当有水平

发表于 2023-2-16 16:12

什么时候试一下这个方案

发表于 2023-2-16 18:34

如何申请demo版

发表于 2023-3-22 12:48

申请开发板应该怎么做？

发表于 2023-3-22 17:52

感谢楼主的分享。

发表于 2023-3-22 18:03

这个包一个外壳就可以售卖了。

发表于 2023-3-22 18:09

感谢楼主的分享，不错的案例

[家用电器] 关于吸尘器/洗地机应用中的高速电机控制

打赏榜单

评论

评论

评论

浏览过的版块

核心会员奖章

奔腾之江水

十世金身

技术奇才奖章