Xilinx推出業(yè)內(nèi)第一個(gè)PFM電機(jī)控制方案

日前消費(fèi)類和低端工業(yè)電機(jī)控制設(shè)備市場(chǎng)主要采用的還是基于PWM算法的電機(jī)控制方案，而且主要基于mcu和DSP平臺(tái)，但這些用PWM算法實(shí)現(xiàn)的電機(jī)控制方案都有一個(gè)很大的不足，即PWM電機(jī)控制方案的輸出端波形有很多高值諧波，這就不可避免地帶來(lái)難以解決的EMI問(wèn)題，其次PWM電機(jī)控制方案還有能效不夠高和時(shí)延較長(zhǎng)的問(wèn)題。

　　PWM電機(jī)控制方案的這些缺點(diǎn)促使業(yè)界研究更先進(jìn)的PFM控制算法，PFM電機(jī)控制方案可有效地消除這些高值諧波，大大地減少了EMI問(wèn)題，從而在理論上可節(jié)省很多EMI消除措施帶來(lái)的額外成本。

　　今天很多大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)都發(fā)表了不少關(guān)于如何用PFM算法實(shí)現(xiàn)更好電機(jī)控制的學(xué)術(shù)論文，但遺憾的是，由于電機(jī)控制的復(fù)雜性，至今沒(méi)有一家供應(yīng)商開發(fā)出基于PFM算法的電機(jī)控制方案。

　　令人意想不到的是，今天Xilinx在FPGA平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了PFM電機(jī)控制方案，并在最近的深圳工業(yè)與嵌入式應(yīng)用展上首次對(duì)外展示了采用PFM算法實(shí)現(xiàn)的電機(jī)控制板。PFM在理論上是一種比PWM更好的電機(jī)控制算法，因?yàn)樗梢詫?shí)現(xiàn)更高的能效和更低的EMI。

　　
Xilinx獨(dú)家開發(fā)出的PFM電機(jī)控制平臺(tái)

　Xilinx新興業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理黃文杰指出：“Xilinx歐洲電機(jī)控制專家會(huì)同第三方合作伙伴率先在業(yè)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了基于PFM算法的電機(jī)控制方案。理論上我們應(yīng)該是業(yè)內(nèi)第一家實(shí)現(xiàn)PFM電機(jī)控制方案的供應(yīng)商，因?yàn)槲覀円呀?jīng)在申請(qǐng)專利，現(xiàn)在正在審批過(guò)程之中。”　

Xilinx新興業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理黃文杰

　　他說(shuō)，由于很多電機(jī)應(yīng)用設(shè)備都需要通過(guò)EMI測(cè)試和認(rèn)證，因此如果采用PWM電機(jī)控制方案，設(shè)備制造商就必須要采用很多其他措施來(lái)解決EMI問(wèn)題，而這意味著要增加很多成本。但如果這些電機(jī)設(shè)備供應(yīng)商采用我們的PFM電機(jī)控制方案，他們就可以省掉這些成本。

　　此外，基于FPGA平臺(tái)的電機(jī)控制方案還可以將電機(jī)控制的時(shí)延做得更小和更精準(zhǔn)，這也意味著可以將電機(jī)的能效做得更高，從而使電機(jī)設(shè)備的附加值或差異化優(yōu)勢(shì)就更大。今天市場(chǎng)上很多基于MCU和DSP平臺(tái)的電機(jī)控制解決方案雖然有成本更低的優(yōu)勢(shì)，但它們都無(wú)法提供更省電和低時(shí)延的解決方案。

　　這一因素也推動(dòng)一些高端電機(jī)設(shè)備制造商希望FPGA供應(yīng)商能夠提供時(shí)延更短、更精確的電機(jī)控制方案，以幫助他們實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的差異化特色。

　　“目前業(yè)內(nèi)通常用MCU實(shí)現(xiàn)的電機(jī)控制方案一般有40-50us的延時(shí)，用DSP實(shí)現(xiàn)的電機(jī)控制方案一般也要20-30us的延時(shí)?！秉S文杰表示，“如果用Spantan-6 FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制的話，最低時(shí)延可降低到2.5us。此外，由于MCU和DSP都是串行運(yùn)算機(jī)制，如果用它們來(lái)控制4或8個(gè)電機(jī)時(shí)，最長(zhǎng)時(shí)延就會(huì)增加4倍或8倍，而FPGA是并行計(jì)算機(jī)制，不管用它控制多少個(gè)電機(jī)，每個(gè)電機(jī)的時(shí)延都是一樣的，都可做到2.5us。”

　　他補(bǔ)充道，即便單純從單板購(gòu)買成本上講，如果要同時(shí)控制的電機(jī)數(shù)量超過(guò)8個(gè)，那么用FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)控制性價(jià)比是比較有優(yōu)勢(shì)的。事實(shí)上，Xilinx爭(zhēng)取的電機(jī)控制市場(chǎng)也就是那些對(duì)性能要求比較高的多電機(jī)應(yīng)用場(chǎng)合。

　　電機(jī)是今天最耗電的設(shè)備，66%的電網(wǎng)電力都消耗在電機(jī)上，如果電機(jī)控制的好，那么在電機(jī)上省下來(lái)的錢就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是控制芯片價(jià)錢的數(shù)量級(jí)。而且電機(jī)壽命取決于控制方法，如果控制得好，那么電機(jī)的壽命就會(huì)延長(zhǎng)。

　　黃文杰表示，我們一個(gè)客戶買的電機(jī)壽命是10萬(wàn)小時(shí)，但實(shí)際使用壽命為12萬(wàn)小時(shí)，這有效幫助他降低了維護(hù)和運(yùn)營(yíng)成本，因?yàn)楦鼡Q電機(jī)常常意味著生產(chǎn)線要停下來(lái)。這也是為什么今天的高端電機(jī)設(shè)備制造商都在尋找更高端電機(jī)控制方案的背后原因。

　　目前只有Xilinx獨(dú)家提供基于PFM算法的電機(jī)控制方案，黃文杰表示：“目前該技術(shù)還沒(méi)有分享給我們的分銷商伙伴，如科通和安富利，未來(lái)我們會(huì)把PFM電機(jī)控制方案從Spantan-6 FPGA平臺(tái)移植到ZYNQ-7000 FPGA平臺(tái)上。”