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用于安全关键应用的无传感器马达控制解决方案

美高森美?? 2014年08月07日 ?? 收藏0
Microsemi – SmartFusion2 SoC:用于安全关键应用的无传感器马达控制解决方案

对于安全具有关键性的应用来说,由于中断和相关的服务例程而导致缺乏确定性,因此使用微型控制器来实现马达控制的效果并不令人满意

此外,基于微控制器的实施方案无法处理超过一个马达,严重限制了其达到高性能 (在取样时间小于10μs和开关频率高于100kHz下达到数万RPM) 的能力。图1总结了现今使用微控制器的马达控制工程师所面对的大多数挑战,以及SmartFusion2 SoC FPGAs-based解决方案为设计工程师带来的价值。

使用美高森美SmartFusion2 SoC FPGA,用户可以选择各种替代方案:

1. 具有严格中断屏蔽控制的纯软件解决方案

2. 分区的硬件和软件解决方案,硬件用于处理马达控制算法的关键部分

3. 确保更快的速度和确定性实施的纯硬件解决方案

所有这些选项都是可调节的,用于控制单一或多个 (最多六个) 马达,在极小密度和小占位面积器件中采用多种算法。现今可以使用的算法包括:PMSM/ BLDC的无传感器FOC、使用霍尔的FOC、使用编码器的FOC、用于感应马达的VFD。

对于纯硬件实施方案,用户可通过Libero SoC获得完整的IP模块组合,涵盖Clarke和Inverse Clarke、Park和Inverse Park以及先进的PI控制器。此外,也提供转子位置GUI控制,用于马达配置以达到单一马达30KRPM,或者配置六个马达,使用时分多路复用算法在单一设备中并行运行。该GUI还可以显示来自FPGA器件的实时信号,这对于调试是非常有用的。

总括而言,美高森美坚固耐用的SoC SmartFusion2和Igloo2 FPGA器件具有较大的密度,允许设计人员在ASSP、CPLD或其它分立器件中结合马达控制实施方案和附加功能。这种高集成度进一步节省了BoM成本、减小了电路板空间、提升了系统的总体可靠性,并且简化了采购过程。

图中文字:速度参考、PI-速度控制器、PI-Iq控制器、IPark转变、SVPWM、PWM单元、逆变器Vdc、速度动作、速度计算、PI-Id控制器、角度估计、Park转变、Clarke转变、电流测量
图中文字:速度参考、PI-速度控制器、PI-Iq控制器、IPark转变、SVPWM、PWM单元、逆变器Vdc、速度动作、速度计算、PI-Id控制器、角度估计、Park转变、Clarke转变、电流测量

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马达控制? 无传感器FOC? FPGA?

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