19 IR_IRMCK F171-灵活易用的电机控制芯片

IRMCK/F171-灵活易用的电机控制芯片 IRMCK/F171 灵活易用的电机控制芯片
国际整流器公司 2012-1-11

内容
• 概述 概 • 传统方案存在的问题 • IR的解决方案：简单易用的电机控制 芯片IRMCF171 • 方案辅助工具和测试结果 • 结论

概述
• 全球能源短缺导致越来越严格的政府节能规章出 台 • 在中国 能效标签制度的实施以及能效标准的不 在中国，能效标签制度的实施以及能效标准的不 断提高使很多电器转向变频控制 • 变频空调已经完全确立了市场的主导地位 • 家电的变频化趋势也越来越明确，电机调速市场 竞争将更加激烈，产品更新的周期越来越短。随 之而来的新产品研发风险也越来越大 之而来的新产品研发 险也越来越大 • 节能热点:
– – – – 高效率永磁电机 无位置传感正弦波控制 宽的调速范围 低的振动和噪声

传统方案存在的问题
• • • • 大容量存储单元的高速DSP或32位单片机 软件算法复杂,控制器计算任务繁重 软件算法复杂 控制器计算任务繁重 对于传统的软件编程控制方案,完成电机控制算法已经很复杂, 对于系统设计人员的要求很高
1. 2. 3. 熟悉实时的FOC控制算法,熟悉相关的外设; 熟悉DSP或32位RISC的C或汇编语言编程; 熟悉各种数模混合电路,高压电路和功率开关电路.
•
•
开发周期长,开发成本和开发风险都很高
后续的软件维护成本高

电机控制系统框图
IR电机控制IC-IRMCF171

电机控制器: IRMCK/F171
模数控制器IC
• MCU (微控制器) - 60MIPS 8bit 微处理器 • MCE (运动控制引擎) – 可配置的控制模块集 • ASE (模拟信号引擎) – 信号调理和A/D转换

IRMCK/F171内部功能框图

MCE™ (Motion Control Engine)
•不需要写代码 不需要写代码 •图形化模块编辑 •硬件实现算法

无传感FOC控制
速度环和弱磁控制环路

运动控制引擎TM
– MCE 作为单片机的一个外部设备，控制架 构，参数设置由共享RAM里的数据决定. 决 – 独立于单片机快速执行电机控制算法 – 特点:
• • • • • • • • 不需要编程 专用控制模块 小的运动控制序列控制器 丰富的运动控制外设 (低损耗PWM, 负母线或桥臂 电阻电流重构) 双端口RAM与应用层交换信息 多种保护功能 内嵌过流保护比较器 硬件关断脚 (GATEKILL)
Dual Port ua o t RAM
Motion Control Bus
MCE 内部框图
6
To Motor 1 gate drive GATEKILL
Low Loss SVPWM
Motion Control Modules M d l
PFC PWM
To PFC gate drive PFC GATEKILL
Single shunt current reconst
IFB (Motor 1)
MCE Program g RAM
A/D MUX S/H
IFB (PFC) DC bus AC input Analog Ref
Motion Control Sequencer

ASE （模拟信号引擎）

IRMCF171特点

特点

()

•运动控制引擎(MCE TM) 独立完成复杂的电机控制算法–可靠的底层控制模块

•FOC 模块

–磁通估算器和角度锁相环

–(直轴和交轴) 电流调节器

电流调节

–Catching spin功能

–制动、弱磁

•低损耗空间矢量PWM

–开放的速度环方便用户灵活设计

–模拟信号引擎提供功率电路和控制器之间完整的接口•直流负母线电流反馈，电机相电流重构

•辅助的模拟信号通道

•嵌入8051单片机方便用户实现单芯片系统控制–与MCE共享4KBRAM

–多路数字I/O口

–JTAG口调试8051软件.

自检功能符合标准

–自检功能----符合IEC标准

•IRMCK171为对应的OTP版

驱动参数计算工具•MCEWizard

•IR 提供MCE控制电机所需配置寄

存器的计算工具

•您只需输入简单的电机参数和应用

参数，MCEWizard会自动为您导出

所内部寄存器值。.

•所需参数可以从电机厂家获得，IR

也给出用户自己手工测量的方法。

驱动调试工具

MCEDesigner

•使用该工具测试调整你的电

机驱动参数。

•允许用户自己定义运行过程

或速度曲线等。

•在电机运行过程中随时调整

参数。

参数

•使用示波器功能，可以实时

观察系统各个控制节点的变

化情况，为高效率的优化控

制参数提供便利。

重构的电机相电流

总结

•无需编程

•直流负母线电阻或桥臂电阻采样

•低损耗SVPWM

•Catching spin

•弱磁控制和零矢量制动

•过调制限制

•齐全的保护功能------过欠压，过流，缺相等

•方便直观的调试工具

•有对应的OTP版，并具有自测功能，符合IEC 60335-1 Edition 4.2 –Class B