图2:xe164框图

在电力系统中,在有用功率一定的情况下,功率因素较低的负载所牵引的电流比功率因素较高的负载大电流越高,配电系统中损耗的能量就越多,要求电线和其他设备的容量就越大

双电机驱动套件包括两个频率变换器,可通过采用xc878或xe164的驱动卡进行控制功率板的工作电压为110 -230 vac,提供了两个功率范围分别为900 - 1800w和100- 200w的逆变器电路此外,套件中还带有升压变换器,支持pfc其功率级可用独立驱动两台电机套件配有优化的电机控制软件和以数字方式隔离的实时监控工具,是一种易于使用的参考平台,可用于风扇、鼓风机、泵机、白色家电或空调等各种工业驱动应用

(图)

例如,对于电机驱app应用程序开发动电路,如果采用无源pfc,功率因素可达到大约0.7～0.75(小功率应用的功率因素较高);如果采用有源pfc,功率因素可达到0.98或更高;而如果不使用功率因素校正,功率因素只有大约0.55～0.65利用各种改进的有源pfc,可以对交流线电压进行平衡,使相关器件能在大约100v(日本)至230v(欧洲)的交流电压下工作

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xe164微控制器

图3:双电机应用驱动应用开发套件

在下文的应用实例中,我们利用xe164 mcu实现了双电机无传感器foc和有源pfc功能(图2)xe164拥有三个pwm单元、数个定时器和两个速度极高且功能强大的adc(模数转换器),非常适合各种电机控制应用xe164上易语言网页应用专题运行的应用软件,是英飞凌双电机驱动应用开发套件驱动卡的一部分

ronny schulze是英飞凌科技股份公司工业微控制器应用设计高级工程师

双电机驱动套件包括两个驱动卡:一个采用xc878,可以驱动一台电机并支持pfc;另一个驱动卡配有xe164,可驱动两台电机,并同时支持pfc全套软件包包括经过认证的源代码,可同时控制两台pmsm电机,支持无传感器foc和数字pfc功能此外,还提供感应电机的v/f(变频)控制(acim),用于快速评估

利用xe164微控制器及其增强的外设,可以实现双电机无传感器foc控制算法和有源pfc,在提高hvac(暖通空调)系统等应用的能效方面具有理想的效果同时采用foc和pfc,不仅可以帮助系统制造商安卓应用宝提高bldc或pmsm电机应用系统的能效(最高可达到95%),而且可以降低系统成本,将转矩纹波控制在最低水平,降低电机运转的噪音这些以软件实现的电机控制产品非常灵活,可以方便、快速地针对客户需要进行调整,满足不同市场的需要

图6:空调电机控制:常规控制方式与英飞凌解决方案之间的比较

双电机驱动应用开发套件配有用于xe164f的drivecard,可提供定时器(t13)输出信号,用于生成pfc晶体管栅极的pwm信号t13以边沿对齐模式运行,频率为130khz利用定时器的比较匹配触发adc1,对pfc电流进行测量在基于xe164f的本应用实例中,adc由软件触发利用t13的周期匹配,进行电流回路计算,并且在激活pfc控制的情况下,对t13比较通道进行更圆方橱柜软件破解版新定时器12生成电压回路的时间基准,频率为1khzpi控制器计算升压电压的误差,这是电流回路计算的一部分如果只有升压功能处于激活状态,则直接利用pi控制器的输出生成pwm信号,稳定vdc

我们还提供针对xe164系列产品的各种开发工具,包括评估板、调试器、编译器、应用套件和各种资料dave是一种用于初始化、配置和代码生成的工具xe164系列产品的所有编译器均包括ocds调试器,有些还提供实时内核分析和仿真系统针对xe164的davedrive——一种独特的电机控制算法代码自动生成器——正处于开发之中此外,altium还和英飞凌一起,免费向客户提供tasking c编译器,许可期限家庭装修电工布线图为一年

(作者)

