Новое поколение изделий компании Texas Instruments для управляемого электропривода (стр. 1 из 3)
Э Л Е М Е Н Т Н А Я Б А З А Э Л Е К Т Р О Н И К И
Новое поколение изделий компании Texas
| А.Лапин | ||||
| В условиях сегодняшней популярности интеллек туального электропривода, применяемого в раз личных отраслях промышленности, бытовой тех нике и специальной аппаратуре, компания Texas Instruments проводит собственную техническую политику в этой области. Новые решения ведущей фирмы сейчас востребованы отечественным поль зователем, поскольку в России происходит бурное развитие систем интеллектуального электроприво да, обусловленное интересом к экономии энерго ресурсов и внедрением мобильных систем. | Instruments со стыковым интерфейсом к хост2компьютеру или к системе высшего уровня отличаются повышенной конкурен2 тоспособностью и обеспечивают управление электродвигателями с высокими точностью и КПД. В комплекте с микросхемами и дру2 гими полупроводниковыми компонентами Texas Instruments постав2 ляет соответствующее программное обеспечение и организует его техническую поддержку. | |||
 | ||||
| РЕШЕНИЯ TEXAS INSTRUMENTS ДЛЯ УПРАВЛЯЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДАТенденции развития управляемого электропривода направлены на повышение КПД системы при снижении её себестоимости. Очередное продвижение в этом направлении возможно при вне2 дрении нового поколения продукции Texas Instruments – аналого2 вых и цифровых решений, высокопроизводительных цифровых сигнальных контроллеров, микропроцессоров с ультранизким по2 треблением, специализированных АЦП и ЦАП, интерфейсов CAN, RS2232, RS2485, предназначенных для промышленного оборудова2 ния, станков, бортовой и автомобильной аппаратуры, бытовой техники. Аналогово2цифровые и цифроаналоговые решения Texas Табл. 1. Характеристики специализированных DSP6контроллеров | ||||
Рис.1. Цифровые сигнальные контроллеры для управляемого элект6 ропривода. C24x и C28x – серии приборов семейства TMS320C2000К предлагаемым компанией изделиям для управляемого элект2 ропривода относятся цифровые сигнальные микроконтроллеры семейства TMS320C2000, сочетающие высокую эффективность, широкий спектр выполняемых функций и низкие цены (рис.1). Их применение позволяет оптимизировать реактивную мощность, потребляемую электроприводом переменного тока от сети. А се2 мейство микроконтроллеров с ультранизким потреблением MSP430 идеально для применения в 162бит системах управления электроприводом с высокими требованиями к энергетическим параметрам. | ||||
| Серия | Формат данных | Описание | ||
| TMS320C24x DSP | 16 бит, фикс. точка | SCI, SPI, CAN, 102бит АЦП, менеджер событий, сторожевой таймер, flash2память, 20–40 MIPS | ||
| TMS320C28x DSP | 32 бит, фикс. точка | SCI, SPI, CAN, 122–бит АЦП, менеджер событий, сторожевой таймер, flash2–память, до 150 MIPS | ||
| Табл. 2. Специализированные программные решения [4] | ||||
Instruments для управляемого электропривода | Система | Двигатель | Датчики | Описание | C24x | C28x |
| ACI12–1 | Однофазный переменного тока | Да | Тахогенератор, VHz/SinePWM/Closed Loop Speed PID | Да | Нет |
| ACI321 | Трехфазный переменного тока | Да | Тахогенератор, VHz/SinePWM/Closed Loop Speed PID | Да | Да |
| ACI322 | Трехфазный переменного тока | Нет | MRAS (Датчик скорости), VHz/SinePWM/Closed Loop Speed PID | Да | Да |
| ACI323 | Трехфазный переменного тока | Да | Тахогенератор, FOS/SinePWM/Closed Loop Current PID for D, Q/Closed Loop Speed PID | Да | Да |
| ACI32–4 | переменного тока | Нет | Датчик скорости, FOC/Sine PWM/Closed Loop Current PID for D, Q/losed Loop Speed PID | Да | Да |
| PMSM321 | Трехфазный Синхронизированный | Да | QEP, FOC/Sine PWM/Closed Loop Current PID for D, Q/Closed Loop Speed PID | Да | Да |
