【应用】RX23T低功耗32位MCU，可用于永磁同步电机无传感器矢量控制的程序开发

时间： 2019-07-02 来源：IDT(Renesas收购）

技术问答

永磁同步电机（PMSM）矢量控制技术具有优良的动态性能，在实际工业中得到了广泛的应用。本文介绍Renesas（瑞萨电子）RX23T在永磁同步电机无传感器矢量控制时的程序架构，便于工程师使用RX23T进行程序设计。硬件开发环境和软件开发环境分别如表1 和表2所示。

表1 硬件开发环境

表2 软件开发环境

电机控制部分主要包括电机启停控制，A / D转换器，PWM调制，状态切换，启动策略和保护几个部分。

1. 电机的启动和停止由“Renesas Motor Workbench”的分析仪功能或RSSK板的SW1开关输入控制。通用端口分配给SW1。在主循环中读取端口。当端口处于“低”电平时，软件确定应启动电机。相反，当电平切换到“高”电平时，软件确定应停止电动机。

2. 在A / D转换器中，通过分析仪输入或VR1输出值（模拟值）的A / D转换设置电机转速参考值。测量逆变器母线电压，用于调制系数计算，欠压检测和过压检测等。测量U相和W相的相电流，用于矢量控制。

3. 电机控制使用脉冲宽度调制（PWM）来产生电机的输入电压， PWM波形通过三角波比较法得到。

4. 电机控制软件状态如下图所示，由“SYSTEM MODE”和“RUN MODE”管理， “Control Config”显示软件中的主动控制系统。

图1 无传感器矢量控制软件的状态切换图

5. 启动策略：在无传感器矢量控制软件的启动控制中，d轴电流，q轴电流和速度的每个参考值设置由各自的状态管理。

6. 为了保障系统的运行可靠性，需要设置系统保护函数。当该控制软件出现异常和错误情况时，需要执行紧急停止功能。保护函数主要包括过流保护、过压保护、欠压保护以及超速保护，这些保护通过周期性监视相关信号是否超过限定值来实现。系统保护函数的限定值如下表所示。

Renesas提供的永磁同步电机矢量控制系统程序结构框图如图2和图3所示，包括开环控制和无传感器控制两种方式，满足用户不同的控制需要。控制过程主要由100 [us]周期中断（载波中断）和1 [ms]周期中断组成。在图2和图3中，红色虚线部分中的控制过程每100 [us]周期执行一次，蓝色虚线部分中的控制过程每1 [ms]周期执行一次。表3给出了Renesas的中断函数列表。

图2 无传感器矢量控制框图（开环控制）

图3 无传感器矢量控制框图（无传感器控制）

表3 中断函数列表

为了更好的用户体验，Renesas公司还提供了电机控制开发平台（Renesas Motor Workbench），如下图所示。设计者可以直接使用其用户界面，给定控制命令，极大的提高了用户的开发效率。

图4 Rensas电机控制平台

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对于使用到无刷直流电机控制的应用（如暖通空调电机控制系统），本文推荐Renesas提供的解决方案——RX23T/RX24T开发套件，能够高效率、低成本地进行传感器矢量控制，从而驱动无刷直流电机，并且提供了相应的系统开发软件工具。

应用方案发布时间 : 2018-07-09

有没有RISC-V内核的MCU推荐的，要求国产厂牌，我们主要用于电机类产品。

可以评估沁恒微基于RISC-V内核设计的工业级32位通用MCU，CH32V303、CH32V203、CH32F203、CH32V103、CH32F103多种系列可选，支持永磁同步电机(PMSM)、无刷直流电机(BLDC)、直流电机(DC)、开关磁阻电机(SRD)、感应电机(IM)等多种电机的调速控制或位置控制，参考链接：https://www.sekorm.com/news/83707933.html。

技术问答发布时间 : 2023-03-09