【应用】基于32位高性能MCU R7S910025伺服电机控制,简化电路设计

2019-07-10 世强
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伺服系统中,由于交流永磁同步电机具备十分优良的低速性能、可以实现弱磁高速控制,调速范围宽广并具有动态特性和效率等特点,已经成为伺服系统的主流之选。目前永磁同步交流伺服技术已成为工业自动化的支撑技术之一。


针对该应用,本文以瑞萨电子32位MCU R7S910025为例,介绍一种低成本,电路设计简单的伺服电机控制方案,其伺服控制系统硬件电路如下图。


伺服电机控制方案主要包括:

1)核心控制器R7S910025,接收外部信号,判断系统的工作模式,并转换成逆变器的开关信号输出,隔离后后驱动IPM,通讯模块负责与其它设备通信,或者直接通过上位机发送速度、方向控制信息。

2)IPM驱动电路,MCU输出6相PWM信号,经过光耦隔离传送、IPM全桥逆变输出,驱动伺服电机工作电路。

3)电流采样,系统至少需要采样两相电流,采样电路的信号经MCU内部AD模块进行模数转换。

4)转子位置检测,由增量式光电编码器输出的正交编码信号A、B、Z输入至MCU,以判断电机转子的位置和电机转速信号。

5)传感器信号的输入,包括脉冲量输入、模拟输入、开关输入等及与其他MCU的通信。


基于32位MCU R7S910025伺服控制系统硬件框图

图:基于32位MCU R7S910025伺服控制系统硬件框图


其中,R7S910025是瑞萨电子开发的RZ/T1系列的32位高性能MCU,ARM Cortex-R4F内核,主频450MHz,包含片上的浮点运算单元、1M的片上SRAM扩展,丰富的通信接口,如:以太网MAC、EtherCAT,高速USB2.0,及SPI、IIC等接口。针对伺服电机控制,R7S910025提供了12通道的PWM输出、两组独立的12位AD转换器、∆Σ接口等。


基于R7S910025的伺服控制系统,充分利用MCU内部资源情况下,电路设计简单、外围器件少,满足矢量控制的实时要求,可实现伺服的全数字化的控制。而低成本高性能的MCU控制特性使得该系统具有很好的应用前景。


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