【产品】高速、32位低功耗MCU RX62T助力无感FOC风机应用

时间： 2016-12-03 来源：世强

技术问答

传统风机能源利用率低，转矩脉动大，噪音大。基于此原因，瑞萨电子针对风机市场推出了无感FOC方案，提高了能源利用率，转矩平稳，噪音降低，提高了产品的市场竞争力。

RX62T是瑞萨电子自有的高性能32BIT内核的处理器，同时带有FPU，能并行于CPU做乘除法、三角运算，运算时无需进行舍入操作，FPU可以提高无传感器电机控制的位置精度和速度精度；和使用定点运算相比，CPU负荷降低40%，代码容量比定点运算减少50%，非常适合运用于FOC的计算，同时还能提升产品的性能。强大的MTU和GPT单元，可产生多路互补带死区时间的PWM，同时支持移相功能；12bit的高速双采保ADC，为两路电流信号同步采集提供了保证。同时，其精心安排的VCC和VSS布局，端口的噪声滤波器，振荡器切换电路以及先进的芯片布线技术，保证了RX62T具有良好的EMI和ESD特性。

硬件框图如下所示：

图1：RX62T硬件框图

电机启动过程
当电机启动前处于静止状态，执行三段式启动过程如下：
1）锁定过程：即电机绕组通直流电，保持一个固定的电压矢量，使电机转子固定在某个位置上。
2）开环过程：一旦电机位置固定后，执行开环启动过程，电机定子电压矢量以固定的加速度向前运转，拖动电机转子同步跟随。
3）切换到闭环状态：切换过程的细节如下，在电机加速到最大开环转速以后，比对此时的开环转速和估算器转速，同时观察开环电机角度和估算器角度输出的差值，通常情况下为避免切换时的电流震荡，要在二者角度差小于一定门限时切入。当误差超过门限时，缓慢减小此时的给定电流值，使得估算角度向开环角度靠近，进入门限后FOC角度输入从开环角度变成估算器角度，完成切入。如果切换有问题，可以尝试修改开环最大速度和开环电流，调整角度差值门限。

如果在电机启动时电机处于顺转滑行的状态下，通过调用端线电压的反电势检测程序得出顺转的速度（32767对应的估算器的最大范围值）电机的角度变量给出，同时返回了3种电机状态，根据这三种不同状态采取相应的处理：
1）电机状态为0：意味着电机处于静止状态，此时执行前文所述的三段启动。
2）电机状态为1：意味着电机顺转且电机的转速大于预先设定的最大开环速度，因此电机直接进入闭环状态运行。
3）电机状态为2：意味着电机顺转且电机的转速小于预先设定的最大开环速度，因此电机进入开环加速状态运行，在执行开环闭环切换进入闭环运行。

FOC算法
FOC基于16位算法执行，总运行时间约22uS起。功能框图如下：

图2：FOC功能图框

FOC计算流程图如下：

图3：FOC计算流程图

RX62T特性：
1）增强的外设功能
• 增强型定时器（提高了PWM分辨率，带有比较器的启动定时器）
• 增强型ADC（12bit A/D，S/H电路*3ch，双重数据寄存器*1ch）
• 嵌入式外设元件（可编程的增益放大器，视窗比较器）
• 故障控制功能（支持家电标准IEC60730）

2）高速度/性能
• 实现了高速度运行：运行速度165DMIPS@100MHz
• 硬件乘法器/除法器。乘法累加器和单精度FPU

3）高速度存储器数据闪存
• 100MHz 单循环高速存储器（闪存256KB,RAM 16KB）
• 数据闪存32KB（30k次E/W,2KB*16块）

4）低功耗
• 100MHz运行时，MCU仅消耗50mA电流
• 根据具体情况，可选择低功耗模式（休眠，所有模块停止，软件待机，深度软件待机）

5）多种通信I/F
• SCI（时钟同步串行/UART（可消除噪声））*3ch
• RSPI（时钟同步串行：12.5Mbps）*1ch
• IIC,LIN,CAN:1ch

6）便利型和高功能工具
• 不带追踪功能片上调试器E1
• 带追踪功能的片上调试器E20

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小燕子66 Lv4. 资深工程师 2018-09-21

了解一下
印象 Lv5. 技术专家 2017-12-23

学习了

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