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來源：深圳市鑫海文科技有限公司|發布時間：2019-11-28 10:45
本文概述了電機控制設計方面的事項，例如多個電機控制、磁場定向控制、功率因數校正和傳感器控制。此外還介紹了當今的微控制器（MCU）如何使各種廣泛的應用具有更大精度、更小功耗和更低成本。
數字電機控制的首次推出旨在克服傳統模擬系統在處理漂移、組件老化和由溫度引起的變化等方面的挑戰。靈活的軟件算法不僅消除了與組件有關的容差問題，還使開發者能夠動態地適應環境條件隨著時間的變化。例如，使用數字化實施現在不僅能夠完全打開或關閉風扇電機，還能根據系統溫度調整風扇速度。此外，系統還能夠自行校準，從而不需要安排常規的手動維護。
當今的微控制器（MCU）可使各種廣泛的應用具有更大精度、更小功耗和更低成本，包括：
● 帶有風機和壓縮機的白色家電和設備，例如洗衣機和冰箱
● HVAC（取暖、通風和空調）系統
● 用于電機控制、電源逆變器和機器人的工業伺服驅動
● 汽車控制系統，包括動力轉向、防鎖死剎車和懸架控制
TI了解開發者在設計這些高性能電機控制系統時面臨的挑戰。制造商尋求引入先進的控制算法以實現產品差異化，而日益增加的政府法規要求更高效的功耗和減少EMI。
為了幫助開發人員應對這些多種多樣的挑戰，TI提供了TMS320C2000 Piccolo MCU系列。Piccolo MCU具有優化的架構，集成了專用外設，能夠：
● 使用實時算法獲得更精確的控制
● 通過功率因數校正（PFC）獲得更高的功效和更好的控制
● 支持通過單芯片控制多個電機
● 通過無傳感器控制簡化設計
● 降低系統復雜性和成本
Piccolo的優點Piccolo MCU利用TI的高性能TMS320C28x內核，提供以單一獨立控制器控制系統所需的所有性能和外設。通過充足的余量和專用外設，Piccolo MCU使開發者能夠實現更先進的控制算法，在進一步提高性能的同時降低系統成本。
Piccolo架構已針對數字控制應用進行了優化，具有先進的架構特性，增強了高速信號處理能力。Piccolo的主CPU內核具有單周期32×32位乘法及累積單元等內置DSP功能，大幅度提高了計算速度。此外，諸如ADC和PWM等控制外設設計得非常靈活，能夠輕松適應幾乎任何用途，而需要的軟件開銷極小。例如，模數轉換器所具有的自動序列發生器允許開發者進行編程，以循環通過特定次序的樣本，這樣當應用程序需要時值已就緒。使用更智能的控制外設和強大的CPU內核，控制環路運行更緊密，既改進了控制算法的動態特性，又減少了干擾行為。
TMS320F2803x和F2806x Piccolo MCU上集成的控制律加速器（CLA）是一個32位浮點數學加速器，它能有效承載主CPU內核的高速控制環路。CLA在不經過CPU內核的前提下通過對外設的直接訪問和響應外設中斷的能力實現此過程。與獨立內核相似，CLA有自己的指令集和內存空間，可以完全獨立于CPU進行操作。
其他重要的Piccolo MCU特性包括：
● 雙內部高精度振蕩器；無需外部晶體
● 12位A/D轉換器具有16通道，最大采樣頻率為每秒4.6兆樣本
● 多達19通道的PWM輸出，具有可配置自動死區
● 19個PWM通道中有多達8個可以在高分辨率模式下工作，其可以低至150皮秒
● 增強型正交編碼器脈沖（QEP）和增強型捕捉外設（eCAP）可以簡化傳感器解碼
精確和準確控制
脈寬調制（PWM）在產生供應給電機或高性能電源的電壓或電流中發揮重要的作用。控制算法的最新改進使開發人員能夠實施高度精確的算法，以提供與系統行為實時變化相適應的動態控制。FOC具有很多優勢，包括低速的全電機扭矩功能、出色的動態行為、跨越很大速度范圍的高效率、對扭矩和磁通的解耦控制、短期過載功能和四象限操作。但是，FOC也要求比標準的控制方案明顯更加復雜的計算。
Piccolo架構提供極佳的處理功能，達每秒4000至8000萬條指令（MIPS）。這樣的高性能使開發者不僅能夠同時監視和控制多個電機，還能夠執行更復雜的控制算法以實現更高的精度、更流暢的性能和更低的功耗。例如，單一Piccolo MCU能夠在控制兩個電機的同時維持有源PFC控制，并且仍然有足夠的處理能力來執行高級電機控制算法，例如無傳感器的磁場定向控制（FOC）。
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