《電子技術(shù)應(yīng)用》
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德州儀器推出實(shí)現(xiàn)革命性突破的電機(jī)控制技術(shù): 采用 FAST? 軟件編碼器算法的 InstaSPIN?-FOC 電機(jī)控制解決方案

在 5 分鐘內(nèi)識(shí)別、調(diào)節(jié)并全面控制電機(jī),無(wú)需機(jī)械轉(zhuǎn)子傳感器?,F(xiàn)已開始通過 C2000? Piccolo? 微控制器提供!
2013-03-18
關(guān)鍵詞: 軟件 電機(jī)控制 C2000 Piccolo MCU

    日前,德州儀器(TI) 宣布推出最新mcu/instaspin/index.shtml" style="font-size: 12px;">InstaSPIN™-FOC(磁場(chǎng)定向控制)解決方案,其可幫助電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員在5 分鐘乃至更短的時(shí)間內(nèi)識(shí)別、調(diào)節(jié)并通過可變速度及負(fù)載全面控制任何類型的三相同步或異步電機(jī),無(wú)需花費(fèi)數(shù)周乃至數(shù)月的時(shí)間來調(diào)節(jié)電機(jī)控制系統(tǒng),他們現(xiàn)在可集中精力進(jìn)行差異化設(shè)計(jì)。這種新型技術(shù)不僅無(wú)需機(jī)械電機(jī)轉(zhuǎn)子傳感器,可降低系統(tǒng)成本,而且還可通過嵌入在TI 32 位C2000Piccolo™ 微控制器上只讀存儲(chǔ)器(ROM) 中的最新軟件編碼器(無(wú)傳感器觀察器)算法FAST™ (通量、角度、速度和轉(zhuǎn)矩)來改進(jìn)工作。InstaSPIN-FOC 歸屬此前推出的InstaSPIN-BLDC 技術(shù),今后還將推出各種InstaSPIN 解決方案,讓電機(jī)控制開發(fā)更簡(jiǎn)單高效。

提高電機(jī)系統(tǒng)的可靠性與效率

雖然無(wú)傳感器FOC 電機(jī)技術(shù)可帶來許多系統(tǒng)優(yōu)勢(shì),但許多行業(yè)都因缺乏電機(jī)控制系統(tǒng)知識(shí)而不得不延遲采用和推廣這些技術(shù)。InstaSPIN-FOC 不但可幫助設(shè)計(jì)人員簡(jiǎn)化開發(fā),降低系統(tǒng)成本與復(fù)雜性,即便是電機(jī)控制經(jīng)驗(yàn)有限的設(shè)計(jì)人員也能游刃有余,而且還可實(shí)現(xiàn)出色的解決方案,提高所有可變速度及負(fù)載電機(jī)應(yīng)用中的電機(jī)效率、性能與可靠性。在傳統(tǒng)FOC 電機(jī)設(shè)計(jì)中,采用轉(zhuǎn)子傳感器既會(huì)增加成本(需要傳感器、電源、特殊布線與連接器、安裝以及維護(hù)),還可能會(huì)降低可靠性(惡劣條件下性能退化、出現(xiàn)電氣噪聲、容易受溫度和濕度影響),從而對(duì)系統(tǒng)造成不利影響。此外,在封閉式壓縮機(jī)或大型牽引設(shè)備等眾多應(yīng)用中采用傳感器也是完全不切實(shí)際的。

InstaSPIN-FOC™ 技術(shù)的特性與優(yōu)勢(shì):

·        設(shè)計(jì)時(shí)間縮短數(shù)月:由于識(shí)別和控制調(diào)節(jié)幾乎是全自動(dòng)的,因此設(shè)計(jì)人員可在全電機(jī)轉(zhuǎn)矩的基礎(chǔ)上為其產(chǎn)品功能實(shí)現(xiàn)差異化;

·        接近編碼器性能:采用嵌入式片上FAST 觀察器算法對(duì)各種使用條件下的通量、角度、速度和轉(zhuǎn)矩進(jìn)行可靠、穩(wěn)健估算。有了準(zhǔn)確的無(wú)傳感器“估算器”,大多數(shù)情況下無(wú)需物理編碼器;

·        支持所有三相電機(jī):同一解決方案支持同步(BLDC、SPM 與IPM)和異步(ACI);

