0 引言

洗衣机是生活中比较重要的大家电，对洗衣机而言，高洗净低磨损、健康洗涤、智能静音、节水节能等创新技术才是体现产品竞争力的根本。市场上主流的洗衣机都会在节水节能和智能静音方面采取重要的技术手段。针对节水节能和智能静音技术，需要选取一个好的电机和一个好的控制驱动器。

谣盐：2011年3月11日日本东北部地区突发9.0级大地震后，位于本州岛福岛的核电站发生爆炸并出现核泄漏；由于外界盛传服用碘盐可以抵抗核辐射，从而引发中国大陆民众大量抢购、囤积碘盐。类似“服用碘盐可以抗辐射”及“此后一段时间内生产出来的盐将受到核污染”的说法并无科学依据，只是一部分人制造的谣言。又因为此事与盐有关，并且“言”与“盐”谐音，故以“谣盐”代替“谣言”。

目前，家电市场上应用较多高效率的电机有开关磁阻电机和永磁同步电机等。相较而言，永磁同步电机工作的时候产生的噪音最低。而且永磁同步电机工作效率高、控制简单，更加适用于洗衣机家电行业。同时，永磁同步电机具有如下优点：1）启动力矩大、过载能力强；2）运行效率高，节能效果尤为明显[1-2]。

曾记否，在党的十八大会议上就明确而清晰地提出，倡导富强、民主、文明、和谐，倡导自由、平等、公正、法治，倡导爱国、敬业、诚信、友善，积极培养社会主义核心价值观。富强、民主、文明、和谐是立足国家层面的价值目标，自由、平等、公正、法治是立足社会层面的价值取向，爱国、敬业、诚信、友善是立足公民个人层面的价值准则，这24个字是社会主义核心价值观的基本内容。从不同层面规范了我们国家、社会和公民的核心价值追求，支撑着我们在实现中华民族伟大复兴道路上的行为指向和行为准则。从更深层次影响着全体国民在实现“中国梦”的伟大实践中思想方法和行为方式。

在许多电机控制应用中，选择使用逆变器的一个重要因素就是优化整个传动系统的总成本与性能比。针对工程中的要求，在设计一台洗衣机驱动系统的时候需要设计好逆变器。查找资料得知，Fairchild（飞兆）半导体公司已经开发出智能功率模块（intelligent power module，IPM）系列产品。本研究中课题组选择Fairchild公司智能功率模块FSB50760SF设计洗衣机控制板，不仅能够很好地满足低功率电机控制“节约能源”和“静音运转”的需要，同时做到控制器的结构尽量紧凑，成本尽量低。

1 驱动器

IPM的损耗主要包括IGBT和二极管的导通功耗和开关功耗。关断稳态下的功耗可以忽略不计，因为它很小，仅仅造成器件温度的小幅上升。故下面仅计算该IPM内部的IGBT和二极管的导通功耗与开关功耗的大小。

1.1 传统逆变器与IPM逆变器

传统的驱动器在逆变器部分设计的时候，一般采用外置6个IGBT器件，组成一个三桥臂的逆变器产生三相电压。但6个IGBT器件很占空间，使得控制板不得不制作得比较大，成本较高。

不规范处方主要包括：①处方超量，如普通处方超过7天量，急诊处方超过3天量，省特约处方超过7天量，无特殊治疗需要处方超过1个月用量等；②临床诊断书写不全、病人信息不全；③医生输入错误；④医师处方未签名（盖章）或与留样不一致；⑤处方上药品品种数量超过规定（5种）；⑥处方修改未签名盖章，也未注明修改日期；⑦处方用笺不规范，如门诊手写处方用的是住院处方或自费药房处方。

夏天挂了电话，叶晓晓从沙发上站起来。也许不是什么事情都可以沟通的，但我们可以去试一下，不试试怎么知道行不行呢？这是夏天说过的。也许老天爷没有给他双眼，所以特地给了他一颗善感而明澈的心。

随着现在对驱动器的结构要求越来越紧凑，空间变得越来越狭小，必须采用智能功率模块。IPM主要通过6个IGBT器件集成，组成一个三桥臂的逆变器产生三相电压。IPM不仅能够缩小整个控制板的大小，而且能够使电机输出性能稳定。

