交流伺服驱动器设计图解分析

　　对电机驱动控制器设计者而言，一个包含可配置的数字及模拟控制技术，以及功率电路与功率开关器件驱动电路决方案的运动控制设计平台可以大幅简化设计工作。国际整流器（IR）公司推出的整合了硬件与软件的IRMCS201设计平台，成为AC伺服驱动运动控制器设计平台的典范。该设计平台包括伺服驱动控制器与ServerDesigner软件工具。

　　伺服驱动控制器的核心是电机控制专用芯片IRMCK201。围绕国际整流器公司的运动控制引擎所设计的IRMCK201芯片，属于iMoTIon IP系列的一部份。iMoTIon芯片组内的MCE可以在6μs内执行完磁场定向控制控制，而高效能可编程DSP则需要15～20μs，获得了比传统DSP快上20倍的运算速度。MCE的速度更快是由于它被设置为成平行硬件控制器信号处理器，避免了传统微控制器或DSP架构所遇到的困难，以至能够达到模拟控制的频宽，提供更多的弹性与增强的数字控制效能。，MCE可以支持更高的力矩控制频宽，实现更多的其它控制与外围功能，而不会超出有效周期时间。

　　为电机控制专用芯片的应用而开发的软件工具ServerDesigner，安装在PC机上。客户只需利用ServerDesigner软件，透过芯片上的 通讯端口，配置芯片上的存储器，便可根据特定的需要来调整控制，以满足所需的设计规格。主通讯逻辑包含了应用于RS232C、RS422或RS485通讯 的异步通讯接口，以及一个快速的SPI接口和一个8位宽的主并行接口（Host Parallel Interface）。所有的通讯端口都对存储器有相同的存取能力，可以让用户读写每一个选取的存储单元，并借助任何可用的端口进行配置与检测驱动。使得原本复杂的设计流程得到简化。

　　伺服控制器设计

　　根据IRMCS201设计平台所提供的伺服驱动控制器硬件设计参考，可设计出伺服驱动控制器。

　　主机接口

　　IRMCK201芯片提供了RS232/RS422/485、SPI接口或8位并行接口与外部主机通信，RS232/RS422/485通信方式可以编程 选择。通过MAX232电平转换芯片，RS232接口允许PC主机直接对MCK201寄存器的内容进行配置和监控系统的运行状态。不同通信方式通常都处于激活状态，可以相互切换，但不能运行。

　　电机控制接口

　　IRMCK201芯片具有6路SVPWM输出，通过光耦与IR2136芯片驱动三相桥式逆变器的功率开关器件IGBT，也可以与智能功率模块直接接口。驱动芯片IR2136具有防止同一桥臂直通逻辑，以及欠压、过流关闭所有输出的功能。IRMCK201提供了与IR2175线性电流传感芯片的直接接口引脚，IR2175的最大输人电压为260mV，具有将模拟输入信号转换为130kHzPWM信号的能力。

　　IRMCK201带有编码器接口电路，编码器脉冲数从200～10，000个转，脉冲频率可高达1MHz，可以方便地组成速度伺服控制系统。它可以与多种编码器连接，可接收有相互正交的ENA、ENB信号及零点标志信号，(https://.dgzj./ 电工之家)以及三路HALL信号输人，这三路信号既可以独立使用，也可以复用。系统上电时，IRMCK201可以通过HALL传感器信号及Z脉冲位置估计出永磁同步电动机转子磁极的初始位置。

　　控制输入与状态指示接口

　　IRMCK201具有控制输入与状态指示等数字IO引脚。控制输入信号包括启动、停止、运转方向、故障清除等;状态指示信号包括系统故障指示、PWM输出 使能、同步指示等。

　　串行存储器接口

　　IRMCK201具有串行存储器接口，芯片上电复位后自行通过I2C总线读取存储器中所配置的数据，而不需主机干预。，系统可以在没有主机控制的情况下单独运行，其初始化数据通过读取串行存储器的内容得到。

　　控制器参数配置

　　利用安装在PC机上的ServerDesigner软件工具，将电机参数和控制参数到MCK201中的寄存器中，完成控制系统的配置，不需要软件编程。电机参数包括额定转速、绕组的电阻、电感、额定电流、电机惯量、极数、空载电流值、编码器精度和类型，对于永磁同步电动来说，还有电压常数、转矩常数。控制参数包括PI调节器参数、加减速时间，以及PWM载波频率和区时间等。