·        識(shí)別與調(diào)節(jié):離線電機(jī)調(diào)試可識(shí)別所需的電機(jī)電氣參數(shù),調(diào)節(jié)FAST 算法,并初始化電流控制器,從而可確保穩(wěn)定的工作。此外,還提供可選在線電阻再評(píng)估模式,其可在最惡劣條件下跟蹤高穩(wěn)健觀察器性能的變化;

·        可避免啟動(dòng)難題:支持內(nèi)建啟動(dòng)模式和不足一個(gè)電氣周期的觀察器角度鎖定,可避免其它無(wú)傳感器技術(shù)的啟動(dòng)難題;

·        低速性能:可在低于1 Hz(典型值)全轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定狀態(tài)下保持角度完整性,支持零速逆轉(zhuǎn)和失速狀態(tài)下的順利失速恢復(fù);

·        能實(shí)施單函數(shù)調(diào)用,增加靈活性:可將FOC 轉(zhuǎn)矩控制器(從相同ROM 支持多達(dá)2 個(gè)電機(jī))或完全定制的FAST 控制系統(tǒng)作為電機(jī)傳感器;

·        支持最高效的電機(jī)定型:內(nèi)建磁場(chǎng)控制,可提供手動(dòng)或自動(dòng)磁場(chǎng)減弱(速度更高)或手動(dòng)磁場(chǎng)加強(qiáng)(轉(zhuǎn)矩更高)應(yīng)用;

·        可節(jié)省大量能源:適用于采用PowerWarp™ 模式的感應(yīng)電機(jī),可在不立即需要轉(zhuǎn)矩時(shí)避免能量浪費(fèi);

·        輕松開發(fā)、快速評(píng)估:通過MotorWareTM使用最新電機(jī)控制庫(kù)(模塊、驅(qū)動(dòng)器、系統(tǒng)示例與文檔),其可提供面向?qū)ο?、基于API 的最新C 語(yǔ)言編碼技術(shù)。可通過TI 最新免費(fèi)GUI Composer 工具進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室儀表檢測(cè)。

供貨情況

InstaSPIN-FOC 現(xiàn)已開始供貨,通過可隨時(shí)投入生產(chǎn)的90 MHz、32 位浮點(diǎn)Piccolo F2806xF 微控制器提供。InstaSPIN-FOC 在不久的將來將會(huì)運(yùn)用到其它幾款Piccolo 微控制器中。設(shè)計(jì)人員可采用低電壓低電流電機(jī)控制套件(DRV8312-69M 套件)、低電壓大電流電機(jī)控制套件(DRV8301-69M 套件)或高電壓電機(jī)控制套件(TMDSHVMTRINSPIN) 啟動(dòng)其最新InstaSPIN-FOC 電機(jī)設(shè)計(jì)。如果設(shè)計(jì)人員此前已經(jīng)購(gòu)買了TI 電機(jī)控制開發(fā)套件,他們可訂購(gòu)支持模塊化InstaSPIN™-FOC 的Piccolo controlCARD (TMDSCNCD28069MISO)。

查閱有關(guān)InstaSPIN-FOCTI 電機(jī)控制解決方案的更多詳情:

·         TI 電機(jī)控制解決方案:http://www.ti.com.cn/lsds/ti_zh/apps/motor/end_equipment.page

·         電機(jī)控制培訓(xùn):www.ti.com/c2x-isfoc-pr-tr。

TI 在線技術(shù)支持社區(qū)

 歡迎加入德州儀器在線技術(shù)支持社區(qū)與同行工程師互動(dòng)交流,咨詢問題并幫助解決技術(shù)難題:www.deyisupport.com。

TI 各種系列的微控制器與軟件

從通用型超低功耗MSP 微控制器到Stellaris® Cortex™-M 微控制器,再到實(shí)時(shí)控制C2000™ 微控制器,乃至Hercules™ 安全微控制器,TI 為設(shè)計(jì)人員提供最全面的微控制器解決方案。通過充分利用TI 全面的軟硬件工具、廣泛的第三方產(chǎn)品及技術(shù)支持,設(shè)計(jì)人員可加速產(chǎn)品上市進(jìn)程。

看看我們的客戶是如何評(píng)價(jià)的!歡迎閱讀他們對(duì)InstaSPIN™-FOC 的反饋信息!

