
瑞萨电子32位mcu在伺服电机中的应用.pdf
3页深圳世强电讯有限公司刘宗德应用工程师瑞萨电子瑞萨电子 32323232 位位 MCUMCUMCUMCU 在伺服电机中的应用在伺服电机中的应用刘宗德 应用工程师,世强电讯在伺服系统中, 由于交流永磁同步电机具备十分优良的低速性能、 可以实现弱磁高速控制, 调速范围宽广、动态特性和效率都很高,已经成为伺服系统的主流之选目前永磁同步交流伺服技术已成为工业自动化的支撑技术之一本文以瑞萨电子 32 位变频用 MCU V850E/IX3 UPD70F3454 为例,阐述其在交流伺服系统中的应用关于瑞萨电子关于瑞萨电子 UPD70F3454UPD70F3454UPD70F3454UPD70F3454UPD70F3454 是瑞萨电子开发的用于变频控制的 32 位高性能 MCU,使用 V850 核、RISC 架构、5 级流水线、内置 DSP 功能、最大 64MHZ,内置 256K flash ROM 及相关外围功能,例如 DMA 控制器,定时器/计数器,串行接口 UART、SPI、IIC,A/D,总线控制器,低压检测,片上调试等针对变频控制,UPD70F3454提供有 2 组六相 PWM 输出、两组独立的 12 位 AD 转换器,内置比较器和运放,两组编码器输入计数器,高度集成了伺服电机控制所需的外围设备,并且可以实现用一个 MCU 实现对两个伺服电机的控制。
系统原理系统原理1、系统硬件结构:基于 UPD70F3454 的伺服控制系统硬件如下图主要包括:⑴、MCU UPD70F3454 及其周边电路,3454 为核心控制器,接收外部信号,判断系统的工作模式,并转换成逆变器的开关信号输出,隔离后后驱动 IPM,EEPROM 用于参数的保存和用户信息的存储RS232 模块负责与上位机进行通信,或者直接通过上位机发送速度、方向控制信息;编程、调试可以通过 MINICUBE、MINICUBE2、PG-FP5⑵、IPM 驱动电路,MCU 输出 6 相 PWM 信号,经过光耦隔离传送、IPM 全桥逆变输出,驱动伺服电机工作的强电电路⑶、电流采样,系统至少需要采样两相电流,如 Ia 和 Ic,采样电路的信号经 3454 内部 AD 模块的运放、比较器后进行模数转换⑷、转子位置检测,由增量式光电编码器输出的正交编码信号 A、B、Z 输入至 MCU 的 TMT 模块,可以判断电机转子的位置和电机转速信号⑸、传感器信号的输入,包括脉冲量输入、模拟输入、开关输入等及与其他 MCU 的通信深圳世强电讯有限公司刘宗德应用工程师P W M 带死区控制的6相P W M: T O B1T1---T3 T O B1B1---B31 2bit ADC 电 流 反 馈、内 置 运 放、比 较 器 ANI1 0、ANI1 1T M T 正交编码输入A、B、Z: TEN C0 0、TEN C0 1、T E CR0I P MP M S MANI1 0ANI1 1UVW2 ShuntABZ编 码 器TEN C0 0TEN C0 1TEN C R0Power SupplyV D D、V SS调 试、编 程 接 口EEPROMI I C接 口G PIO模 拟 量 输 入开 关 量 输 入1 0bit A D CL C D、L E D DisplayG PIOP C、上位 机R S232TimerG PIOT I A2 0方 向 控 制速 度 控 制与上位机可以通过与上位机可以通过R SR SR SR S232232232232、、R SR SR SR S485485485485或 者 直或 者 直 接通过上位机发送速接通过上位机发送速 度度、、方向控制指令方向控制指令脉 冲 量 输 入TimerU A RT其 他M C UU P DU P DU P DU P D7 07 07 07 0F F F F3454345434543454图: 瑞萨电子 UPD70F3454 伺服控制硬件结构图2、特点及优势:①、精细的全数字化控制。
采用瑞萨电子 32 位专用变频 MCU,64MHZ CPU 和 PWM 操作时钟, 高精度频率输出②、低廉的系统成本UPD70F3454 搭载有上电清零、电压检测、稳压器、4 个运放、8 个比较器、编码器接口等丰富外设资源③、丰富周边功能5V 单电源、外部总线、DMA 控制器④、提供安全、安心的高端变频电机评价系统,对系统各个模块有软件的参考代码,比如 PWM、AD、TMT 等模块,用户可以很方便的在原系统上进行二次开发并且有电机组强大的支持团队TMT: Timer/Event Counter T TMT在通用定时器上增加了编码器计数功能深圳世强电讯有限公司刘宗德应用工程师UPD70F3454 除了高速实时响应和单时钟指令外,还支持乘法指令、饱和运算、位操作等为数字伺服控制系统而优化的指令本文基于 UPD70F3454 的伺服控制系统,充分利用 MCU 内部资源情况下,电路设计简单、外围器件少,满足矢量控制的实时要求,实现伺服的全数字化的控制而低成本高性能的 MCU 控制特性使得该系统具有很好的应用前景目前,UPD70F3454 已在客户的通用伺服、纺织机械、缝纫机得到普遍应用详细的产品资料及技术支持请联系瑞萨电子授权代理商世强电讯。












