傳統(tǒng)的有刷電機(jī)控制利用機(jī)械換向器和電刷實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制，控制簡單，但是易產(chǎn)生火花，且噪聲大、壽命短、可靠性差。相較于無刷直流電機(jī)控制技術(shù)，因其常采用反電動勢過零點(diǎn)檢測轉(zhuǎn)子位置，易實(shí)現(xiàn)換相，但是會導(dǎo)致噪聲大，轉(zhuǎn)矩波動大，效率差，低轉(zhuǎn)速反電動勢難檢測等問題；

目前改用直流無刷電機(jī)FOC控制方案代替?zhèn)鹘y(tǒng)有刷控制方案是常見的解決方式，但隨之會出現(xiàn)相應(yīng)的控制難點(diǎn)問題，如因普通常用的滑膜觀測器對電機(jī)參數(shù)很敏感，在利用該觀測器調(diào)試驅(qū)動電機(jī)時，若不經(jīng)過詳細(xì)復(fù)雜的軟硬件匹配調(diào)試，很難達(dá)到較好的驅(qū)動效果。為了解決該控制難點(diǎn)問題，峰岹科技自主研發(fā)了AO自適應(yīng)觀測器，利用該觀測器不僅可以實(shí)現(xiàn)同一個程序啟動兼容各種不同類型的電機(jī)，而且能實(shí)現(xiàn)電機(jī)超低速不失步。

嵌入AO自適應(yīng)觀測器的芯片如：峰岹FU6861Q2，是集成電機(jī)控制引擎(ME)和 8051 內(nèi)核的高性能電機(jī)驅(qū)動專用芯片，8051內(nèi)核處理常規(guī)事務(wù)，ME 處理電機(jī)實(shí)時事務(wù)，雙核協(xié)同工作實(shí)現(xiàn)各種高性能電機(jī)控制。其中 8051內(nèi)核大部分指令周期為 1T 或 2T，芯片內(nèi)部集成有高速運(yùn)算放大器、比較器、高速 ADC、乘/除法器、CRC、SPI、I2C、UART、多種 TIMER、PWM 等功能，內(nèi)置高壓 LDO，適用于 BLDC/PMSM 電機(jī)的方\波、SVPWM/SPWM、FOC 驅(qū)動控制。

 圖1 FU6861Q2封裝引腳圖

圖2 FU6861Q2功能框圖

家用傳統(tǒng)吸塵逐漸被更加便捷的手持式吸塵器取代，鋰電池的供電方式，續(xù)航成為了大家都非常關(guān)注的性能點(diǎn)。吸塵器電池的續(xù)航能力如何，高效率電機(jī)設(shè)計(jì)至關(guān)重要。為了設(shè)計(jì)出最佳狀態(tài)的吸塵器，吸塵器廠商會經(jīng)常調(diào)整電機(jī)匝數(shù)或者結(jié)構(gòu)，如果采用傳統(tǒng)的滑膜FOC方案，由于是基于電機(jī)模型去觀測角度，那么電機(jī)參數(shù)的調(diào)整就會導(dǎo)致整個啟動，運(yùn)行以及效率都需要重新匹配。峰岹科技AO自適應(yīng)觀測器具備強(qiáng)大的兼容性，我們實(shí)測了8臺不同吸塵器電機(jī)，其中包含有V45、V55、V65，3種常見不同尺寸的吸塵器電機(jī)，使用同一個產(chǎn)品板+一套固定的程序，每臺電機(jī)都能做到順暢啟動，并且零速的時候，估算器也不會失步

圖3 實(shí)測的其中幾款吸塵機(jī)型

通過內(nèi)置自適應(yīng)觀測器對驅(qū)動角度自適應(yīng)矯正，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)角度驅(qū)動.實(shí)測V45機(jī)型吸塵器，最高效率能達(dá)到56%(如圖4)，而傳統(tǒng)吸塵器效率一般在42%~52%左右，因此自適應(yīng)觀測器使得方案效率更高，對于鋰電池供電的手持吸塵器的續(xù)航帶來了顯著的提升。

圖4 吸塵器PQ測試

實(shí)測1對極、200W、7葉吸塵器的噪聲頻譜圖，F(xiàn)OC噪聲諧波分量明顯小于方波的驅(qū)動方式（如圖5、6），優(yōu)于傳統(tǒng)的有刷和方波控制的吸塵器方案。注：圖中兩個噪聲尖峰來源于扇葉帶來的7倍頻風(fēng)噪和兩倍頻的風(fēng)噪。

圖5 FOC驅(qū)動方式吸塵器噪聲頻譜圖

圖6 方波驅(qū)動方式吸塵器噪聲頻譜圖

單ME核完成一次FOC運(yùn)行只有5.6us,對于2對極吸塵器的超高速應(yīng)用，轉(zhuǎn)速最高會達(dá)到150KRPM，電頻率超過5KHZ，此時載波頻率最少要50KHZ左右。這就對FOC估算速度帶來了極大的考驗(yàn)，對于普通單片機(jī)的純軟件的FOC，很難應(yīng)對高速電機(jī)需求，而峰岹科技的雙核驅(qū)動芯片中可實(shí)現(xiàn)超高轉(zhuǎn)速，在吸塵器的實(shí)際應(yīng)用方案中，實(shí)測電氣轉(zhuǎn)速接近300KPM ，并且能穩(wěn)定運(yùn)行（如圖7）。