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技术

通过网络化方法提高制造自动化系统的能源效率

<font color="#FD8900">作者:Stefan Hacker ADI公司系统专家</font>

围绕现代生产工厂的能源效率问题,目前有许多讨论,系统解决方案制造商不断推出新的概念来应对这个问题。其中一个概念涉及到提高自动化程度,这多少有点令人吃惊,但它考虑到了能源效率需求,意图通过提供更强大的互连网络来提高效率。

关于能源效率的要求已在欧盟标准和EuP (能源使用产品)等指令中写明。新法规已于2015年1月1日生效,到2017年1月将有更多措施出台,届时将会推出新的能效等级并将更小的动力装置纳入其中。目标是到2020年将能耗再降低20%。

传感器的最新发展可大幅提高BLDC 电机控制性能

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

电源逆变器应用中隔离架构、电路和元件的选择

<font color="#FD8900">作者:Aengus Murray 和Robert Zwicker ADI公司</font>

电机和电源控制逆变器设计人员都会遇到相同的问题,即如何将控制和用户接口电路与危险的功率线路电压隔离。隔离最主要的要求是方式功率线路电压损坏控制电路,更重要的是,保护用户受到危险电压伤害。系统必须符合相应国际标准规定的安全要求,例如涵盖电机驱动和太阳能逆变器的IEC 61800和IEC 62109。

适用于工业运动控制的测量技术

<font color="#FD8900">作者:ADI公司,高级应用工程师Nicola O'Byrne</strong>

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。在诸如增值功能(如状态监控)等考虑因素中,终端应用需求、系统架构、目标系统成本或系统复杂度将决定变量的选择和所需的测量精度。据报道,电机占全球总能耗的40%,国际法规越来越注重整个工业运动应用的系统效率,因此,这些变量越来越重要,特别是电流和电压。

【方案】ADSP-CM408F配电自动化解决方案

</strong>设计简介</strong>

此方案使用主要芯片为:<a href="http://www.analog.com/cn/adsp-cm408f">ADSP-CM408F</a&gt;

ADSP-CM40X 系列处理器芯片是 ADI公司最新推出的基于 ARM Cortex M4 内核的产品。该产品处理器主频高达 240Mhz,集成了高性能的 16bits ADC,谐波分析引擎(HAE)以及丰富的内存及外部接口资源,十分适合于中低压的继电保护产品及配电自动化终端、电机伺服驱动控制等应用。

【方案】基于ADSP-CM408的电机控制系统

<strong>设计简介</strong>

此方案使用主要芯片为:<a href="http://www.analog.com/cn/adsp-cm408f">ADSP-CM408F</a&gt;

针对电机控制系统,ADI公司能够提供涵盖信号链中所有重要 器件的完整解决方案,相关产品包括了模数/数模转换器、放大器、嵌入式处理器、iCoupler®数字隔离 器和电源管理器件。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。

【技术】利用数字隔离器技术增强工业电机控制性能

<font color="#FD8900"></strong>作者:Dara O'Sullivan(系统工程师)和Maurice Moroney (技术营销经理),ADI公司<strong></font>

<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。

工业电机驱动中的IGBT 过流和短路保护

<font color="#FD8900">作者:Dara O’Sullivan 应用工程师 ADI公司</font>

<strong>摘要</strong>

工业电机驱动的整个市场趋势是对更高效率以及可靠性和稳定性的要求不断提高。功率半导体器件制造商不断在导通损耗和开关时间上寻求突破。有关增加绝缘栅极双极性晶体管(IGBT)导通损耗的一些权衡取舍是:更高的短路电流电平、更小的芯片尺寸,以及更低的热容量和短路耐受时间。这凸显了栅极驱动器电路以及过流检测和保护功能的重要性。本文讨论现代工业电机驱动中成功可靠地实现短路保护的问题,同时提供三相电机控制应用中隔离式栅极驱动器的实验性示例。

<strong>工业环境中的短路</strong>

交流电压电机驱动的数字隔离

作者:Gaetano (Guy) Fichera,Boston Engineering Corporation电子产品部总监

内容提要

隔离是交流电压电机驱动不可分割的一部分。电气隔离的方法有多种——主要采用光耦合器和数字隔离器。使用数字隔离器与传统的光耦合器相比具有数种优势——其中包括成本更低、元件数量更少、可靠性更强。本文以传统电机控制器设计为基础,对几种隔离方法进行比较,以突显数字隔离器的优势。

光耦合器与数字隔离器的背景知识

光耦合器使用LED发出的光将数据通过隔离栅传输到一个光电二极管。当LED开启和关闭时,将在电气隔离光电二极管一端产生逻辑高和低信号。光耦合器的速度与光电二极管检波器的速率以及为其二极管电容充电的时间直接相关。提升速度的一种方式是提高LED电流,但其代价是功耗的增加。

基于模型的设计简化嵌入式电机控制系统开发

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。

面向高效电机控制的无传感器矢 量控制技术继续发展

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

<strong>内容提要</strong>

面向电机和功率级动态特性的高级建模技术可以大幅提高电机控制效率,确保根据系统行为的实时变动实行精密控制。通过无传感器矢量控制技术,设计人员可以增强电机系统的性能,降低功耗,并且符合旨在提高能效的新法规要求。基于新一代数字信号处理技术的新型电机控制方案有望加速先进控制方案的运用。

【资料】14种电机启动电路分析

研究电动机启动对电机安全运行很重要,电机启动方式很多,主要的有全压直接启动、自耦减压起动、y-δ起动、软起动器、变频器等这里结合电路谈谈主要14种电机启动电路。

数字PFC控制:实现电机控制系统监控的增值

<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。

易用的PFC助益电机控制应用

作者:Frederik Dostal,ADI公司电源业务技术经理
许多超过某一功耗水平的交流供电系统都需要进行功率因数校正(PFC),这是电力公司或政府的要求。PFC位于系统输入端,在二极管桥式整流器后面,但在所有输入电容之前。PFC电路的作用是确保输入端的电压和电流彼此同相。换言之,PFC是输送至电路负载的平均功率与视在功率之比。

除了降低视在功率以外,PFC电路还有助于大幅降低输入线路上的失真。无PFC情况下,负载产生的THD(总谐波失真)会对由同一电网供电的其他电路造成不利影响。PFC电路会优化功率因数,同时降低THD。许多系统中,功率因数的重要性不及高THD带来的干扰。

Σ-Δ转换用于电机控制

<font color="#FF8000">Jens Sorensen ADI公司</font>

<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。

基于FPGA的系统提高电机控制性能

作者:Andrei Cozma和Eric Cigan

简介

电机在各种工业、汽车和商业领域应用广泛。电机由驱动器控制,驱动器通过改变输入功率来控制其转矩、速度和位置。高性能电机驱动器可以提高效率,实现更快速、更精确的控制。高级电机控制系统集控制算法、工业网络和用户接口于一体,因此需要更多处理能力来实时执行所有任务。现代电机控制系统通常利用多芯片架构来实现:数字信号处理器(DSP)执行电机控制算法,FPGA 实现高速I/O 和网络协议,微处理器处理执行控制1。