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大家好
欢迎大家参加德州仪器2017年工业研讨会
我是德州仪器中国区业务拓展经理James Pang
今天由我和我的同事德州仪器中国资深的电机工程师
Igor An
给大家介绍一下工业电机驱动器的软硬件系统架构
今天的内容分三大部分
第一部分是工业电机驱动器的市场及系统概览
第二部分是硬件架构
第三部分是软件架构
我给大家介绍第一部分及第二部分的硬件 控制 通讯模块
Igor会给大家介绍第二部分的反馈 功率 电源模块
以及第三部分的软件架构
工业电机驱动器的应用市场非常广
常见的行业有包装机械 石化 电梯 造纸 水泥
采矿 给排水 交通运输以及工厂自动化等等
同时工业电机驱动器的产品类型也非常多
至少可以分为七大类
包括通用变频器 运动和伺服控制器位置反馈传感器
仓储物流设备 电机保护及软启动设备
主动前端及逆变设备工业水泵和风机等等
其中以通用变频 通用伺服风机和水泵的应用尤其多
不管市场和类型的如何细分从工业电机系统架构的角度上看
我们又可以把电机系统分为
控制 通讯 反馈 功率 电源等五个模块
其中反馈部分又包含了电压电流及位置的反馈
这是一张典型的工业电机驱动器的系统框图
除了控制 通讯 反馈功率及电源模块外
该框图又进一步地对相关模块进行了细分
例如 反馈模块里面我们细化了电压电流采样
位置反馈及隔离等等
此外还增加了主动前端及能量回馈模块
以及针对IAC 61508ISO 26262的功能安全性模块
框图中的所有模块里面都会用到各式类型的模拟
及处理器件
在此框图中 绿色的表示模拟器件蓝色的表示处理器
器件的类型涉及到电源 时钟 ADC DAC 隔离 运放
接口 PHY 单片机及处理器等等
我们会在以下的模块章节中为大家逐一介绍
各个器件的具体应用
在介绍具体的功能模块前
让我们更进一步了解一下工业电机驱动器的常用功能分区
以及常用术语
首先我们可以把驱动器分为冷端和热端两个区域
冷热端区域中间加以隔离
冷端又可以分为通讯 应用及控制三部分区域
通讯这里指的是现场总线包括了低速的串心通讯
如UART CAN SYC SPI USB等等
还有标准的以太网以及实时的以太网
如EtherCAT Profinet Sercos-III等等
应用区域包含了运动控制 运动路径规划
在线电机参数识别以及特定的应用程序
比如出错保护功能安全性程序等等
控制区域包含了扭矩控制及电流环的控制
磁场定向控制 FOC甚至还包含了速度和位置环的控制
热端这边除了功率模块 电压电流采样
最主要的功能区域就是位置反馈
位置反馈又分成两大类
一类是可测量的 即有传感类
第二类是可估算的 即无传感类
有传感类又可以分为模拟和数字两大类
模拟类的如sin cos 旋变等等
数字类的有增量式编码器绝对值编码器
如Endat BiSS HiperFace以及多摩川等等
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