双电机驱动应用开发套件

无刷直流电机包括永磁转子和绕线定子控制系统会检测线圈与永磁磁场的相对位置(相位),并以电子方式进行开关(换流),在适当的相位向线圈供应电流一般采用霍尔效应传感器来检测转子的位置然而,无传感器控制方式利用电机的反电动势(emf)来计算转角和转子位置,不再需要使用编码器或其他位置传感器,从而可以节省成本磁链估计器利用两相参照系统中的系统电压模型计算反电动势利用一个分流器就可以对相电流再次进行调整

联系方式:

(图文框1)

升压变换器的基本工作原理是,它工作在两个截然不同的状态:在pfc晶体管处于on(开)状态时,电感中的电流将增加;在pfc晶体管处于off(关)状态时,以下器件构成电感电流的唯一通简单易学的编程语言路:反激二极管、电容c和负载r结果,在on(开)状态聚集的能量被传送到电容中

参考设计

foc是一种生成三相正弦信号的方法,所生成正弦信号的频率和幅度易于控制,以实现电流最小化、能效最大化的目的这种方法采用的矢量控制是一种用于无刷直流和交流感应电机控制的数学技术,可降低电机的尺寸、成本和功耗foc可大幅提高电机的效率(最高可达95%),对电机的功耗、动态响应特性、散热和噪声均具有重大影响与基于传感器的电机控制方法相比,采用无传感器foc(图1)

xe164的高性能外设包括最多三个pwm单元(ccu6e)和两个同步数模转换器,数模转换器的通道数最多为16,精度为10位,转换时间少于1.2µs这些高精度转换器与pwm单元紧密配合,可用于二年级数学应用题多电机的控制除生成驱动交流电机或逆变器所需的信号模式外,xe164还具有特殊工作模式,用于控制无刷直流电机

进行无刷直流电机(bldc)或永磁同步电机(pmsm)的控制,还可以降低成本

pfc控制效果由功率因素表进行测量利用有源pfc控制,功率因素达到了0.97,而在未使用有源pfc控制时,功率因素只有大约0.65此外,原来的空调电机控制系统需要两块pcb板,还需要使用体积庞大、价格昂贵的电感由于采用了有源pfc和双电机控制,英飞凌的参考电路(图6)

图5:有源pfc系统框图

仅使用了一块pcb板和成本较低的电感

xe164是xe166产品家族中的一员xe166系列产品基于增强的c166s v2架构,采用五级流水线结构,性能远优于常规的16位解决方案这种微控制器的时c语言编程软件win7钟频率为80mhz,最短指令执行时间为12.5ns,中断等待时间低于100ns,配有768kb片上闪存、82kb片上ram(随机存储器)以及数种高性能外设,是适合下述各种要求严格的应用领域的理想产品:可再生能源、驱动系统、工业自动化、电力和医疗设备等

图1:无传感器foc框图

实现功率因素校正的方法有两种:无源和有源pfc对于低功率因素的线性负载(如感应电机),可以用电容或电感组成的无源网络进行功率因素校正这种无源滤波器可以减少谐波电流,使非线性器件看起来像线性负载无源功率因素校正技术可用于轻负载(功率一般小于100w),因为这种滤波器需要使用大电感值、大电流的电感,但是,这种电感体积庞大、成本高昂,而且最终取得的功率因素常常不能满足要求

升压c语言100经典编程题变换器

系统制造商一直在努力以经济合算的方式实现上述先进算法通过将无传感器foc和pfc功能集成到同一个微控制器中,就可以达到上述目的利用这种强大的组合,可以准确地对系统行为进行调整和优化,满足各种应用需要

