电机控制向高精度和平台化演进

当前，国内本土变电器/电机控制厂家做的产品已经接近国外先进产品，无论从外观和性能都差不多，但是在效率和噪声、平稳性方面还是差那么一点点。同时，本土厂商也希望产品更快上市。为此，半导体供应商正在改进其芯片(MCU/DSP与信号调理等)与开发平台，以提高控制效率和精度。

　　目前，在电机和电源控制领域，活跃着二十几家半导体厂商。虽然竞争，但是由于“这个市场较大，足够这些厂商发挥。”ADI 技术业务经理张松钢告诉《电子产品世界》编辑。

　　精度提高策略

　　国内目前电机、电流盘控制基本是10~12位精度，ADI等半导体供应商正在把此控制精度提高到12位以上。然而，仅这一点点的提高，电机控制的效率以及电机噪声的改善就会是一大步。

　　生产率提高策略：平台化

　　平台化的优势是可让设计重复应用，同时可快速切入市场。

　　然而，由于电机控制涵盖的领域很广，平台化的同时又要保证效率提高，对各半导体厂商是一个很大的挑战。

　　为了方便设计，很多半导体公司努力推出高端的软件平台，从软件上进行调整。因为硬件平台各家基本一致，对于不同的算法和过程目标及要求会有一些改变，这种情况下，就需要在软件上给力。ADI就推出了一个演示，是怎么把图形化的软件直接跟DSP开发系统结合在一起，通过仿真结果，直接在处理器上实现。

　　富士通半导体公司市场部产品经理丁洁早也认为软件是平台化的关键。他说：“从硬件来看，富士通完全没有问题，只不过给客户提供软件时，要根据不同的电机提供不同的控制(算法)策略。“

　　平台化的可行性分析

　　据张松钢介绍，虽然电机千姿百态，但大同小异宗，70%~80%结构相似，原理上是怎么把这个电机旋转起来，定子是固定的，由定子产生旋转磁场，转子跟随旋转磁场旋转。因此所有电机共性的地方就是产生磁场。磁场的波形可以是T型或方波等。感应电机会产生感应磁场，因为它会有一个差，转子和定子永远有一个小的差，所有直流误差(其实是直流特性交流控制的)产生的波形是T型波。因此，波形也是相似的。所以常用的几种电机可以用一个平台来实现。

　　另外，所有的电机，基本上控制的量有3~4个环，从最里边的速度环，到电流环、电压环。如果想做精确位置控制，在电机连线上的电流及电压等量也需要检测，还要检测转子相应的位置。所以作为整个电机控制平台，除了功率驱动，还需要实现电压和电流检测，便可以完成速度环、电压环、电流环的控制。

　　因此把上述元素可以组成一个完整的平台，客户在最终做产品的时候，可以根据不同的需求进行裁减，针对具体的对象，例如如果是感应电机，就用感应电机算法做。

 

　　图 电机和电源控制平台(来源：ADI)

　　ADI的方案

　　工业占ADI将近一半业务，电机领域ADI自然也十分重视。目前，ADI在整个电机和电源控制当中，除了功率器件不做外，其他所有相关信号调理的电路都做。尤其国内目前在信号检测、电流/电压检测以及位置检测方面，ADI具有一定的优势。处理器(电机控制)和电源控制方面，ADI近几年已规划了一系列的产品，预计今年下半年或明年推出。

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