變速、無傳感器馬達(dá)控制(06-100)

　　設(shè)備控制IC集成了PMSM無傳感器速度控制所需的所有控制和模擬接口功能。IC中的模擬功能包括差分放大器，雙取樣和保持電路以及12位A/D轉(zhuǎn)換器，這些器件對(duì)于取樣跨接在DC連路分路器上的低電壓信號(hào)是必須的。逆變器功率模塊集成有高電壓柵板驅(qū)動(dòng)IC，有6個(gè)IGBT開關(guān)。此模塊包括用于馬達(dá)電流測(cè)量和功率模塊保護(hù)的DC鏈路分路器。用IC的專門運(yùn)動(dòng)控制引擎(MCE)硬件實(shí)現(xiàn)馬達(dá)控制算法，而裝置應(yīng)用軟件運(yùn)行在獨(dú)立的一同集成的8位處理器上。

　　數(shù)字控制算法

　　數(shù)字控制算法的說明示于圖2,集成有相位電流重建和轉(zhuǎn)子角估算，用場(chǎng)定向控制(FOC)算法控制馬達(dá)電流。FOC采用向量轉(zhuǎn)動(dòng)，去耦A(yù)C馬達(dá)繞組電流進(jìn)入兩個(gè)DC分量控制轉(zhuǎn)矩(IQ)和通量(ID)中。這簡(jiǎn)化了控制器設(shè)計(jì)，因?yàn)殡娏鳝h(huán)調(diào)節(jié)變成與馬達(dá)速度無關(guān)。外速度環(huán)基于速度誤差為IQ環(huán)計(jì)算轉(zhuǎn)矩參考目標(biāo)值。輸入到速度環(huán)有一個(gè)RAMP(斜率)功能來限制加速度到特定的限值內(nèi)，在輸出有一個(gè)LIMIT功能來限制馬達(dá)電流，另外一個(gè)控制功能導(dǎo)致相位提前，使得在驅(qū)動(dòng)內(nèi)永磁(IPM)馬達(dá)時(shí)，使轉(zhuǎn)矩輸出最大，但也可以置為負(fù)值，以減弱高速工作的通量。場(chǎng)減弱算法計(jì)算最佳ID參考電流以使有效逆變器電壓使用達(dá)到最大。

　　馬達(dá)控制引擎

　　用來自控制IC的MCE的庫(kù)宏單元實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制器(圖3)。MCE庫(kù)包括PI補(bǔ)償、限制函數(shù)和向量循環(huán)，這些通常都是用在馬達(dá)控制算法中。用圖形編輯工具定制算法，這不需要軟件編碼。算法執(zhí)行比RISC或DSP快兩倍半。很多時(shí)間，關(guān)鍵性計(jì)算用專門硬件執(zhí)行。

　　控制參量和系統(tǒng)變量存儲(chǔ)在共享的數(shù)據(jù)RAM中，所集成的8位微控制器也可以存取它們。這允許洗衣機(jī)應(yīng)用軟件能容易改變控制設(shè)置點(diǎn)(如目標(biāo)速度)或監(jiān)控控制變量(如轉(zhuǎn)矩電流IQ)。軟件可以在單獨(dú)8位處理器上用C語言開發(fā)。

　　變速無傳感永磁馬達(dá)方案，應(yīng)用在像洗及機(jī)這樣的裝置中，對(duì)環(huán)保所需的效率改進(jìn)會(huì)起關(guān)鍵作用。現(xiàn)在把數(shù)字控制器IC、模擬柵極驅(qū)動(dòng)器和保護(hù)IC、電源供給級(jí)，以及新出現(xiàn)的技術(shù)(如IR公司的iMOTION平臺(tái))結(jié)合起來，大大有助于工程師設(shè)計(jì)新產(chǎn)品，而不必顧及產(chǎn)品的成本，電路復(fù)雜性和面市時(shí)間。(益林)