德州仪器推出一种“革命性”电机驱动技术
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摘要: 近日,德州仪器(TI)推出了一种“革命性”的电机驱动技术,它采用TI特有的FAST软件编码器算法来控制FOC电机,无需传感器,可显著缩短开发周期,全面简化系统设计。
关键字: 传感器,电机,电机技术
近日,德州仪器(TI)推出了一种“革命性”的电机驱动技术,它采用TI特有的FAST软件编码器算法来控制FOC电机,无需传感器,可显著缩短开发周期,全面简化系统设计。
电机用途广泛。国际能源署称,电机消耗全球近一半的电能;提高电机驱动系统的效率有望使全球电力消耗降低9% 到14%。电机技术正在从有刷电机向无刷电机和三相FOC电机演化。
传统的有刷电机结构简单、便于控制(普通8位单片机即可)、性能优异,但其可靠性差、噪声大、振动大、部件磨损大。运转过程中会产生火花,这限制了它在一些场合中的应用。三相简易无刷电机则更可靠,尺寸也更小,性能良好,但同样具有噪音大、振动大、会产生扭矩纹波等缺点。带传感器的三相FOC电机克服了前两种电机的缺点,它噪音小、振动小,性能更好,在动态系统中的效率更高。但这类电机成本过高,传感器的故障率高,限制了它的普及应用。
新一代三相位FOC-SMO无传感器电机以算法来替代传感器,克服了有传感器FOC的缺点,而性能几乎可与之媲美,可在众多应用中良好工作,具有广阔的应用前景。
FOC是磁场定向控制(Field Orientated Control)的简称。如下图所示,FOC必须知道转子的精确位置(转子磁场),用以产生适当的定子磁场,从而定向地输出最大扭矩。精确位置信息可通过高成本的传感器编码器/旋变(resolver)来实现,也可以通过复杂软件算法(观测器)来实现,后者具有 成本较低、无需维修与更换、可在无法使用传感器的地方使用的优点。其唯一的缺点在于它不适合位置控制FOC。
TI 公司MCU 业务拓展经理吴健鸿先生介绍说,TI 的 FAST(Flux Angle Speed Torque)算法比其它算法更优异。它支持所有同步和异步电机三相电机,需要的电机参数较少,观测器无需调试,具有更高精度和更高动态可靠性,在零速及过零速时保持稳定,可进行失速恢复,具备更好的带载启动性能,可进行自动电流环路调整,而且可提供最高保真反馈信号。
据称FAST可替代过去的电机传感器或软件观察器技术,显著降低无传感器FOC 系统的开发难度。新手只需调用ROM中的完整系统功能就能够去调整控制增益,而专家仅需从ROM 中调用FAST编码器功能就能够完全地定制控制系统。目前该技术通过TI的支持InstaSPIN-FOC 的Piccolo F2806x提供。它已全面通过投产认证。特性如下:
Piccolo F2806x:超集Piccolo 系列
•具有FPU 的90 MHz C28x 32 位CPU
•256 KB 闪存,96 KB RAM
•ROM 中内建电机函数库
•-40 至105C (T) 或125C AEC Q100 (Q)
•80 和100 引脚QFP 封装
器件型号为TMS320F28062FPNT。注意当中的F代表增加InstaSPIN-FOC 功能。
TI公司称,采用TI的FOC技术无前期投资,无后续成本或专利费,无额外支持费用,无额外维护费用。InstaSPIN –FOC 的成本会随产量上升而下降,普及会越来越快。F2806x是100% 引脚兼容器件,可根据需要轻松移植至非ROM 解决方案。TI公司在2013 年将提供广泛的Piccolo 产品系列支持。