微控制器 (MCU)

C2000 实时控制 MCU – 电机控制

解决方案

了解我们先进的解决方案和特定于应用的 TI Designs,加快您的电机控制开发进程。

软件

为有传感器和无传感器转子设计提供基础软件构件块、示例实现和高性能完整解决方案。

工具和资源

使用低成本电机控制硬件开始进行评估。通过仿真和代码生成工具、电机控制培训和解决方案培训改进您的开发。

电机控制应用 

电动汽车充电
工业驱动
电器
医用泵

电动汽车

  • 牵引驱动器
  • 建筑 & 农业
  • 辅助电机
  • 助力转向
  • 无人机
  • 电动交通

工业驱动器

  • 伺服驱动器
  • 交流驱动器 & 逆变器
  • CNC
  • 机器人
  • 升降机
  • 车门控制
  • 纺织机

电器

  • 风扇
  • 小型家用电器
  • 冰箱
  • 洗衣店
  • HVAC

通用电机控制

  • 压缩机
  • 医用泵
  • 牙科工具
  • 园艺 & 电动工具
  • 健身设备

市场领先的电机控制解决方案

过去 25 年来,C2000 微控制器一直用于各种应用场合中的电机控制。 这些应用主要是三相机器,其功率从不足 100 瓦到数兆瓦不等。 

  • 通常用于变频和变载应用中的电机
  • 磁场定向控制 (FOC) 和其他先进技术 
    • 最大限度提高能效
    • 最大限度地将电流减小到刚好可满足扭矩需要的大小 
    • 在高动态系统中的优势最为突出
  • 尽可能使用软件观测器来代替机械转子传感器,以降低系统成本并提高可靠性
  • 使用机械转子传感器打造高性能系统
磁场定向控制得到简化!
 
  • 通过传感器或观测器找到转子磁通矢量
  • 计算定子磁通矢量方向幅度,从而最大程度地提高扭矩产生效率并满足控制系统的扭矩需求
  • 通过三相逆变器的 PWM 控制生成定子磁通矢量
磁场定向控制图

C2000 开发途径

C2000 电机控制有两种不同的开发途径。

DMC 库

DMC 库是多年以来创建的一系列电机控制软件构建块,可为电机控制专家提供帮助。 硬件 EVM 上提供了基准系统示例,经验丰富的电机控制工程师可以将这些示例作为起点。

特别是最近,DMC 库被用作专门针对工业驱动器应用开发更先进解决方案的基准。 这些称为 DesignDRIVE,组件包括:

  • 快速电流环路(< 1us 磁场定向控制处理)
  • 逆变器保护技术
  • 多个电流感应拓扑的演示
  • 适用于多个转子传感器标准的接口
  • 工业通信   

 

InstaSPIN™ 电机控制解决方案

旨在使电机控制设计经验有限的开发人员能够访问性能优异的系统,同时化解在开发先进的电机控制解决方案的过程中遇到的很多实际难题。InstaSPIN 组件包括:

  • 电机参数识别
  • 自主调节无传感器观测器
  • 预先计算的扭矩控制器调整
  • 借助高性能速度/位置控制器实现的惯性识别
  • 完善的轨道生成和电机控制解决方案

DMC 库

InstaSPIN

客户专业技术的构建块 包含专业技术
开发包 controlSUITE MotorWare
器件支持 大多数 C2000 器件 在片上 ROM 中具有 InstaSPIN 库的特定 Piccolo 器件
软件交付 源代码和库 片上 ROM 库和源代码
电机调试 不包含 电机参数和系统惯性识别
无传感器观测器 针对不同电机类型和技术的多个观测器 针对所有电机类型的单个统一观测器 (FAST) 
观测器调优 具有挑战性,用户必须进行调优 自动、自主调优
电流控制 用户调优;快速电流环路选项属于 DesignDRIVE 的一部分 自动初始稳定的调优;用户可以调节或自定义
速度和位置控制 用户调优的 PI 或进行了自定义 用户调优的 PI (InstaSPIN - FOC) 或单变量高性能速度&位置控制器 (InstaSPIN - MOTION)
运动控制 基本,用户自定义 利用状态机框架 (InstaSPIN - MOTION) 计算和生成内置运动轨道

观测器对比

无传感器观测器是无传感器 FOC 系统最重要的功能。

滑模观测器 (SMO)

业内应用最广泛的转子磁通估算器,但是需要专业知识来实施,并且在很多实际系统场景中遇到了难题(启动、低速、速度反转、已在运行的转子等)。

 

增强型滑模观测器 (eSMO)

旨在提高稳定性和性能并简化调优,但仍然面临很多相同的难题。

FAST™­ 观测器

提供卓越性能,无需专业知识,无需调优,整合了用于解决实际系统难题的特性和功能。 FAST 仅在精选 Piccolo 器件的片上 ROM 上可用,属于我们 InstaSPIN 解决方案的一部分。

SMO DMC 库

eSMO DMC 库

FAST™ InstaSPIN-FOC 和 InstaSPIN-MOTION

估算器电机类型

同步

非凸极

同步

非凸极

异步&同步

(具有凸极补偿)

估算器特性 标准

滤波器相位滞后的

角度补偿

扭矩、磁通、角度、和 0 相位滞后

高速信号

高速角度补偿

感应电机温度的 Rs 在线功能

与已经移动的转子同步

估算器电机参数 所需数据表 所需数据表

离线参数识别

运行时间监测

模拟反馈  Vbus,2-3 电流 VBUS,2-3 电流 VBUS,三相电压,2-3 电流
估算器调优 非常具有挑战性 具有挑战性 自主调优
估算器低速性能 平均 平均 非常好,<1Hz 成为可能
启动 开环,具有挑战性 开环,具有挑战性

非常好;

对 1 个电气周期内的角度估算进行收敛

低速闭环 ~20Hz 典型值 10-20Hz 典型值 < 1Hz 成为可能
动态性能 好,努力调优 好,努力调优 非常好
通过零速的性能 未实现 未实现 非常好
PWM 特性 SVPWM 具有死区 COMP 的 SVPWM 100% 占空比的 SVPWM 过调制
电流控制调优 需要专业技术 需要专业技术 自主调优&可调节
速度控制调优 需要专业技术 需要专业技术 需要专业技术或 SpinTAC 惯性 ID + 单变量调优
高速 & 磁场减弱 具有挑战性 具有挑战性,但深磁场减弱性能最佳 非常好,但当电机模型崩溃时,最深磁场减弱性能下降