变速、无传感器马达控制(06-100)

　　设备控制IC集成了PMSM无传感器速度控制所需的所有控制和模拟接口功能。IC中的模拟功能包括差分放大器，双取样和保持电路以及12位A/D转换器，这些器件对于取样跨接在DC连路分路器上的低电压信号是必须的。逆变器功率模块集成有高电压栅板驱动IC，有6个IGBT开关。此模块包括用于马达电流测量和功率模块保护的DC链路分路器。用IC的专门运动控制引擎(MCE)硬件实现马达控制算法，而装置应用软件运行在独立的一同集成的8位处理器上。

　　数字控制算法

　　数字控制算法的说明示于图2,集成有相位电流重建和转子角估算，用场定向控制(FOC)算法控制马达电流。FOC采用向量转动，去耦AC马达绕组电流进入两个DC分量控制转矩(IQ)和通量(ID)中。这简化了控制器设计，因为电流环调节变成与马达速度无关。外速度环基于速度误差为IQ环计算转矩参考目标值。输入到速度环有一个RAMP(斜率)功能来限制加速度到特定的限值内，在输出有一个LIMIT功能来限制马达电流，另外一个控制功能导致相位提前，使得在驱动内永磁(IPM)马达时，使转矩输出最大，但也可以置为负值，以减弱高速工作的通量。场减弱算法计算最佳ID参考电流以使有效逆变器电压使用达到最大。

　　马达控制引擎

　　用来自控制IC的MCE的库宏单元实现数字控制器(图3)。MCE库包括PI补偿、限制函数和向量循环，这些通常都是用在马达控制算法中。用图形编辑工具定制算法，这不需要软件编码。算法执行比RISC或DSP快两倍半。很多时间，关键性计算用专门硬件执行。

　　控制参量和系统变量存储在共享的数据RAM中，所集成的8位微控制器也可以存取它们。这允许洗衣机应用软件能容易改变控制设置点(如目标速度)或监控控制变量(如转矩电流IQ)。软件可以在单独8位处理器上用C语言开发。

　　变速无传感永磁马达方案，应用在像洗及机这样的装置中，对环保所需的效率改进会起关键作用。现在把数字控制器IC、模拟栅极驱动器和保护IC、电源供给级，以及新出现的技术(如IR公司的iMOTION平台)结合起来，大大有助于工程师设计新产品，而不必顾及产品的成本，电路复杂性和面市时间。(益林)