《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于泰芯TX8M2260的矢量變頻器
電子技術(shù)應(yīng)用
南余好，周崇熙，俞建定
寧波大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院
摘要： 針對(duì)傳統(tǒng)矢量變頻器成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題，設(shè)計(jì)了一種基于TX8M2260微控制器的矢量變頻器設(shè)計(jì)方案，該方案充分利用了TX8M2260的高性能低功耗特性以及其特有的硬件加速單元（MDU），并且采用了一種結(jié)構(gòu)緊湊、成本效益高且高度集成化的硬件架構(gòu)。通過對(duì)基于FOC理論的控制算法的實(shí)施和對(duì)硬件設(shè)計(jì)的優(yōu)化，提出的矢量變頻器在TX8M2260平臺(tái)上進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的矢量變頻器成功實(shí)現(xiàn)了要求的各項(xiàng)功能，并具有良好的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)定性，這進(jìn)一步證實(shí)了這種矢量變頻方案的方便有效。
中圖分類號(hào)：TN773；TM343 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.245153
中文引用格式： 南余好，周崇熙，俞建定. 基于泰芯TX8M2260的矢量變頻器[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2024，50(10)：88-92.
英文引用格式： Nan Yuhao，Zhou Chongxi，Yu Jianding. Vector frequency converter based on Taixin TX8M2260[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(10)：88-92.
Vector frequency converter based on Taixin TX8M2260
Nan Yuhao，Zhou Chongxi，Yu Jianding
Faculty of Electrical Engineering and Computer Sciences，Ningbo University
Abstract： Addressing the issues of high cost and complexity inherent in traditional vector frequency converters, a new design based on the TX8M2260 microcontroller has been proposed. This design takes full advantage of the TX8M2260's high performance, low power consumption, and its multiplication division unit (MDU). It employs a highly integrated hardware architecture that is both space-efficient and cost-effective. By implementing control algorithms based on field-oriented control (FOC) theory and optimizing the hardware design, the proposed vector frequency converter has been realized and experimentally validated on the TX8M2260 platform. The experimental results indicate that the designed converter successfully fulfills all required functions and demonstrates excellent dynamic performance and stability, confirming the efficacy and convenience of this vector frequency conversion solution.
Key words : vector frequency inverter；TX8M2260；MDU；FOC control algorithm

引言

在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化和能源管理應(yīng)用中，矢量變頻器已成為電機(jī)控制的主流方法[1]，它們?cè)谔岣呦到y(tǒng)效率、節(jié)能降耗和控制精度方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。市場(chǎng)上對(duì)于更高性能、更經(jīng)濟(jì)有效的矢量變頻解決方案的需求日益增加，尤其是在對(duì)成本和空間有限制的應(yīng)用場(chǎng)合。矢量變頻器的核心技術(shù)是其能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電機(jī)的磁通和轉(zhuǎn)矩的獨(dú)立控制[2]，這通常通過使用場(chǎng)向量控制（FOC）或直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）等方法來實(shí)現(xiàn)。這些方法需要實(shí)時(shí)處理電機(jī)參數(shù)和電流反饋，因此矢量變頻器內(nèi)部通常配備有強(qiáng)大的微處理器和復(fù)雜的算法，這不可避免地提升了整體系統(tǒng)成本和結(jié)構(gòu)復(fù)雜性。

目前市面上矢量變頻器常用的微控制器分為三大類：一是基于ARM Cortex-M內(nèi)核的32位MCU[3]，以其處理效率高和功耗低而廣泛使用；二是專為電機(jī)控制專門設(shè)計(jì)的DSP[5]，提供優(yōu)化的實(shí)時(shí)控制能力；三是FPGA[7]，以其可編程性支持應(yīng)用特定的高速并行處理任務(wù)。

盡管市場(chǎng)上存在許多高性能的微處理器選項(xiàng)，但8051架構(gòu)的微控制器仍然在簡(jiǎn)單、成本敏感的應(yīng)用中占據(jù)一席之地。它們不僅提供了足夠的處理能力，還具有卓越的能源效率和易于集成的特點(diǎn)。在眾多8051架構(gòu)的微控制器中，國(guó)產(chǎn)泰興的TX8M2260系列以其高性能和低功耗的特性脫穎而出，成為設(shè)計(jì)簡(jiǎn)約而經(jīng)濟(jì)的矢量變頻器系統(tǒng)的理想選擇。

本文所采用的TX8M2260微控制器集成了多樣的外設(shè)和多種通信接口，配備專用的硬件加速單元（MDU），極大地提高了處理能力和效率，特別適合作為矢量變頻器的控制核心。該微控制器在成本與性能之間實(shí)現(xiàn)了良好的平衡，基于它設(shè)計(jì)的矢量變頻器方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、成本優(yōu)化，同時(shí)確保了性能的穩(wěn)定可靠。


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作者信息：

南余好，周崇熙，俞建定

（寧波大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，浙江 寧波 315211）


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