1.2 电路结构

驱动器的主电路结构如图1所示，主要由微控制器（Micom）、IPM和永磁同步电机3部分组成，其控制核心为IPM。微控制器主要产生6路脉宽调制（pulse width modulation，PWM）逆变器驱动信号，IPM的输入端为6路高低电平信号，分别连接微控制器产生的6路PWM逆变器驱动信号[3-4]；其输出端为三相输出端，连至永磁同步电机的三相输入端。设计电路时，通常要避免波形在大功率电路中出现震荡。在微控制器与IPM之间加上RC滤波电路，可以使输出的PWM波形比较稳定，不受干扰。

由上述关系式可以得知，逆变器在导通时产生的总的功耗为单个的IGBT功耗P的6倍。当工作条件温度为25 ℃、直流母线电压为310 V时，将上述计算出的数据代入式（6），即UI=600 V、UD=20 V、Ipeak=9.4 A、MI=1.4、RI=530 mΩ、RD=460 mΩ，可计算出单个IGBT的功耗为P=14.5 W，总的逆变器导通功耗为6×P=6×14.5 W=87 W。

  

图1 驱动器主电路结构Fig. 1 Main circuit structure of the driver

2 IPM模块

2.1 IPM模块参数的选取

1）耐压强度的选取。逆变器的控制器额定功率为3 kW，逆变器的直流输入端电压为300 V，在工程应用中通常考虑两倍的电压裕量，故选取IPM模块的耐压强度为600 V。

2）额定电流的选取。由于该电机的最大工作电流为10 A，因此，选型时必须考虑其安全阈量。根据选用功率器件的额定电流是实际电流峰值的3倍以上这一原则，故选取IPM的额定电流为30 A以上。

最后，综合式（3）和（4），同时将MI代入式（6），得到如下总的逆变器导通功耗：

查资料手册可以得知，该IPM中的UI=600 V、UD=20 V、RI=530 mΩ、RD=460 mΩ。

2.2 IPM模块主要引脚功能

该IPM模块的引脚布局和内框如图2所示，下面介绍其引脚功能。

虽然中职学校的哲学课是常识课，但其教材的编写也遵循了一定的规范性和内在逻辑性的原则，因此，我们在教学中就必须遵循这一原则，从教材的逻辑结构上，从知识间的内在联系上，从学生的不同层次水平上，尽可能地把知识、道理讲清、讲透，而不是只停留在教学生画条条、背条条上。只有这样，才能增强知识的可信度，使学生在真正理解的基础上，心服口服，进而产生对该门课程的认同情感，从而激发学生学习的积极性和探求知识的求知欲，从感情上能把思想政治课真正当成一门科学而严肃认真地去学习。在这种情况下，教与学就容易统一起来.哲学课的教学目标才能真正实现。

1）输入端

监管的目标之一就是确保报告具有较高的可比性，提供可比较的财务信息。但减少会计操纵的同时让企业尽可能多的提供关键信息的灵活性一直是会计监管机构面临的一个持续性难题。

a）IN（UH）、IN（WH）、IN（VH）、IN（UL）、IN（WL）、IN（VL）为PWM信号输入端，6路PWM信号波由微控制器控制，其中IN（UH）与IN（UL）为U相桥臂的上下桥臂输入端，IN（WH）和IN（WL）为W相桥臂的上下桥臂输入端，IN（VH）和IN（VL）为V相桥臂的上下桥臂输入端。

b）P为直流母线电压输入端，NU、NV、NW为直流母线电压负输入相，COM为公共接地端，N.C为无连接，VB（U）、VB（V）、VB（W）分别为U、V、W相IGBT的驱动电压输入端。

2）输出端

这种表面润滑的螺旋形磁性纳米机器人直径仅为500纳米，不到头发丝粗细的两百分之一，它可在短时间内完成从眼球玻璃体中心位置到视网膜的可控运动。

VTS提供HVIC（高压集成电路）温度感测输出，VS（U）、VS（V）、VS（W）为三相电压输出端。

  

