电气动力转向系统的扭矩控制问题

—— 扭矩控制问题

作者：Thomas Böhm 飞思卡尔时间：2009-09-14来源：电子产品世界收藏

　　飞思卡尔基于Power Architecture®的MPC560xP系列MCU专门为先进的电机控制应用而设计。该系列产品提供了用来获取电机控制信号的高精度模数转换器(ADC)和定时器功能模块，基于哈佛结构的高性能核处理单元以及能产生中心对齐、边沿对齐和非对称PWM波形的脉宽调制模块(PWM)。

本文引用地址：http://www.amcfsurvey.com/article/98100.htm

　　新推出的系统基础芯片MC33905系列产品集成了为32位MCU以及动力转向控制单元其它组件提供的电源管理解决方案。MC33905系列产品包含了两个5V/3.3V可选的电压调节器，一个ISO 11898高速CAN接口和两个LIN 2.0接口。这些集成的监控单元能满足系统低压检测和电压、电流以及温度保护的功能需求。

　　MC33937预驱动器集成了具有超过1A电流栅极驱动能力的上桥臂和下桥臂FET的驱动器。该芯片能与微控制器的PWM输出通道接口直接连接，并能通过SPI串行端口进行用户配置。

　　技术挑战

　　矢量控制为输出最大扭矩，将永磁同步电机的转子磁场和定子磁场按一定的方向进行排列，最佳的解决方案就是保证两者磁场彼此相交成90度。这种为保持90度磁场排列的方案就是所谓的磁场定向控制(FOC)。

　　典型永磁同步电机(PMSM)控制方案的周期大约为50 µs，在一个控制周期中，需要完成以下控制事务：

　　· 电机相电流和直流母线电流的测量和计算

　　· 编码器/解析仪信号的处理和转子位置的计算

　　· 电机电流(id，iq)的克拉克/帕克变换处理

　　· 处理电流控制算法

　　· 通过反帕克/克拉克变换产生新的PWM信号

　　由于上面描述的控制事务和功能安全系统的需求，电气动力转向控制单元的设计者需要面对以下的技术挑战。

　　快速而精确地获取状态变量

　　若给定PWM的控制周期，为获得直流母线电流和(或)相电流，需要快速而精确的模数转换器(ADC)。为了可以在一个PWM周期内完成多个数据点的过采样，ADC需要具备快速的转换速度。典型地，在至少保证9位转换精度的情况下ADC的转换时间不应超过1.5 µs。