电机控制

逾50年来，Analog Devices, Inc. (ADI)支持客户开发先进系统，实现最高水平的系统性能，同时缩减尺寸、重量、功耗、系统成本和开发时间。ADI公司为无人系统市场提供广泛的解决方案。

电机控制、电源管理、隔离、调理和高质量放大器器件支持飞行控制、电源管理、充电和推进系统。

低功耗数字信号处理器——视频编码器和解码器BF70x系列单核Blackfin®频率高达400 MHz，功耗仅
100 mW (0.125 mW/MMAC)。

基于ADSP-CM408的电机控制系统演示视频

控制、驱动、检测高密度SiC/GaN功率转换：了解关键的ADI iCoupler数字隔离、控制、传感和通信方面的技术，介绍了一款三相逆变器系统，它专门针对太阳能逆变器、电机控制等。

<strong>作者：Andrei Cozma 和 Eric Cigan</strong>

电机在各种工业、汽车和商业领域应用广泛。电机由驱动器控制，驱动器通过改变输入功率来控制其转矩、速度和位置。高性能电机驱动器可以提高效率，实现更快速、更精确的控制。高级电机控制系统集控制算法、工业网络和用户接口于一体，因此需要更多处理能力来实时执行所有任务。现代电机控制系统通常利用多芯片架构来实现：数字信号处理器(DSP)执行电机控制算法，FPGA 实现高速 I/O 和网络协议，微处理器处理执行控制1。

随着片上系统(SoC)的出现，例如集 CPU 的灵活性与 FPGA 的处理能力于一体的 Xilinx® Zynq All Programmable SoC，设计人员终于能够将电机控制功能和其他处理任务纳入单个器件中。控制算法、网络和其他处理密集型任务被分流到可编程逻辑，而管理控制、系统监控与诊断、用户接口以及调试则由处理单元处理。可编程逻辑可以包含多个并行工作的控制内核，以实现多轴机器或多重控制系统。由于在单芯片上实现了完整的控制器，因此硬件设计可以更简单、更可靠、更便宜。

Analog Devices, Inc.(ADI)今天宣布推出两款 50 Mbps RS-485/RS-422收发器，适合在各种恶劣环境下使用，包括工业自动化、电机控制和航空电子行业。ADM3065E 和 ADM3066E收发器将 IEC61000-4-2 第4级静电放电(ESD)保护和高速数据通信结合在一起，支持1.8 VIO逻辑 (ADM3066E)，可在工业温度范围内工作，并采用节省空间的封装。

这些特性提供了设计灵活性，同时简化了标准RS-485通信链路的实施，改进了性能。与HBM（人体模型）静电放电相比，系统级IEC静电放电具有很高的放电水平，其峰值电流和电压远高于前者。ADM306xE 的IEC静电放电水平保护为在工业环境中运营的客户提供了鲁棒的解决方案。接收器具有故障安全特性，其应用不受常见实际故障的影响，例如导致断路或短路的接线错误。

接收器的故障安全特性可保证数据总线处于正常状态。当电路板插入上电的背板时，无脉冲干扰的热插拔功能可以实现无错误数据通信，提供有效的数据，确保电机得到正常控制，仪表被正确读取，设备顺畅运行。RS-485 收发器还符合多种广泛使用的协议，例如 Profibus、BACnet和Modbus，以支持各种不同的网络拓扑。

据调查显示我国变频器市场保持着高速的增长率，并且变频器在应用领域方面得到扩展，目前在空调、电梯、冶金、机械、电子、石化、造纸、纺织等行业有十分广阔的应用空间。为响应国家节能减排的号召，变频器在技术上注重节能降耗，将来市场发展空间广阔，大有作为。

相比发达国家，我国变频器行业起步较晚。上世纪七、八十年代我国研制出的变频器产品可靠性差，技术上基本依赖进口。十几年后，我国企业才认识到变频器的作用，随之企业对频器认识的不断深入和大量外国产品的入境，我国变频器市场才得以快速启动。

在过去的几年内中国变频器的市场保持着12％－15％的增长率，这个速度已经远远超过了近几年的GDP增长水平，而且至少在未来的5年内保持着10％以上的增长率。考虑到大约4-6％的价格下降，中国市场上变频器安装容量（功率）的增长实际上在20％左右。按照这样的发展速度和中国市场的需求计算，至少在10年以后市场才能饱和并逐渐成熟。

<strong>我国变频器行业路在何方?</strong>

随着上市的电动汽车越来越多，普及电动汽车有关知识显得越来越来重要了。对汽车工程技术人员要求就高一些，什么是电机？什么是电机控制器？什么是逆变器？什么是IGBT？这些知识及应用常识以前没有学过，今天却要求掌握，否则会成为外行，如果不及时补充这些知识，最后可能会被淘汰掉。

如今电动汽车应用越来越多的新知识、新技术，如：电机控制器或者逆变器型号、规格越来越多。要真正理解它的工作原理，必须要对其基础理论进行学习，有了基础知识，再结合实际产品进行对照，基本上可以掌握电机控制器或者逆变器的工作原理，进而就可以科学匹配设计。下面对绝缘栅双极型晶体管(IGBT)及应用进行讨论，供初级工程技术人员参考。

一、“绝缘栅双极型晶体管”的通俗理解

绝缘栅双极型晶体管是《电工学》中的一个专业术语，如何正确理解有一定难度。笔者对个这术语进行通俗的解释。

①管：理解水管的功能即可。水从管子一头流进去，从另一头流出。水是液体的，管子对水而言，就是导管。

最近几十年来，借助高级处理器功能来简化设计一直都是广泛讨论的话题。如今，设计灵活性进一步提高，使工程师能够采用标准的MATLAB® 和 Simulink®模型设计来优化电机控制系统，并缩短整体设计时间。此外，设计工程师还能够重复使用仿真模型，确保系统在终端市场应用中具有正确的功能和所需性能。
<center><img src="http://adi.eetrend.com/files/2017-04/wen_zhang_/100005730-17841-pingmuk…; alt=" 设计发展史与设计能力"></center>

<center>图 1 – 设计发展史与设计能力 </center>

本视频展示了ADI产品覆盖工业电机控制应用的整个信号链，包括电机控制算法实施、精密反馈、信号隔离和数字电源管理。

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<strong>ADI 客户经理程永华</strong>

<strong>电机驱动</strong>：改变电机输入功率来控制轴扭矩、速度或位置的系统。

1、专用驱动—设计用于在特定应用中运转特定电机(如变速泵驱动)。
2、标准驱动—设计为能够在给定功率范围内运转各种电机的通用电机转速控制器。
3、伺服驱动—设计用于实现位置、速度或扭矩下降至速度为零的精确和高动态控制。通常用于自动化应用。
4、高性能伺服器—设计用于提供同类最佳精度和连接能力。通常用于CNC和贴片机器。

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