图2 引脚布局和内框图Fig. 2 Pin layout and internal block diagram

3 功耗的计算

对于洗衣机而言，驱动器的设计很重要。现在主要的驱动器为传统的驱动器和目前使用较多的IPM模块驱动器。

成功的品牌定位是服务价值被认同的助推剂。品牌定位是一种创造性的思维活动，它不是针对阅读推广服务本身，而是对潜在读者的心理所采取的行动。即将服务定位在读者的心目中，使其在读者心中占据一个有利位置，并与其建立一种内在的联系，这样，当读者的需求一旦产生，首先就会想到这个品牌[2]。

3.1 导通损耗

IPM内部的IGBT和二极管的导通功耗，主要发生在电路正常工作的时候，是由这些器件的正向压降决定的，其典型特性可以分别近似为如下线性方程：

 

式中：i为输出电流；UI为IGBT的阈值电压；UD为二极管的阈值电压；RI为IGBT导通状态的动态阳极电阻；RD为二极管导通状态的动态阳极电阻[5]。

4）开关频率的选取。FSB50760SF型IPM模块的开关频率为20 kHz，对于电机要求的频率为10 kHz的脉宽调制波，是完全能够满足要求的。

在开关频率设得很高的情况下，PWM逆变器的输出电流可以近似为正弦波形，即有

 

式中，为输出电压和输出电流的相位差；Ipeak为输出电流的尖峰值；θ为初始角。

在=0时，可以得出i=Ipeak=9.4 A，UI=605 V，UD=24.3 V，故能够算出单个的IGBT和二极管在工作时的导通功耗，具体如下：

 

式（3）～（4）中ξ是由软件部分给出的，为

 

式（5）中MI为PWM调制系数，同时MI也定义为相电压峰值与直流母线电压一半的比值[6]，故对于该IPM，查资料得知MI=1.4。

3）型号的选取。IPM模块为了满足“节约能源”和“静音运转”的需要，在成本和性能上要求电机为低功率电机、控制器的结构尽量紧凑。结合IPM模块在电压和电流方面参数的选择，本设计选择Fairchild（飞兆）公司生产的FSB50760SF型号。

 

随后，黄炎培又到国民参政会秘书长邵力子的办公室，痛骂了戴笠一顿，并表示：“政府如不追究此次违法事件的责任者，我将退出国民参政会！”

3.2 开关功耗

IPM产生的开关功耗由其内部的IGBT与二极管所产生，但是IGBT与二极管的开关功耗有所不同，这是由两者的开关特性不同导致的。此外，由于IGBT与二极管均随着所加电压、电流的大小不同而有所不同。在计算开关功耗和设计电路时，还应该考虑工作环境温度与给定的频率发生变化时，开关功耗也会有所不同。在一个开关工作周期内，器件的功耗与切换电流之间的表达式为

 

式（7）～（9）中：W为开关能量功耗；EI为IGBT的开关功耗；ED为二极管的开关功耗，EI和ED可以近似为一个常数；EI, ON、EI, OFF为IGBT开关在导通、关断时刻损失的能量；ED, ON、ED, OFF为开关在导通、关断时刻损失的能量。

在正常工作条件下，FSB50760SF型号的IPM的EI, ON=120 μJ、EI, OFF=10 μJ，ED, ON=30 μJ、ED, OFF=3 μJ，所以EI=130 μJ，ED=33 μJ。在等式（2）中，输出电流近似为正弦波形，故在正常工作时，每个PWM周期都会有开关功耗，而且是连续产生的。因此，假设开关频率一定，此处先设为fSW，每个器件的开关功耗为式（10）：

 

将本设计中fSW=15 kHz，Ipeak=9.4 A，EI=130 μJ，ED=33 μJ代入上述公式，最后计算出Psw=7.4 W。

4 测试结果

为了进一步验证上面的功耗定量计算与IPM选取的合理性，课题组设计了如图3所示的实际电路，并将其应用在洗衣机上。针对焊接成型的PCB板，要测试以下2点：1）应用在洗衣机上时，电源IC的工作温度与工作环境会对IPM模块输出的有效电流与载波频率特性是否会受温升的影响；2）电机在运转时产生的PWM波的信号是否会受IPM内部开关功率管损耗的影响。

