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

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