用于節(jié)能電機(jī)控制的iMOTIONTM綜合設(shè)計平臺
據(jù)美國電力研究學(xué)會(EPRI)的數(shù)據(jù),在泵、空調(diào)、冰箱、洗衣機(jī)、電梯和傳送機(jī)中所使用的電機(jī),在整個世界的電力消耗中占一半以上。 現(xiàn)在國際上在ZF層都已認(rèn)識到這一事實,出現(xiàn)了如美國能源之星和歐盟生態(tài)標(biāo)簽體系之類的方案,以鼓勵消費者和商家去尋求環(huán)保型的產(chǎn)品。
節(jié)能可變速率
這種設(shè)備的主體由估計會浪費多達(dá)供應(yīng)電能60%的感應(yīng)電機(jī)控制,因為它們使用廉價的機(jī)電驅(qū)動器,驅(qū)動電機(jī)的運行方式只有全速或停止兩種。 采用永磁同步電機(jī)(PMSM)更易于變?yōu)榭勺兯龠\行,這樣能夠大幅降低這種浪費。 來自國際能源展望的數(shù)據(jù)說明,有望在世界經(jīng)濟(jì)范圍內(nèi)節(jié)約3500億英磅。
變速驅(qū)動器的額外益處還包括更低的聲覺和電子噪音,以及更低的震動程度。 在有些情況下,與開/關(guān)式驅(qū)動相比,可配置體積較小、功率更低的電機(jī)。 因為能夠精確控制電機(jī),設(shè)計者可應(yīng)用新的特性或功能以進(jìn)一步使其市場上的產(chǎn)品多樣化。
因此,出于環(huán)保和促銷的原因,設(shè)計者會極為敏銳地在下一代家電中應(yīng)用變速電機(jī)驅(qū)動。 然而,變速電機(jī)需要比傳統(tǒng)的開/關(guān)式總電機(jī)更為精密的驅(qū)動和控制電路,增加了設(shè)計程序的復(fù)雜程度。 這種復(fù)雜性使大多數(shù)OEM無法在內(nèi)部開發(fā)。 不過,由于有面市時間和成本的限制,就意味著購買預(yù)封裝的成品電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)集成器一般是不可行的。 因此,出現(xiàn)了對于變速電機(jī)驅(qū)動設(shè)計和應(yīng)用的新方法的需求,要求其可降低其成本、時間和相關(guān)的風(fēng)險。
要滿足這一需求,International Rectifier公司推出了電機(jī)控制應(yīng)用的iMOTION平臺。iMOTION隨IP和軟件工具一起,為開發(fā)者提供了兼容硬件“構(gòu)件塊”,可快速組合成形,構(gòu)建特定應(yīng)用的變速電機(jī)驅(qū)動。
iMOTION控制器
圖1展示了iMOTIONTM綜合設(shè)計平臺的各元件構(gòu)建完整的運動控制解決方案基礎(chǔ)的方式。 在設(shè)計的核心部分是一個專用的控制集成電路,結(jié)合了一個叫做運動控制器(MCE)的IP模塊,可執(zhí)行所有硬件中封閉回路控制所需的控制動作,由此便在產(chǎn)品開發(fā)者所承擔(dān)的責(zé)任中免除了軟件開發(fā)這一部分。
運動硬件周邊支持空間矢量PWM,且電機(jī)電流回饋連接,以及用于并行多回路控制的流量控制邏輯也在芯片內(nèi)進(jìn)行。使用一個可對內(nèi)部寄存器進(jìn)行配置的基于PC的軟件工具,設(shè)計者可以快速優(yōu)化集成電路以適應(yīng)選定電機(jī)參數(shù)及其他系統(tǒng)參數(shù)。
這種共集成8051基的8位MCU運行該應(yīng)用程序,可與電機(jī)控制運算規(guī)則獨立運行。這樣可使開發(fā)者不必為了開發(fā)應(yīng)用程序而成為電機(jī)控制的專家。不過,MCE和8051MCU共享一個雙口RAM,可使控制器設(shè)定點從應(yīng)用程序內(nèi)部中運行時被加以調(diào)整。對于如力矩電流(IQ)之類的控制變量也可方便地進(jìn)行監(jiān)控。
電機(jī)控制運算規(guī)則亦可在MCE硬件中快速執(zhí)行,而不會過度消耗電力。實際上,這一步可以約11ms內(nèi)完成,此速度已足夠?qū)崿F(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)中風(fēng)扇和壓縮機(jī)電機(jī)的同步控制。
圖1中所示的模擬模塊負(fù)責(zé)通過一個外部分流電阻感應(yīng)電機(jī)相位,并將電流信息轉(zhuǎn)化為適于在低壓電路中傳輸?shù)臄?shù)字信號。在最新的設(shè)計平臺上,因為有位于直流連接底側(cè)的單電流感應(yīng)器,所以不必
