系统级架构

<font color="#FD8900">作者：Nicola O’Byrne ADI公司高级系统应用 工程师</font>

工业运动控制涵盖一系列应用，包括基于逆变器的风扇或泵控制、具有更为复杂的交流驱动控制的工厂自动化以及高级自动化应用(如具有高级伺服控制的机器人)。这些系统需要检测和反馈多个变量，例如电机绕组电流或电压、直流链路电流或电压、转子位置和速度。变量的选择和所需的测量精度取决于终端应用需求、系统架构、目标系统成本或系统复杂度。还有其他考虑因素，例如状态监控等增值特性。据报道，电机占全球总能耗的40%，国际法规越来越注重全体工业运动应用的系统效率(参见图1)。

<font color="#FD8900">作者：ADI公司Brendan Cronin、Robert Guyol、Mark Donegan</font>
<strong>BLDC电机趋势</strong>

近年来，许多终端市场和应用中的一个明显趋势是用高效率的无刷直流电机(BLDC)替换交流电机或机械泵。使用BLDC的一些主要优点包括：更高的功率和热效率、更高的空间/重量效率、更高的可靠性(无刷)、在危险环境下工作更安全(不会像有刷电机一样产生刷粉或火花)。此外，由于BLDC电机采用电子换向方式，因此更易在应用的速度范围内控制扭矩和速度参数，并且能够实现更复杂的控制，例如维持保持扭矩或速度极限。凭借这些优点，BLDC电机在众多现有和新应用中占得一席之地。在汽车领
域，BLDC电机已用于替换液压执行器和有刷电机，这不仅能够减小重量/尺寸、延长工作寿命、降低维护成本，而且能够大幅提高整体系统性能和效率。随着汽车行业向优化燃油效率快速发展，BLDC电机现能够实现相应的性能，帮助减小传动系统、电动助力转向和HVAC(暖通空调)系统以及起动马达/发电机和各类泵(水/燃油/油)中的发动机负荷。

以机械臂电机控制演示展现RS-485全面的EMC保护能力。 多个RS-485节点采用一个[ ADI的一个]经过外部[独立的第三方EMC兼容性测试机构]认证的EMC兼容[Remove]实验室电路，搭载[该电路]ADI RS-485收发器和Bourns外部保护器件。

本视频介绍了《ADI在线研讨会:应对电机控制嵌入式设计挑战》新的设计方法和设计流程以及一个完整的开放式系统设计，以便实现各种终端解决方案。

<font color="#FD8900">作者：Anders Frederiksen，ADI公司</font>

基于模型的设计(MBD)经过数十年的探讨，直到最近几年才发展为完整的设计流程：从模型创建到完整实现。在1970年代，仿真可采用模拟计算平台，但是控制硬件却只能借助晶体管实现。2000年代仿真工具的发展迎来了图形化控制原理图输入工具和控制设计工具，大大简化了复杂的控制设计和评估任务。但是，控制系统设计师仍然需要编写C语言来开发硬件控制算法，以反映仿真设计的情况。

作者：Dara O’ Sullivan、Jens Sorensen、Aengus Murray，ADI公司

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。

完整的设计流程

<strong>电路功能与优势</strong>

图1所示电路是一款完整的高性能旋变数字(RDC)电路，该电路可在汽车、航空电子和关键工业应用等要求宽温度范围内具有高稳定性应用的场合精确测量角度位置和速度。

电路评估板： <a href="http://adi.eetrend.com/blog/2016/100003366.html">CN-0276电路评估板(EVAL-CN02…;

<strong>谓正确去耦？有何必要性？</strong>

如果电源引脚上存在纹波和/或噪声，大多数IC都会有某种类型的性能下降。数字IC的噪声裕量会降低，时钟抖动则可能增加。对于高性能数字IC，例如微处理器和FPGA，电源额定容差(例如±5%)包含直流误差、纹波和噪声之和。只要电压保持在容差内，数字器件便符合规范。

说明模拟IC对电源变化灵敏度的传统参数是电源抑制比(PSRR)。对于放大器，PSRR是输出电压变化与电源电压变化之比，用比率(PSRR)或dB (PSR)表示。PSRR可折合到输出端(RTO)或输入端(RTI)。RTI值等于RTO值除以放大器增益。

详文请阅：<a href="http://adi.eetrend.com/files/2016-10/wen_zhang_/100003363-11063-xiazaiq…;

该视频演示了ADI隔离技术在工业电机控制系统整个信号链上从用户到功率逆变的应用，包括通信、栅极驱动，信号和电流/电压反馈隔离等等。

<strong>简介<strong/>

功率因数校正(PFC)对于工业电机驱动来说越来越重要。这主要 是因为公用事业公司一端加强谐波含量监管所导致的。但部署 PFC也有好的一面,比如改善整体系统效率、导体额定值和分配 电压质量;这些优点对于工业环境下的其他负载(如直接在线感 应电机和变压器)可能是很重要的。PFC可以使用有源电路拓扑 来实现,比如单相[1]或三相升压型整流器[2],或者通过无源方 式实现;后者需正确使用低频电感和电容,以便形成交流线路 电流包络。两种形式的PFC均试图重现正弦或近似正弦的线路 电流,并与线路电压同相,从而最大程度减少来自公用事业公 司、产生损耗的谐波电流和无功功率流。有源和无源PFC之间的 权衡取舍与成本、无源元件权重和数量,以及PFC相关损耗 有关。

在单相电机驱动中,有源PFC使用广泛。对于三相系统而言, 无源谐波校正使用更广,且三相线路上通常含有50 Hz或60 Hz大电 感,或者在整流器的直流侧含有单个电感。然而,在较高功率 下使用有源PFC能获得某些优势。有源PFC解决方案(直流或交流侧)可提供最优电感尺寸、更低的功率损耗、重量和最佳功 率因数。
在单相应用中(比如低功耗电机驱动),默认使用如图1所示的整流 器输入升压转换器。