用于节能电机控制的iMOTIONTM综合设计平台
据美国电力研究学会(EPRI)的数据,在泵、空调、冰箱、洗衣机、电梯和传送机中所使用的电机,在整个世界的电力消耗中占一半以上。 现在国际上在ZF层都已认识到这一事实,出现了如美国能源之星和欧盟生态标签体系之类的方案,以鼓励消费者和商家去寻求环保型的产品。
节能可变速率
这种设备的主体由估计会浪费多达供应电能60%的感应电机控制,因为它们使用廉价的机电驱动器,驱动电机的运行方式只有全速或停止两种。 采用永磁同步电机(PMSM)更易于变为可变速运行,这样能够大幅降低这种浪费。 来自国际能源展望的数据说明,有望在世界经济范围内节约3500亿英磅。
变速驱动器的额外益处还包括更低的声觉和电子噪音,以及更低的震动程度。 在有些情况下,与开/关式驱动相比,可配置体积较小、功率更低的电机。 因为能够精确控制电机,设计者可应用新的特性或功能以进一步使其市场上的产品多样化。
因此,出于环保和促销的原因,设计者会极为敏锐地在下一代家电中应用变速电机驱动。 然而,变速电机需要比传统的开/关式总电机更为精密的驱动和控制电路,增加了设计程序的复杂程度。 这种复杂性使大多数OEM无法在内部开发。 不过,由于有面市时间和成本的限制,就意味着购买预封装的成品电机驱动系统集成器一般是不可行的。 因此,出现了对于变速电机驱动设计和应用的新方法的需求,要求其可降低其成本、时间和相关的风险。
要满足这一需求,International Rectifier公司推出了电机控制应用的iMOTION平台。iMOTION随IP和软件工具一起,为开发者提供了兼容硬件“构件块”,可快速组合成形,构建特定应用的变速电机驱动。
iMOTION控制器
图1展示了iMOTIONTM综合设计平台的各元件构建完整的运动控制解决方案基础的方式。 在设计的核心部分是一个专用的控制集成电路,结合了一个叫做运动控制器(MCE)的IP模块,可执行所有硬件中封闭回路控制所需的控制动作,由此便在产品开发者所承担的责任中免除了软件开发这一部分。
运动硬件周边支持空间矢量PWM,且电机电流回馈连接,以及用于并行多回路控制的流量控制逻辑也在芯片内进行。使用一个可对内部寄存器进行配置的基于PC的软件工具,设计者可以快速优化集成电路以适应选定电机参数及其他系统参数。
这种共集成8051基的8位MCU运行该应用程序,可与电机控制运算规则独立运行。这样可使开发者不必为了开发应用程序而成为电机控制的专家。不过,MCE和8051MCU共享一个双口RAM,可使控制器设定点从应用程序内部中运行时被加以调整。对于如力矩电流(IQ)之类的控制变量也可方便地进行监控。
电机控制运算规则亦可在MCE硬件中快速执行,而不会过度消耗电力。实际上,这一步可以约11ms内完成,此速度已足够实现空调系统中风扇和压缩机电机的同步控制。
图1中所示的模拟模块负责通过一个外部分流电阻感应电机相位,并将电流信息转化为适于在低压电路中传输的数字信号。在最新的设计平台上,因为有位于直流连接底侧的单电流感应器,所以不必