| PMSM322 | Трехфазный Синхронизированный | Нет | Sliding Mode Observer, Датчик положения, FOC/Sine PWM/Closed Loop Current PID for D, Q/Closed Loop Speed PID | Да | Да |
| PMSM323 | Трехфазный Синхронизированный | Да | Резольвер, FOC/Sine PWM/Closed Loop Current PID for D, Q/Closed Loop Speed PID | Нет | Да |
| PMSM324 | Трехфазный Синхронизированный. | Да | QEP, FOC, управление положением | Нет | Да |
| BLDC321 | Трехфазный Синхронизированный. | Да | Датчики Холла, Closed Loop Current PID for D, Q/Closed Loop Speed PID | Да | Да |
| BLDC322 | Трехфазный Синхронизированный. | Нет | Датчик нулевого положения, Closed Loop Current PID for D, Q/Closed Loop Speed PID | Да | Да |
| DCmotor | DC, щёточный | Да | Управление скоростью и положением | Нет | Да |
ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес 6/2005
Рис.3. Управляемый электропривод. Ядро систем 6 цифровой сиг6 нальный контроллер семейства TMS320C2000, работающий под упра6 влением пользовательской программы через CAN6интерфейс. Управ6 ление электродвигателем осуществляется через гальваноразвязанную Рис.2. Программное обеспечение управляемого электропривода: или негальваноразвязанную силовую часть. В цепь обратной связи нижний уровень – монитор реального времени и BIOS; верхний от двигателя к контроллеру входит схема на основе датчика Холла, уровень 6 целевая программа пользователя; реализация – мо6 энкодера и цепи контроля напряжения питания двигателя. Узел Power дульная библиотека функций, драйвера периферии и прочегоManagement контролирует питание системы для отработки аварийных ситуаций (запоминание текущего состояния, приведение механической
ПОЛНОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ АППАРАТНО6ПРОГРАММНЫЕ
части в безопасное состояние)
РЕШЕНИЯ
Texas Instruments предлагает полнофункциональные решения для всех типов двигателей: синхронных с постоянным током (Permanent Magnet Synchronous Motors – PMSM), асинхронных переменного тока (AC Induction – ACI), бесщёточных постоянного тока (DC
Brushless – BLDC), коммутируемых реактивных (Switched Reluctance – SR) и других.
Управление осуществляется с использованием обратной связи от двигателя к контроллеру. Для реализации алгоритма управления предназначен программный пакет DMCLib, в который заложена поддержка ультрабыстрых прерываний и выполнение операций чтения – модификации – записи за один цикл. Удобство работы с пакетом и его многофункциональность обеспечивают высокую скорость разработки пользовательского ПО и системы в целом, а также их модификацию, что очень важно для современных рыно2 чных условий (рис.2) [1].
Производительность, низкое энергопотребление, гиб кость вприменении – основные свойства 16/322бит сигнальных микроконтроллеров семейства TMS320C2000 (табл.1), делающие их идеальным вариантом для реализации автоматизированных уп2 равляемых электроприводов распределённых систем управления промышленного и специального назначения (рис.2,3). Микросхемы контроллеров компании Texas Instruments для управляемого элек2 тропривода базируются на запатентованной технологии цифровых сигнальных контроллеров C2000, отвечающих критериям мик2 росхем класса система на кристалле с высокой степенью интегра2 ции периферийных устройств и памяти, что позволяет уменьшить новременном снижении ее стоимости. Их применение облегчает наличие встроенных АЦП и специализированной периферии. Основные области применения микроконтроллеров семейства TMS320C2000 – промышленное и высокоответственное специаль2 ное оборудование.
число используемых компонентов и площадь микросхемы при од2 Рис.4. Структурная схема цифровых сигнальных контроллеров TMS320C28x.
