【应用】基于国产MCU N32G455的空调外机多FOC控制系统设计

时间： 2021-01-21 来源：世强

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如图1所示：空调外机的电机系统主要由两部分组成：一是压缩机，它主要是一个泵，使机器工作产生的热量从吸热部位传递到放热部位。压缩机需要温度继电器的配合使用，安置在压缩机的头部，在温度比较高的环境下，压缩机的工作会因温度过高而停止运行。二是风扇，它的主要作用是加速室外机的传送风的效率，有利于整个系统的散热。

图1：空调外机拆解图

图2是基于国民技术 MCU N32G455的空调外机双FOC控制系统的整体框图。从框图中可以看出，N32G455可以实现对两个不同的电机进行FOC控制，这是其他类型电机控制MCU所无法达到的功能。通过采用先进的无位置传感器FOC控制策略，国民技术在一颗N32G455芯片上实现了压缩机FOC调速功能、风机转矩控制、电子膨胀阀控制、NTC检测、串口监控以及各种安全保护措施。

图2：电机控制系统框图

N32G455系列的双FOC电机控制解决方案，通过内置最多7个快速比较器与PWM模块联动，快速响应刹车事件，拥有高达4个独立的5Msps的12bit ADC，支持PWM定时器连动自动触发采样。最重要的是配置高达144Hz的高性能32位ARM Cortex-M4F处理器，支持硬件乘除运算。

综上，本文介绍的基于N32G455的空调外机多FOC控制系统的整体方案优势有以下几点：

1、高集成度、低成本

· MCU内部集成2个高级定时器，4个高速5Msps 12bitADC，单芯片实现双FOC电机控制，极大降低多电机应用中的成本控制。

· 片内紧密耦合存储器，实现快速的存储器访问和调度。

2、低能耗

· 带负载低速运转，降低整机能耗。

3、高效的控制算法

· 不同工况下快速稳定启动，低噪音、支持低速转矩补偿。

· 硬件级电机控制脉宽调制，最小脉宽6.9ns，具有更高的电机控制精度，实现电机精确调整和稳定运行。

4、高安全性

· 内置10余种密码算法硬件加速引擎，提供硬件级的程序Flash分区保护机制，可实现对核心算法的分区存储和加密保护、核心代码分区访问、程序的安全启动等有关知识产权的保护措施，实现零附加成本防抄板、防篡改、防窃取。

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