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                用FET1052-C控制永磁同步交流伺服电机的↑方案分析

                运动控制、精密控制是目前△众多行业设备的新增需求,为了使这些设备能以最佳的性能去工作,采用改良的新型马达控制技术是关键所在。能效的提高是趋势所向,新技术同时还能带来更多的优势,如实←现更加平稳的工作,大幅▆度降低噪声水平。众多制造商正在应对这些挑战,马达】市场正在被更加高效的方案替代,如直流无△刷(BLDC)和永磁同步电机(PMSM)。


                近年来,采用全数字控制方法,以永磁交流电机为控制对象〒的全数字交流伺服系统,正在逐渐取代以直流电机为控制对象的直流伺服系ξ 统和采用模拟控制技术的模拟式交流伺服系统。全数字交流伺服系卐统采用矢量控制方法,可实现优良╱的控制品质。

                利用 NXP最新发布的i.MX RT1052高性能处理器,可实◆现对交流电机运行的位置、速度和电机电枢电流的高精度控制,该产品完美融合了低功耗应用处理器和高性能微控制器的优势。i.MXRT系列是业界首款跨界处理器,以■实惠的价格提供超高性能Arm? Cortex?-M内核、实卐时功能和MCU可用性。

                i.MXRT1052高性能处理器


                一、 赛马彩票FET1052-C特点


                1、 i.MXRT1052特点


                运行更快,响应更快

                ■ 采用Cortex-M7架构,主频528MHz,CoreMark 3020 /1284 DMIPS;

                ■ 512KB紧耦合内※存ㄨ,中断延迟低至20ns;

                ■ 行业最低的动态功耗,带集成DC-DC转换器。

                i.MXRT1052特点



                扩展更强,接口更多

                ■  核心板引出多达124个GPIO,原生支持LCD、Camera、USB、UART、CAN、Ethernet、PWM等功能接口。

                iMXRT1052接口资源



                数据加密,工业品质

                ■  高可靠性引导(HAB),带实时QSPIFlash解密,128位AES加密和真随机数♂生成器,板卡设计充分考虑信号完整性,保证最佳的电气性能,-40-85℃温度标准保证在严酷◎环境中稳定运行。

                RT1052工业品质

                二、赛马彩票FET1052-C方案展示


                方案〖整体框图

                RT1052控制器



                ■ RS232通讯接口电路用于PC机与FET1052-C核心板通讯的电平转换;

                ■ 速度模拟控制输入接口电路用于速度控制信号,以模拟@的方式输入;

                ■ LCD显示电路用于LCD显示速度、人机交互等信息;

                ■ 光电码盘@接口电路用于光电码盘々与i.MXRT1052的连接;

                ■ 电流检测电路用○于U和V相电流的检测;

                ■ 驱动、隔离电路用于隔离驱动逆变电路。


                电流检测电路

                i.MXRT1052支持两个高精♀度AD转换控制〗器,每个控制器支持16个通道。

                高达12bit分辨率的线性逐次逼近算法,1MS/S的采样速率,支持中断与轮◤训方式采样,可实现对电机的三相电压采样,无需进行相位补偿。但由于是单极性,所以对交流采样时要加提升电路,使交流◣信号电压范围在0V~3.3V之间。本方案中使用了3路A/D转换输入,分别为2路电流检测和1路模№拟信号输入采样。电流检测就是把交流电机的两相定子电流转换成相应的二进制代码,以方便处理。因为本系统是三相平№衡系统IA+IB+IC=0,因此▲只要检测其中两路电流,就可以得到三相〇电流。由于霍尔元件输出的是弱电流信号,因此,应将该电流信号转换成电压信号,然后经过滤波加法』处理,由于霍尔电流传感器的输出的是有正负方向的电流信号,而i.MXRT1052片内A/D转换器为单极性输入为0~3.3V的电¤压信号,因此要有电压偏▓移电路。



                光电码盘】接口电路

                i.MXRT1052支持四路正交解码器(ENC),利用来∮自位置/速♀度传感器的5个输入信号(PHASEA,PHASEB,INDEX,TRIGGER和HOME),正交解码器模块对轴位置,转数和速度进行解码,正交编码脉冲电路可用于连接光电◥编码器,以获〓得旋转机械的位置和速率等信息。

                i.MXRT1052支持四路正交解码器



                驱动隔离电路

                可使用由IR公司所生∮产的IR2132来驱动G4PH50UD-E(IGBT),构建成三相逆变器。因为i.MXRT1052所产生的PWM波形频率比较高,用一般的低速光耦会使▂得驱动电路的开关时间变长,在低速,小负载时会严重影响到》电机的低速性能,所以可选用高速光耦,有效提高逆变器的快速性。

                i.MXRT1052最高支持32路PWM输出,包含PWM子模块,每个子模块都设计为〒控制单个半桥功率级。提供故障通道支持。该PWM模块可以产生各种开关模式,包括高度的复杂的波形。支持控制@ 所有已知的电机类型,也是控制不同开关模式电源(SMPS)拓扑的理想选择。



                RS232通讯、显示电路

                i.MXRT1052最高支持8路UART、2路CAN接口,方便扩展其他功能应用;支持8/16/24位LCD接口,支持最大1366×768分辨率,支持4.3、7寸电阻触摸,支持8/16-bitMPU/8080接口。支持2D图形加速引擎』◆,支持emWIN图形界面; 赛马彩票嵌入式OK1052-C 开发板支持裸机、FreeRTOS、ucLinux操作系统开发,方便客户不同场合的产品︻应用。

                MCU模式支持Keil、IAR、 ARM-GCC等编译器,同时还★支持Amazon FreeRTOS、SDK、ARM mbed以及软件库∑、在线工具和相应支持的全∏球ARM生态系统来实现快速原型制作和开发。 MPU模式依然采用工程师最为熟悉的Ubuntu+GCC开发方式。


                三、FET1052-C核心板分为√两种配置

                RT1052核心板分为〓两种配置

                本次方案充分展示了FET1052-C在电机≡控制方面突出的性能优势以及接口丰富程度,两个PMSM电机控制〓方案可以参考发布在NXP官网的应用笔记AN12200(Dual  FOC  Servo  Motor  Control  on  i.MXRT)。