Табл. 3. Инструменты разработчика [4]
Наименование Обозначение Описание
LF240A eZdsp TMDSEZD2401/TMDSEZD240120E Code Composer Studio™ v2.21 DSK version
LF2407A EVM Development Bundle TMDS3P70106A/TMDS3P70106AE Code Composer Studio (CCStudio) v2.2, XDS510PP+
LF2407 eZdsp TMDSEZD2407/TMDSEZD240720E CCStudio v2.21 DSK version F2812 eZdsp TMDSEZD2812/TMDXEZD28122E CCStudio v2.12 DSK version
F2812 eZdsp (DSP in Socket) TMDSEZS2812/TMDXEZS281220E CCStudio v2.12 DSK version
R2812 eZdsp Starter Kit TMDXEZR2812/TMDXEZR28122OE CCStudio, USB cable, 2562Kbit socket EEPROM
DMC1500 Spectrum Digital 701228/9 Driver platform for AC induction/DC brushless, switch reluctance motors
DMC550 Spectrum Digital 701230 Driver platform for DC brushless motors
F2812 2 комплект средств проектирования TMDSEVP2812/TMDXEVP281220E F2812 eZdsp (DSP in socket), CCStudio v2.2, XDS510PP+ с эмулятором XDS510PP+
F2812 Комплект средств проектирования TMDSEVU2812/TMDXEVU281220E F2812 eZdsp (DSP in socket), CCStudio v2.2, XDS510™ USB Emulator с USB2эмулятором
Э Л Е М Е Н Т Н А Я Б А З А Э Л Е К Т Р О Н И К И
| Фирма | Категория продукта | Продукт | ||
| Softronics | Инструментальные платы и эмуляторы | Эмуляторы, целевые платы, Flash2–комплект | ||
| Spectrum Digital | Инструментальные платы и эмуляторы | Эмуляторы, оценочные платы, макетные платы | ||
| Technosoft | Инструментальные платы и алгоритмы | Разработчик цифровых систем управления электродвигателями, комплект проектирования | ||
| International Rectifier | Инструментальные платы | Система проектирования iNTERO | ||
| NFO Control AB | Инструментальные платы | Услуги по разработке аппаратных и программных средств | ||
| Hyperception | Графическая среда разработки | RIDE, VAB | ||
| MathWorks | Графическая среда разработки | MATLAB, SIMULINK, комплекты проектировщика | ||
| Visual Solutions | Графическая среда разработки | VisSim™ – Высокоскоростная программа созДания опытного образца на базе DSP2микроконтроллеров C2000 компанииTI | ||
| ML Electronics | Инженерный сервис | Разработка аппаратных и программных средств | ||
| Aria Controls | Инженерный сервис | Разработка аппаратных и программных средств | ||
| Wiley Electronics | Инженерный сервис | Библиотеки и платы управления двигателями | ||
| d3 Engineering | Инженерный сервис | Разработка аппаратных и программных средств | ||
| Port GmbH | CAN2драйвера | ANSI2C пакет драйвера CANopen | ||
| Schmidhauser AG | CAN2драйвера | Dynamic Transverse Controller, ACS Servo Controller | ||
| Vector CANtech | CAN2драйвера | Комплекты программ для изготовителей сложного автомобильного оборудования | ||
| ETAS | Операционные системы | OSEK2compliant | ||
| Pumpkin | Операционные системы | Salvo | ||
| Windmill Innovations | Инструментальные платы и Ethernet | TCP/IP Stack | ||
| National Instruments | Графическая среДа разработки | LabVIEW | ||
| Data I/O | Программирование Flash2памяти | Программаторы | ||
| BP Microsystems | Программирование Flash2памяти | Программаторы | ||
| ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес 6/2005 |  | |||
 |  |
 Рис.6. Стартовый комплект eZdsp DSP Starter Kitполняется на языке C/C++, обеспечивающем генерацию высокоэффективного кода при2 кладной программы. ке по соотношению цена2качество. Расширения ( • ( • | |
| Рис.5. Блок6схема цифрового сигнального контроллера TMS320LF2407A, входящего в серию TMS320C24 Недорогие сигнальные контроллеры производительностью до 150 MIPS именно для вашего приложения TMS320F2810, TMS320F2811 и TMS320F2812 (рис.4) – первые промышленные 322бит микроконтроллеры с возможностью ис2 пользования внешней flash2памяти и с производительностью до 150 MIPS. Серия С28x – мировой лидер на рынке изделий для высококачественных сложных управляемых электроприводов. Характеристики микроконтроллеров серии оптимизированы именно для этого приложения. Предусмотрена поддержка обратной связи через датчики в условиях работы электропривода в распределённой системе управления (см. рис.3). Учитываются современные требо2 вания к регулированию фактора мощности. Программирование вы2 |
Микросхемы серии TMS320C24x (рис.5) – 162бит микроконтрол2 леры, предназначенные для недорогих систем высокоэффектив2 ного управляемого электропривода с отличными массогабаритны2 ми характеристиками. Производительность 20–40 MIPS наряду с встроенной flash2памятью позволяет реализовывать сложные алгоритмы управления. Благодаря этому разработчики могут ис2 пользовать более эффективные двигатели меньших габаритов, предоставляя заказчикам высокопроизводительные, энергосбе2 регающие, "тихие" системы. Микросхемы серии – лидеры на рын2