電氣動力轉向系統(tǒng)的扭矩控制問題

　　飛思卡爾基于Power Architecture®的MPC560xP系列MCU專門為先進的電機控制應用而設計。該系列產品提供了用來獲取電機控制信號的高精度模數(shù)轉換器(ADC)和定時器功能模塊，基于哈佛結構的高性能核處理單元以及能產生中心對齊、邊沿對齊和非對稱PWM波形的脈寬調制模塊(PWM)。

　　新推出的系統(tǒng)基礎芯片MC33905系列產品集成了為32位MCU以及動力轉向控制單元其它組件提供的電源管理解決方案。MC33905系列產品包含了兩個5V/3.3V可選的電壓調節(jié)器，一個ISO 11898高速CAN接口和兩個LIN 2.0接口。這些集成的監(jiān)控單元能滿足系統(tǒng)低壓檢測和電壓、電流以及溫度保護的功能需求。

　　MC33937預驅動器集成了具有超過1A電流柵極驅動能力的上橋臂和下橋臂FET的驅動器。該芯片能與微控制器的PWM輸出通道接口直接連接，并能通過SPI串行端口進行用戶配置。

　　技術挑戰(zhàn)

　　矢量控制為輸出最大扭矩，將永磁同步電機的轉子磁場和定子磁場按一定的方向進行排列，最佳的解決方案就是保證兩者磁場彼此相交成90度。這種為保持90度磁場排列的方案就是所謂的磁場定向控制(FOC)。

　　典型永磁同步電機(PMSM)控制方案的周期大約為50 µs，在一個控制周期中，需要完成以下控制事務：

　　· 電機相電流和直流母線電流的測量和計算

　　· 編碼器/解析儀信號的處理和轉子位置的計算

　　· 電機電流(id，iq)的克拉克/帕克變換處理

　　· 處理電流控制算法

　　· 通過反帕克/克拉克變換產生新的PWM信號

　　由于上面描述的控制事務和功能安全系統(tǒng)的需求，電氣動力轉向控制單元的設計者需要面對以下的技術挑戰(zhàn)。

　　快速而精確地獲取狀態(tài)變量

　　若給定PWM的控制周期，為獲得直流母線電流和(或)相電流，需要快速而精確的模數(shù)轉換器(ADC)。為了可以在一個PWM周期內完成多個數(shù)據(jù)點的過采樣，ADC需要具備快速的轉換速度。典型地，在至少保證9位轉換精度的情況下ADC的轉換時間不應超過1.5 µs。