使用RL78系列實(shí)現(xiàn)無刷電機(jī)控制

我們身邊有很多內(nèi)置電機(jī)的產(chǎn)品，比如空調(diào)、吸塵器、電風(fēng)扇。隨著機(jī)器人、無人機(jī)和電動(dòng)汽車等有望在未來對(duì)社會(huì)產(chǎn)生重大影響的汽車越來越普及，將使用更多的電機(jī)。

如上所述，我們熟悉的電機(jī)根據(jù)結(jié)構(gòu)分為幾種類型。其中，無刷電機(jī)在家庭/工業(yè)應(yīng)用中的應(yīng)用越來越廣泛。無刷電機(jī)的特點(diǎn)是效率高、可維護(hù)性和可控性。近年來，隨著對(duì)環(huán)境問題的日益關(guān)注，人們期望使用可以高效驅(qū)動(dòng)的無刷電機(jī)。正如“無刷”電機(jī)的名稱所暗示的那樣，沒有電刷與轉(zhuǎn)子接觸，因此無需擔(dān)心電刷磨損，從而降低了維護(hù)頻率和成本。有刷電機(jī)由于其結(jié)構(gòu)機(jī)制而具有在沒有驅(qū)動(dòng)電路的情況下持續(xù)施加扭矩的電刷和換向器，而無刷電機(jī)則沒有這樣的電刷和換向器。反而，

無刷電機(jī)常用的控制方式有兩種：120度導(dǎo)通控制和矢量控制。120 度導(dǎo)通控制使用六種電壓模式來驅(qū)動(dòng)電機(jī)。這種控制方式對(duì)MCU的操作相對(duì)較少，但由于作用在轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩角度不恒定，可能會(huì)引起振動(dòng)和噪音。另一方面，矢量控制是一種控制方法，其中作用在轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩始終沿垂直方向。這種方法需要在MCU上進(jìn)行大量的運(yùn)算，但它的特點(diǎn)是速度紋波小。由此，矢量控制傾向于用于需要精確控制的應(yīng)用中。

RL78是一款低功耗的 8/16 位 MCU。在 RL78 系列中，RL78/G1F、RL78/G14、RL78/G1G和RL78/G1M常用于電機(jī)控制。以下是各 MCU 的特點(diǎn)。

RL78/G1F ： 具有增強(qiáng)電機(jī)控制功能的多功能 MCU

RL78/G14 ： 具有廣泛的引腳、存儲(chǔ)器大小和封裝類型的通用 MCU

RL78/G1G ： 內(nèi)置模擬外圍功能的小型系統(tǒng) MCU

RL78/G1M ： 具有電機(jī)控制所需的最少功能的緊湊型 MCU

需要少量計(jì)算的120度傳導(dǎo)控制可以與所有這四個(gè)MCU一起使用。另一方面，需要較大計(jì)算量的矢量控制則由上述MCU中計(jì)算能力相對(duì)較高的RL78/G1F和RL78/G14來實(shí)現(xiàn)。除了這些控制方法之外，我們還利用 RL78/G1F 的模擬外圍功能開發(fā)解決方案，例如初始位置檢測(cè)（在旋轉(zhuǎn)開始前無需傳感器估計(jì)轉(zhuǎn)子角度），以及高速旋轉(zhuǎn)解決方案使用比較器進(jìn)行 120 度導(dǎo)通控制。

我們提供了實(shí)現(xiàn)這些控制方法的示例軟件。使用 120 度傳導(dǎo)控制示例軟件，可以使用霍爾傳感器或不使用傳感器進(jìn)行速度控制。此外，對(duì)于矢量控制，我們準(zhǔn)備了兩種類型的示例軟件，它們使用一個(gè)或三個(gè)分流電阻器進(jìn)行無傳感器速度控制，用于電流檢測(cè)。我們還提供上述初始位置檢測(cè)和高速旋轉(zhuǎn)解決方案作為可用于特定應(yīng)用的示例軟件。此外，我們計(jì)劃發(fā)布用于高壓應(yīng)用的新型無傳感器矢量控制示例軟件。此示例軟件在 Desk Top Laboratories Inc. 制造的“T1003-A”高壓逆變器板（輸入電壓范圍：AC 85 – 265 ［Vrms］，額定輸出電流：AC 1 ［Arms］）上運(yùn)行。

我們還提供各種開發(fā)支持工具來支持電機(jī)控制解決方案的開發(fā)。電機(jī)控制評(píng)估工具 Renesas Motor Workbench （RMW） 可以測(cè)量電機(jī)特性參數(shù)，并將記錄在 MCU 內(nèi)部 RAM 中的變量信息顯示為波形等。此外，通過使用稱為配置文件生成器 （CFG） 的移植支持工具），使用客戶準(zhǔn)備的開發(fā)環(huán)境驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，可以自動(dòng)重新設(shè)計(jì)電機(jī)控制參數(shù)。

圖像