  

图3 PCB板Fig. 3 Physical map of PCB plate

4.1 温升考虑和计算实例

将样机应用在洗衣机上时，电源IC的工作温度与工作环境会对IPM模块输出的有效电流与载波频率特性有一定影响，所得有效电流与开关频率特性如图4所示。加在IGBT与二极管上的电压U=300 V，同时当IPM的供电电压UCC与它的自举电容上的电压UBS相等的时候，即UCC=UBS=15 V；同时开关损耗取典型值，查资料可以得知，对于FSB50760SF模块，当环境温度Tc=100 ℃时，该IPM内部每个IGBT和二极管上的结壳热阻上的温度Tj=125 ℃左右变化。

  

图4 有效电流与载波频率的特性Fig. 4 Characteristics of effective current and carrier frequency

在不同电机和不同控制系统下，有效电流与载波频率的特性会有所不同。为此，对样板工作在环境温度Tc=100 ℃条件下进行测试。根据图4给出的特性曲线。可以得到设计的样板在该温度下工作的逆变器仍然能够正常工作。这表明随着结温的上升，样板输出的有效电流在工作范围内[7-8]。

图5为制作出来的PCB板在利用热像仪测量板卡正常工作时芯片的温度。由图可知，在正常工作的时候，芯片的最高温度为67.2 ℃，低于70 ℃，在芯片的温度控制范围内，满足设计要求，IPM的正常工作，未受到温度的影响。

  

图5 热像仪测试IC温度Fig. 5 Test of IC temperature by the thermal imager

4.2 波形测试

永磁同步电机工作时，将有启动、加速、减速、停止几个过程，但每一过程均受PWM信号控制。因此PWM信号的输出是否平稳将会影响电机以及整个控制系统的运行性能。如果频率过高，电机以及整个系统受到的干扰性会很高，将加剧该IPM内部开关功率管的损耗；如果频率过低，电机启动时或者运转时的噪声将会变得很大，使得电机的运行性能变差[9]。

测试时，采用频率为13.8 kHz，同时采用高精度示波器（泰克M3104示波器）进行测试，充分保证测试结果的正确。用泰克示波器的CH1通道测试，得到IPM其中一个全桥上桥臂输入信号如图6所示。由图6可以看出，输出波形比较平稳，说明PWM信号频率选择合理。

  

图6 上桥臂输出信号波形Fig. 6 Output signal waveform of the upper bridge arm

测试时，用泰克示波器的CH1、CH2通道同时测试，得到的IPM中同一全桥上下桥臂输入信号如图7所示。由图7可以看出，上下桥臂输入信号波形比较平稳，同时死区时间在1 μs内，表明IPM内部开关功率管损耗未增大。

  

图7 上下桥臂输出信号波形Fig. 7 Output signal waveforms of the upper and lower bridge arms

测试时，用泰克示波器的CH1、CH2通道同时测试，得到IPM中相邻两桥臂上管PWM信号波形图8所示。由图8可以看出，输出波形比较平稳，说明PWM信号在正常工作。

通过对样机进行实测，从温升考虑和计算实例、波形的测试结果可以看出，该IPM在芯片的温度控制范围内能够输出有效电流，同时也能够稳定输出信号。这一结果表明该IPM符合要求，满足设计要求，达到了预期的效果。

翁结水库位于云南省临沧市耿马傣族佤族自治县，为澜沧江二级支流南碧河上规划建设的一座中型水库，总库容3880万m3，坝址距离澜沧江一级支流小黑江口67km。水库开发任务主要为生产生活和灌溉供水。水库运行后，坝址下游河道水量减少，造成了长67km的河段不同程度减水。河道减水后将使区间河流水面缩窄，水深变浅，流速趋小，河流的纳污能力下降，另一方面，灌区退水经沿线支流又汇入南碧河。为确保工程运行后，减水河段水质目标不下降，需下泄一定水量用于下游河道污染物稀释水量。

  

