电机驱动器及其位置反馈技术概览

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大家好欢迎大家参加德州仪器2017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资深的电气工程师 Igor An给大家介绍一下德州仪器在工业电机驱动中的旋变以及位置控制解决方案今天的内容分为四部分第一部分是工业电机驱动系统概览第二部分是工业电机驱动位置反馈技术概览最三部分是德州仪器PGA411 旋变方案的介绍第四部分是德州仪器电机驱动位置方案的介绍我来给大家介绍第一部分至第三部分的内容 Igor会给大家介绍第四部分的内容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和电源模块外该框图又进一步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IAC61508 ISO26262等功能安全性模块框图中的所有模块里面都会用到各种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始终 ADC DAC 隔离运放接口 FAN 单电机以及处理器等等我们会在后面的模块章节中为大家一一介绍各个器件的具体应用在介绍具体的功能模块前我们进一步了解一下工业驱动器的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驱动之间加一个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循通讯如UART CAT SYC SPI USB等等还有标准的以太网以及实时的以太网如EtherCAT Profit Net Sercos III等等应用区域包含了应用装置应用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有机控制电流环的控制思想定向控制FC 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重要的功能区域就是功能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真亮质编码器绝对值编码器如index [听不清]以及[听不清]等等现在我们来简单了解一下电机位置反馈技术这是常见的电机位置传感器类型在数字输出输入的传感器常用语方波控制如果用于正玄波控制的话需要对其结果进行差时处理还有带模拟输出的Hall传感器以及带有模拟输出的磁阻传感器它们都可以通过sin cos的方式提供绝对位置以上这三种传感器的精度并不够高在工业电机传感器里面我们需要精度更高性能更可靠的位置传感器比如旋变增量式编码器绝对值编码器等等旋变能够提供绝对位置信号耐用可靠但接口比较复杂需要额外的力磁信号还要对其输出的结果进行结算增量式编码器能够输出相对位置并且能够输出比如4相式编码器的信号或者输出sin cos的模拟信号绝对值编码器可以提供高精度的绝对位置和角度信息不同的厂商呢有不同的输出格式和协议主要的标准协议呢有Endat 2.2 Hyperface 等等有传感和无传感的对比有传感的方式角度信息可以从安装在电机轴上的机械电子设备测量出来无传感的方式角度的信息可以通过电机向电流向电压反向电动势以及电机参数用软件算法估算出来无传感的算法主要用于扭矩或者速度的控制其优点在于低成本高可靠性不受温湿度等环境因素的影响但很少被用于运动控制器及4伏驱动器或者大功率的驱动器中德州仪器在C2000的平台上提供 Insta SPIN-FOC 的无传感的解决方案在本次工业研讨会中我们会有另外一个专题对其进行详细的概述

课程介绍共计5课时，44分23秒

电机控制之旋变及位置反馈解决方案

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