變速、無傳感器馬達控制(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，這些器件對于取樣跨接在DC連路分路器上的低電壓信號是必須的。逆變器功率模塊集成有高電壓柵板驅(qū)動IC，有6個IGBT開關(guān)。此模塊包括用于馬達電流測量和功率模塊保護的DC鏈路分路器。用IC的專門運動控制引擎(MCE)硬件實現(xiàn)馬達控制算法，而裝置應用軟件運行在獨立的一同集成的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，用場定向控制(FOC)算法控制馬達電流。FOC采用向量轉(zhuǎn)動，去耦AC馬達繞組電流進入兩個DC分量控制轉(zhuǎn)矩(IQ)和通量(ID)中。這簡化了控制器設(shè)計，因為電流環(huán)調(diào)節(jié)變成與馬達速度無關(guān)。外速度環(huán)基于速度誤差為IQ環(huán)計算轉(zhuǎn)矩參考目標值。輸入到速度環(huán)有一個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LIMIT功能來限制馬達電流，另外一個控制功能導致相位提前，使得在驅(qū)動內(nèi)永磁(IPM)馬達時，使轉(zhuǎn)矩輸出最大，但也可以置為負值，以減弱高速工作的通量。場減弱算法計算最佳ID參考電流以使有效逆變器電壓使用達到最大。

　　馬達控制引擎

　　用來自控制IC的MCE的庫宏單元實現(xiàn)數(shù)字控制器(圖3)。MCE庫包括PI補償、限制函數(shù)和向量循環(huán)，這些通常都是用在馬達控制算法中。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。很多時間，關(guān)鍵性計算用專門硬件執(zhí)行。

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

　　變速無傳感永磁馬達方案，應用在像洗及機這樣的裝置中，對環(huán)保所需的效率改進會起關(guān)鍵作用。現(xiàn)在把數(shù)字控制器IC、模擬柵極驅(qū)動器和保護IC、電源供給級，以及新出現(xiàn)的技術(shù)(如IR公司的iMOTION平臺)結(jié)合起來，大大有助于工程師設(shè)計新產(chǎn)品，而不必顧及產(chǎn)品的成本，電路復雜性和面市時間。(益林)