电机控制系统中的电机位置信息采集技术

大家好 欢迎大家参加TI工业研讨会

我是TI Century FAE Igor An

主要控制数字电源及算法开发

今天我们将继续为大家介绍

TI为大家提供的电机控制系统的

重要的软硬件架构

今天的介绍将继续集中在

反馈 电机控制系统的反馈环节

位置信息是电机控制系统中一个重要的信息

在工业界 为了得到转子的位置信息

工业界开发出了非常多种类的

位置传感器 那在工业界的应用中

也有非常多的位置传感器的安装方式

甚至比如说在一些电机控制系统中

需要安装多个位置传感器

那么有一些是专门反馈我的电磁场的

我的转子位置 那么考虑到几对数

那么有一些我可能是需要直接知道

机械的位置 那么安装多个位置传感器

来反馈这些信息

同时需要一些调理电路来提供后台支持

那位置传感器的主要种类呢 我们大概

罗列了一下 基本包括呢

我们常见的HALL类型的传感器

HALL也分为数字型HALL和模拟性HALL

数字型HALL就是我一般三个HALL

反馈出这个每个这个

60度的信息或120度的信息

那么模拟传感器相当于是一个正漩口三圆口的量

来时时刻刻标定我的转子的位置

那同时呢 还有一个磁阻的传感器

我们可以认为 它和HALL传感器输出的信号几乎是一致的

那我们看到这个箭头向下的是我们的这个

反馈的精度提高的方向

那我们更高精度的位置传感器

主要有选择变压器

或者说增量型的光编

以及我们高精度 高使用速度的

比如伺服的应用里面用的

绝对值的编码器 绝对值的编码器有多种不同的种类

每种可能有自己独特的编码协议

像我们常见的Enda2.2

Biss Hiperface

等等 那在电机控制里面呢

还有一个很大的应用领域就是无传感

那么有传感和无传感相比较呢

那主要的几个优缺点以及主要的应用领域的不同

有传感呢 是我可以非常精确的

得到我转子的位置信息

当然它需要一个物理的外围的传感器

那这个会增加我一定的硬件成本

那无传感呢 我是用软件的算法的形式

用电压电流采集的信号去估算转子的位置

那从物理上节省了我的硬件的传感器的

成本 但同时 无传感呢

毕竟是用算法来估计的

它的可靠性与有传感相比是稍微低一些的

那对于一些有位置控制 比如我们的伺服和机器人

等等对位置有高精度要求的位置控制系统

以及非常大功率的这些应用里面

为了高度的可靠性 一般是少用这种无传感的

技术 或者即使用无传感技术 也是作为一种后台的

安全备份使用 很少直接作为

唯一的电机位置传感技术来使用

那对于无传感的这种技术来说呢 TI提供了一套

性能非常优异的FAST估算器

这个是集成在我们的InstaSPIN-FOC MOTION这套软件里面

主要是在C2000平台上供大家使用

配套的有DRV8系列的一些这个

motion的这个drive

对于旋转变压器的这个传感器

我们一般需要一个解码芯片

对旋转变压器的反馈进行解码

TI为大家提供了一个PGA411的一个芯片

可以实现旋转变压器的这个解码

这边我们看到呢 就是TI

设计的一个叫做position manager的一个功能块

它是集成在我们新兴的C2000的产品中

主要是2837系列

2807系列 还有28004系列

这些芯片里面会集成我们的position manager

这部分position manager呢 我们可以把它当做一个软件包

这个软件包 我调用不同的软件内容

去实现软件的对这种绝对位置编码器的

解码 那我们支持的绝对位置编码器的协议

我们罗列在下面 同时

我们对编码器的协议进行了一些测试

它的一些测试条件也在里面

我们把很多的电缆的线长也考虑进去

它的分辨率和速度

实际上 这些呢 绝对位置编码器

在不用我们TI的软件库的应用中

大约我们需要每一种协议单独

对应一款独立的外围解码芯片

这样这个芯片会增加我们的硬件成本

和板子的面积

所以使用TI的position manager会节省这颗

外围的解码芯片

同时 我们板子的面积也得到了节省

在我们硬件成本上 得到了缩减

同时呢 就是说 我们

用一个芯片 用调用软件包的方式来支持

多种协议 这样就可以方便大家

在调试阶段或评估阶段

很方便地来切换我的传感器类型

帮助大家更好的做一个平台化的产品

为了帮助大家快速评估我们的position manager

以及相关的电机控制的性能

我们开发了一个DesignDRIVE的EVM板

这个板子上呢包含我们的电机功率的驱动部分

还有可以更换我们C2000系列MCU的这个

标准的control cut插槽

以及支持多种绝对位置编码器的

这个解码的外围电路

就是在这个板子上我们可以验证之前提到的所有

的绝对位置编码器的控制性能

最终体现在我们的电机的速度啊

控制精度啊这些上面

从最终的电机性能上去评估 我们这个

position manager对电机位置的计算

那这个其实是我们的一个TI Design

叫TID-00363

那这个也是我们TI为了大家方便了解TI

芯片的各种性能 为大家

设计的TI Design

在这个TI Design上 大家可以方便评估

我们的PGA411这颗芯片

对旋转变压器的解码性能

好 TI为大家提供的这个

位置传感器的这个解码

以及位置传感器的通路的这些方案

就给大家介绍到这里

欢迎大家继续关注后面的内容

