电机控制系统中的电机位置信息采集技术

大家好 欢迎大家参加TI工业研讨会 我是TI Century FAE Igor An 主要控制数字电源及算法开发 今天我们将继续为大家介绍 TI为大家提供的电机控制系统的 重要的软硬件架构 今天的介绍将继续集中在 反馈 电机控制系统的反馈环节 位置信息是电机控制系统中一个重要的信息 在工业界 为了得到转子的位置信息 工业界开发出了非常多种类的 位置传感器 那在工业界的应用中 也有非常多的位置传感器的安装方式 甚至比如说在一些电机控制系统中 需要安装多个位置传感器 那么有一些是专门反馈我的电磁场的 我的转子位置 那么考虑到几对数 那么有一些我可能是需要直接知道 机械的位置 那么安装多个位置传感器 来反馈这些信息 同时需要一些调理电路来提供后台支持 那位置传感器的主要种类呢 我们大概 罗列了一下 基本包括呢 我们常见的HALL类型的传感器 HALL也分为数字型HALL和模拟性HALL 数字型HALL就是我一般三个HALL 反馈出这个每个这个 60度的信息或120度的信息 那么模拟传感器相当于是一个正漩口三圆口的量 来时时刻刻标定我的转子的位置 那同时呢 还有一个磁阻的传感器 我们可以认为 它和HALL传感器输出的信号几乎是一致的 那我们看到这个箭头向下的是我们的这个 反馈的精度提高的方向 那我们更高精度的位置传感器 主要有选择变压器 或者说增量型的光编 以及我们高精度 高使用速度的 比如伺服的应用里面用的 绝对值的编码器 绝对值的编码器有多种不同的种类 每种可能有自己独特的编码协议 像我们常见的Enda2.2 Biss Hiperface 等等 那在电机控制里面呢 还有一个很大的应用领域就是无传感 那么有传感和无传感相比较呢 那主要的几个优缺点以及主要的应用领域的不同 有传感呢 是我可以非常精确的 得到我转子的位置信息 当然它需要一个物理的外围的传感器 那这个会增加我一定的硬件成本 那无传感呢 我是用软件的算法的形式 用电压电流采集的信号去估算转子的位置 那从物理上节省了我的硬件的传感器的 成本 但同时 无传感呢 毕竟是用算法来估计的 它的可靠性与有传感相比是稍微低一些的 那对于一些有位置控制 比如我们的伺服和机器人 等等对位置有高精度要求的位置控制系统 以及非常大功率的这些应用里面 为了高度的可靠性 一般是少用这种无传感的 技术 或者即使用无传感技术 也是作为一种后台的 安全备份使用 很少直接作为 唯一的电机位置传感技术来使用 那对于无传感的这种技术来说呢 TI提供了一套 性能非常优异的FAST估算器 这个是集成在我们的InstaSPIN-FOC MOTION这套软件里面 主要是在C2000平台上供大家使用 配套的有DRV8系列的一些这个 motion的这个drive 对于旋转变压器的这个传感器 我们一般需要一个解码芯片 对旋转变压器的反馈进行解码 TI为大家提供了一个PGA411的一个芯片 可以实现旋转变压器的这个解码 这边我们看到呢 就是TI 设计的一个叫做position manager的一个功能块 它是集成在我们新兴的C2000的产品中 主要是2837系列 2807系列 还有28004系列 这些芯片里面会集成我们的position manager 这部分position manager呢 我们可以把它当做一个软件包 这个软件包 我调用不同的软件内容 去实现软件的对这种绝对位置编码器的 解码 那我们支持的绝对位置编码器的协议 我们罗列在下面 同时 我们对编码器的协议进行了一些测试 它的一些测试条件也在里面 我们把很多的电缆的线长也考虑进去 它的分辨率和速度 实际上 这些呢 绝对位置编码器 在不用我们TI的软件库的应用中 大约我们需要每一种协议单独 对应一款独立的外围解码芯片 这样这个芯片会增加我们的硬件成本 和板子的面积 所以使用TI的position manager会节省这颗 外围的解码芯片 同时 我们板子的面积也得到了节省 在我们硬件成本上 得到了缩减 同时呢 就是说 我们 用一个芯片 用调用软件包的方式来支持 多种协议 这样就可以方便大家 在调试阶段或评估阶段 很方便地来切换我的传感器类型 帮助大家更好的做一个平台化的产品 为了帮助大家快速评估我们的position manager 以及相关的电机控制的性能 我们开发了一个DesignDRIVE的EVM板 这个板子上呢包含我们的电机功率的驱动部分 还有可以更换我们C2000系列MCU的这个 标准的control cut插槽 以及支持多种绝对位置编码器的 这个解码的外围电路 就是在这个板子上我们可以验证之前提到的所有 的绝对位置编码器的控制性能 最终体现在我们的电机的速度啊 控制精度啊这些上面 从最终的电机性能上去评估 我们这个 position manager对电机位置的计算 那这个其实是我们的一个TI Design 叫TID-00363 那这个也是我们TI为了大家方便了解TI 芯片的各种性能 为大家 设计的TI Design 在这个TI Design上 大家可以方便评估 我们的PGA411这颗芯片 对旋转变压器的解码性能 好 TI为大家提供的这个 位置传感器的这个解码 以及位置传感器的通路的这些方案 就给大家介绍到这里 欢迎大家继续关注后面的内容 谢谢大家