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【电机】单芯片DSP电机控制系统在家用电器中盛行起来_电机_家电

南宫静远 2024-12-18 09:47:59 0

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最新一代嵌入式DSP电机掌握IC支持前辈的掌握算法,从而使家电制造商能够减少开拓韶光、本钱和风险,同时提高其产品的效率、功能性、降噪性和性能。
虽然电子电机掌握存在许多处理器选项,但DSP长期以来一贯被认为是最适宜电机掌握的,由于它在处理真实天下旗子暗记方面具有上风。
如今,许多家电原始设备制造商和电机制造商正在迅速采取经济高效的DSP作为电机掌握技能的首选。

大略、快速且具有本钱效益

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家电 OEM 创造,当今的一代电机掌握 DSP 与传统微掌握器 (MCU) 一样易于利用且价格低廉,并且他们已经能够充分利用 DSP 功率来实现更高等的掌握算法。
通过在软件中对硬件功能进行建模,这大大降落了系统本钱。
通过肃清硬件并专注于软件,家电OEM可以比以往更快地修正和增强其电机掌握,并为全体白色家电产品组合(包括冰箱,洗衣机和空调)创建一个电机掌握办理方案平台。

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(图片来自网络侵删)

艾默生电气公司正在利用ADI公司的DashDSP系列为其大部分变速电机掌握产品供应通用平台。
艾默生技能副总裁 Eric Wildi 表示:“这种通用性使我们能够充分利用开拓的代码并将其运用于完备不同的运用和/或电机技能。
这一方面,再加上闪存可重编程性、用户友好的环境和ADI的开拓工具,正在加快我们的上市韶光,并大幅降落我们的工程用度。
我们估量,对基于DashDSP的现有电机掌握器的修正将须要几天韶光,而不是几周乃至几个月。

展望未来,下一代嵌入式DSP将不仅仅能够进行电机掌握。
下一代DSP将接管对全体系统的更多掌握,并许可设备OEM通过网络监控电机和全体设备的运行状况,然后在发生故障之前安排掩护。
下一代仿照和数字功能还将实现家庭网络的无线通信和语音识别,以改进用户界面。

从硬件到软件

消费者需求是推动家电OEM利用电子电机掌握的紧张力量。
电子电机掌握许可变速运行,从而为消费者供应更安静的操作、更高的效率和更好的整体性能。
例如,配备变速压缩机的冰箱比配备定速压缩机的冰箱利用的能量少 30%,由于压缩机仅在所需的冷却功率下运行。
另一个好处是温度保持更稳定,因此由于温度循环较少,食品可以保持更永劫光的新鲜。
在洗衣机中,高旋转速率会提取更多的水,因此干衣机花费更少的能量并更快地完成洗衣。

虽然终端消费者受益于数字电机掌握,但OEM也受益于基于DSP的数字电机掌握,由于DSP功能强大,足以许可软件对硬件进行建模。
这种建模方法是通过开拓和履行前辈的掌握算法来实现的,是OEM知足消费者需求的最佳方法。

电机转速

软件算法可以在不该用传感器和旋转变压器的情形下显著提高电机速率。
转子估计和反馈驱动电机绕组的速率越快,速率掌握得越快、越准确。
虽然传感器和旋转变压器可用于直接丈量转子位置,但这些组件会增加本钱、制造繁芜性并降落整体质量和可靠性。
高性能DSP和仿照系统的组合许可利用无传感器掌握软件算法,从而在不影响性能的情形下肃清对此类传感器的需求。

新电机类型

在软件中对电机进行建模的能力还许可利用更广泛的电机类型,包括互换感应电机 (ACIM)、无刷直流电机 (BLDC) 和开关磁阻电机 (SR)。
虽然一些廉价的电机由于难以精确掌握而无法用于电器运用,但DSP能够实行必要的掌握水平。
例如,考虑SR电机。
SR电机的低制造本钱,高可靠性和出色的扭矩特性使人们预测它将上升到电器中利用的电机类型的最前沿。