Contronics公司致力于開發(fā)技術(shù)、生產(chǎn)設(shè)備,為改善我們的星球做出了卓越貢獻(xiàn)。公司成功推出的高效霧化系統(tǒng)可幫助超市將能耗降低80%,將食品保鮮時(shí)間延長(zhǎng)一倍。此外,Contronics 多年來一直提供通風(fēng)設(shè)備控制器,并因所推出的新產(chǎn)品CoMoCo 智能電機(jī)控制將為其產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)變革而深感振奮。觀看視頻。

 

“CoMoCo 是世界上最智能的電氣風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)裝置,其采用TI Piccolo 微控制器和InstaSPIN-FOC 技術(shù)。內(nèi)建PowerWarp™ 模式始終可將電流消耗控制在最低水平,使280W 的風(fēng)扇功耗不足10W 的同時(shí),還能保持速度和所需的氣流不變。在我們?yōu)槠?/em>14 個(gè)月的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中,與三端雙向可控硅開關(guān)元件控制相比可將整體能耗降低80%,與禁用PowerWarp InstaSPIN-FOC 相比可將能耗降低50%。由于FAST™ 編碼器的高精度速度及轉(zhuǎn)矩信號(hào),我們將風(fēng)扇本身轉(zhuǎn)變成了速度及流量傳感器。這實(shí)際上可提高動(dòng)態(tài)功能,無(wú)需昂貴的硬件,并可簡(jiǎn)化安裝。

― Frank Bakker,Contronics 公司執(zhí)行董事

 

Royal Dutch Gazelle 是全球歷史最悠久、最受尊敬的自行車制造商之一。在公司大本營(yíng)荷蘭,自行車不僅是一種鍛煉休閑工具,同時(shí)也是一種生活方式。電動(dòng)助力自行車已占據(jù)其消費(fèi)類產(chǎn)品銷售額的20%,因此他們希望擴(kuò)大其市場(chǎng)范圍,在全國(guó)乃至整個(gè)世界實(shí)現(xiàn)更輕松的運(yùn)動(dòng)體驗(yàn)。觀看視頻。

 

基于TI Piccolo 微控制器的InstaSPIN™-FOC 解決方案可為我們提供極其穩(wěn)健的低速高轉(zhuǎn)矩性能,幫助我們?cè)跊]有機(jī)械轉(zhuǎn)子傳感器解決方案的高成本與低可靠性問題的情況下,獲得更靜音的更小巧直驅(qū)電機(jī)。電機(jī)識(shí)別和自動(dòng)調(diào)節(jié)功能可幫助我們快速檢測(cè)新型電機(jī),更重要的是,可確保我們的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)正常工作。這樣,我們的工程師就可集中精力進(jìn)行創(chuàng)新,例如利用FAST™ 軟件編碼器的獨(dú)特、極高分辨率速度與轉(zhuǎn)矩信號(hào)實(shí)現(xiàn)盡可能多的自行車騎手增強(qiáng)功能。

― Erwin Van Norel,Royal Dutch Gazelle 公司電子創(chuàng)新經(jīng)理

 

e-Traction是一家汽車電氣解決方案專業(yè)公司,致力于為巴士、垃圾車以及乘用車等各種專業(yè)車輛提供電動(dòng)馬達(dá)和驅(qū)動(dòng)解決方案,旨在提高電動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的效率,減少二氧化碳排放、噪聲和污染,以及對(duì)化石燃料的依賴。觀看視頻。

 

“TI Piccolo 微控制器與InstaSPIN™-FOC FAST™ 軟件編碼器的完美結(jié)合,可實(shí)現(xiàn)全新的車輛電氣化世界,提供一款能夠在任何電機(jī)類型、功率范圍以及可變速度與負(fù)載條件下正常工作的統(tǒng)一無(wú)傳感器解決方案。我們可使用相同軟件解決方案支持高電壓變流異步泵、壓縮機(jī)以及起動(dòng)器發(fā)電機(jī)。而且我們還從我們的乘用車和巴士同步輪轂電機(jī)上取消了機(jī)械轉(zhuǎn)子傳感器,這不僅可消除主要開發(fā)問題源,同時(shí)還可提高安全性與可靠性。由于InstaSPIN-FOC 的轉(zhuǎn)矩控制非常出色,所以我們可將我們的工作重心放在系統(tǒng)通信與診斷、產(chǎn)品增強(qiáng)功能以及最新發(fā)明創(chuàng)造上,讓世界變得更清潔、更綠色環(huán)保、宜居。

― Geert Kwintenberg,e-Traction 公司電子及軟件工程部部門經(jīng)理

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