【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
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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