图8 相邻两桥臂上管PWM信号波形Fig. 8 PWM signal waveforms of two adjacent bridge arms

5 结语

本文设计了基于FSB50760SF驱动永磁同步电机的控制器。该驱动器[10]不仅具有结构紧凑，功能强大和成本较低的优点，而且运用在洗衣机上能够很好地满足低功率电机控制“节约能源”和“静音运转”的需要。在实际运用中，该控制器运行稳定可靠，具有良好的动态特性和较强的使用价值，值得推广。

晚上，杏子约了招财，两人躲在牛栏旁的草堆里，招财又要做那事，杏子死活不肯，她说，我已经被你害成这样，你还要来害我。招财说，听人讲，在肚子上加压，可以把孩子压出来，我们试试吧？杏子无奈地说，那就试试吧！杏子仰着平躺下来，招财先是用手摁在杏子的肚子上，使劲往下压，然后又横躺下去，来来回回不停地翻滚，杏子在下面痛出一身大汗，她不敢叫唤，将手臂紧紧堵住嘴巴，不多久，手臂上咬出血来，黑糊糊的一片。后来，杏子实在禁不住，一身尖叫，晕了过去。

参考文献：

[1]朱 俊. 与洗衣机配套的节能型新电机[J]. 电机技术，2012（3）：61-64.ZHU Jun. New Type of Energy-Saving & Environment-Proof Motors Equipped into the Washing Machines[J].Electrical Machinery Technology，2012（3）：61-64.

[2]刘家峰，吉卫喜. 滚筒洗衣机减振技术的发展[J]. 机械工程师，2013（4）：41-43.LIU Jiafeng，JI Weixi. The Development of Vibration Damping Techniques About Front-Loading Wash Machine[J]. Mechanical Engineer，2013（4）：41-43.

[3]张 凯，秦 斌，王 欣，等. 基于电压前馈解耦的地铁永磁同步电机矢量控制研究[J]. 湖南工业大学学报，2016，30（5）：22-26.ZHANG Kai，QING Bin，WANG Xin，et al.Research on Vector Control of Metro Permanent Magnet Synchronous Motor Based on Voltage Feed-Forward Decoupling[J]. Journal of Hunan University of Technology，2016，30（5）：22-26.

[4]龚事引，于惠钧，宋翼颉，等. 基于模糊PID的永磁同步电机矢量控制系统[J]. 湖南工业大学学报，2015，29（4）：40-44.Gong Shiyin，YU Huijun，SONG Yijie，et al. PMSM Vector Control System Based on Fuzzy PID[J]. Journal of Hunan University of Technology，2015，29（4）：40-44.

[5]陈 荣，邓智泉，严仰光. 永磁同步伺服系统低速性能研究[J]. 电气自动化，2005，27（2）：16-19.CHEN Rong，DENG Zhiquan，YAN Yangguang.Research on Low-Speed Performance of Permanent Magnet Synchronous Servo System[J]. Electrical Automation，2005，27（2）：16-19.

[6]宋聚明，苏彦民. 基于精确建模下的永磁同步电动机（PMSM）最佳效率控制研究[J]. 电工电能新技术，2004（2）：22-25.SONG Juming，SU Yanmin. Study of Efficiency-Optimized Control Based on Accurate Modeling for PMSM[J]. Advanced Technology of Electrical Engineering and Energy，2004（2）：22-25.

[7]杨碧石. IPM智能功率模块的驱动控制电路[J]. 电工技术杂志，2004（1）：51-52.YANG Bishi. Driving Control Circuit of IPM Intelligent Power Module[J]. Electrotechnical Journal，2004（1）：51-52.

[8]周文卫. 直流PWM调速系统的研究[J]. 电气技术，2009（7）：37-39.ZHOU Wenwei. Research for Direct Current PWM Regulating Speed System[J]. Electrical Technology，2009（7）：37-39.

[9]CIMINI G，CORRADINI M L，IPPOLITI G，et al.Passivity-Based PFC for Interleaved Boost Converter of PMSM Drives[C]//11th IFAC International Workshop on Adaptation and Learning in Control and Signal Processing. Caen：[s. n.]，2013：128-133.

[10]ZHONG L，RAHMAN M F，HU W Y，et al. Analysis of Direct Torque Control in Permanent Magnet Synchronous Motor Drives[J]. IEEE Transactions on Power Electronics，1997，12（3）：528-536.