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低成本变频技术赋能洗碗机 BLDC电机能效提升30%的解决方案

发布时间:2025-03-25 来源:我爱方案网 责任编辑:lina

【导读】随着人们生活水平的提高,大型工商企业、事业单位及学校对大型商业厨具洗涤设备需求日趋增长。而传统大型厨具洗涤设备也在工业4.0的浪潮中不断更新换代,新一代洗碗机已经实现了高度自动化,可以通过传感器和控制系统实现自动进水、洗涤、漂洗、烘干等功能,不仅提高了生产效率,也降低了人为错误和交叉污染的风险。快报分析师推荐基于低成本MCU开发的变频洗碗机方案案例及其主控IC选型,极大降低BOM成本,方便工程师快速导入设计应用方案


摘要


随着人们生活水平的提高,大型工商企业、事业单位及学校对大型商业厨具洗涤设备需求日趋增长。而传统大型厨具洗涤设备也在工业4.0的浪潮中不断更新换代,新一代洗碗机已经实现了高度自动化,可以通过传感器和控制系统实现自动进水、洗涤、漂洗、烘干等功能,不仅提高了生产效率,也降低了人为错误和交叉污染的风险。快报分析师推荐基于低成本MCU开发的变频洗碗机方案案例及其主控IC选型,极大降低BOM成本,方便工程师快速导入设计应用方案。


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低成本变频技术赋能洗碗机 BLDC电机能效提升30%的解决方案


洗碗机作为高效清洁家电,对电机的要求不断提高,主要包括: 
高效节能:需降低电能消耗,符合家庭节能环保需求,毕竟没有哪个家庭愿意承担家电背后的高昂电费。
低噪音运行:对现代家庭尤其是小户型用户,安静运行至关重要,深夜熟睡时,谁想被家电嗡嗡作响的声音吵醒?
长寿命与高可靠性:避免频繁维护,提升用户体验,家里刚需电器总不能三天小修五天一大修。 
智能化控制:通过精确控制清洁模式和转速,提升清洁效率。 
在此背景下,传统异步电机与有刷直流电机逐渐被淘汰,BLDC(无刷直流)电机成为技术升级的重要突破口。  
BLDC电机由电机主体与驱动器两部分构成,依靠电子换向取代传统机械换向器,具备以下核心优势: 
高效节能:BLDC电机能效可提升20%-30%,特别适用于长时间工作的家电; 
静音运行:利用正弦波驱动与无刷设计,有效降低噪音至40分贝以下; 
长寿命与高可靠性:去除碳刷摩擦,电机寿命超过10年,极大减少故障率; 
智能化控制:支持转速精确调控,提升不同洗涤模式下的清洁效果。

基于BLDC电机设计的变频洗碗机方案:  


HC32L130变频洗碗机方案


低成本变频技术赋能洗碗机 BLDC电机能效提升30%的解决方案


该方案采用无感FOC控制算法,支持恒转速、恒转矩、恒功率、恒风量等多种控制模式,可实现多种工况下正常工作;支持主控面板和电机控制板之间的双向通信,可快速完成整机方案切换;支持使用电阻分压方式进行电流采样,极大降低BOM成本;支持过欠压、堵转、缺相、过流等完善的故障保护。


方案特点


•  无感FOC控制系统,电流THD小,转矩平稳,噪音低,观测器响应快,参数敏感性低(最大允许20%的参数偏差)

•  支持顺风、逆风、静止启动,启动转速范围大,逆风启动无过压、无过流,启动时间短

•  过流保护、过欠压保护、堵转保护等软硬件保护

•  恒转速、恒转矩、恒功率、恒风量等多种控制模式

•  支持主控面板和电机控制板之间的双向通信,可快速完成整机方案切换

•  丰富的控制函数库,快速实现客制化应用


基于GD32F330系列MCU开发的变频洗碗机方案


低成本变频技术赋能洗碗机 BLDC电机能效提升30%的解决方案


该方案选用业界先进的SMO+PLL无位置传感器变频控制技术,该技术具有启动转矩大,100%启动成功率,自由调速,效率高,控制精度高,完善的保护功能。由于洗碗机水泵工作在高温高湿的工况下,所以要求控制器除了硬件具有温度过温保护功能,同时软件算法也需要对控制参数进行温度补偿,在保证控制器安全可靠的工作情况下,保证水泵能够工作在最大速度或者最大输出功率,以提高产品的洗净度。


方案特点


输出功率:50W~100W

控制方式:FOC正弦控制

启动方式:无传感器

控制算法:SMO

调制方式:SVPWM

电流采样方式:双电阻采样

调制频率:20KHz

电机转速:3200RPM @ 3极对

喷水量:30L/MIN

保护功能:堵转、过流、欠压、过压、过温保护等

工业级器件(-40~85摄氏度)

主要特点:启动迅速可靠,效率高、噪声低


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低成本变频技术赋能洗碗机 BLDC电机能效提升30%的解决方案


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