超静音 高效节能 | FOC电机驱动方案还能实现哪些精准控制

峰岹科技Fortior 2020-09-29 00:00

导读

本文重点介绍FU68系列单片机MCU的无感FOC驱动的主要特性、使用方法,以及示例程序的调试步骤及功能说明

人类要求科技进步与环境保护共同发展、相互促进,科技提高效率的同时,环保节能成为全球化趋势,无论对工业领域还是家用电器领域,都将以此为目标不断提出更高的要求。

驱动技术是能效核心

驱动技术是决定家电产品电机能耗最重要的因素。高效的驱动技术带来的不仅仅是生产成本的大幅度下降,也能进一步减少对环境产生的压力;同时,电机驱动也是工业设备中的关键执行环节,尤其工业4.0的导入对电机驱动的高精度、智能化控制、节能静音、更小尺寸等方面性能提出了更高的要求。

FU68系列

峰岹FU68系列单片机是集成了基本的控制内核和应用算法的产品,用户可以根据自身的需求和外围处理能力轻松实现高效FOC电机驱动,为了方便用户开发,我们提供多种应用方案的示例程序,并推出了不同的评估板,可在峰岹官网上下载数据手册、开发套件、应用套件等资料,用户完全无需从零开始搭建系统,无疑大幅降低了成本和提高时间效率。

“双核”电机驱动

峰岹FU68系列单片机(包括:FU6811、FU6812、FU6813、FU6831、FU6832、FU6818、FU6861)是集成 8051 内核和电机控制引擎(ME)的“双核”电机驱动MCU,8051 内核处理常规事务,ME 处理电机实时事务,芯片内部集成有高速运算放大器、高速ADC、高压 LDO,只需简单的外围处理便可实现高效率的FOC(磁场定向控制)电机驱动。FU68系列的无感FOC驱动主要应用在各类风机和水泵上,典型应用如空调室内机、室外机、油烟机、洗涤泵、吊扇、落地扇。

FU68系列FOC方案特点


01

FOC固化,运行速度快

以硬件实现所有FOC运算,节约了软件运行时间,最高PWM频率可达40KHz,可适用于150000RPM的高速电机;

02

控制精度和效率高

FOC采用Q15格式,电角度360°扩展到2^15,角度分辨率可达0.01°,可对电机实现高精度控制;优化的位置估算算法可实现高效率控制;

03

静音效果好

FOC算法可以精确控制驱动电流为光滑正弦波,转矩脉动小,同时实现超静音工作;

04

启动特性好

根据负载转矩变化调整启动力矩和启动方式,保证了启动可靠性和平稳性;启动速度快,启动时间比常规启动方式短50% ;

05

硬件电路简单

内部集成高速运算放大器、高压 LDO,简化外围电路,降低产品成本,提高系统的可靠性。

驱动方案示例程序

启动控制

  1. 检测电机初始状态,实现动态启动(包含顺风启动和逆风启动)

  2.  侦测负载转矩变化调整启动力矩,提高启动可靠性

  3.  可根据需要选择启动方式和时间

  4.  可设定最大启动电流限流

控制方式

  1. 电流闭环为内环,恒风量控制、恒转矩控制、恒速度控制、恒功率控制等多种控制可选为外环。

  2. 调速接口有:SREF模拟调速、PWM调速、UART串口调速。

状态显示

  1. 通过LED亮灯状态表示系统运行状态和故障信息。

保护控制

内部包含全面的保护,可根据需要选择使能对应的保护,再根据实 际情况微调即可。

  1. 过压保护:大于过压电压门限触发过压保护,小于恢复电压门限系统重启

  2. 欠压保护:小于欠压电压门限触发欠压保护,大于恢复电压门限系统重启

  3. 过流保护:大于过流电流门限触发过流保护,可设定重启次数

  4. FO保护:大电流冲击触发硬件过流保护,系统不重启

  5. 堵转保护:可设定堵转重启时间,以及堵转重启次数

  6. 缺相保护:电机线接触不好时,可实现缺相保护,重启时间和次数可设定

  7. 过温保护:大于过温设定值触发过温保护,小于温度恢复值系统重启

用户接口

内部包含多种用户接口方式,可根据需要选择使能对应的接口,实现控制需要。

  1. Key接口:定义按键接口,按键扫描给出Key命令,用户可自定义Key命令,如ONOFF、FR控制命令

  2. SREF接口:ADC采样电位器值,给出SREF命令,用户可自定义SREF命令,如闭环Speed参考值

  3. PWM接口:捕获PWM信号,获取PWM Duty,给出PWM命令,用户可自定义PWM命令,如闭环Speed参考值

  4. UART接口:UART扫描接收UART数据并给出UART命令,用户可自定义UART命令,如ONOFF、FR控制命令,闭环Speed参考值

  5. Buzzer接口:定义蜂鸣器接口,蜂鸣器扫描接收控制命令,实现报警或者提示音控制,用户可自定义,如按键提示音控制、档位提示音控制

调试接口

  1. 在默认功能特性情况下,程序给出Customer.h文档作为用户调试接口,用户只需修改相应参数便可实现电机通用功能控制。

FU68系列评估板

1、低压应用评估板(FU6831、FU6832),支持功率50W,支持电压DC6-36V;

2、中压应用评估板(FU6818、FU6861),支持功率200W,支持电压DC12-80V;

3、高压应用评估板(FU6811、FU6812、FU6813),分为小功率通用Demo,支持功率100W和吊扇专用Demo,支持功率50W,支持电压AC220V;中功率通用Demo和油烟机Demo,支持功率250W,支持电压AC220V;大功率通用Demo和料理机Demo,支持功率2000W。

小功率FU6832评估板

1、FU6832L低压驱动板

2、FU6832仿真器

3、FOC应用方案调试手册(登录官网www.fortiortech.com下载)

图:FU6832L低压驱动板

原理图

关于峰岹



-成立于2010年 ,十年半导体行业沉淀,上市辅导期

-公司专注于高性能电机驱动控制芯片及核心应用控制算法研发

-国内专利95项、PCT9项、集成电路布图设计11项

-产品应用于消费电子、运动控制、电动工具、IT及通信、工业设备及机器人等领域

-我们的客户:小米、美的、海尔、方太、华帝、松下、飞利浦…

-第十二届中国芯“最具投资价值奖”、“最具潜质产品奖”、第三届IC独角兽榜单企业

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