关于大多数家用电器制造商，进步电器功率和下降可闻噪声是最优先考虑的事项。一般，政府经过严厉的法规来推进对功率的要求。然后，有一些顾客会乐意引领潮流，以相对较高的价格购买“更绿色”的电器。这唆使电器制造商研讨相应的处理方案，处理功率和可闻噪声方面的问题，一起让添加的全体体系本钱坚持最低。例如，电器制造商期望规划出能够快速呼应速度改变（包含洗刷和甩干两个进程）的洗衣机。一些高档电机操控技能，如磁场定向操控（FOC），也称为矢量操控，有助于规划出愈加安静节能的洗衣机。
洗衣机操控拓扑
本文首要重视怎么布置FOC来规划高效、安静的洗衣机。经过剖析洗衣机的结构，能够了解为什么需求高效的电机操控技能。如图1所示，最新式的洗衣机带有一个滚筒单元，该结构由BLDC电机或PMSM电机、电机操控器电路板、带按键用户界面电路板和显现单元组成。操控器电路板和用户界面电路板能够运用串行链路（如UART、SPI或专有串行协议）进行通讯，用以设置所需的洗刷负载、漂洗速度，以及处理其他指令。依据所接收到的指令，电机操控器电路板会调整电机速度和扭矩。电机是洗衣机中最首要的用电部件，用电量可达总用电量的85%。因而，关于PMSM操控的任何改善，都能够明显节约用电和本钱。为此，高效的电机操控关于规划更好的电器十分要害。
图1新式洗衣机的结构
新式信号操控器促进电器规划
半导体技能的开展促进了数字信号操控器（DSC）和功率电子开关的发生，它们能够用于规划变速电机。实践上，得益于DSC高效而高本钱效益的电机功率办理，电器不再需求局限于运用一些定制的硬件和操控技能。例如，凭借Microchip最新一代的dsPICDSC系列，电器制造商现在能够规划出明显节约用电和本钱的电机体系。这是因为dsPIC DSC上包含专用于电机操控运用的外设。这些外设包含电机操控脉宽调制（MCPWM）、高速ADC和可扩展闪存程序存储器。
此外，dsPIC DSC的DSP引擎还支撑必需的快速数学运算，用于履行需求很多核算的操控循环。本文将评论怎么经过dsPIC DSC运用FOC算法来操控洗衣机中的电机。在洗衣机中，dsPIC DSC用作电机操控电路板上的信号操控器。用户界面模块能够选用8位单片机（MCU）进行处理，如Microchip的PIC16或P%&&&&&%18系列MCU，能够针对三相感应电机（ACIM）、三相无刷直流（BLDC）电机或永磁同步电机（PMSM）别离完成FOC算法。因为结构方面的原因，PMSM电机的功率比ACIM电机高。以下将特别评论无传感器FOC算法关于洗衣机中的PMSM电机是怎么作业的。
为什么运用FOC算法？传统的BLDC电机操控办法以六步方法驱动定子，会导致输出转矩呈现振动。在六步操控方法中，先对两个绕组通电，直到转子抵达下一个方位，然后电机换向到下一步。霍尔传感器用于确认转子方位，以便对电机进行电子换向。高档无传感器FOC算法运用定子绕组中发生的反电动势来确认转子方位。六步操控（也称为梯形操控）的动态呼应自身就不合适用于洗衣机操控，因为一个洗刷周期中的负载会动态改变，而且实践负载还会因洗刷量和所选洗刷周期的不同而改变。此外，在前开式洗衣机中，当负载坐落滚筒顶侧时，电机负载要战胜重力做功。只要高档算法（如FOC）能够处理这些动态负载改变。
FOC原理
FOC算法会发生矢量方式的3相电压，用于操控三相定子电流。经过运用Park和Clarke改换将物理电流改换为旋转矢量，转矩和磁通重量不会随时刻改变（时刻不变性）——使得能够与直流电机相同，运用比如份额积分（PI）操控器之类的传统技能来进行操控。依据规划，在有刷直流电机中，定子磁通和转子磁通之间的视点坚持为90°，从而使电机发生或许的最大转矩。经过运用FOC技能，电机电流改换为2轴矢量，就如直流电机中的电流。此进程的第一步是丈量三相电机电流。在实践丈量中，因为3个电流值的瞬时和为0，所以只需丈量其间两个电流，就能够确认第三个电流的值。此外，因为只需求两个电流传感器，因而还能够下降硬件本钱。
Clarke改换
第一个改换称为Clarke改换，将以定子作为参照物的3轴二维坐标系转换为2轴坐标系，并坚持相同的参照物。如图2所示，其间，Ia、Ib和Ic是各个相电流。
图2 Clarke改换
此刻，定子电流相量能够在运用α-β轴的2轴正交坐标系上表明。下一步是改换为另一个2轴坐标系，称为d-q轴坐标系，它会随转子磁通而旋转，经过图3所示的Park改换完成。
