电机控制

<strong>作者：Cathal Sheehan Bourns® Electronics Nicola O’Byrne ADI公司</strong>

<strong>简介</strong>

在受益于新型数字隔离技术的电机控制系统设计中，使用电流检测电阻已成为一个趋势。元件级标准IEC 60747-17规定了容性和磁性耦合隔离器的性能、测试和认证要求，该标准的引入使得此类技术能够提供更高的可靠性。数字隔离还有其他好处，例如：环路响应更快、支持集成过流保护以及死区更窄等。这使得输出电压更平顺，进而对扭矩的控制也更得力。本文会简要介绍传统光耦合器技术标准与用于增强隔离的感性和容性技术标准之间的差异。另外也会概述一个采用数字控制的电机驱动系统，其集成了电流检测电阻以检测绕组电流。本文还会就如何为此应用选择最合适的电流检测电阻提供一些建议。

<strong>适用于电机驱动的隔离标准更新信息</strong>

电机驱动设计人员大都知道设计需要满足国际隔离标准。隔离很重要，原因如下：

* 防止高功率电路地连接的电气噪声感应到低功率信号线路上。
* 防止危险电压和电流传输到危害较低的低压环境，保障最终用户的安全。

<strong>简介</strong>

在三相电机驱动中测量隔离相电流时，有多种技术可供选择。图1显示了三种常用方法：一是隔离传感器(如霍尔效应或电流互感器)结合一个放大器；二是电阻分流器结合一个隔离放大器；三是电阻分流器结合一个隔离Σ-Δ ADC。

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<center>图1. 三相电机驱动的常见电流测量技术</center>

针对电机控制解决方案，ADI 公司提供了门类齐全的产品组合，其中包括了模数/数模转换器、放大器、嵌入式处理器、 iCoupler®数字隔离器、电源管理器件和实时以太网解决方案；这些高性能的器件和增加系统集成度有助于实现更新型的拓扑 结构设计，为客户实现系统的差异化设计带来价值，比如，更快主频的处理器可以运行更加复杂的算法，高性能的 ADC 可以支持更高性能的电流环控制等等。

<strong>ADI伺服电机控制解决方案的价值主张</strong>

针对电机控制系统，工业系统设计要求是低功耗、高效率，ADI 公司提供单个的器件以及完整的产品信号链可以加快系统设计。在信号链中，ADI公 司所提供的这些包括反馈和检测、隔离、电源管理、接口、嵌入式处理和通信的产品，其性能和质量在同类产品中首屈一指，也能够从系统级来降低成本。可以这样说，ADI 公司所拥有的广泛的技术组合，包括世界一流的隔离器、处理器、转换器和混合信号前端，可以满足工程师对于现在和将来的任何电机控制解决方案的需求。

今天我们分享的就是【ADI伺服电机控制解决方案】，需要的亲可点击“阅读原文”下载完整文档，里面包含了本解决方案中的重要产品和技术，以及整套设计资源哦~

<strong>作者：Dara O'Sullivan(系统工程师)和Maurice Moroney
(技术营销经理)，ADI公司</strong>

<strong>隔离类型简介</strong>

隔离用户及敏感电子部件是电机控制系统的重要考虑事项。安全隔离用于保护用户免受有害电压影响，功能隔离则专门用来保护设备和器件。电机控制系统可能包含各种各样的隔离器件，例如：驱动电路中的隔离式栅极驱动器；检测电路中的隔离式ADC、放大器和传感器；以及通信电路中的隔离式SPI、RS-485、标准数字隔离器。无论是出于安全原因，还是为了优化性能，都要求精心选择这些器件。

虽然隔离是很重要的系统考虑，但它也存在缺点：会提高功耗，跨过隔离栅传输数据会产生延迟，而且会增加系统成本。系统设计师传统上求助于光隔离方案，多年来，它是系统隔离的当然选择。最近十年来，基于磁性(变压器传输)方法的数字隔离器提供了一种可行且在很多时候更优越的替代方案；从系统角度考虑，它还具备系统设计师可能尚未认识到的优点。

本文将讨论这两种隔离解决方案，重点论述磁隔离对延迟时序性能的改善，以及由此给电机控制应用在系统层面带来的好处。

<strong>作者：Cathal Sheehan Bourns® Electronics Nicola O’Byrne ADI公司</strong>

<strong>简介</strong>

在受益于新型数字隔离技术的电机控制系统设计中，使用电流检测电阻已成为一个趋势。元件级标准IEC 60747-17规定了容性和磁性耦合隔离器的性能、测试和认证要求，该标准的引入使得此类技术能够提供更高的可靠性。数字隔离还有其他好处，例如：环路响应更快、支持集成过流保护以及死区更窄等。这使得输出电压更平顺，进而对扭矩的控制也更得力。本文会简要介绍传统光耦合器技术标准与用于增强隔离的感性和容性技术标准之间的差异。另外也会概述一个采用数字控制的电机驱动系统，其集成了电流检测电阻以检测绕组电流。本文还会就如何为此应用选择最合适的电流检测电阻提供一些建议。

