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[参考译文] MCT8315Z:用于低速 PMSM 控制的电机驱动器选择

Guru**** 1135610 points
Other Parts Discussed in Thread: DRV10970, MCT8315Z, MCF8316A
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/motor-drivers-group/motor-drivers/f/motor-drivers-forum/1335529/mct8315z-motor-driver-selection-for-low-speed-pmsm-control

器件型号:MCT8315Z
主题中讨论的其他器件:DRV10970,, MCF8316A

您好!

我们正在开发一种适用于需要高控制性能和低功耗的应用的产品。 我们的目标是使用速度控制器驱动-5000至+5000RPM 的速度范围内的 PMSM (永磁同步电机)、同时保持极小的抖动(小于1RPM)。 在低 RPM 时(例如、5或10 RPM)的精确速度控制对于我们的应用至关重要。

最初、我们评估了 DRV10970电机驱动器、该驱动器可为三相 BLDC (无刷直流)电机提供带传感器的正弦或梯形控制。 由于 DRV10970无需依赖 C2000微处理器并且无需代码即可运行、因此似乎是我们低功耗应用的理想之选。 然而、我们稍后发现 DRV10970将速度限制在10% PWM 命令以下(如数据表中所示)。 因此、我们无法使用该驱动器将电机驱动在大约500 RPM 以下。

作为替代方案、我们正在考虑 MCT8315Z 电机驱动器。 但是、我们无法确定它是否会在低速时遇到问题、以及它是否与我们的霍尔传感器布局兼容。 此外、虽然我们对 PMSM 更倾向于使用正弦电流、但如果梯形换向允许在低 RPM 下运行、则可以接受梯形换向。 您能否提供 MCT8315Z 的评估? 它是否具有与 DRV10970类似的低速限制?

我们还知道、由于无传感器电机驱动器(例如具有磁场定向控制的 MCF8316A)存在技术限制、因此不适合低 RPM。

您能否推荐最佳的电机驱动器和算法架构? 理想情况下、我们需要一个接受转矩命令、执行自己的电流环路控制并在低 RPM 下可靠运行的电机驱动器。 我们计划在单独的电路板上实施闭环速度控制器、在其中我们可以提供 PWM 或数字输入命令。 此外、我们可以在霍尔传感器旁边包含一个增量编码器。

提前感谢您的帮助。

电机规格:

PMSM 特性:正弦反电动势(bemf)、30度霍尔放置和数字霍尔传感器、12V 标称电压、7个极对、0.66A 额定电流、相位6.95 Ω 和884uH。 如有需要、我们可以提供更多详细信息。

此致、

极汉

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    尊敬的 Gokhan:

    MCT8315Z 不应具有像 DRV10970这样的最小占空比限制。 但是、需要注意的一点是、对于电感较低的电机、相电流在较低速度下可能会降至0、 并导致电机失速。

    在我们有传感器的集成控制驱动器中、MCT8315Z 将是满足您电压/功率要求的理想选择。 关于接受转矩命令的器件、您可以使用电位器将 ILIM 引脚上的电压从 (AVDD/2)调节到(AVDD/2 - 0.32) V、同时保持输入 PWM 为100%占空比。

    如您所述、由于 BEMF 不足、无传感器电机驱动器在低速运行时会受到限制。 但是、缓解这种情况的一种方法是使用齿轮箱、以便在输出轴以所需的 RPM 运行时、驱动器仍可以在高于充分 BEMF 检测所需的最低转速的情况下运行。

    此致、
    埃里克·C·

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    您好、Eric、

    感谢您发送电子邮件。 非常感谢您提供的有关 MCT8315Z 电机控制器的详细信息。 很高兴知道、它没有与 DRV10970相同的最小占空比限制。

    DRV10970数据表的第 9.1.1节说明了电机制造商有两种常见的霍尔放置选项。 第一个是0°霍尔器件放置(BEMF 和霍尔器件信号同相)、第二个是30°霍尔器件放置(BEMF 在霍尔器件信号30°前面)。 我们执行了建议的测试、发现我们的电机采用 30°霍尔器件布局(BEMF 将霍尔器 件信号置于30°前面)、如下图28所示(不过、霍尔 IC 极性反转可通过_HP<->_HN 引脚处理)。

    在决定选择 MCT8315Z 之前、我们希望确保它是否能够以最佳方式支持这种30°霍尔布局。 你对此有何看法? MCT8315Z 中的"ADVANCE"引脚提供的超前角是与此相关的、还是完全不同的概念? 我们应该如何确定优化的"超前角"、测试程序是什么?

    再次感谢您提供的见解。

    此致、

    极汉

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    尊敬的 Gokhan:

    MCT8315Z 具有  从0°到 30°的超前角(也称为超前角)配置、可适应霍尔效应放置。 这可能需要一些试错调整才能实现最佳的超前/超前角设置。

    这个较旧的 E2E 主题对该主题进行了更深入的讨论:
    https://e2e.ti.com/support/motor-drivers-group/motor-drivers/f/motor-drivers-forum/1161803/mct8316z-q1-hall-sensor-placement-0-vs-30

    但是我有一个问题、如果您的应用需要反向旋转电机、则 30°超前角会成为30°滞后角、并可能降低电机效率/性能。  遗憾的是、我认为 MCT8315Z 不支持负超前角配置。

    希望这对您有所帮助。

    此致、
    埃里克·C·

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    Eric、您好!

    DRV10970数据表中的"30度霍尔效应安置"这一短语起初有点令人困惑、但最终我们了解了这一情况。 对于 DRV10970、术语"30度霍尔放置"是指电机相位的 B-emfs 与数字霍尔传感器的信号变化之间的30度相位差。 如果这两个信号(反电动势和霍尔输出)之间存在30度相位差、则意味着电机相位和霍尔传感器是对齐的(它们具有0度相位差并以120度偏移放置)。 最初、我们认为短语"30度霍尔放置"意味着霍尔传感器和电机相位之间存在30度偏移。 不过、在后续电机驱动器的数据表中似乎没有使用这个令人困惑的词。 由于在我们的电机中、电机相位和霍尔传感器在0度对齐、MCT8315Z 似乎适合我们的需求。 它将是一个很好的解决方案、因为我们可以在10%占空比以下运行它。

    感谢您的支持。

    Gökhan