中颖电子：SH33F2801的新型变频洗衣机方案及创新电机启动及低速运行方法

引言

       近年来，随着高能效变频调速电机的应用普及，永磁同步电机应用越来越广泛，配合直流变频调速系统，在节能环保、高能效方面发挥着越来越重要的作用。

       基于直流变频方案的空调、冰箱、洗衣机，具有噪声小、平滑变频、振动轻、节能环保等优势，逐渐在大家电市场占据越来越高的份额。

       变频洗衣机除了确保洗衣机的节能和静音外，还能提供衣服的柔顺洗涤，提高洗衣的洗净效果，同时还能提供电子模糊称重、电子偏心检测等辅助功能，增加了产品的附加值。

       无论是波轮还是滚筒方案，快速启停、快速正反转切换、低速运行、负载波动，以及深度弱磁、模糊称重、偏心检测等内容，都是变频洗衣机方案的核心内容，本文基于中颖高性能变频主控芯片SH33F2801，配合高效的协处理器计算内核，以较高成熟度实现了上述功能，提供了完整的变频洗衣机控制器方案。

       另外，针对传统观测器方法在永磁同步电机启动及低速运行时观测效果不佳问题，本文提出了一种改进的转子监测方法，对于改善洗衣机等具有较大启动惯量的电机的启动及低速运行问题取得了较好的效果，可以确保启动成功率、改善低速运行稳定性，并可降低失步的风险。

变频洗衣机主控芯片介绍

       SH33F2801是中颖电子于2020年推出的32位ARM“星辰（star）”处理器系列的主控MCU产品，该MCU内置单精度浮点运算单元（FPU），支持DSP指令，硬件集成了电机控制常用的正余弦、求模、反正切以及开方运算，还集成了硬件SVPWM波形发生器，可以支持两组三相电机驱动（双电机），可以灵活支持定点FOC和浮点FOC方案，具有很高的运算效率。

       其他资源包括：

• 系统主频84MHz

• 指令预取指（Prefetch），高速缓存（Cache），可选的代码用高速RAM

• 128K字节FLASH程序存储器，16K字节数据RAM

• 2.4V～5.5V宽范围供电

• 内嵌8MHz振荡器，常温0.2%精度，全温度范围1%精度，无需外部晶体振荡器

• 12位精度，2MSPS多通道高速模数转换器（ADC）

• 1组专用三相电机控制PWM模块（MCM）

• 2个32位带3路PWM输出和输入捕捉的通用定时器（PCA）

• 2个16位基本定时器/计数器（TIM）

• 丰富的通信接口（CAN 2.0B/UART/I2C/SPI）

• 4个高带宽模拟放大器（OPA）、1个高速模拟比较器（CMP）

• 工业级温度范围：-40℃～+105℃

       中颖电子为变频洗衣机方案提供了两种主控芯片：SH33F2801和SH32F2601，后者是前者的精简资源版本，只提供64K FLASH，不支持FPU和CAN。

       中颖提供滚筒和波轮两种洗衣机方案，支持电子偏心检测和电子称重，其中偏心检测算法实现了偏心块重量从0～2公斤，负载重量从0～30公斤的检测要求，称重检测算法覆盖了负载重量0～32公斤，达到了业界主流水平。