電氣動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的扭矩控制問(wèn)題

　　飛思卡爾基于Power Architecture®的MPC560xP系列MCU專門為先進(jìn)的電機(jī)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)。該系列產(chǎn)品提供了用來(lái)獲取電機(jī)控制信號(hào)的高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和定時(shí)器功能模塊，基于哈佛結(jié)構(gòu)的高性能核處理單元以及能產(chǎn)生中心對(duì)齊、邊沿對(duì)齊和非對(duì)稱PWM波形的脈寬調(diào)制模塊(PWM)。

　　新推出的系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片MC33905系列產(chǎn)品集成了為32位MCU以及動(dòng)力轉(zhuǎn)向控制單元其它組件提供的電源管理解決方案。MC33905系列產(chǎn)品包含了兩個(gè)5V/3.3V可選的電壓調(diào)節(jié)器，一個(gè)ISO 11898高速CAN接口和兩個(gè)LIN 2.0接口。這些集成的監(jiān)控單元能滿足系統(tǒng)低壓檢測(cè)和電壓、電流以及溫度保護(hù)的功能需求。

　　MC33937預(yù)驅(qū)動(dòng)器集成了具有超過(guò)1A電流柵極驅(qū)動(dòng)能力的上橋臂和下橋臂FET的驅(qū)動(dòng)器。該芯片能與微控制器的PWM輸出通道接口直接連接，并能通過(guò)SPI串行端口進(jìn)行用戶配置。

　　技術(shù)挑戰(zhàn)

　　矢量控制為輸出最大扭矩，將永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)和定子磁場(chǎng)按一定的方向進(jìn)行排列，最佳的解決方案就是保證兩者磁場(chǎng)彼此相交成90度。這種為保持90度磁場(chǎng)排列的方案就是所謂的磁場(chǎng)定向控制(FOC)。

　　典型永磁同步電機(jī)(PMSM)控制方案的周期大約為50 µs，在一個(gè)控制周期中，需要完成以下控制事務(wù)：

　　· 電機(jī)相電流和直流母線電流的測(cè)量和計(jì)算

　　· 編碼器/解析儀信號(hào)的處理和轉(zhuǎn)子位置的計(jì)算

　　· 電機(jī)電流(id，iq)的克拉克/帕克變換處理

　　· 處理電流控制算法

　　· 通過(guò)反帕克/克拉克變換產(chǎn)生新的PWM信號(hào)

　　由于上面描述的控制事務(wù)和功能安全系統(tǒng)的需求，電氣動(dòng)力轉(zhuǎn)向控制單元的設(shè)計(jì)者需要面對(duì)以下的技術(shù)挑戰(zhàn)。

　　快速而精確地獲取狀態(tài)變量

　　若給定PWM的控制周期，為獲得直流母線電流和(或)相電流，需要快速而精確的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。為了可以在一個(gè)PWM周期內(nèi)完成多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的過(guò)采樣，ADC需要具備快速的轉(zhuǎn)換速度。典型地，在至少保證9位轉(zhuǎn)換精度的情況下ADC的轉(zhuǎn)換時(shí)間不應(yīng)超過(guò)1.5 µs。