电机驱动硬件系统架构概览

大家好

欢迎大家参加 德州仪器2017年工业研讨会

我是德州仪器中国区 业务拓展经理James Pang

今天由我和我的同事 德州仪器中国资深的电机工程师

Igor An

给大家介绍一下工业电机驱动器的 软硬件系统架构

今天的内容分三大部分

第一部分是工业电机驱动器的 市场及系统概览

第二部分是硬件架构

第三部分是软件架构

我给大家介绍第一部分 及第二部分的硬件 控制 通讯模块

Igor会给大家介绍 第二部分的反馈 功率 电源模块

以及第三部分的软件架构

工业电机驱动器的应用市场非常广

常见的行业有 包装机械 石化 电梯 造纸 水泥

采矿 给排水 交通运输 以及工厂自动化等等

同时工业电机驱动器的产品类型 也非常多

至少可以分为七大类

包括通用变频器 运动和伺服控制器 位置反馈传感器

仓储物流设备 电机保护及软启动设备

主动前端及逆变设备 工业水泵和风机等等

其中以通用变频 通用伺服 风机和水泵的应用尤其多

不管市场和类型的如何细分 从工业电机系统架构的角度上看

我们又可以把电机系统分为

控制 通讯 反馈 功率 电源等五个模块

其中反馈部分又包含了 电压电流及位置的反馈

这是一张典型的 工业电机驱动器的系统框图

除了控制 通讯 反馈 功率及电源模块外

该框图又进一步地 对相关模块进行了细分

例如 反馈模块里面 我们细化了电压电流采样

位置反馈及隔离等等

此外还增加了主动前端 及能量回馈模块

以及针对IAC 61508 ISO 26262的功能安全性模块

框图中的所有模块 里面都会用到各式类型的模拟

及处理器件

在此框图中 绿色的表示模拟器件 蓝色的表示处理器

器件的类型涉及到 电源 时钟 ADC DAC 隔离 运放

接口 PHY 单片机及处理器等等

我们会在以下的模块章节中 为大家逐一介绍

各个器件的具体应用

在介绍具体的功能模块前

让我们更进一步了解一下 工业电机驱动器的常用功能分区

以及常用术语

首先我们可以把驱动器 分为冷端和热端两个区域

冷热端区域中间加以隔离

冷端又可以分为 通讯 应用及控制三部分区域

通讯这里指的是现场总线 包括了低速的串心通讯

如UART CAN SYC SPI USB等等

还有标准的以太网以及实时的以太网

如EtherCAT Profinet Sercos-III等等

应用区域包含了 运动控制 运动路径规划

在线电机参数识别 以及特定的应用程序

比如出错保护功能安全性程序等等

控制区域包含了 扭矩控制及电流环的控制

磁场定向控制 FOC 甚至还包含了速度和位置环的控制

热端这边除了功率模块 电压电流采样

最主要的功能区域就是位置反馈

位置反馈又分成两大类

一类是可测量的 即有传感类

第二类是可估算的 即无传感类

有传感类又可以分为 模拟和数字两大类

模拟类的如sin cos 旋变等等

数字类的有增量式编码器 绝对值编码器

如Endat BiSS HiperFace 以及多摩川等等

大家好

欢迎大家参加 德州仪器2017年工业研讨会

我是德州仪器中国区 业务拓展经理James Pang

今天由我和我的同事 德州仪器中国资深的电机工程师

Igor An

给大家介绍一下工业电机驱动器的 软硬件系统架构

今天的内容分三大部分

第一部分是工业电机驱动器的 市场及系统概览

第二部分是硬件架构

第三部分是软件架构

我给大家介绍第一部分 及第二部分的硬件 控制 通讯模块

Igor会给大家介绍 第二部分的反馈 功率 电源模块

以及第三部分的软件架构

工业电机驱动器的应用市场非常广

常见的行业有 包装机械 石化 电梯 造纸 水泥

采矿 给排水 交通运输 以及工厂自动化等等

同时工业电机驱动器的产品类型 也非常多

至少可以分为七大类

包括通用变频器 运动和伺服控制器 位置反馈传感器

仓储物流设备 电机保护及软启动设备

主动前端及逆变设备 工业水泵和风机等等

其中以通用变频 通用伺服 风机和水泵的应用尤其多

不管市场和类型的如何细分 从工业电机系统架构的角度上看

我们又可以把电机系统分为

控制 通讯 反馈 功率 电源等五个模块

其中反馈部分又包含了 电压电流及位置的反馈

这是一张典型的 工业电机驱动器的系统框图

除了控制 通讯 反馈 功率及电源模块外

该框图又进一步地 对相关模块进行了细分

例如 反馈模块里面 我们细化了电压电流采样

位置反馈及隔离等等

此外还增加了主动前端 及能量回馈模块

以及针对IAC 61508 ISO 26262的功能安全性模块

框图中的所有模块 里面都会用到各式类型的模拟

及处理器件

在此框图中 绿色的表示模拟器件 蓝色的表示处理器

器件的类型涉及到 电源 时钟 ADC DAC 隔离 运放

接口 PHY 单片机及处理器等等

我们会在以下的模块章节中 为大家逐一介绍

各个器件的具体应用

在介绍具体的功能模块前

让我们更进一步了解一下 工业电机驱动器的常用功能分区

以及常用术语

首先我们可以把驱动器 分为冷端和热端两个区域

冷热端区域中间加以隔离

冷端又可以分为 通讯 应用及控制三部分区域

通讯这里指的是现场总线 包括了低速的串心通讯

如UART CAN SYC SPI USB等等

还有标准的以太网以及实时的以太网

如EtherCAT Profinet Sercos-III等等

应用区域包含了 运动控制 运动路径规划

在线电机参数识别 以及特定的应用程序

比如出错保护功能安全性程序等等

控制区域包含了 扭矩控制及电流环的控制

磁场定向控制 FOC 甚至还包含了速度和位置环的控制

热端这边除了功率模块 电压电流采样

最主要的功能区域就是位置反馈

位置反馈又分成两大类

一类是可测量的 即有传感类

第二类是可估算的 即无传感类

有传感类又可以分为 模拟和数字两大类

模拟类的如sin cos 旋变等等

数字类的有增量式编码器 绝对值编码器

如Endat BiSS HiperFace 以及多摩川等等