TI InstaSPIN-FOC無傳感器電機(jī)控制技術(shù) 面向低成本應(yīng)用

日前，德州儀器 (TI) 宣布為其最低成本的實(shí)時控制 C2000™ Piccolo™ F2802x 微控制器 (MCU) 系列提供 TI 革命性突破的 InstaSPIN-FOC™(磁場定向控制)無傳感器電機(jī)控制技術(shù)，從而可縮小封裝尺寸，大幅降低成本。一度只有少數(shù)電機(jī)設(shè)計人員可獲得的高效率、三相位電機(jī)控制專業(yè)技術(shù)，現(xiàn)已開始面向更廣泛的開發(fā)人員受眾提供。

工程師不但可使用嵌入在只讀存儲器 (ROM)(位于 C2000 Piccolo F2802x MCU 上)中的 TI InstaSPIN-FOC 技術(shù)加速電機(jī)控制開發(fā)，同時還可為低成本無刷 DC (BLDC)、永磁 (PMSM) 以及 AC 感應(yīng)電機(jī)應(yīng)用提高效率。

TI 支持 InstaSPIN-FOC 技術(shù)的低成本 Piccolo F2802x MCU 僅在數(shù)分鐘內(nèi)便可識別、調(diào)諧和控制任意類型的三相位同步或異步電機(jī)，是洗衣機(jī)、壓縮機(jī)、泵、風(fēng)扇、電動自行車、工具、跑步機(jī)、小型驅(qū)動器、縫紉及紡織機(jī)、升降機(jī)以及小型低成本電機(jī) (hobby motor) 等各種應(yīng)用的理想選擇。在 2013 年 2 月 TI 首次推出 InstaSPIN-FOC 技術(shù)之前，無傳感器磁場定向控制技術(shù)還不能滿足大多數(shù)開發(fā)人員的需求，因?yàn)楫?dāng)時的無傳感器算法沒有達(dá)到各種實(shí)際應(yīng)用條件，難以在復(fù)雜控制系統(tǒng)中實(shí)施，從而可增加數(shù)月的開發(fā)時間。InstaSPIN-FOC 技術(shù)不僅可為各種水平的設(shè)計人員降低系統(tǒng)復(fù)雜性，同時還可在可以承受的價格上(剛剛下調(diào))提高電機(jī)效率、可靠性和性能，從而可解決這些問題。

InstaSPIN-FOC™ 技術(shù) Piccolo F2802x MCU 的特性與優(yōu)勢：

• 針對各種廣泛的電機(jī)設(shè)計人員提供，具有 48 引腳封裝、32 或 64KB 閃存，價格約為 2 美元，可充分滿足大批量應(yīng)用需求;

• 節(jié)省數(shù)月的設(shè)計時間，支持近乎全自動的電機(jī)參數(shù)識別、軟件觀測器調(diào)諧以及扭矩控制調(diào)諧;

• 先評估，后購買，提供免費(fèi)交互式 InstaSPIN-FOC 在線仿真工具。設(shè)計人員可根據(jù)各種電機(jī)定制速度與負(fù)載配置文件，實(shí)現(xiàn)對 TI InstaSPIN-FOC 性能的評估，可在幾分鐘內(nèi)獲得仿真結(jié)果;

• 接近編碼器的性能，有了嵌入式片上 FAST™ 觀測器算法，只需分析電流和電壓便可在各種使用條件下計算轉(zhuǎn)子磁通、角度、速度以及扭矩的高可靠穩(wěn)健估算值。準(zhǔn)確的無傳感器估算器性能可取消幾乎所有扭矩與速度應(yīng)用中的物理傳感器;

• 同一解決方案適用于所有三相位電機(jī)、同步(BLDC、SPM 與 IPM)與異步 (ACI) 電機(jī);

• 識別與調(diào)諧，離線電機(jī)試運(yùn)行可識別所需的電機(jī)參數(shù)，調(diào)諧 FAST 算法，并可初始化穩(wěn)定工作所需的電流控制器。可選在線電阻重估模式可在要求最為嚴(yán)格的低速負(fù)載下跟蹤可靠觀察器性能的變化;

• 通過內(nèi)建啟動模式和觀測器角度鎖定功能，在一個電氣周期內(nèi)消除其它無傳感器技術(shù)的啟動問題;

• 優(yōu)異的低速性能，角度完整性可在 1Hz(典型值)以下保持穩(wěn)定狀態(tài)，支持全扭矩、零速穩(wěn)定、過零反轉(zhuǎn)以及平穩(wěn)的失速恢復(fù);

• 可增強(qiáng)系統(tǒng)架構(gòu)靈活性，可使用作為軟件電機(jī)傳感器的 FAST 來實(shí)施單個功能調(diào)用 FOC 扭矩控制器或完整的定制控制系統(tǒng);

• 支持最高效率的電機(jī)尺寸，內(nèi)建磁場控制支持弱磁(提高速度)或強(qiáng)磁(提高扭矩)應(yīng)用;

• 為感應(yīng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)顯著節(jié)能，使用 PowerWarp™ 模式自適應(yīng)地最小化磁化電流，只產(chǎn)生所需的扭矩，從而可消除較低負(fù)載工作下的能量浪費(fèi);

• 通過 MotorWare™ 使用最新電機(jī)控制庫(模塊、驅(qū)動器、系統(tǒng)示例、文檔)實(shí)現(xiàn)便捷開發(fā)和迅速評估。MotorWare™ 提供基于 API 的 C 語言導(dǎo)向型最新編碼技術(shù)以及十多種基于實(shí)驗(yàn)室的項(xiàng)目，可幫助用戶深入了解 InstaSPIN-FOC 的各項(xiàng)特性，包括電機(jī) ID、保存電機(jī)參數(shù)、扭矩控制、調(diào)諧速度控制器、運(yùn)行時間的電阻監(jiān)控、弱磁、調(diào)制技術(shù)以及 PowerWarp 等。