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深度解析怎样用深度解析怎样用-调制器进步运动控制效率电机控制设计加油站导语：工业运动控制涵盖一系列应用，包括基于逆变器的风扇或者泵控制、具有更为复杂的沟通驱动控制的工厂自动化以及高级自动化应用(如具有高级伺服控制的机器人)。工业涵盖一系列应用，包括基于逆变器的风扇或者泵控制、具有更为复杂的沟通驱动控制的工厂自动化以及高级自动化应用(如具有高级伺服控制的)。这些系统需要检测和反应多个变量，例如绕组电流或者电压、直流链路电流或者电压、转子位置和速度。变量的选择和所需的测量精度取决于终端应用需求、系统架构、目的系统本钱或者系统复杂度。还有其他考虑因素，例如状态监控等增值特性。据报道，电机占全球总能耗的40%，国际法规越来越注重全体工业运动应用的系统效率(参见图1)。图1.工业驱动应用图谱各种电机控制信号链拓扑中的电流和电压检测技术会因电机额定功率、系统性能要求和终端应用而有所差异。由于这个原因，不同的选择、电流隔离要求、ADC选择、系统集成度和系统电源/接地划分，导致电机控制信号链实现方案也不一样。固然隔离要求通常对最终电路拓扑和架构有着重要影响，但本文关注的重点是怎样改善电流检测(作为一个影响因素)来实现更高效的电机控制系统。电流和电压测量图2所示为一个通用电机控制信号链。为实现高保真测量而进展的信号调理并非易事。相位电流检测尤其困难，由于该节点连接的电路节点与逆变器模块核心中的栅极驱动器输出的节点一样，因此在隔离电压和开关瞬变方面的需求也一样。图2.通用电机控制信号链电机控制中最常用的电流传感器为分流电阻、霍尔效应传感器(HES)以及电流互感器(CT)。固然分流电阻不具有隔离功能且会引起损耗，但它是所有传感器中最具线性、本钱最低且同时适用于沟通和直流测量的传感器。为限制分流功率损耗的信号电平衰减通常将分流应用限制为50A或者更低。电流互感器和霍尔效应传感器可提供固有的隔离，因此可以用于电流较高的系统，但它们的本钱更高，并且在精度上不及采用分流电阻的解决方案，这是由于此类传感器本身的初始精度较差或在温度方面的精度较差。与传感器类型不同，电机电流测量节点有很多项选择择，如图3所示，其中以直接同相绕组电流测量最为理想，可用于高性能系统。图3.隔离式和非隔离式电机电流反应有很多拓扑可用来检测电机电流，并需考虑多种因素，例如本钱、功耗以及性能程度，但对大多数系统设计人员而言，一个重要目的是在本钱控制范围内进步效率。从霍尔效应传感器到分流电阻与隔离式-调制器耦合的分流电阻可提供最优质的电流反应，其中的电流电平足够低。目前，系统设计人员明显倾向于从霍尔效应传感器转移到分流电阻，并且与隔离式放大器方案相比，设计人员更倾向于采用隔离式调制器方案。将霍尔效应传感器交换为分流电阻的系统设计人员往往会选择隔离式放大器，并继续使用之前在基于霍尔效应传感器的设计中使用的模数转换器(ADC)。这种情况下，无论模数转换性能怎样，设计性能都会受到隔离式放大器的限制。将隔离式放大器和ADC交换为隔离式-调制器可消除性能瓶颈，并大大改善设计，通常可将其从9到10位精度的反应提升到12位程度。此外，还可配置处理-调制器输出所需的数字滤波器，以实现快速过流保护(OCP)环路，进而无需模拟过流保护电路。现有-调制器可提供±250mV(±320mV满量程用于OCP)的差分输入范围，十分合适阻性分流器测量。模拟调制器对模拟输入持续采样，而输入信息那么包含在数字输出流内，其数据速率最高可达20MHz。通过适当的数字滤波器可重构原始信息。由于可在转换性能和带宽或者滤波器群延迟之间作出权衡，因此更粗、更快的滤波器可以以2s的数目级提供快速OCP响应，非常适用于IGBT保护。缩小分流电阻尺寸从信号测量方面来看，一些主要难题与分流电阻的选择有关，由于需要实现灵敏度和功耗之间的平衡。电阻自身的发热效应导致的非线性情况也会是使用较大电阻所面临的挑战。因此，设计人员必须做出权衡取舍，而更棘手的是，他们往往需要选择一个适当大小的分流电阻，以知足不同电流电平下各种型号和电机的需求。假如面对数倍于电机额定电流的峰值电流，并需要可靠捕捉两者的值，那么保持动态范围也是一个难题。面对这些难题，系统设计人员非常需要具有更宽动态范围或者更高信噪比和信纳比(SINAD)的优异-调制器。最新的隔离式-调制器产品具有16位分辨率，并可确保高达12位有效位数(ENOB)的性能。更高性能的隔离式-调制器可知足工业电机控制设计中的多种需求，并可通过缩小分流电阻尺寸来进步电机驱动器的成效。声明：本文为转载类文章，如涉及版权问题，请及时联络我们删除2737591964，不便之处，敬请谅解！0