變頻家電向高頻化、智能化及綠色化的方向發展；盡管“專用MCU＋智能功率模塊”是實現變頻控制的主流解決方案，但下一代變頻家電將趨向采用基于DSP的正弦波變頻控制技術。

　　目前中國的變頻家電市場還處于萌芽狀態。以變頻空調為例，日本市場的比例已超過了90%，而中國還不足10%，普通開關空調仍占中國空調市場的主導地位。較變頻空調而言，其他變頻家電，如變頻洗衣機、變頻冰箱等，就更是萌芽的萌芽了。但變頻家電具有省電、噪音低等諸多優點，是白色家電產品更新換代的發展方向。

　　像其它消費電子產品一樣，白色家電產品的利潤越來越薄。因此，廠商只有提供增值功能，才能獲得較大利潤。變頻控制就是一很好的增值賣點。目前，中國的海爾、海信、格力等家電廠商均推出了自己的變頻空調產品。
變頻家電的變頻控制主要表現在兩個方面。

　　1啟動時，電機或壓縮幾由低頻到高頻逐步提速，實現了軟啟動，好處是減小了啟動電流，降低了對電網的沖擊；減少了高啟動電流造成的損耗；減小了啟動噪音。

　　2在正常運轉時，電機或壓縮機以較低頻率工作，從而降低了能耗。

　　從硬件上來看，實現變頻控制的方法主要由兩種：基于MCU的控制方法；嵌入式DSP控制方法。

　　主流解決方案專用MCU＋智能功率模塊

　　“目前，變頻空調市場上的流行解決方案以‘專用MCU＋智能功率模塊’為主。” 科菱機電（上海）有限公司半導體技術部副經理宋高升說，“專用MCU和專用電源模塊的技術已經很成熟，器件成本也低，而且客戶應用時，各大公司可以提供較好的技術支持。”

　　科菱公司的KL05電控部分包括遙控器、室內單元和室外單元3個完整的部分。其中遙控器由三菱電機的4位MCU（M34551）實現；室內單元由三菱電機的8位MCU（M37478）控制；室外變頻單元由三菱電機的16位馬達控制專用MCU（M37705）控制；變頻器則采用三菱電機的第三代CTM系列IPM（PMXXCTM060）智能功率模塊。

　　Toshiba推出的變頻空調解決方案由專用8位MCU（TMP88CX49NF）和智能功率模塊MIG30J501L組成。其專用MCU除集成了10位16通道的A/D轉換器、高速PWM、記時器和8位SIO/I2C串行接口外，集成有可編程馬達驅動器（PMD）是它的特色。PMD可實現DC馬達控制、AC馬達控制、位置自動檢測和過電壓保護功能。

　　基于DSP的解決方案容易實現高性能及復雜系統的控制，但是成本高，在空調界較難推廣。“實際上，這是一種誤解。”ADI的Daniel Ang說，“單個DSP器件的成本較高，但整個系統成本較低；雖然MCU的器件成本較低，但整個系統成本較高。”

　　ADI的系列嵌入式DSP馬達控制器包括ADMC326、ADMC328、ADMC331和ADMC401。預計采用DSP實現變頻控制的空調器將于2000年前后量產。目前，ADI將研發重點放在縮小器件尺寸上。例如，ADMC326和ADMC328是采用DIP和SOIC封裝的28管腳的器件。此外，開發3相電感電機和永磁電機控制算法也是ADI的研發重點。

　　“下一代DSP變頻控制器在保持較低系統成本的同時，將集成更多功能，真正實現系統級芯片馬達控制。”ADI的說。

　　“DSP算法復雜，不易掌握，這限制了它的應用。”Toshiba電子亞洲公司工程師鄧少民說，“但下一代變頻家電將采用基于DSP的Sensorless/正弦波變頻控制技術。與PWM（脈寬調制）相比，正弦波變頻控制的曲線變化更平穩，轉換效率更高。”