然而,SR电机的采取速率很慢,由于这些电机难以掌握,由于电机绕组必须以精确的顺序勉励,须要高分辨率的转子位置信息。
此外,SR电机是高度非线性的,导致高转矩脉动和噪声。
基于DSP的办理方案可以在软件中办理这两个问题,而不会增加系统本钱。
DSP的快速打算能力与捕获电机电流的精密仿照前审察结合,不仅可以得到高速运行电机所需的转子位置信息的高分辨率,而且还可用于校正转矩非线性。
直到最近,SR电机掌握还哀求利用传感器或定制设计的ASIC,这增加了系统本钱,并将SR电机的利用限定在高端、高价电器上。
借助嵌入式 DSP 电机掌握器,家电制造商现在可以在其全体家电产品组合中利用 SR 电机。

对制造和供应链的好处

从硬件到软件的关注点的转变也改变了家电制造商利用电机的办法。
最显著的影响是由于DSP许可简化软件中的繁芜电机和运用建模。
单个型号可用于不同制造商的电机,因此家电 OEM 只需利用一块掌握板即可轻松得到第二源电机。
很快,软件算法将供应”自适应调谐“。
这种技能许可掌握器在启动时将自身调度到任何电机,以便在设备的利用寿命内随时改换电机。

DSP的高带宽也可用于对软件中的电路元件进行建模。
这减少了利用的组件总数,从而降落了本钱并简化了制造。
在软件中对电路元件进行建模还具有减少制造可变性的有益效果。
同样,嵌入式DSP电机掌握的闭环特性也使设备对电机中的制造变革不太敏感。
在这些情形下,家电制造商能够以更低的本钱为客户供应更同等的性能。

上市韶光

这种掌握电机的新方法的终极好处是,家电OEM可以在所有产品中利用一系列DSP和算法,以缩短上市韶光并节省投资用度。
用于掌握 BLDC 冰箱压缩机的相同算法也可用于掌握 BLDC 空调压缩机。
同样,用于功率因数校正等功能的其他软件算法也可以用作所有产品的通用平台。

通过将软件从一代产品”重用“到下一代产品,进一步缩短了上市韶光。
改进软件或添加新功能只需很少或无需修正硬件即可完成,从而简化了产品鉴定和认证测试。

未来趋势

虽然DSP为当今的电器和电机制造商供应了相称大的好处,但在不久的将来,电机掌握DSP带宽将以相同的价格从20 MIPS增加到150 MIPS增加七倍以上。
由于白色家电的电机掌握将须要20至40 MIPS的带宽,因此无需向掌握板添加额外组件或DSP繁芜性即可处理新功能。

例如,语音识别须要10到20 MIPS才能实现”自然措辞“识别,而不是大略的”命令和掌握“。
后者哀求用户说出单个单词命令,而前者许可用户像往常一样连续说话。
”自然措辞“识别还许可用户说出完全的数字,而不是一次说一个数字。
例如,”515“可以说成”五百一十五“而不是”五一五“。
语音识别在电器中的利用将彻底改变用户界面,乃至可以集成到当今的电机掌握DSP中。
但这场革命并没有随着语音识别而结束——这项技能的一个分支将是主动降噪,这将进一步减少电器产生的噪音。
这可能许可家电OEM利用噪音更大,更便宜的电机,由于该软件可以在不增加本钱的情形低落低噪音。

有线或无线通信是可以嵌入电机掌握DSP中的附加功能。
DSP已经成为通信的首选处理器,当今许多DSP内核上都存在多种运用。
可以包括用于有线通信的大略软件调制解调器,或者可以在芯片中包含RF模块,DSP处理无线旗子暗记的阐明和掌握。

由于 DSP 可用于监控电器电机的运行状况,因此包含互联网通信将许可家电 OEM 远程监控其所有正在利用的产品。
这将产生两个主要而有益的结果。
首先,它将许可OEM在发生故障之前安排设备的掩护。
其次,它将许可OEM网络有关其产品中电机性能的最新实时信息,以便他们可以将这些信息反馈给电机制造商。
由此产生的数据将展示电机如何在许多不同环境中的实际产品中运行,并将帮助电器和电机制造商在未来制造更好、更可靠的产品。

总结

越来越多地利用DSP来掌握电动机,这表明电机掌握正在将其重点从硬件转移到软件。
这种转变是由于DSP具有优胜的带宽以及它们对处理真实天下旗子暗记任务的适用性。
这种转变的结果是,家电制造商在选择在其运用中利用哪种类型的电机时,现在有更多的选择。
软件建模的利用,除了提高性能、降落本钱、提高可靠性和效率外,还增加了家电制造商的灵巧性,使他们能够二次采购电机。

来 源 | ADI

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