为快速双轴电机控制开发而设计

[导读]“低成本”、“充电时间短”、“续航里程长”。现有的—驱动电机与车速主要有以下3个问题需要进一步改进。“电机的高效率区域不能覆盖所有的转速，尤其是高速”。“在某些驾驶场景中，比如上坡时，可能会感到动力不足”。“更大的电机尺寸和电池容量是必要的。”为了解决这一问题，“既要实现高效率，又要实现高性能”和“既要实现高输出，又要实现电动车桥的紧凑”是非常重要的。为了实现这一目标，我们开发了“双电机-双速”3合一电驱系统；可实现双电机多驱动模式、2电机2速组合可提供4种驱动模式。根据驾驶工况选择最优模式，既能提高能耗，又能降低电池容量。双电机，可在必要的驱动场景下获得足够的驱动力。由于采用两个小电机对称放置，可以使电机的直径更小，所以可以在不增大电机尺寸的情况下通电。它有助于扩大行李空间，而且无需投资购买新的大驱动电机。

“低成本”、“充电时间短”、“续航里程长”。现有的—驱动电机与车速主要有以下3个问题需要进一步改进。“电机的高效率区域不能覆盖所有的转速，尤其是高速”。“在某些驾驶场景中，比如上坡时，可能会感到动力不足”。“更大的电机尺寸和电池容量是必要的。”为了解决这一问题，“既要实现高效率，又要实现高性能”和“既要实现高输出，又要实现电动车桥的紧凑”是非常重要的。为了实现这一目标，我们开发了“双电机-双速”3合一电驱系统；可实现双电机多驱动模式、2电机2速组合可提供4种驱动模式。根据驾驶工况选择最优模式，既能提高能耗，又能降低电池容量。双电机，可在必要的驱动场景下获得足够的驱动力。由于采用两个小电机对称放置，可以使电机的直径更小，所以可以在不增大电机尺寸的情况下通电。它有助于扩大行李空间，而且无需投资购买新的大驱动电机。通过整车测试，证实WLTC模式的功耗提高了10%以上。这意味着电池容量将减少10%以上。而且，良好的驾驶性能被证实没有苛刻的换挡技术。

我们展示通过单个低成本微控制器 (MCU) 对两个三相永磁 (PMS/BLDC) 伺服电机进行高性能独立控制。虽然来自一个 MCU 的双轴控制并不是什么新鲜事，但由于我们的InstaSPIN™ 解决方案包含电机控制技术以及我们的 LaunchPad™ 开发套件和 BoosterPack ，该解决方案的独特之处在于它展示了您可以多快地设计各种电机和运动控制解决方案™ 插件模块生态系统。

从单个 MCU 控制两个电机可以在各种终端应用中受益：机器人、CNC、装配/制造、牵引驱动、个人交通工具、面向小任务的车辆、压缩机和风扇应用，甚至无人机。

从下面的 InstaSPIN 解决方案演示开始开发过程

该解决方案包含一个售价 25 美元的 LaunchPad ( LAUNCHXL-F28069M ) 开发套件，该套件采用了由Piccolo™ TMS320F28069M MCU支持的 TI InstaSPIN 电机控制技术。LaunchPad 包含 MCU 开发所需的一切，包括内置仿真器、隔离和软件开发
工具。有两组连接器接头，我们将最近发布的 49 美元 45V/15A 三相逆变器 BoosterPack 插件模块 ( BOOSTXL-DRV8305EVM ) 连接到它们，该模块具有 DRV8305 集成栅极驱动器和 CSD18540Q5B NexFET™ 功率 MOSFET。与之前发布的 BOOSTXL-DRV8301 相比，BOOSTXL-DRV8305EVM 在更小的封装中具有更高的集成度以及更宽的电压和电流能力。

出于本演示的目的，我们使用了来自 Teknic ( LVSERVOMTR )的两个低压伺服（光学编码器）电机，但使用 InstaSPIN 解决方案，您可以使用自己的电机快速创建运动控制系统。

InstaSPIN-FOC ™ 电机控制软件是我们的无传感器磁场定向控制 (FOC) 技术，它在芯片上嵌入了我们的电机控制专业知识。它具有调试功能以了解电机参数、FAST™ 软件编码器无传感器观测器的自动调整以及根据经验设置电流控制器的调整。在不到两分钟的时间内，您就有了一个经过良好调整的高性能无传感器 FOC 解决方案，该解决方案适用于许多扭矩控制应用。对于无传感器速度控制，标准 PI 控制器包含一个对大多数电机而言稳定的初始设置，允许您快速测试和调整以匹配系统的性能要求。

InstaSPIN-MOTION ™ 解决方案以 InstaSPIN-FOC 解决方案为基础，包括 SpinTAC 运动套件。该套件扩展了最具挑战性的运动控制应用的性能，其中大部分将依赖机械转子传感器始终准确了解转子位置。SpinTAC 套件包括系统惯性和摩擦识别、具有单变量速度或位置加速度调节的最高性能干扰抑制控制器、运行时 s 曲线和专有的超低 jerk st 曲线轨迹生成以及基于简单状态机的运动规划.

MotorWare™ 是一套紧密结合的软件，用于开发支持 InstaSPIN 解决方案的应用程序。即将发布的第 16 版中包含示例项目，这些项目显示了从单个 LAUNCHXL-F28069M 控制两个逆变器。基于这些项目，我们创建了嵌入式世界演示，展示了 InstaSPIN-MOTION 无传感器速度、基于编码器的速度和基于编码器的位置控制以及简单的预配置运动计划。

创建此演示的过程很简单：

· 使用 MotorWare 项目 lab02 识别电机参数，这些参数在用户文件中更新。

· 使用 MotorWare 项目 lab05e 识别电机惯性和摩擦力，然后调整控制器。

· 使用 MotorWare 项目 lab06e 进行两个电机无传感器速度控制。

· 使用 MotorWare 项目 lab12c 进行两个基于电机编码器的速度控制。

· 使用 MotorWare 项目 lab13f 进行两个基于电机编码器的位置控制。

借助启用 InstaSPIN 解决方案的 LaunchPad 开发套件生态系统，您可以选择适合您应用的 MCU、低压逆变器和电机控制解决方案。立即控制您的电机！