利用双电机控制技术简化高能效电器设计
2016-02-25 15:14:52 来源:电机驱动
【哔哥哔特导读】如今越来越多的电器制造商采用变速永磁(PM)同步电机来提高能效、增加产品特性。工业驱动器制造商很早就认识到PM电机具有高能效和高功率重量比,但控制电子技术的最新进展才使得PM电机被电器制造商广泛采纳。
将这个表达式转换到离散时间域就可以产生一组定义ASIC实现的微分方程:
为保持低输入电平时的精度,并将输出重新调节到16位变量,积分项的总和具有32位分辨率。抗饱和模块可以在输出达到系统的物理极限时,防止积分项饱和。
矢量旋转模块是一个二维矩阵函数,用来实现旋转和固定参考系之间的电压转换。前向旋转具有正弦和余弦项:
有多种三角恒等式可以将正弦和余弦项的运算简化为0到90?范围的正弦函数运算,但根据可用硬件的不同,该项的运算会有所变化。在一些微控制器实现中,快速乘法函数的缺乏将迫使软件开发人员依赖简单的查找表。在具有单周期乘法指令的DSP或RISC处理器中,可用泰勒展开式计算正弦函数。
针对基于一系列加法、减法和移位函数,仅在13个周期内就可实现12位精度的ASIC实现,开发被称为CORDIC算法的矢量旋转函数(图4)。这种运算要比在32位RISC处理器上使用泰勒展开式进行运算快10倍。
图4:CORDIC算法计算矢量旋转的速度比使用泰勒展开式的方法快一个数量级。
简化电机控制
尽管可能存在许多种配置,但图5所示的采用单个控制IC操作双电机平台的配置是最高效的。这种配置不仅能消除用来控制第二个电机的第二个IC(该IC导致了不必要的冗余设计),还使得两个电机的复杂接口设计成为可能。例如,当一个电机发生故障(比如短路或闭锁),第二个电机可以立即像反射动作一样被去激励,从而减少与主控制系统通讯相关的延迟。以空调应用为例,压缩机电机的速度和蒸发器风扇要求相互跟踪以优化工作效率,控制系统通过直接写入MCE寄存器设置电机速度,并避免多个IC之间的复杂通讯。
图5:通过单个平台提供的双电机控制可以消除冗余硬件和对两个分离控制器之间的复杂通讯链路的需求,并能实现两个电机之间的复杂接口。
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