隨著智能家電對能效、壽命及成本控制需求的不斷提高，無電解電容變頻控制技術在冰箱領域的應用正日益受到關注。作為一種經(jīng)濟高效的永磁同步電機（PMSM）控制方案，該技術主要采用薄膜電容替代傳統(tǒng)電解電容，能夠顯著降低系統(tǒng)成本、延長使用壽命。同時，無需依賴復雜有源功率因數(shù)校正（PFC）電路，即可有效抑制單相交流輸入的諧波電流，有助于簡化系統(tǒng)架構、提高整體運行可靠性。

為滿足冰箱壓縮機對低諧波電流、高功率因素及低成本控制的綜合需求，極海推出無電解電容變頻控制參考方案。該方案采用1顆APM32F035電機控制專用MCU和3顆GHD1620T電機專用柵極驅(qū)動器，結(jié)合薄膜電容與IGBT電路，實現(xiàn)無需外接PFC電路即可有效抑制諧波電流，優(yōu)化板級功率因數(shù)，可為客戶提供高效實用的變頻控制解決方案。

APM32F035無電解電容變頻控制

參考方案介紹

極海無電解電容變頻控制參考方案，具備低噪聲、低電流諧波、高可靠性、轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性高等特點，有效降低系統(tǒng)成本、延長使用壽命，進一步提升系統(tǒng)運行可靠性。

無電解電容變頻控制方案板

該方案在交流電壓濾波整流后的電路中采用薄膜電容，并以APM32F035為主控芯片，檢測交流電壓與電機相電流的矢量控制，通過TIM1的3組互補PWM輸出至GHD1620T，來控制IGBT開關實現(xiàn)電平逆變，從而驅(qū)動永磁同步電機運行。

方案框圖

無電解電容變頻控制參考方案優(yōu)勢

? 單芯片控制：采用APM32F035電機控制專用MCU，主頻72MHz，內(nèi)置M0CP協(xié)處理器，集成高速ADC和運放等外設資源。憑借卓越運算速度使得輸入交流電壓的觀測與電機FOC（磁場定向控制）運算可以在單核上統(tǒng)一實現(xiàn)；

? 可靠驅(qū)動能力：無電解電容電機驅(qū)動的轉(zhuǎn)速精度及帶載能力與傳統(tǒng)有電解電容驅(qū)動方案一致，可確保系統(tǒng)在不同工況下的穩(wěn)定性與可靠性；

? 先進算法控制：特有輸入電壓跟隨算法，支持動態(tài)負載調(diào)整，可降低電流諧波、節(jié)省PFC電路；

? 高性價比設計：薄膜電容可降低15%~20%系統(tǒng)成本、縮小30%系統(tǒng)體積，延長產(chǎn)品使用壽命；

? 高驅(qū)動功率：4μF薄膜電容，可實現(xiàn)400W的逆變功率。

關鍵性能參數(shù)

無電解電容控制轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)

無電解電容控制測試波形

AC：176V，4500rpm下的波形：黃色為母線電壓，藍色為電機電流。

APM32F035電機控制專用MCU

? 高效運行性能：基于Cortex-M0+內(nèi)核，內(nèi)置M0CP協(xié)處理器，有助于減輕CPU負荷，為實現(xiàn)無感FOC控制算法提供了良好支持；

? 高速運算ADC：采率高達1MHz，支持分段式采樣，能夠更好的將電壓與電流采樣時序分開；

? 精準定時器：TIM1支持輸出4組互補PWM，內(nèi)置死區(qū)功能，并可與ADC等外設進行聯(lián)動，顯著提升系統(tǒng)靈活性，適用于電機控制等高精度應用場景；

? 高性能運算放大器：集成4個通用運算放大器，支持通過外接電阻調(diào)整運放增益，也可選擇內(nèi)部預設的增益檔位。擺率高達10V/μs，增益帶寬積高達10MHz，具備優(yōu)異的動態(tài)響應性能。

GHD1620T電機專用柵極驅(qū)動器

（Coming）

? 600V雙N溝道單相電機專用柵極驅(qū)動器；

? 支持寬范圍電壓10V~20V，提供3.3V/5V邏輯輸入兼容，懸浮偏移電壓+600V，適用于各種直流無刷/有刷電機應用方案；

? 內(nèi)置500ns死區(qū)時間，支持欠壓/過溫保護、直通防止功能，可有效保護功率器件穩(wěn)定運行；

? 內(nèi)部集成自舉二極管，可為高側(cè)電路提供足夠的電壓驅(qū)動開關；

? 內(nèi)置溫度傳感器輸出，實現(xiàn)溫度補償和自適應控制，優(yōu)化電機控制能效。

面向電機控制應用市場，極海擁有“MCU+Driver+IPM”的全棧電機產(chǎn)品矩陣，為客戶提供自主研發(fā)的多種核心電機控制算法，具備完善的電機控制通用開發(fā)平臺，從應用層、中間層、器件層、硬件層、資深電機團隊上提供全面的生態(tài)支持，助力客戶提升電機運行效能并實現(xiàn)快速的方案落地。