变频家电向高频化、智能化及绿色化的方向发展；尽管“专用MCU＋智能功率模块”是实现变频控制的主流解决方案，但下一代变频家电将趋向采用基于DSP的正弦波变频控制技术。

　　目前中国的变频家电市场还处于萌芽状态。以变频空调为例，日本市场的比例已超过了90%，而中国还不足10%，普通开关空调仍占中国空调市场的主导地位。较变频空调而言，其他变频家电，如变频洗衣机、变频冰箱等，就更是萌芽的萌芽了。但变频家电具有省电、噪音低等诸多优点，是白色家电产品更新换代的发展方向。

　　像其它消费电子产品一样，白色家电产品的利润越来越薄。因此，厂商只有提供增值功能，才能获得较大利润。变频控制就是一很好的增值卖点。目前，中国的海尔、海信、格力等家电厂商均推出了自己的变频空调产品。
变频家电的变频控制主要表现在两个方面。

　　1启动时，电机或压缩几由低频到高频逐步提速，实现了软启动，好处是减小了启动电流，降低了对电网的冲击；减少了高启动电流造成的损耗；减小了启动噪音。

　　2在正常运转时，电机或压缩机以较低频率工作，从而降低了能耗。

　　从硬件上来看，实现变频控制的方法主要由两种：基于MCU的控制方法；嵌入式DSP控制方法。

　　主流解决方案专用MCU＋智能功率模块

　　“目前，变频空调市场上的流行解决方案以‘专用MCU＋智能功率模块’为主。” 科菱机电（上海）有限公司半导体技术部副经理宋高升说，“专用MCU和专用电源模块的技术已经很成熟，器件成本也低，而且客户应用时，各大公司可以提供较好的技术支持。”

　　科菱公司的KL05电控部分包括遥控器、室内单元和室外单元3个完整的部分。其中遥控器由三菱电机的4位MCU（M34551）实现；室内单元由三菱电机的8位MCU（M37478）控制；室外变频单元由三菱电机的16位马达控制专用MCU（M37705）控制；变频器则采用三菱电机的第三代CTM系列IPM（PMXXCTM060）智能功率模块。

　　Toshiba推出的变频空调解决方案由专用8位MCU（TMP88CX49NF）和智能功率模块MIG30J501L组成。其专用MCU除集成了10位16通道的A/D转换器、高速PWM、记时器和8位SIO/I2C串行接口外，集成有可编程马达驱动器（PMD）是它的特色。PMD可实现DC马达控制、AC马达控制、位置自动检测和过电压保护功能。

　　基于DSP的解决方案容易实现高性能及复杂系统的控制，但是成本高，在空调界较难推广。“实际上，这是一种误解。”ADI的Daniel Ang说，“单个DSP器件的成本较高，但整个系统成本较低；虽然MCU的器件成本较低，但整个系统成本较高。”

　　ADI的系列嵌入式DSP马达控制器包括ADMC326、ADMC328、ADMC331和ADMC401。预计采用DSP实现变频控制的空调器将于2000年前后量产。目前，ADI将研发重点放在缩小器件尺寸上。例如，ADMC326和ADMC328是采用DIP和SOIC封装的28管脚的器件。此外，开发3相电感电机和永磁电机控制算法也是ADI的研发重点。

　　“下一代DSP变频控制器在保持较低系统成本的同时，将集成更多功能，真正实现系统级芯片马达控制。”ADI的说。

　　“DSP算法复杂，不易掌握，这限制了它的应用。”Toshiba电子亚洲公司工程师邓少民说，“但下一代变频家电将采用基于DSP的Sensorless/正弦波变频控制技术。与PWM（脉宽调制）相比，正弦波变频控制的曲线变化更平稳，转换效率更高。”

