#智慧工廠 #智慧家庭 #無刷直流馬達BLDC #電機驅動器 #微控制器MCU #磁場導向控制FOC #變頻器VFD

【無編碼、無感測器驅動控制，一樣可實現節能！】

磁場導向控制 (Field-oriented Control, FOC) 是利用調整變頻器 (VFD) 的輸出頻率以及輸出電壓大小、角度，控制三相交流感應馬達或無刷直流 (BLDC) 馬達的輸出，可「個別控制」馬達的磁場及轉矩為其優點。

完全集成 FOC 演算法的三相無編碼、無感測器驅動器 (柵極驅動器)，可實現最佳效率和雜訊性能，讓設備可在靜止狀態、風車狀況甚至反向風車狀態下優化電機啟動性能——透過類比、脈寬調製 (PWM) 或時脈輸入控制馬達轉速 (RPM)，且能藉控制可選閉環速度，對「RPM／時脈頻率」進行編程，是吊扇、底座風扇、浴室排氣扇和家用電器風扇和幫浦的理想選擇。

延伸閱讀：
《AMT49406：無編碼、FOC 無感測器 BLDC 電機控制器》
https://www.allegromicro.com/…/…/BLDC-Drivers/AMT49406.aspx…

#朗格Allegro #QuietMotion #AMT49406

#數位控制馬達驅動器 #相位電流回授 #電壓源逆變器 #轉矩漣波
#平滑響應 #速度剖面 #定子繞組 #轉子電磁諧波 #齒槽轉矩 #脈寬調變PWM #類比數位轉換器ADC

【從系統宏觀，揪出數位馬達驅動不佳的元凶！】

在所有數位馬達驅動器中，不可或缺的部分就是「相位電流回授」(phase current feedback)，其測量品質與轉矩漣波 (torque ripple) 和轉矩穩定時間等系統參數直接相關。雖然系統性能與相位電流測量之間具有較強的相關性，但很難轉化為對回授系統 (feedback system) 的硬體需求。馬達驅動器或伺服系統中的電流迴路性能，會直接影響馬達的轉矩輸出；對平滑響應 (smooth response) 與準確定位、速度剖面 (speed profiles) 十分關鍵。

平滑轉矩輸出的一個核心基準是「轉矩漣波」，對於直接轉化為終端應用的準確度剖面和分割應用相當重要；響應時間和穩定時間等參數，將左右生產效率直接被「可控制頻寬」影響的自動化應用優劣。馬達驅動器中的轉矩漣波可能來自於：
1. 馬達本身，例如「定子繞組」(stator winding)、插槽配置和轉子電磁諧波的磁卡轉矩所產生的「齒槽轉矩」(cogging torque)；
2. 相位電流回授系統的偏移及增益誤差；
3. 逆變器的停滯時間 (dead time)，在脈寬調變 (PWM) 輸出電壓增加低頻諧波零組件的定子電性頻率，例如，諧波頻率的電流迴路干擾抑制，將影響電流迴路表現。

當一個三相位馬達藉由開關電壓源逆變器來驅動，此相位電流可視為由兩個元件所組成：一個基本元件和一個開關元件。為達控制目的，須去除開關分量，否則會影響電流控制迴路的性能。最常見的抽取平均分量技術是——取樣同步到脈寬調變週期的電流。如果脈寬調變週期的初始及中間電流為平均值、且取樣時間同步，該開關分量可被有效抑制；但若電流取樣存在時間誤差，則將發生混疊 (aliasing)、電流迴路性能會因此下降。

相位電流的基本分量通常在幾十 Hz 範圍內，而電流迴路的頻寬則以 kHz 計算；微小的時間誤差會影響控制性能似乎有悖常理。然而，僅以相位電感限制 di/dt，即使是一個微小的時間誤差都將導致明顯的電流失真。錯誤的取樣時間最常見的原因有：
★在脈寬調變和類比數位轉換器 (ADC) 之間的鏈結不足，使得在正確的時間內取樣變得不可能；
★缺乏足夠的獨立同步取樣保持電路 (可能是兩個或三個，得依被測量的相位數目決定)；
★因脈寬調變時間器所產生的馬達電壓輸出相位之「閘極驅動訊號」傳輸延遲。

通常，任何能影響 di/dt 的事物都會決定錯誤取樣時間的嚴重性，但馬達轉速、負載、馬達阻抗，和直流匯流排電壓等系統參數，也會導致誤差！想要設計用於馬達控制的最佳化回授系統，必須具備系統宏觀，才能辨別誤差源以對症緩解。

延伸閱讀：
《理解馬達驅動器電流迴路非理想效應影響的系統途徑》
http://compotechasia.com/a/ji___yong/2016/1110/34017.html
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#亞德諾ADI #磁場定向控制器驅動平台FOC

圖檔取材：pixabay.com

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#馬達 #閘極驅動器 #數位隔離器

【數位隔離，讓馬達運轉更安全可靠】

基於人身安全和運轉性能著想，馬達驅動會使用光耦合器 (Optical Coupler, OC) 或數位隔離器 (Digital Isolator) 等「隔離元件」以屏蔽輸入、輸出和工作電源的電氣；相對於傳統光耦合器，數位隔離成本低、且有助提高馬達系統可靠度。

雙通道隔離式閘極驅動器 (Gate Driver) 可將傳播延遲時間降至數奈秒，並從數位訊號處理器 (DSP) 獲取 3對、共 6 個脈寬調變 (PWM) 訊號，藉以驅動 IGBT 並連接到馬達的某個相位以控制馬達轉速。一起來看看馬達控制的演示影片吧！

精彩視頻：
《ADI----ADuM3223：iCoupler閘極驅動器馬達控制展示》
http://www.compotechasia.com/a/CTOV/2016/0407/31596.html

#亞德諾半導體ADI #ADuM3223

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