结论

标准升压变换器是实施pfc的首选结构

有源和无源pfc

提高能效和降低系统成本是促使现代电机控制技术发展的推动力量,这些技术广泛应用于各种风扇、泵机、压缩机或减速电机的控制无传感器磁场定向控制(foc)和有源功率因素校正(pfc)等先进的电机控制技术,有助于满足上述需求为了证明这些强大技术的能力,英飞凌以16位微控制器xe164为基础,采用双电机无传感器foc和有源pfc方法,构建了空调电机控制的参考设计方案这会计入门学习资料种创新的方法显著提高了能效,并缩短了物料清单(bom)

功率因素校正

当工作在连续工作模式时,功率因素校正升压变换器可以减少总的谐波失真程度,电路简单且易于控制升压变换器的工作原理是,电感倾向于抑制电流的变化在充电过程中,它作为负载吸收能量(类似电阻);在放电过程中,它就变成了一个电源(类似电池)在放电阶段产生的电压取决于电流的变化速率,与初始的充电电压无关,因此,输入电压和输出电压可以不同

当升压变换器工作在连续模式时,电感中的电流不可能下降到零在某些情况下,负载所需的能量很低,传送的时间短于换流所需的时间在这种情况下(断续模式),电感中的电流在部分时段中会下降至零

(图文框2)

非线性负载,如整流器或smps(开关电源),会c语言编程经典实例引起系统电流波形的失真在这种情况下,可使用有源功率因素校正来抵消电流波形失真,并提高功率因素有源pfc是一种功率电子系统,可控制负载牵引的功率,使功率因素尽可能接近1在大多数应用中,有源pfc对负载的输入电流进行控制,消除附加的谐波,使负载输入电流的频率、相位和波形与电源相同有源功率因素校正器可以采用单级或多级有源方法比较复杂,但确实能获得很好的功率因素(0.99)利用功率变换器,根据电网的正弦输入电压对所使用的电流进行调整典型的有源pfc电路一般是一个接在整流器之后的升压变换器,利用电容进行升压,使电平高于额定整流电压(典型值为350至400v)在某些应用中,无源和有源pfc被结合起来使用

大多数电机控制系统均采用pfcc语言窗体应用程序作为系统的第一级,用于降低谐波成分和无功功率,从而改善功率因素,提高综合效率交流系统的功率因素指流向负载的有功功率与表观功率之比,其数值介于0和1之间,通常用百分比(例如0.7或70%)来表示有效(做功)功率是电路系统在特定时间内做功的能力表观功率是可用功率的总量由于部分能量被存储在负载中或返回电源,或者非线性负载会引起电源电流波形的失真,表观功率会大于有功功率

为了说明该设计方案的各种功能,英飞凌利用基于xe164的双电机驱动开发套件(图3),构建了用于驱动空调(包括室内机和室外机)的演示电路为了实现无传感器双电机foc(图4),室外机的压缩机和风扇采用了两个完全独立的算法:ccu60用于压缩机驱动,其pwm频率为15khz;ccu62用于风扇驱动幻灯片视频制作软件,其pwm频率为15khz(图4)快速adc0对两台电机中的电流进行精确测量,capcom2定时器则用于加速/减速

ronny schulze;电话:+49 89 234 86111;电子邮件:

在我们的设计实例中,有源pfc(图5)以连续传导模式在双电机驱动开发套件中运行该应用包括两部分功能:利用pi控制器进行升压和稳压,该控制器在轻负载时的计算频率最高可达1khz;利用ipfc和电压pi控制器的输出进行pwm调制计算,最高计算频率为130 khzccu61用于pfc晶体管栅极的pwm,频率为130 khz;adc1专用于pfc电流(ipfc)和直流侧电压(vdc)的测量

各种功耗超过75w的离线应用均应满足en-61000-3-2规定的谐波发射标准为此,必须采用功率因素校正功率因素勾股定理的实际问题校正器是一种特定的滤波器,用于pc电源或现代逆变器等启动负载较高的电源,以提高向负载供应的有功功率与表观功率之间的比率

图4:双电机驱动foc系统框图

利用双电机无传感器磁场定向控制(foc)和有源功率因素校正(pfc),实现空调电机控制