Xilinx推出業(yè)內(nèi)第一個(gè)PFM電機(jī)控制方案
日前消費(fèi)類和低端工業(yè)電機(jī)控制設(shè)備市場(chǎng)主要采用的還是基于PWM算法的電機(jī)控制方案,而且主要基于mcu和DSP平臺(tái),但這些用PWM算法實(shí)現(xiàn)的電機(jī)控制方案都有一個(gè)很大的不足,即PWM電機(jī)控制方案的輸出端波形有很多高值諧波,這就不可避免地帶來難以解決的EMI問題,其次PWM電機(jī)控制方案還有能效不夠高和時(shí)延較長(zhǎng)的問題。?xml:namespace>
PWM電機(jī)控制方案的這些缺點(diǎn)促使業(yè)界研究更先進(jìn)的PFM控制算法,PFM電機(jī)控制方案可有效地消除這些高值諧波,大大地減少了EMI問題,從而在理論上可節(jié)省很多EMI消除措施帶來的額外成本。
今天很多大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)都發(fā)表了不少關(guān)于如何用PFM算法實(shí)現(xiàn)更好電機(jī)控制的學(xué)術(shù)論文,但遺憾的是,由于電機(jī)控制的復(fù)雜性,至今沒有一家供應(yīng)商開發(fā)出基于PFM算法的電機(jī)控制方案。
令人意想不到的是,今天Xilinx在FPGA平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了PFM電機(jī)控制方案,并在最近的深圳工業(yè)與嵌入式應(yīng)用展上首次對(duì)外展示了采用PFM算法實(shí)現(xiàn)的電機(jī)控制板。PFM在理論上是一種比PWM更好的電機(jī)控制算法,因?yàn)樗梢詫?shí)現(xiàn)更高的能效和更低的EMI。
Xilinx獨(dú)家開發(fā)出的PFM電機(jī)控制平臺(tái)
Xilinx新興業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理黃文杰指出:“Xilinx歐洲電機(jī)控制專家會(huì)同第三方合作伙伴率先在業(yè)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了基于PFM算法的電機(jī)控制方案。理論上我們應(yīng)該是業(yè)內(nèi)第一家實(shí)現(xiàn)PFM電機(jī)控制方案的供應(yīng)商,因?yàn)槲覀円呀?jīng)在申請(qǐng)專利,現(xiàn)在正在審批過程之中?!薄?/span>
Xilinx新興業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理黃文杰
他說,由于很多電機(jī)應(yīng)用設(shè)備都需要通過EMI測(cè)試和認(rèn)證,因此如果采用PWM電機(jī)控制方案,設(shè)備制造商就必須要采用很多其他措施來解決EMI問題,而這意味著要增加很多成本。但如果這些電機(jī)設(shè)備供應(yīng)商采用我們的PFM電機(jī)控制方案,他們就可以省掉這些成本。
此外,基于FPGA平臺(tái)的電機(jī)控制方案還可以將電機(jī)控制的時(shí)延做得更小和更精準(zhǔn),這也意味著可以將電機(jī)的能效做得更高,從而使電機(jī)設(shè)備的附加值或差異化優(yōu)勢(shì)就更大。今天市場(chǎng)上很多基于MCU和DSP平臺(tái)的電機(jī)控制解決方案雖然有成本更低的優(yōu)勢(shì),但它們都無法提供更省電和低時(shí)延的解決方案。
這一因素也推動(dòng)一些高端電機(jī)設(shè)備制造商希望FPGA供應(yīng)商能夠提供時(shí)延更短、更精確的電機(jī)控制方案,以幫助他們實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的差異化特色。
“目前業(yè)內(nèi)通常用MCU實(shí)現(xiàn)的電機(jī)控制方案一般有40-50us的延時(shí),用DSP實(shí)現(xiàn)的電機(jī)控制方案一般也要20-30us的延時(shí)?!秉S文杰表示,“如果用Spantan-6 FPGA來實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制的話,最低時(shí)延可降低到2.5us。此外,由于MCU和DSP都是串行運(yùn)算機(jī)制,如果用它們來控制4或8個(gè)電機(jī)時(shí),最長(zhǎng)時(shí)延就會(huì)增加4倍或8倍,而FPGA是并行計(jì)算機(jī)制,不管用它控制多少個(gè)電機(jī),每個(gè)電機(jī)的時(shí)延都是一樣的,都可做到2.5us。”
他補(bǔ)充道,即便單純從單板購(gòu)買成本上講,如果要同時(shí)控制的電機(jī)數(shù)量超過8個(gè),那么用FPGA來實(shí)現(xiàn)控制性價(jià)比是比較有優(yōu)勢(shì)的。事實(shí)上,Xilinx爭(zhēng)取的電機(jī)控制市場(chǎng)也就是那些對(duì)性能要求比較高的多電機(jī)應(yīng)用場(chǎng)合。
電機(jī)是今天最耗電的設(shè)備,66%的電網(wǎng)電力都消耗在電機(jī)上,如果電機(jī)控制的好,那么在電機(jī)上省下來的錢就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是控制芯片價(jià)錢的數(shù)量級(jí)。而且電機(jī)壽命取決于控制方法,如果控制得好,那么電機(jī)的壽命就會(huì)延長(zhǎng)。
黃文杰表示,我們一個(gè)客戶買的電機(jī)壽命是10萬小時(shí),但實(shí)際使用壽命為12萬小時(shí),這有效幫助他降低了維護(hù)和運(yùn)營(yíng)成本,因?yàn)楦鼡Q電機(jī)常常意味著生產(chǎn)線要停下來。這也是為什么今天的高端電機(jī)設(shè)備制造商都在尋找更高端電機(jī)控制方案的背后原因。
目前只有Xilinx獨(dú)家提供基于PFM算法的電機(jī)控制方案,黃文杰表示:“目前該技術(shù)還沒有分享給我們的分銷商伙伴,如科通和安富利,未來我們會(huì)把PFM電機(jī)控制方案從Spantan-6 FPGA平臺(tái)移植到ZYNQ-7000 FPGA平臺(tái)上?!?/span>
評(píng)論