　　智能功率模块

　　智能功率模块是变频器的核心器件。智能功率模块一般由IGBT芯片、FWD芯片和控制IC电路组成。

　　由于开关频率的不断提高，致使引线寄生电感、寄生电容的影响愈加严重，对器件造成的过电压、过电流毛刺也更大。为提高变频系统的可靠性，三菱电机推出了第四代智能电源模块：ASIPM和DIP-IPM。ASIPM即“用户专用”IPM，它将一台变频器几乎所有的硬件都集成到一个模块中，使元器件之间不再有传统的引线相连；而DIP-IPM则是针对家电应用对功率器件的要求（低成本、小型化、高可靠性、易使用等），在IPM成功的基础上而开发的。DIP-IPM的特点包括：内置三相交流输出的IGBT逆变电路；只需一个＋15V的驱动电源；四种保护功能；双列直插封装；不采用任何光耦直接与单片机端口耦合，从而省略至少6套隔离电路。1/4开关频率可达到15KHz。DIP-IPM系列中的PS21352（5A/600V）适合于变频冰箱；PS21353（10A/600V）则适合于变频洗衣机；PS21244（15A/600V）和PS21245（20A/600V）适合于变频空调。上述新产品目前已经在日本变频家电中得到了广泛应用，预计在2001年将会应用于中国的变频家电中。

　　Toshiba也推出了第四代智能功率模块MIG30J501L。它集成有六块600V/30A的IGBT芯片，具有过电流保护、低电压保护、高温保护等保护功能。它采用单电源供电、无需光耦驱动，另外由于采用小电阻检测OC电流，明显降低了模块的功率耗散。

　　解决方案要具有通用性

　　变频空调器按照其室内风扇电机、室外风机及压缩机的类型，可分为3A和3D变频空调器。对于室内、室外风机和变频压缩机均为交流（AC）形式的变频空调器，一般称之为3A变频空调器；而对于室内、室外风机和变频压缩机均为三相直流无刷电机（DCBLM）形式的变频空调器，一般称之为3D变频空调器。

　　“3D变频空调器不太适合中国市场，一是因为其价位较高，仅物料成本就高于同功率的3A变频空调器近300元，不符合目前中国的消费水平；二是其开发难度较大，空调系统和控制器的配合复杂度较高。” 科菱公司的宋高升说。
变频空调制造商常采用不同类型的压缩机、风机以及节流方式，因此，无论是基于MCU的解决方案，还是基于DSP的解决方案都要具有较好的通用性。例如，KLO5通过在线修改存储于EEPROM中的V/F曲线，可以适合不同的变频压缩机；KLO5室外PCB预留了LEV接口，它既能满足采用双毛细管节流方式的中低档机的需求，也能满足采用电子膨胀阀节流方式的中机的需求；KL05室内机软件对风机的霍尔脉冲反馈采用兼容性设计，对于单脉冲、双脉冲、三脉冲、四脉冲的PG电机KL05都能适应。

　　变频家电发展方向

　　变频家电是多学科交叉技术，它的发展完全依赖于电力电子技术和微机控制技术的发展。未来的变频家电应该是朝着高频化、智能化及绿色化的方向发展。

　　高频化：变频器在驱动电机运行中，根据开关频率的不同会产生不同的调制噪音。由于考虑成本的需要，目前空调用变频器普遍采用低速IPM，开关频率设计在3K左右，会产生调制噪音，这主要是3K正好处于人耳敏感的声音频率范围。但幸运的是空调的变频单元安装在室外，空调的使用者并无明显体会。而对于类似变频冰箱和变频洗衣机的家电，必须使用高频、超静音变频。

　　智能化：变频家电的智能化是建立在数字化的基础上的。随着MCU控制技术及电力电子器件保护技术的不断进步，变频器除了应具备完善的自诊断、自保护功能外，还可以在运行中在线辨识电机（压缩机）的定子参数，实时监视变频器的直流母线电压、输出电流等多种参数，动态调整SPWM的V/F曲线，使压缩机始终保持恒转矩运行。

　　绿色化：绿色家电有两层含义：是显著节电；第二是不对或少对电网产生污染。事实上变频空调、变频冰箱和变频洗衣机在不断为人类创造美好生活的同时，又变成了对电网的污染源，即向电网注入严重的高次谐波电流，使总功率因数下降，并使电网电压耦合许多毛刺或尖峰，甚至出现缺角和畸变。消除对电网产生污染的方法是在变频器中增加功率因数校正（PFC）功能，三菱电机为此专门开发了PMXXAUBW060系列A/F-IPM。A/F-IPM即有源滤波IPM，它通过内置的沟槽型IGBT采用PAM控制策略来改善变频器的输入电流和电压波形，使功率因数提高到99％以上。