單個MCU即可實現(xiàn)多電機控制！基于RX72T的4電機控制示例

隨著MCU功能和性能的提高，從單電機/單MCU到多電機/單MCU進(jìn)行控制，實現(xiàn)了系統(tǒng)的小型化和系統(tǒng)成本的降低。尤其是在洗衣機和空調(diào)等領(lǐng)域，這種趨勢非常明顯，現(xiàn)在幾乎所有的產(chǎn)品都是多電機控制。本期將介紹使用可多電機控制的RX72T對4個電機進(jìn)行控制的演示。

柏崎 直人 Sr Staff Product Marketing Specialist

不同的電機控制方式，MCU所需的處理性能和功能資源也不同。本期演示采用了無傳感器矢量控制。無傳感器矢量控制是一種高效且可降低傳感器BOM成本的控制方法，但由于需要進(jìn)行電機角度估計和矢量控制的運算，因此MCU需要更高的CPU處理性能。RX72T為實現(xiàn)4電機控制，采用了RX第三代CPU內(nèi)核“RXv3”（6.01 CoreMark/MHz）和三角函數(shù)加速器（TFU），具有同類最快的CoreMark性能，能夠快速執(zhí)行矢量控制所需的運算和處理。優(yōu)點是還具有互補PWM定時器和ADC等電機控制所需的功能，以實現(xiàn)4個電機的控制。

4電機控制中使用的功能

在本演示中，將使用以下外圍功能來實現(xiàn)4電機控制：

使用RX72T進(jìn)行4電機控制的示意圖

4電機控制的要點

在本期演示中，通過無傳感器矢量控制對最多4個電機進(jìn)行速度控制和獨立驅(qū)動，但這需要檢測每個電機的電流并進(jìn)行相應(yīng)的PWM輸出。該電流檢測時序和進(jìn)行控制運算的時序是多電機控制的關(guān)鍵，在此簡要介紹。另外，本期演示采用了檢測兩相電流并還原三相電流的方式。

RX72T總共配備了3個ADC，本期演示將電機1和電機2的電流檢測分配給單元0，電機3和電機4的電流檢測分配給單元1。分配給同一單元的電機電流檢測時序必須錯開，因為無法同時檢測電流。電流是通過分流電阻檢測逆變器下臂在導(dǎo)通期間流過的電流，通過反向設(shè)置電機1和2、電機3和4的PWM正相和反相信號的有效電平，防止逆變器下臂的信號同時導(dǎo)通。因此，AD轉(zhuǎn)換時序分布在PWM的峰/谷側(cè)，從而實現(xiàn)各電機的電流檢測。通過使用“組掃描模式”，AD轉(zhuǎn)換可以在一個單元中支持兩個電機的電流檢測。

PWM正相反相與逆變器上下臂的關(guān)系

※電機1可以在PWM的峰側(cè)檢測電流，電機2可以在PWM的谷側(cè)檢測電流。

//控制處理時序

接下來我們看一下整個時序，包括電機控制時序。重要的是PWM中斷處理（矢量控制處理）、用于電流檢測的AD轉(zhuǎn)換時序和PWM輸出的緩沖寄存器傳輸時序。

電機1和電機2與MTU定時器同步，將AD轉(zhuǎn)換時序分布在峰側(cè)和谷側(cè)，并調(diào)整PWM周期中斷的執(zhí)行時序和緩沖寄存器的傳輸時序與之匹配。電機3和電機4使用GPT定時器，以類似于電機1/2的工作方式工作。

電機1/2各種處理時序

電機3/4各種處理時序

※由于在電機4的谷中斷期間數(shù)據(jù)不更新，因此執(zhí)行與電機2相同的動作。

當(dāng)MTU和GPT在相同的載波頻率下同時啟動時，如果MTU和GPT的中斷優(yōu)先級相同，則從首先發(fā)生中斷的一方開始依次執(zhí)行中斷處理。需要設(shè)置控制周期，以使這些處理時間在控制周期內(nèi)。使用RX72T時，每個電機的處理時間為8[us]左右，因此在本期演示中，將電流控制周期設(shè)置為50us是沒有問題的。

4電機控制的情況

本期介紹的演示雖然主板和電纜類產(chǎn)品沒有公開銷售，但實際的運行過程已經(jīng)用視頻的形式公開。

總結(jié)

本期介紹的演示充分利用了RX72T的功能，實現(xiàn)了4電機控制，可以作為執(zhí)行多電機控制的參考信息。歡迎對多電機控制感興趣的客戶使用RX72T和我們的示例程序。RX72T除了具備無傳感器矢量控制之外，還提供了使用編碼器的矢量控制來控制三個電機的示例代碼和應(yīng)用指南，廣大用戶也可以參考這些示例代碼和應(yīng)用指南，嘗試用RX72T進(jìn)行其他方式的多電機控制。

來源：瑞薩MCU小百科

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