能效等级已经成为油烟机产品核心竞争力指标,越来越多厨电整机厂在新品立项时,都将一级能效作为硬性目标。很多研发团队会把提升能效的重心全部放在电机本体、风道结构优化上,投入大量时间与成本,样机测试却始终卡在能效临界点,距离一级能效标准仍有差距。
不少人忽略了一点:整机能效不单单由电机和风道决定,油烟机无刷驱动方案本身的损耗,同样会直接拉低系统总效率。即便选用高效率电机,如果驱动电路损耗大、控制算法不够优化,电机的原生效率优势也会被抵消,最终整机无法达到一级能效要求。
传统驱动方案普遍存在几类损耗问题:功率器件开关损耗大、电流采样精度不足带来控制偏差、轻载工况下算法运行点不合理,会造成整机在常用档位下系统效率下降。想要冲刺一级能效,需要电机、风道、驱动三方协同优化,而油烟机FOC驱动方案就是从电控端挖掘能效潜力的关键。
KY32DS024作为成熟的油烟机驱动芯片方案,把功率驱动、电流采样、FOC控制内核高度集成,减少大量外围分立元器件带来的附加损耗。芯片支持优化的SVPWM调制策略,降低功率管开关损耗,在油烟机常用的中低转速工作区间,让电机工作在最优电流工作点,减少无功损耗,这也是变频油烟机驱动方案从驱动侧提升整机效率的硬件基础。
其利天下在多个一级能效油烟机项目落地过程中发现,很多样机满负载效率达标,但日常使用频次最高的中轻载档位效率偏低,这也是很多样机过不了一级能效测试的高频原因。大功率电机在低风量档位,如果驱动算法没有做针对性的效率最优控制,铜损铁损会显著上升。
基于KY32DS024的算力基础,方案可做效率最优算法调优。针对油烟机多档位的工作特性,区分爆炒重载、日常排烟轻载等不同工况,动态调节励磁电流,让电机在每一个工作档位都尽可能靠近最优工作点,而不是简单固定电流、固定占空比输出。在保证风量风压达标的前提下,降低系统无功损耗,提升全工况的系统效率。
当然仅仅依靠芯片硬件与基础算法,还不能直接实现一级能效,实际项目中还有不少调试要点。 第一,做好电流采样校准。采样偏差会造成FOC矢量控制出现偏移,电机运行偏离最优工作点,无谓增加损耗。该芯片内置的高精度电流采样单元,配合校准流程,可以降低采样误差,保障矢量控制精度。 第二,做好散热与损耗匹配。驱动本身发热也是功率损耗的直观体现,高集成架构减少外围器件发热,同时在硬件Layout阶段做好功率回路布局,降低线路阻抗带来的导通损耗。 第三,严格对标能效测试工况做调试。能效测试有固定的测试点,不能只看空载效率,需要按照国标工况,在对应风量、风压条件下调试算法参数,避免实验室空载好看,标准工况测试不达标。
行业中存在一个普遍误区:想要做到一级能效,就必须选用超高效率电机。实际上,电机效率只是其中一环,如果驱动方案损耗高、算法控制粗糙,再好的电机也发挥不出性能。部分项目通过驱动侧的优化,在不更换高端电机的前提下,系统效率得到明显提升,帮助整机跨过一级能效门槛。
同时也要客观看待,驱动侧优化是增益手段,不能完全弥补电机和风道本身的硬缺陷。整机厂做项目评估时,应当电机、风道、电控同步评估,优先锁定电机基础参数,再基于油烟机驱动芯片方案做全工况效率调优。样机阶段务必完成国标能效全项测试,多台样机交叉验证,规避单台样机偶然性达标,量产之后出现能效漂移的风险。
对于厨电整机厂商,一套兼顾效率、可靠性的变频油烟机驱动方案,既可以助力产品拿到一级能效标签,提升产品卖点,也可以降低整机待机与工作功耗,符合家电节能的行业发展方向。
本文为技术实践分享,不同电机、整机结构需要针对性调试,实际能效结果以第三方实验室实测为准。
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