电机控制系统中的电机位置信息采集技术

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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

课程介绍共计7课时，1小时2分33秒

TI 电机控制系统软硬件架构简介

TI 软件电机控制架构系统

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