由于简单的机械构造和系统的高性能和高效率等优点,使得采用永磁同步电动机（PMSM）的直接驱动式洗衣机越来越成为趋势。然而,传统的永磁电动机系统使用的是位置传感器,并且,如果系统在运行过程中的深度磁场削弱范围内出现故障时,比如在高速度旋转模式状态下,就需要对其驱动进行潜在的超电压保护。一个新型综合设计平台已经开发出来,它类似于用来实现高动转矩控制的内置式磁场定向控制（FOC）算法器,以应对工程师在设计先进洗涤应用系统时所面对的挑战,以及增强洗涤循环、以消耗更少的热水,并节约高达70％的能量消耗。

　　先进的洗涤设备

　　当今,虽然三相感应电动机被广泛地加以应用,永磁电动机却越来越成为优先选择的解决方案。永磁电动机比感应电动机更有效、并且消耗更少的铝、钢和铜材。在材料上所节约的成本远比在磁铁上多花费的成本要多,所以永磁电动机不仅更加有效率,而且造价也相对较低。

　　永磁电动机系统使用霍耳效应传感器来检测绝对转子角度位置。当希望取消这些位置和速度传感器的时候,使用现成的微控制器、并采用无传感器的算法器来驱动正弦永磁电动机一直都很困难,这个问题直到现在才得到了解决。

　　工程师面对的主要挑战是：当进行洗涤循环时需要大转矩,而在甩干循环时却需要达到高速度。当使用永磁电动机时,控制算法器要求磁场减弱性能能达到2000（转/分）的旋转速度。因此,如果系统在运行过程中在深度磁场削弱范围内出现故障时,比如在高旋转模式状态下,就需要对其硬件加以潜在的超高电压的保护。

　　综合设计平台

　　一个可以简化水平轴和垂直轴洗衣机的可变速电动机控制设计的综合设计平台（如图1所示）正在成为传统的电动机驱动解决办法的可选替代方案 － 它可以加速将产品推向市场的速度和减少系统的总成本。该设计平台包括了一个混合信号控制器、同伴智能电源模块以及算法器、开发软件和设计工具。

　　数字控制集成电路

　　高效率三相永磁电动机的数字控制要求有一个磁场定向控制（FOC）算法器。磁场定向控制算法器的目的是在三相交流电流和交流电压上使用矢量转换来建立转矩的线性控制。用一个转子位置预估程序,根据所测定的电动机电流来确定转子磁铁的位置,并且排除了对霍耳效应传感器的需要。内置算法器从永磁电动机内部优化了输出转矩、并且将处于高速磁场减弱模式下的总线电压的使用最大化。在控制结构中还包括了用于速度闭合环路控制以及转矩闭合环路控制的同步执行机制。

　　混合信号控制器（如图2所示）包括了一个行程控制引擎 (MCE(tm)),合并集成的60MIPS（无互锁管线阶段的处理器）, 8位8051 微型控制器和一个模拟信号引擎 (ASE(tm))。MCE(行程控制引擎)包含了可调整配置的控制块,在执行闭合环路控制、模拟输入功能、以及空间矢量PWM（脉冲宽度调制）控制时所需。在控制系统中的每一个功能都是通过使用硬件宏块、而不是通过软件来执行的。控制系统开发人员使用一个图解工具将部件从程序库中取出,并放入它的控制系统设计中。然后,一个图解编译程序将控制设计翻译成为MCE(行程控制引擎)序列发生器指示,该指示将硬件宏块以正确的序列相连接来实现其控制系统。 这样就能极大地加快了开发进程,不仅能节约时间、还能减少错误。MCE(行程控制引擎)使得控制系统设计人员能够有效并快速地完成一个复杂系统的设计。

　　一个模拟信号引擎（ASE）与从直流传输线分流器上进行取样的电动机相电流的硬件相似。所有的模拟定时、信号调节和硬件接口都与一个12位的ADC（模拟/数字转换器）一同内置在集成电路中。仅仅需要增加外部电阻就可以将放大器的增益匹配地接入系统。故障检测硬件监控由ASE(模拟信号引擎)进行取样的直流总线电压,并在磁场减弱模式下当电压超过一个临界水平的时候启动零矢量刹车。零矢量刹车把所有的将刹车电流导入电动机绕组的3个IGBT（绝缘栅双极晶体管）开关接通,而不是将电能反馈到直流总线上。

　　ASE(模拟信号引擎)类似于在电源上的欠电压检测、以及一个即使在主计时器故障的情况下还能够保证将系统转入安全模式的模拟监视计时器。另外,ASE(模拟信号引擎)还包括了备用模拟输入信道,该信道可以用于特定的用途要求。例如：可以通过将ASE(模拟信号引擎)与门驱动器温度感应回路相连接来实现温度保护。可以通过将所需的模块以图解的方式插入MCE(行程控制引擎)方案的方式来将该保护纳入电动机控制回路。

　　一个合并集成的60MIPS（无互锁管线阶段的处理器）,8位8051 微型控制器使得应用层面上的软件开发成为可能,它基本是独立地运行MCE(行程控制引擎)、并且不抢占系统资源,诸如中断或者内部寄存器。这样就能改善应用软件的检测,因为MCE(行程控制引擎)简直可以被当成带有一套输入、输出寄存器的硬件外围设备。

　　功率放大级