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如何提高直流无刷电机的能效利用率,降低能耗?

时间:03-20 11:47 点击:87

电机做为最关键的机电工程电力能源变换设备,其运用范畴已遍及全世界社会经济的各行各业,不论是在大家生活起居中应用的白色家电等电器产品,还是无人飞行器等消费电子产品,及其各种智能机器人等工业控制系统商品等层面,都拥有极其普遍的运用。在中国供货的电磁能中有近60%是用以电机运行而耗费,因而减少电机耗能能够合理地提升电力能源使用率。现阶段电机也由初期的交流感应电机转为应用直流无刷电机,以提升能效利用率,降低能耗,高效率环保节能是整个电机制造行业的发展趋向。

 

如何提高直流无刷电机能效利用率,降低能耗


基于MCU微控制器直流无刷电机消除了刷子磨损和弧形机构,该技术使电机具有更高的效率,更高的转矩-惯量比,更高的速度性能,更低的噪声,更好的热效率和低EMI特性。从而使电机在更低成本下可以更为高效的稳定可靠运行,并从整体上降低了整机成本。

针对电机控制应用市场,国民技术有针对性的规划了系列化的芯片产品和解决方案,覆盖高、中、低电机市场应用,具有如下特色和优势:

1)具备高性能32位处理器内核,支持硬件乘除法运算,浮点运算,DSP运算指令,实现硬件级高效、快速、准确的指令控制。

2) 提供多路高速PWM定时器、模数转换器(ADC),基于单MCU芯片可实现多个电机的无传感器控制,同时对于有感电机支持编码器输入接口。

3)芯片内置专用比较器(COMP)和运算放大器(OPAMP),支持内置可编程增益放大模式(PGA),简化了整机电路系统设计,缩小板内空间、降低成本、提高系统稳定性。

4) 内置MOS驱动器,支持高压输入。

 

N32G455系列芯片为已发布的通用增强型处理器,支持FPU及DSP高速的处理能力、集成4个独立的12bitADC、内置4个独立的运算放大器和7个高速模拟比较器,适用于单芯片控制多电机的应用。同时,为了加快用户开发,缩短客户产品上市时间,国民技术提供了包括各类电机控制底层算法、评估板和相关开发文档等全套用户级开发套件和应用指导,开发套件囊括了从基本的直流无刷电机,到用于高级无传感器定向控制(FOC)、以及有传感器控制等种类齐全的电机解决方案。支持有刷直流电机、步进电机、直流无刷电机、永磁同步电机、交流感应电机和开关磁阻电机等多种电机类型。

N32G455直流无刷电机系列在应用中,具有如下基础性底层技术优势,革新行业技术演进路线:

1)高达4个独立的具有5Msps高速采样速率的12位模数转换器(ADC),实现单芯片FOC控制两个甚至四个直流无刷电机,极大降低多电机应用中的成本控制

2)硬件级直流无刷电机控制脉宽调制,最小脉宽低至,具有更高的电机控制精度,实现电机精确调教和稳定运行。

3)片内集成模拟运算放大器、模拟比较器及12位数模转换器(DAC),更高的集成度可提升系统稳定性,并进一步降低BOM成本。

4)片内紧密耦合存储器,实现快速的存储器访问和调度。

5)内置10余种密码算法硬件加速引擎,提供硬件级的程序Flash分区保护机制,可实现对核心算法的分区存储和加密保护、核心代码分区访问、程序的安全启动等有关知识产权的保护措施,实现零附加成本防抄板、防篡改、防窃取。

 

随着DSP芯片电机控制器的应用推广,目前更多是以DSP为主控芯片搭建硬件控制系统,采用低分辨率的开关型霍尔位置传感器实现直流无刷电机的简易正弦波控制和矢量控制两种高性能正弦波驱动控制方案,更能提高直流无刷电机的能效利用率,降低能耗。


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