抽油煙機(jī)的變頻升級(jí)

上周北方沙塵暴頻上熱搜，外部空氣污染越來越嚴(yán)重，所以空氣凈化器市場(chǎng)逐漸發(fā)展。而與之呼應(yīng)的還有一類家電——抽油煙機(jī)，看似早已成熟，實(shí)際上發(fā)展空間仍大。空氣凈化器和抽油煙機(jī)是保護(hù)肺部的兩大利器，今天我們來看看抽油煙機(jī)是如何工作的，主要從抽油煙機(jī)的質(zhì)量評(píng)價(jià)和未來發(fā)展展開討論。

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我國(guó)商務(wù)部在德國(guó)慕尼黑商品博覽會(huì)上引進(jìn)由帥康公司生產(chǎn)的抽油煙機(jī)是我國(guó)第一臺(tái)抽油煙機(jī)，直到1984年，我國(guó)生產(chǎn)了第一臺(tái)自產(chǎn)的外排式抽油煙機(jī)。抽油煙機(jī)可以將爐灶燃燒的廢氣和烹飪過程中產(chǎn)生的對(duì)人體有害的油煙迅速捕走,減少污染,凈化空氣,并有M毒、防爆的安全保障作用。

抽油煙機(jī)幫助億萬家庭排除廚房的油煙危害，其使用效果一直是消費(fèi)者的關(guān)注點(diǎn)。消費(fèi)者關(guān)注比較高的是吸油煙機(jī)的空氣性能、噪聲、氣味降低度、油脂分離度等產(chǎn)品性能。此外，對(duì)于目前多為小高層的居住環(huán)境，公共煙道的風(fēng)壓變化對(duì)油煙機(jī)的使用性能產(chǎn)生顯著性能，因此，還要講究有效風(fēng)量（由海爾智家提出,?在測(cè)試油煙機(jī)的風(fēng)量時(shí)，模擬居民住宅公共煙道的風(fēng)壓變化對(duì)油煙機(jī)工作風(fēng)量的影響）。

以上標(biāo)準(zhǔn)是抽油煙機(jī)的基本標(biāo)準(zhǔn)，傳統(tǒng)產(chǎn)品在整體設(shè)計(jì)和電機(jī)設(shè)計(jì)下功夫，追求精益求精也可達(dá)到。

電動(dòng)機(jī)是吸油煙機(jī)的主要部件，是吸油煙機(jī)的動(dòng)力裝置。其功率一般為180 - 220W,通常釆用單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)異步電動(dòng)機(jī)（能防止機(jī)殼內(nèi)、外之間的空氣循環(huán)的全封閉式電動(dòng)機(jī)），繞組為銅芯高強(qiáng)度漆包線，轉(zhuǎn)子為鑄鋁，定子為矽鋼片。它具有不易腐蝕、運(yùn)行平穩(wěn)，使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。電機(jī)作為抽油煙機(jī)的核心，在對(duì)抽油煙機(jī)進(jìn)行升級(jí)設(shè)計(jì)時(shí)，需要尤其注意電機(jī)部分的應(yīng)用。所以，在選擇電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片時(shí)要注意要求。上海數(shù)明的SLM2101S 和 SLM2136S 成功地在油煙機(jī)中導(dǎo)入應(yīng)用。

針對(duì)高壓MOSFET/IGBT驅(qū)動(dòng)，SLM推出600V及200V兩個(gè)系列HVIC產(chǎn)品。該系列產(chǎn)品適用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)、伺服驅(qū)動(dòng)器。伺服驅(qū)動(dòng)器主要應(yīng)用于高精度的定位系統(tǒng)，一般是通過位置、速度和力矩三種方式對(duì)伺服馬達(dá)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)高精度的傳動(dòng)系統(tǒng)定位，目前是傳動(dòng)技術(shù)的高端產(chǎn)品。伺服驅(qū)動(dòng)在高端家電中多有應(yīng)用。在高端家電中，目前已經(jīng)出現(xiàn)了變頻抽油煙機(jī)。

雖然目前市場(chǎng)上抽油煙機(jī)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和造型漸趨完善,但普遍智能化水平低、耗能嚴(yán)重且適度差,抽油煙機(jī)轉(zhuǎn)速無法隨著油煙量的多少實(shí)時(shí)調(diào)節(jié),工作時(shí)電機(jī)以一恒定功率運(yùn)轉(zhuǎn),造成大量電能浪費(fèi)。隨著對(duì)家用電器消費(fèi)觀念的不斷變化，消費(fèi)者對(duì)抽油煙機(jī)的要求也越來越高。通常吸抽油煙機(jī)轉(zhuǎn)速靠人工調(diào)節(jié)，因此為了達(dá)到最佳排油效果及節(jié)能目的，往往需要使用者多次人工干預(yù)。因此，為了使抽油煙機(jī)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)速、降低噪音、解放人力并最大限度地節(jié)能，變頻油煙機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。

抽油煙機(jī)變頻的目的是為了通過調(diào)整抽油煙機(jī)上的帶動(dòng)風(fēng)扇的電機(jī)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而根據(jù)油煙量的大小調(diào)整油煙抽吸的快慢。優(yōu)良的調(diào)速和節(jié)能效果使得變頻抽油煙機(jī)在性能上明顯優(yōu)越于傳統(tǒng)的抽油煙機(jī)，而變頻抽油煙機(jī)根據(jù)具體的變頻技術(shù)有不同的分類和性能特點(diǎn)。

變頻抽油煙機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中需要達(dá)到的要求：

1.能根據(jù)傳感器識(shí)別有無油煙，智能啟動(dòng)和停止抽油煙機(jī)的抽吸而無需手動(dòng)操作；

2.在炒、煎、炸時(shí)可根據(jù)油煙量的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)量；

