在伺服系統(tǒng)中,，由于交流永磁同步電機具備十分優(yōu)良的低速性能、可以實現(xiàn)弱磁高速控制,，調(diào)速范圍寬廣,、動態(tài)特性和效率都很高，已經(jīng)成為伺服系統(tǒng)的主流之選,。目前永磁同步交流伺服技術已成為工業(yè)自動化的支撐技術之一。

　　本文以瑞薩電子 32位變頻用MCU V850E/IX3 UPD70F3454為例,，闡述其在交流伺服系統(tǒng)中的應用,。

　　關于瑞薩電子UPD70F3454

　　UPD70F3454是瑞薩電子開發(fā)的用于變頻控制的32位高性能MCU，使用V850核、RISC架構,、5級流水線,、內(nèi)置DSP功能、最大64MHZ,，內(nèi)置256K FLASH ROM及相關外圍功能,，例如DMA控制器，定時器/計數(shù)器,，串行接口UART,、SPI、IIC,，A/D,，總線控制器，低壓檢測,，片上調(diào)試等,。針對變頻控制，UPD70F3454提供有2組六相PWM輸出,、兩組獨立的12位AD轉換器,，內(nèi)置比較器和運放，兩組編碼器輸入計數(shù)器,，高度集成了伺服電機控制所需的外圍設備,，并且可以實現(xiàn)用一個MCU實現(xiàn)對兩個伺服電機的控制。

　　系統(tǒng)原理

　　1,、系統(tǒng)硬件結構：

　　基于UPD70F3454的伺服控制系統(tǒng)硬件如下圖,。主要包括：

　　⑴,、MCU UPD70F3454及其周邊電路,，3454為核心控制器，接收外部信號,，判斷系統(tǒng)的工作模式,，并轉換成逆變器的開關信號輸出，隔離后后驅動IPM,，EEPROM用于參數(shù)的保存和用戶信息的存儲,。RS232模塊負責與上位機進行通信，或者直接通過上位機發(fā)送速度,、方向控制信息,；編程、調(diào)試可以通過MINICUBE,、MINICUBE2,、PG-FP5。

　　⑵,、IPM驅動電路,，MCU輸出6相PWM信號，經(jīng)過光耦隔離傳送,、IPM全橋逆變輸出,，驅動伺服電機工作的強電電路。

　?、?、電流采樣，系統(tǒng)至少需要采樣兩相電流,，如Ia和Ic,，采樣電路的信號經(jīng)3454內(nèi)部AD模塊的運放、比較器后進行模數(shù)轉換,。

　?、取⑥D子位置檢測,，由增量式光電編碼器輸出的正交編碼信號A,、B、Z輸入至MCU的TMT模塊,，可以判斷電機轉子的位置和電機轉速信號,。

　　⑸,、傳感器信號的輸入,，包括脈沖量輸入、模擬輸入,、開關輸入等及與其他MCU的通信,。

圖： 瑞薩電子UPD70F3454伺服控制硬件結構圖

　　2、特點及優(yōu)勢：

　?、?、精細的全數(shù)字化控制。采用瑞薩電子 32位專用變頻MCU,，64MHZ CPU和PWM操作時鐘,，高精度頻率輸出。

　?、?、低廉的系統(tǒng)成本。UPD70F3454搭載有上電清零,、電壓檢測,、穩(wěn)壓器,、4個運放、8個比較器,、編碼器接口等豐富外設資源。

　?、?、豐富周邊功能。5V單電源,、外部總線,、DMA控制器。

　?、?、提供安全、安心的高端變頻電機*價系統(tǒng),，對系統(tǒng)各個模塊有軟件的參考代碼,比如PWM,、AD、TMT等模塊,，用戶可以很方便的在原系統(tǒng)上進行二次開發(fā),。并且有電機組強大的支持團隊。

　　UPD70F3454除了高速實時響應和單時鐘指令外,，還支持乘法指令,、飽和運算、位操作等為數(shù)字伺服控制系統(tǒng)而優(yōu)化的指令,。本文基于UPD70F3454的伺服控制系統(tǒng),，充分利用MCU內(nèi)部資源情況下，電路設計簡單,、外圍器件少,，滿足矢量控制的實時要求，實現(xiàn)伺服的全數(shù)字化的控制,。而低成本高性能的MCU控制特性使得該系統(tǒng)具有很好的應用前景,。

　　目前，UPD70F3454已在客戶的通用伺服,、紡織機械,、縫紉機得到普遍應用。詳細的產(chǎn)品資料及技術支持請聯(lián)系瑞薩電子授權代理商世強電訊,。