英飞凌风机控制方案介绍

S2
R2
S4
S6
800RPM
Ra Rdc
Rb
调制频率 风机转速范围 最大输出功率
H U L U H V L V H W L W
Idc 开关电源 ICE3B0365J +5V +15V
驱动电路 6ED003L06
电流电压采 集电路
CCU6 状态 显示 RS232
PC
I/O
Idc Iu Iv A/D
Udc BEMF_U BEMF_V BEMF_W VSP
¬ 相电流：正弦
开关损耗降低 直流母线电压利用率100%
梯形波控制
两相正弦波 控制
2011/5/27
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BLDC简易正弦波风机方案介绍
相电流
开关损耗最小SPWM控制相电压\相电流波形
2011/5/27 10.02.2010
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英飞凌解决方案–基于FOC的永磁同步风机驱动方案
相电流：800RPM
2011/5/27 10.02.2010
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直流无刷电机控制方式 - 梯形波控制
控制方法简单 容易实现
电流断续
梯形波控制相电流及驱动波形
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直流无刷电机控制
梯形波控制存在问题
控制方法简单 换向转矩脉动
PWM生成框图
Mode DTCx
CTRAP
CC60 COUT60 CC61 COUT61 CC62 COUT62
T12
Deadtime generation
CC Channel 0 CC0
FCPU
Input Control
Voltage A
Voltage A
Voltage B
Voltage B
Voltage C
Voltage C
Three phases SPWM
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Two Phases SPWM
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CCU6 结构图
compare
address decoder T12
channel 0 channel 0 channel 0
1
dead-time 1 control
1
multichannel control
output select output select
trap control
fper
compare compare
COUT62
port control
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______ CTARP
专用霍尔传感器模式
T12HR
T13HR
CC60
CC61
CC62
Hall input
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CCU6实现直流无刷电机正弦波控制
对电机施加正弦或其他形式的电压 ¬ 三相/两相SPWM
¬ 五段/七段SVPWM
电机相电流为正弦波
电流型控制
矢量控制
¬ 采样电机电流 ¬ 解耦+复杂控制 ¬ 使定子磁场始终垂直于转子磁场 ¬ 电机效率高 ¬ 实现成本高
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T13 Interrupt control
channel 3
compare 1
3+3
2
2
compare
capture
Start
2
3
trap input
1
capture/compare input / output control
CCPOS0
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
CCPOS1
CCPOS2
COUT63
COUT60
COUT61
英飞凌风机控制方案介绍
英飞凌科技（中国）有限公司 工业和多元化市场
2011 马达控制及应用技术研讨会
Table of contents
英飞凌风机方案概述 BLDC简易正弦波风机方案介绍 BLDC无传感器FOC方案介绍
5/27/2011
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启动方式
保护措施 上位机平台
正常启动、反转启动、正转启动
过流、过压、欠压、堵转、失步、断线检测 USpy
XC878
ASC
单片机 IGBT驱动 IGBT单管 开关电源
SAF-XC878M-13FFI 5V 6ED003L06-F IKD04N60R ICE3B0565J
高性能双核处理器，52K片上FLASH，增强型矢量计算功能，电机控 制专用单元，快速A/D，专用PWM控制单元 6路PWM驱动器 单管IGBT，600V/4A 650V、67KHz、RDSon = 4.7ohm
IGBT驱动
IGBT单管 开关电源
6ED003L06-F
IKD04N60R ICE3B0565J
6路PWM驱动器
单管IGBT，600V/4A 650V、67KHz、RDSon = 4.7ohm
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电磁转矩恒定 ¬ 无转矩脉动
¬ 噪声低
电机控制效率高 控制要求高
控制方式
电压型控制 电流型控制
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直流无刷电机控制
电压型控制
BLDC简易正弦波风机方案介绍
相电压
相电流
SPWM控制相电压\相电流波形
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BLDC简易正弦波风机方案介绍
开关损耗最小SPWM控制
控制目的 ¬ 线电压：正弦
XC866-1/2/4FR 介绍
Key Features
WDT RAM 256 byte XRAM 512 byte 8/16kB Flash incl. 4kB DataFlash

4/8/16 kByte Flash (incl. 4 kByte data flash) On-chip ROM with Bootloader & Flash routines 256 Byte RAM, 512 Byte XRAM On-chip debugging interface (JTAG) Three 16-bit timer/counters (T0/T1/T2) CAPCOM 6E for multifunctional motor control 8 channel 10-bit A/D converter Brown out detection UART (full duplex) Synchronous Serial Channel (SPI comp.) On-chip OSC and PLL for clock generation Power saving modes General-purpose I/O Port Package: P-TSSOP-38 (green) Temperature ranges:
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BLDC简易正弦波风机方案介绍
SPWM与开关损耗最小SPWM比较
Hall A Hall B Hall C
Hall A Hall B Hall C

3 timer
XC800 CPU
PLL DMU Up to 8ch 10bit ADC PMU CC 6E
Up to 2 x UART
SSC
Ports 3.3V or 5V
Key Benefits High performance XC800 Core compatible to standard 8051 Core two clocks per machine cycle architecture 8/16 kByte Flash Memory for Program and Data On-chip debug support level 1 Industrial peripheral set
电压型控制
根据霍尔信号产生正弦波控制电压 ¬ SPWM
¬ SVPWM
SPWM ¬ 相电压为正弦波
¬ 容易生成
¬ 直流母线电压利用率为 86%
SPWM控制与梯形波控制关系
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-40°C to +85°C -40°C to +125°C

3.3V or 5V (core supply over internal VR)
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XC800 - 专用PWM生成单元 CCU6
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英飞凌风机方案概述 BLDC简易正弦波风机方案介绍 BLDC无传感器FOC方案介绍
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直流无刷电机控制
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英飞凌解决方案– BLDC正弦风机控制方案
单片机
SAF-XC866 2FRI
增强型8051内核，16K片上FLASH，电机控制专用单元， 快速A/D，专用PWM控制单元CCU6E。
换相噪声
电机类型差异（反电势） ¬ 方波（梯形波） ¬ 正弦波 （永磁同步电机）
“正弦波电机+梯形波控制”
正弦波控制
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直流无刷电机控制
正弦波控制的特点
英飞凌解决方案– BLDC简易正弦风机控制方案
U
ADC 输入 VR
|V|
3相/2相 正弦波控制
V W
PWM生成单元 （CCU6）
驱动器 + 逆变桥
M
Q
转速计算 & 转子位置估 计
60deg ISR
Hall sensors
霍尔信号输 入逻辑
3个霍尔信号输入，平均速度法估算转子位置 速度PI调节器 自动超前角校正 PWM控制方式：两相、三相正弦波控制、五段/七段SVPWM 紧急中断输入引脚CTRAP，过流、过压保护。 XC866/XC836 可以满足应用需求
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BLDC简易正弦波风机方案介绍
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英飞凌解决方案–基于FOC的永磁同步风机驱动方案
S1
R1
S3
S5
控制方式
PMSM
无位置传感器 FOC 空间矢量脉宽调制（SVPWM） 双直流母线电阻取样 XC878/XC836 10KHz 300-1200RPM <100W
调制方式 电流采样方式 MCU
AC ~
Udc
IKD04N60R