3.在燉、煲、蒸、煮時(shí)，自動(dòng)調(diào)小抽吸速度以降低耗電量；

4.靜音特點(diǎn)讓用戶感覺不到電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的噪音；f.較小體積的電機(jī)使得抽油煙機(jī)體積更小，同時(shí)降低成本。

變頻抽油煙機(jī)對(duì)電機(jī)采用矢量控制以實(shí)現(xiàn)變頻，控制中要用到各種數(shù)學(xué)變換；此外，如圖2還根據(jù)采集傳感器的數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速控制器，通過采集水蒸氣、油煙量的濃度對(duì)廚房烹飪環(huán)境進(jìn)行分析，確定所需排風(fēng)量，進(jìn)而以一介最適宜的轉(zhuǎn)速進(jìn)行排煙，遲到節(jié)能降耗的目的。從這個(gè)過程中，可以看到變頻抽油煙機(jī)對(duì)于MCU性能和伺服精確性要求較高。MCU性能要求主要來源于對(duì)矢量控制方面數(shù)學(xué)變換的處理和對(duì)基于傳感器采集數(shù)據(jù)后的算法處理。

變頻抽油煙機(jī)對(duì)于電機(jī)驅(qū)動(dòng)的要求是精準(zhǔn)。那么我們來看看伺服電機(jī)的精確性體現(xiàn)在哪些方面呢？伺服是通過位置、速度和力矩三種方式對(duì)伺服馬達(dá)進(jìn)行控制。

位置和速度是依靠輸出波形控制電機(jī)。首先功率驅(qū)動(dòng)單元通過三相全橋整流電路對(duì)輸入的三相電或者市電進(jìn)行整流，得到相應(yīng)的直流電。經(jīng)過整流好的三相電或市電，再通過三相正弦PWM電壓型逆變器變頻來驅(qū)動(dòng)交流伺服電機(jī)。（功率驅(qū)動(dòng)單元的整個(gè)過程可以簡(jiǎn)單的說就是AC-DC-AC的過程，整流單元(AC-DC)主要的拓?fù)潆娐肥侨嗳珮虿豢卣麟娐?。?/p>

伺服電機(jī)使用SLM2101具有過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、直通防止及死區(qū)保護(hù)等功能。出于精度和效率的考慮，高端和低端驅(qū)動(dòng)器需要具備高度匹配的時(shí)序特性，以便減少在半橋的第一個(gè)開關(guān)關(guān)閉，第二個(gè)開關(guān)開啟前的停滯時(shí)間。轉(zhuǎn)矩控制方式是通過外部模擬量的輸入或直接的地址的賦值來設(shè)定電機(jī)軸對(duì)外的輸出轉(zhuǎn)矩的大小，可以通過即時(shí)的改變模擬量的設(shè)定來改變?cè)O(shè)定的力矩大小，也可通過通訊方式改變對(duì)應(yīng)的地址的數(shù)值來實(shí)現(xiàn)。

所以，在高端變頻抽油煙機(jī)領(lǐng)域，電機(jī)伺服方式可以達(dá)到其要求的精確度。如圖3所示是變頻抽油煙機(jī)的硬件框圖。電機(jī)伺服兩大硬件重點(diǎn)：MCU和驅(qū)動(dòng)器。

前面我們提到數(shù)明的SLM2101S在抽油煙機(jī)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)方面已經(jīng)有所建樹，其實(shí)，SLM2136也同樣被應(yīng)用在高端抽油煙機(jī)當(dāng)中。SLM2136是一種高壓、高速功率MOSFET和IGBT驅(qū)動(dòng)器，具有三個(gè)獨(dú)立的高、低壓側(cè)參考輸出通道，適用于三相應(yīng)用。專有的HVIC和閂鎖免疫CMOS技術(shù)使加固單片結(jié)構(gòu)成為可能。邏輯輸入與標(biāo)準(zhǔn)CMOS或LSTTL輸出兼容，低至3.3V邏輯?？蓮耐獠?a target="_blank">電流檢測(cè)電阻器導(dǎo)出終止所有六個(gè)輸出的電流跳閘功能。啟用功能可同時(shí)終止所有六個(gè)輸出。開路漏極故障信號(hào)用于?指示發(fā)生過電流或欠壓停機(jī)。通過連接到RCIN的RC網(wǎng)絡(luò)在外部編程的延遲后，過電流故障條件自動(dòng)清除輸入輸出驅(qū)動(dòng)器具有一個(gè)高脈沖電流緩沖級(jí)，設(shè)計(jì)用于最小驅(qū)動(dòng)器交叉?zhèn)鲗?dǎo)。傳輸延遲被匹配以簡(jiǎn)化高頻應(yīng)用中的使用。浮動(dòng)通道可用于驅(qū)動(dòng)高側(cè)配置的N溝道功率MOSFET或IGBT，其工作電壓高達(dá)600V。

在越來越重視居住環(huán)境健康的時(shí)代，變頻抽油煙機(jī)的市場(chǎng)還大有可為，因此，高性能的MCU和驅(qū)動(dòng)器件市場(chǎng)前景較好。在驅(qū)動(dòng)器件方面，數(shù)明提供高可靠性的門級(jí)驅(qū)動(dòng)，產(chǎn)品系列覆蓋200V及600V工作電壓范圍，可供客戶選擇各種驅(qū)動(dòng)電流以及半橋、全橋設(shè)計(jì)。無論低壓還是高壓，上海數(shù)明的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片都能提供合適的創(chuàng)新解決方案，并且擁有可靠的工程質(zhì)量。

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