<strong>适用于电机驱动的隔离标准更新信息</strong>

电机驱动设计人员大都知道设计需要满足国际隔离标准。隔离很重要，原因如下：
 防止高功率电路地连接的电气噪声感应到低功率信号线路上。
 防止危险电压和电流传输到危害较低的低压环境，保障最终用户的安全。

<strong>作者：Dara O’Sullivan、Jens Sorensen和Aengus Murray</strong>

<strong>简介</strong>

本应用笔记介绍ADSP-CM402F/ADSP-CM403F/ADSP-CM407F/ADSP-CM408F/ADSP-CM409F脉冲宽度调制器(PWM)的主要特性及其三相交流电机控制应用。PWM外设能够驱动多种功率逆变器应用的逆变器，包括标准三相交流逆变器、多级交流逆变器和各种DC/DC转换器。共有三个PWM外设模块，每个具有四对PWM输出。控制器支持所有交流电机类型，并且包括支持六步控制无刷直流(BLDC)电机和控制开关磁阻电机的特性。本应用笔记重点介绍三相交流逆变器控制。有关PWM控制器全部特性和配置寄存器的更多信息，请参阅采用ARM Cortex-M4的ADSP-CM40x混合信号控制处理器硬件参考手册以及ADSP-CM40xEnablement Package软件中的文档。

<strong>三相电机控制</strong>

<strong>作者：Dara O’ Sullivan、Jens Sorensen、Aengus Murray，ADI公司</strong>

本文描述了围绕基于ARM®的嵌入式电机控制处理器构建的基于模型设计(MBD)平台的详细情况。随后，本文提供最初部署的基本永磁同步电机(PMSM)控制算法示例，并介绍了方便的功能扩展，以包含自动化系统的多轴位置控制。

长期以来，系统和电路建模一直是电机控制系统设计的重要方面。采用MBD方法后，电气、机械和系统级模型用于在构建和测试物理硬件前评估设计概念。MathWorks最新的仿真工具可以对完整的嵌入式控制系统进行建模，包括电气电路和机械系统领域。同时，嵌入式编码工具从控制系统模型生成C语言代码，将控制算法部署在嵌入式控制平台上。

这些工具实现了基于模型的设计过程，人们可以在最终硬件测试前先在仿真平台上进行设计并完全测试。成功构建MBD平台的关键是分隔系统模型和嵌入式软件代码。一旦MBD平台使用已知算法和系统进行测试后，便可开发新算法，并在仿真平台上以系统工作极限安全地测试。

<strong>完整的设计流程</strong>

<strong>Jens Sorensen ADI公司</strong>

<strong>摘要</strong>

Σ-Δ型模数转换器广泛用于需要高信号完整度和电气隔离的电机驱动应用。 虽然Σ-Δ技术本身已广为人知，但转换器使用常常存在不足，无法释放这种技术的全部潜力。本文从应用角度考察Σ-Δ ADC，并讨论如何在电机驱动中实现最佳性能。

<strong>简介</strong>

在三相电机驱动中测量隔离相电流时，有多种技术可供选择。图1显示了三种常用方法：一是隔离传感器(如霍尔效应或电流互感器)结合一个放大器；二是电阻分流器结合一个隔离放大器；三是电阻分流器结合一个隔离Σ-Δ ADC。

<strong>Jens Sorenson和Richard Anslow ADI公司</strong>

旋转编码器广泛用于工业自动化系统中。此类编码器的典型应用是电力机械，其中编码器连接到旋转轴，从而向控制系统提供反馈。虽然编码器的主要用途是角度位置和速度测量，但系统诊断和参数配置等其他特性也很常见。图1显示了一个电机控制信号链，其利用RS-485收发器和微处理器连接绝对编码器（ABS编码器）从机和工业伺服驱动器主机，以实现对交流电机的闭环控制。

伺服驱动器和ABS编码器之间的RS-485通信链路通常要求最高达16 MHz的高数据速率和低传播延迟时序规格。RS-485线缆延伸长度最大值通常是50米，但有时候也可能长达150米。对数据通信而言，电机控制编码器应用是具有挑战性的环境，因为电气噪声和长电缆会影响RS-485信号传输的完整性。本文重点阐述电机控制应用采用ADI公司50 Mbps (25 MHz) ADM3065E RS-485收发器和ADSP-CM40x混合信号控制处理器的主要好处。

ADM3065E RS-485收发器设计用于在电机控制编码器之类恶劣环境中可靠地工作，并且具备增强的抗扰度和(IEC) 61000-4-2 ESD（静电放电）鲁棒性。

连接工业以太网的电机控制介绍。

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