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交流伺服集成驱动器设计分析

发布时间:

2023-12-20 16:15

交流伺服驱动控制包括交流异步电动机与永磁同步电动机的驱动控制。传统的交流伺服驱动控制,需要建立定制的伺服控制系统。虽然提供定制运算的软件设计平台可以减轻编码设计的脑力劳动,但目前的应用几乎已经到达了以软件为基础的解决方案。因此,需要一个能够简化设计并提供更高的效能新方法。

集成设计平台

传统的电机驱动控制器设计,不仅易于出现一些“软性”错误,同时也很难满足快速多边的市场对开发时间的要求。对电机驱动控制器设计者而言,一个包含可配置 的数字及模拟控制技术,以及功率电路与功率开关器件驱动电路决方案的运动控制设计平台可以大幅简化设计工作。国际整流器(IR)公司推出的整合了硬件与软 件的IRMCS201设计平台,成为AC伺服驱动运动控制器设计平台的典范。该设计平台包括伺服驱动控制器与ServerDesigner软件工具。伺服驱动控制器的核心是电机控制专用芯片IRMCK201。围绕国际整流器公司的运动控制引擎(Motion Control Engine,MCE)所设计的IRMCK201芯片,属于iMotion IP系列的一部份。iMotion芯片组内的MCE可以在6μs内执行完磁场定向控制(Field Oriented Control,FOC)控制,能可编程DSP则需要15~20μs,获得了比传统DSP快上20倍的运算速度。MCE的速度更快是由于它被设置为成平行硬件控制器信号处理器,避免了传统微控制器或DSP架构所遇到的困难,以至能够达到模拟控制的频宽,同时提供更多的弹性与增强的数字控制效能。因此,MCE可以支持更高的力矩控制频宽,实现更多的其它控制与外围功能,而不会超出有效周期时间。此外,IRMCK201与从iMotion数据库挑选出 来的合适模拟与电力电子组件精配合,为用户提供了伺服驱动控制器硬件设计参考。

为电机控制专用芯片的应用而开发的软件工具ServerDesigner,安装在PC机上。客户只需利用ServerDesigner软件,透过芯片上的 通讯端口,配置芯片上的存储器,便可根据特定的需要来调整控制,以满足所需的设计规格。主通讯逻辑包含了应用于RS232C、RS422或RS485通讯 的异步通讯接口,以及一个快速的SPI接口和一个8位宽的主并行接口(Host Parallel Interface)。所有的通讯端口都对存储器有相同的存取能力,可以让用户读写每一个选取的存储单元,并借助任何可用的端口进行配置与检测驱动。使得原本复杂的设计流程得到简化。iMotion IP核心模块所设定的伺服驱动控制演算架构如图1所示。从图1可以看出IR公司的电机控制专用芯片仅包含速度调节控制和电流控制。若要实现位置伺服控制,则还需要一个位置控制器,如图2所示。这是因为位置控制比较灵活、很难做到通用性。

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