　　智能功率模塊

　　智能功率模塊是變頻器的核心器件。智能功率模塊一般由IGBT芯片、FWD芯片和控制IC電路組成。

　　由于開關頻率的不斷提高，致使引線寄生電感、寄生電容的影響愈加嚴重，對器件造成的過電壓、過電流毛刺也更大。為提高變頻系統的可靠性，三菱電機推出了第四代智能電源模塊：ASIPM和DIP-IPM。ASIPM即“用戶專用”IPM，它將一臺變頻器幾乎所有的硬件都集成到一個模塊中，使元器件之間不再有傳統的引線相連；而DIP-IPM則是針對家電應用對功率器件的要求（低成本、小型化、高可靠性、易使用等），在IPM成功的基礎上而開發的。DIP-IPM的特點包括：內置三相交流輸出的IGBT逆變電路；只需一個＋15V的驅動電源；四種保護功能；雙列直插封裝；不采用任何光耦直接與單片機端口耦合，從而省略至少6套隔離電路。1/4開關頻率可達到15KHz。DIP-IPM系列中的PS21352（5A/600V）適合于變頻冰箱；PS21353（10A/600V）則適合于變頻洗衣機；PS21244（15A/600V）和PS21245（20A/600V）適合于變頻空調。上述新產品目前已經在日本變頻家電中得到了廣泛應用，預計在2001年將會應用于中國的變頻家電中。

　　Toshiba也推出了第四代智能功率模塊MIG30J501L。它集成有六塊600V/30A的IGBT芯片，具有過電流保護、低電壓保護、高溫保護等保護功能。它采用單電源供電、無需光耦驅動，另外由于采用小電阻檢測OC電流，明顯降低了模塊的功率耗散。

　　解決方案要具有通用性

　　變頻空調器按照其室內風扇電機、室外風機及壓縮機的類型，可分為3A和3D變頻空調器。對于室內、室外風機和變頻壓縮機均為交流（AC）形式的變頻空調器，一般稱之為3A變頻空調器；而對于室內、室外風機和變頻壓縮機均為三相直流無刷電機（DCBLM）形式的變頻空調器，一般稱之為3D變頻空調器。

　　“3D變頻空調器不太適合中國市場，一是因為其價位較高，僅物料成本就高于同功率的3A變頻空調器近300元，不符合目前中國的消費水平；二是其開發難度較大，空調系統和控制器的配合復雜度較高。” 科菱公司的宋高升說。
變頻空調制造商常采用不同類型的壓縮機、風機以及節流方式，因此，無論是基于MCU的解決方案，還是基于DSP的解決方案都要具有較好的通用性。例如，KLO5通過在線修改存儲于EEPROM中的V/F曲線，可以適合不同的變頻壓縮機；KLO5室外PCB預留了LEV接口，它既能滿足采用雙毛細管節流方式的中低檔機的需求，也能滿足采用電子膨脹閥節流方式的中機的需求；KL05室內機軟件對風機的霍爾脈沖反饋采用兼容性設計，對于單脈沖、雙脈沖、三脈沖、四脈沖的PG電機KL05都能適應。

　　變頻家電發展方向

　　變頻家電是多學科交叉技術，它的發展完全依賴于電力電子技術和微機控制技術的發展。未來的變頻家電應該是朝著高頻化、智能化及綠色化的方向發展。

　　高頻化：變頻器在驅動電機運行中，根據開關頻率的不同會產生不同的調制噪音。由于考慮成本的需要，目前空調用變頻器普遍采用低速IPM，開關頻率設計在3K左右，會產生調制噪音，這主要是3K正好處于人耳敏感的聲音頻率范圍。但幸運的是空調的變頻單元安裝在室外，空調的使用者并無明顯體會。而對于類似變頻冰箱和變頻洗衣機的家電，必須使用高頻、超靜音變頻。

　　智能化：變頻家電的智能化是建立在數字化的基礎上的。隨著MCU控制技術及電力電子器件保護技術的不斷進步，變頻器除了應具備完善的自診斷、自保護功能外，還可以在運行中在線辨識電機（壓縮機）的定子參數，實時監視變頻器的直流母線電壓、輸出電流等多種參數，動態調整SPWM的V/F曲線，使壓縮機始終保持恒轉矩運行。

　　綠色化：綠色家電有兩層含義：是顯著節電；第二是不對或少對電網產生污染。事實上變頻空調、變頻冰箱和變頻洗衣機在不斷為人類創造美好生活的同時，又變成了對電網的污染源，即向電網注入嚴重的高次諧波電流，使總功率因數下降，并使電網電壓耦合許多毛刺或尖峰，甚至出現缺角和畸變。消除對電網產生污染的方法是在變頻器中增加功率因數校正（PFC）功能，三菱電機為此專門開發了PMXXAUBW060系列A/F-IPM。A/F-IPM即有源濾波IPM，它通過內置的溝槽型IGBT采用PAM控制策略來改善變頻器的輸入電流和電壓波形，使功率因數提高到99％以上。