【应用】雅特力AT32 MCU用于矢量变频器，主频高达120MHz，赋能工业自动化高速发展

时间： 2022-08-17 来源：雅特力

技术问答

随着工业自动化的要求不断提高和节能的倡导，变频器的应用越来越广泛，在电力、水泥、电梯、矿山、冶金、交通等现代领域得到了前所未有的推广和应用。在过去的几年内变频器市场一直保持着较高增长率。近年来，变频器市场正保持着12%-15%的增长率，预计5年之内，变频器市场需求仍将继续保持10%以上的增长率。

变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率的方式来控制交流电动机的电力控制设备。MCU作为变频驱动控制的核心部件，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压。随着高性能微处理器的应用以及控制技术的发展，变频器进一步实现小型轻量化、高性能化和多功能化以及无公害化。

矢量变频器VS通用变频器

变频器可以分为通用变频器和矢量变频器，矢量变频器采用矢量控制方式，属于高性能控制方式，基于异步电动机的按转子磁链定向的动态数学模型，其控制原理类似直流电动机。矢量变频器控制精度更高，低速输出扭矩更大。在面对要求高速响应的工作机械时，如工业机器人，驱动系统在速度响应上至少需要100rad/s，矢量变频器速度响应值最高能达到1000rad/s，可保证机器人驱动系统快速、精确地工作。矢量变频器一般还应用在重负载启动的场合，例如大功率长皮带、提升机等。普通变频器在此类场景不适用，由于启动时负载过重，输出扭矩不足，会导致电机无法启动，将报告电机堵塞或变频器过流等故障。

雅特力AT32 MCU 矢量变频器应用方案

矢量变频控制的扭矩大、扭矩输出平稳，噪音小、效率高。但是控制算法复杂、运算量较大，对MCU性能有一定要求。雅特力矢量变频器应用方案采用AT32F421系列超值型ARM®Cortex®-M4微控制器，M4内核可媲美M0价格，主频高达120MHz，最高可支持64KB闪存存储器（Flash）及16KB随机存取存储器（SRAM），提供丰富接口与各种功能，可实现高性能、高精度的电机驱动控制。

AT32F421C8T7作为变频驱动控制的核心部件，通过控制变频器中的IGBT、电流传感器达到节能、调速的目的，并实现变频器的保护功能，如过流、过压、过载保护等。AT32F421具有高速GPIO处理响应速度，以及快速ADC转换速率，高达2MHz以上，极大的提高了变频器的响应速度，可以对转矩进行精确控制，具有系统响应快，调速范围广，加减速性能好等特点。在对转矩控制要求高的场合，具备优越的控制性能。

同时，变频器工作的工业环境面临着电磁波干扰、腐蚀气体、震动和冲击等考验，这就需要MCU的稳定性。AT32F421支持工业级别芯片工作温度范围-40~105℃，能够适应恶劣的工作环境，如造纸机、印染机均要求在高湿、高温并有腐蚀性气体的环境中工作。提高了产品的可靠性和环境适应性，产品功能更优化、应用更灵活、性能更稳定。

AT32F421C8T7应用优势

极致性价比Cortex®-M4内核，主频高达120MHz，具有快速高效的算法能力
集成丰富外设接口增强连接性，数据采集灵活性高，满足多样化终端设备接入
高速GPIO处理响应速度，以及快速ADC转换速率，高达2MHz以上
支持工业级别芯片工作温度范围-40~105℃，对复杂的工作环境适应性强，保障系统稳定性

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