Firma Power Integrations, lider w projektowaniu i produkcji wysokonapięciowych układów scalonych dla efektywnej konwersji energii, zaprezentowała nowe oprogramowanie sterujące dla trójfazowych napędów silników BLDC. W połączeniu ze zintegrowanym półmostkowym sterownikiem silnika BridgeSwitch™ firmy Power Integrations oraz łatwym w użyciu narzędziem konfiguracyjnym i diagnostycznym Motor-Expert™, to komplementarne rozwiązanie zapewnia sprawność wynoszącą 98,2 procent, zmniejszając miejsce na płycie o ponad 70 procent i wymagając tylko trzech komponentów dla obwodów prądowego sprzężenia zwrotnego, w porównaniu z 30 komponentami w dyskretnym rozwiązaniu. Rozwiązanie idealnie nadaje się do urządzeń domowych i komercyjnych z trójfazowymi silnikami, takich jak wentylatory klimatyzatorów, szybkie suszarki do włosów, sprężarki lodówek, wentylatory okapów kuchennych i pomp wodnych.

„Tradycyjne trójbocznikowe rozwiązania sterowania zorientowanego polowo (FOC) wymagają drogich i nieporęcznych wzmacniaczy operacyjnych (OpAmp) oraz obwodów dopasowujących do kondycjonowania sygnału prądu silnika”, mówi Cristian Ionescu-Catrina, starszy kierownik ds. marketingu produktów w Power Integrations. „Nasze zintegrowane półmostkowe układy scalone BridgeSwitch zapewniają bezstratne sprzężenie zwrotne prądu dla dodatniego półcyklu, a nasze trójfazowe oprogramowanie FOC rekonstruuje informacje o ujemnym prądzie półokresowym na podstawie danych obecnych w innych sygnałach prądu fazowego. Eliminuje to potrzebę kosztownych i nieefektywnych zewnętrznych rezystorów wykrywających prąd, wzmacniaczy operacyjnych i obwodów dopasowujących oraz związaną z tym złożoność”.

Nowe oprogramowanie Power Integrations dodaje trójfazowy FOC do istniejącej biblioteki kodu jednofazowego. Umożliwia regulację prędkości i momentu obrotowego silnika w czasie rzeczywistym za pośrednictwem graficznego interfejsu użytkownika (GUI) Motor-Expert. Kod działa na dowolnym mikrokontrolerze Arm® Cortex®-M0 taktowanym co najmniej 48 MHz i nie wymaga sprzętowego bloku akceleratora. Może być również przeniesiony do innych równoważnych mikrokontrolerów. Obecny algorytm modelowania jest solidny i niezawodny oraz przeszedł szeroko zakrojone statyczne i dynamiczne warunki testowe, w tym reakcję na zdarzenia w czasie rzeczywistym o niskim opóźnieniu. Wysoki stopień dokładności prądu zapewnia pracę z niskim jitterem. Nowy kod jest zgodny z MISRA C (Motor Industry Software Reliability Association), przenośny, modułowy i umożliwia użytkownikowi modyfikowanie dowolnej warstwy oprogramowania.

Jak działa sterowanie silnikiem trójfazowym z układami scalonymi BridgeSwitch

Układy scalone BridgeSwitch firmy Power Integrations zapewniają sygnał wyjściowy prądu silnika, który odwzorowuje prąd przepływający przez FREDFET o niskiej stronie. Wewnętrzny czujnik FET zapewnia bezstratne wykrywanie prądu. Obwód czujnika nie może dostarczyć informacji bieżących, gdy dioda przeciwrównoległa ciała przewodzi podczas komutacji. Wbudowane wzmocnienie wzmocnienia umożliwia bezpośrednie podłączenie sygnału fazy prądu do wejścia ADC mikrokontrolera. Obwód wykrywania lokalnego zapewnia dokładny analog prądu o wysokim stosunku sygnału do szumu i odpowiednio wysokim stopniu dokładności. Nowe oprogramowanie zawiera algorytm rekonstrukcji, który wykorzystuje przesuniętą fazowo relację trygonometryczną między sygnałami prądowymi wszystkich trzech faz, aby dokładnie wywnioskować informacje o ujemnych prądach fazowych.

Zaktualizowane narzędzie do projektowania Motor-Expert

Motor-Expert 2.0 to łatwe w użyciu narzędzie do konfiguracji sterowania silnikiem i diagnostyki dla rodziny układów BridgeSwitch firmy Power Integrations. Narzędzie zapewnia graficzny interfejs umożliwiający łatwą manipulację parametrami wejściowymi, a także emulator terminala do interakcji ze sterownikiem silnika w trybie szeregowym. Ponadto funkcja zakresu ruchu wyświetla liniowe wykresy ważnych zmiennych sterownika, które można wyświetlać w czasie rzeczywistym.

„Precyzyjna kontrola, strojenie i optymalizacja mogą zająć miesiące rozwoju oprogramowania. Power Integrations stworzyło Motor-Expert 2.0 z myślą o potrzebach projektantów. Nowe narzędzie zmniejsza koszty i złożoność projektowania napędów BLDC i współpracuje z nowo wydanym oprogramowaniem do sterowania silnikiem trójfazowym i projektem referencyjnym DER-964, oferując kompletne narzędzie dla rozwoju napędów silnikowych.”

Strojenie silnika i aplikacji odbywa się za pomocą graficznego interfejsu użytkownika Motor-Expert 2.0, przy czym współczynniki pętli sterowania są aktualizowane w czasie rzeczywistym bez konieczności ponownej kompilacji kodu. Interfejs umożliwia również użytkownikom wizualizację działania systemu, wyświetlając stan danych, w tym prąd, prędkość, stan, błąd prądu i błąd prędkości. Pole diagnostyczne w interfejsie oprogramowania zapewnia wgląd w pracę falownika i silnika.

Motor-Expert 2.0 obsługuje trójfazowe i jednofazowe konstrukcje napędów silnikowych i zastępuje poprzednią wersję Motor-Expert.

Dostępność i zasoby

Nowy referencyjny projekt trójfazowego falownika wykorzystujący trzy zintegrowane półprzełączniki BridgeSwitch , DER-964, zapewnia do 300 W mocy wyjściowej bez konieczności stosowania radiatora. Usuwa układy bocznikowe i wzmacniacze operacyjne spotykane w konwencjonalnych obwodach pomiaru sprzężenia zwrotnego i nadaje się do szerokiego zakresu zastosowań, takich jak sprężarki, okapy kuchenne, wentylatory i pompy do użytku domowego i komercyjnego. Konstrukcja osiaga 98,2% sprawności, zajmuje płytkę PCB o wymiarach 65 mm x 50 mm i może być zastosowana z dowolnym mikrokontrolerem Cortex-M0 lub równoważnym.

Kompletne oprogramowanie BridgeSwitch, Motor-Expert 2.0 oraz oprogramowanie do sterowania silnikiem trójfazowym jest dostępne i zawiera podręcznik do pobrania dotyczący architektury oprogramowania, interfejsów API, funkcji, wywołań i zmiennych używanych w kodzie.