谢谢大家

大家好 欢迎大家参加TI工业研讨会

我是TI Century FAE Igor An

主要控制数字电源及算法开发

今天我们将继续为大家介绍

TI为大家提供的电机控制系统的

重要的软硬件架构

今天的介绍将继续集中在

反馈 电机控制系统的反馈环节

位置信息是电机控制系统中一个重要的信息

在工业界 为了得到转子的位置信息

工业界开发出了非常多种类的

位置传感器 那在工业界的应用中

也有非常多的位置传感器的安装方式

甚至比如说在一些电机控制系统中

需要安装多个位置传感器

那么有一些是专门反馈我的电磁场的

我的转子位置 那么考虑到几对数

那么有一些我可能是需要直接知道

机械的位置 那么安装多个位置传感器

来反馈这些信息

同时需要一些调理电路来提供后台支持

那位置传感器的主要种类呢 我们大概

罗列了一下 基本包括呢

我们常见的HALL类型的传感器

HALL也分为数字型HALL和模拟性HALL

数字型HALL就是我一般三个HALL

反馈出这个每个这个

60度的信息或120度的信息

那么模拟传感器相当于是一个正漩口三圆口的量

来时时刻刻标定我的转子的位置

那同时呢 还有一个磁阻的传感器

我们可以认为 它和HALL传感器输出的信号几乎是一致的

那我们看到这个箭头向下的是我们的这个

反馈的精度提高的方向

那我们更高精度的位置传感器

主要有选择变压器

或者说增量型的光编

以及我们高精度 高使用速度的

比如伺服的应用里面用的

绝对值的编码器 绝对值的编码器有多种不同的种类

每种可能有自己独特的编码协议

像我们常见的Enda2.2

Biss Hiperface

等等 那在电机控制里面呢

还有一个很大的应用领域就是无传感

那么有传感和无传感相比较呢

那主要的几个优缺点以及主要的应用领域的不同

有传感呢 是我可以非常精确的

得到我转子的位置信息

当然它需要一个物理的外围的传感器

那这个会增加我一定的硬件成本

那无传感呢 我是用软件的算法的形式

用电压电流采集的信号去估算转子的位置

那从物理上节省了我的硬件的传感器的

成本 但同时 无传感呢

毕竟是用算法来估计的

它的可靠性与有传感相比是稍微低一些的

那对于一些有位置控制 比如我们的伺服和机器人

等等对位置有高精度要求的位置控制系统

以及非常大功率的这些应用里面

为了高度的可靠性 一般是少用这种无传感的

技术 或者即使用无传感技术 也是作为一种后台的

安全备份使用 很少直接作为

唯一的电机位置传感技术来使用

那对于无传感的这种技术来说呢 TI提供了一套

性能非常优异的FAST估算器

这个是集成在我们的InstaSPIN-FOC MOTION这套软件里面

主要是在C2000平台上供大家使用

配套的有DRV8系列的一些这个

motion的这个drive

对于旋转变压器的这个传感器

我们一般需要一个解码芯片

对旋转变压器的反馈进行解码

TI为大家提供了一个PGA411的一个芯片

可以实现旋转变压器的这个解码

这边我们看到呢 就是TI

设计的一个叫做position manager的一个功能块

它是集成在我们新兴的C2000的产品中

主要是2837系列

2807系列 还有28004系列

这些芯片里面会集成我们的position manager

这部分position manager呢 我们可以把它当做一个软件包

这个软件包 我调用不同的软件内容

去实现软件的对这种绝对位置编码器的

解码 那我们支持的绝对位置编码器的协议

我们罗列在下面 同时

我们对编码器的协议进行了一些测试

它的一些测试条件也在里面

我们把很多的电缆的线长也考虑进去

它的分辨率和速度

实际上 这些呢 绝对位置编码器

在不用我们TI的软件库的应用中

大约我们需要每一种协议单独

对应一款独立的外围解码芯片

这样这个芯片会增加我们的硬件成本

和板子的面积

所以使用TI的position manager会节省这颗

外围的解码芯片

同时 我们板子的面积也得到了节省

在我们硬件成本上 得到了缩减

同时呢 就是说 我们

用一个芯片 用调用软件包的方式来支持

多种协议 这样就可以方便大家

在调试阶段或评估阶段

很方便地来切换我的传感器类型

帮助大家更好的做一个平台化的产品

为了帮助大家快速评估我们的position manager

以及相关的电机控制的性能

我们开发了一个DesignDRIVE的EVM板

这个板子上呢包含我们的电机功率的驱动部分

还有可以更换我们C2000系列MCU的这个

标准的control cut插槽

以及支持多种绝对位置编码器的

这个解码的外围电路

就是在这个板子上我们可以验证之前提到的所有

的绝对位置编码器的控制性能

最终体现在我们的电机的速度啊

控制精度啊这些上面

从最终的电机性能上去评估 我们这个

position manager对电机位置的计算

那这个其实是我们的一个TI Design

叫TID-00363

那这个也是我们TI为了大家方便了解TI

芯片的各种性能 为大家

设计的TI Design

在这个TI Design上 大家可以方便评估

我们的PGA411这颗芯片

对旋转变压器的解码性能

好 TI为大家提供的这个

位置传感器的这个解码

以及位置传感器的通路的这些方案

就给大家介绍到这里

欢迎大家继续关注后面的内容

谢谢大家