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Der Algorithmus des Software Encoder-Algorithmus (sensorlose Erfassung) FAST befindet sich im ROM-Speicher der 32-Bit-C2000-Piccolo-Mikrocontroller.

Der Algorithmus des Software Encoder-Algorithmus (sensorlose Erfassung) FAST befindet sich im ROM-Speicher der 32-Bit-C2000-Piccolo-Mikrocontroller.Texas Instruments

Designer von Motorsteuerungs-Systemen können sich jetzt voll auf die Alleinstellungsmerkmale ihres Designs konzentrieren, anstatt Wochen oder Monate in die Feinabstimmung der Motorregelung zu investieren. Mit der InstaSPIN-FOC-Lösung (Field-Oriented-Control; deutsch: Feldorientierte Regelung) von Texas Instruments benötigen Designer weniger als fünf Minuten, um beliebige Arten von Dreiphasen‑, Synchron‑ oder Asynchronmotoren zu identifizieren, abzustimmen und über verschiedene Drehzahlen und Belastungen umfassend zu steuern. Da diese neue Technologie ohne mechanischen Rotorsensor auskommt, sinken die Systemkosten und die betrieblichen Eigenschaften verbessern sich. Möglich ist dies mit dem Software Encoder-Algorithmus (sensorlose Erfassung) FAST von TI (Flux, Angle, Speed, Torque – deutsch: Fluss, Winkel, Drehzahl, Drehmoment). Der Algorithmus befindet sich im ROM-Speicher der 32-Bit-C2000-Piccolo-Mikrocontroller. InstaSPIN-FOC ergänzt die bereits eingeführte InstaSPIN-BLDC-Technologie und wird künftig durch weitere InstaSPIN-Varianten erweitert werden, um die Entwicklung von Motorsteuerungen einfacher und effizienter zu machen.

Zuverlässigere, effizientere Motorsysteme

InstaSPIN-FOC vereinfacht die Entwicklung, senkt die Systemkosten und reduziert die Komplexität für die Designer, auch wenn diese kaum Erfahrung im Bereich der Motorsteuerungen besitzen. Durch die nahezu vollautomatische Identifikation und Feinabstimmung der Steuerung verkürzt sich das Design um Monate. Designer können ihren Produkten über die Angabe des vollen Drehmoments hinaus wichtige Alleinstellungsmerkmale verleihen. Gleichzeitig lassen sich Lösungen realisieren, die den Wirkungsgrad, die Leistungsfähigkeit und die Zuverlässigkeit sämtlicher Motor-Anwendungen mit variabler Drehzahl und Belastung verbessern. In traditionellen Motor-Designs mit Feldorientierter Regelung sorgt der Rotorsensor für höhere Kosten (durch den Sensor selbst, seine Stromversorgung, spezielle Kabel und Steckverbinder sowie Installation und Wartung). Außerdem wird die Zuverlässigkeit potenziell geschmälert (Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit durch raue Umgebungsbedingungen und elektrische Störungen sowie Temperatur‑ und Feuchtigkeitseinflüsse). In vielen Anwendungen, so beispielsweise in gekapselten Kompressoren oder großen Traktionsmotoren, ist die Verwendung eines Sensors außerdem völlig unpraktikabel.

Der chip-integrierte FAST-Observer-Algorithmus kann den magnetischen Fluss sowie Rotorwinkel, Drehzahl und Drehmoment unter allen Einsatzbedingungen zuverlässig und robust abschätzen. In den meisten Fällen macht die hohe Genauigkeit dieser Schätzfunktion einen realen Drehgeber überflüssig.

Identifikation und Abstimmung erfolgt per Offline-Motorkommissionierung. Diese identifiziert die für den Motor erforderlichen elektrischen Parameter, stimmt den FAST-Algorithmus ab und initialisiert die Stromregler für einen stabilen Betrieb. Optional gibt es einen Online-Resistance-Re-Estimation-Modus, der etwaige Änderungen registriert und auch unter sehr widrigen Einsatzbedingungen für eine robuste Observer-Performance sorgt.

Anlaufprobleme anderer sensorlosen Techniken werden durch eingebaute Startbetriebsarten behoben. Weniger als ein elektrischer Zyklus vergeht bis zur Feststellung des Rotorwinkels. Die Winkelinformation bleibt auch bei deutlich weniger als 1 Hz (typisch) mit vollem Drehmoment, bei Drehrichtungsumkehr und blockiertem Motor (mit problemloser Aufhebung der Blockierung) erhalten. Durch die Möglichkeit der Implementierung eines einzigen Funktionsaufrufs für die FOC-Drehmomentregelung (unterstützt einen oder zwei Motoren aus einem ROM) oder einer kompletten Eigenentwicklung mit dem FAST-Algorithmus als Motorsensor erhöht sich die Flexibilität. Weiterhin ergibt sich eine erhebliche Energieersparnis mit Induktionsmotoren durch den PowerWarp-Modus. Dies vermeidet das Vergeuden von Energie in Zeiten, in denen nicht sofort ein Drehmoment benötigt wird. Einfache Entwicklung und zügige Evaluierung ermöglichen die Motorsteuerungs-Bibliotheken (Module, Treiber, Beispielsysteme, Dokumentation) in MotorWare, basierend auf dem Neuesten, im Bereich der objektorientierten C-Programmierung und der API-basierten Codierung.

(ah)

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