Nouveau logiciel de commande de moteur BLDC triphasé
Associée au pilote de moteur en demi-pont intégré BridgeSwitch de Power Integrations et à l’outil de configuration et de diagnostic MotorExpert facile à utiliser, cette solution « matériel-plus-logiciel » complète proposée par Power Integrations permet un rendement de 98,2%, réduit de plus de 70% la place occupée sur la carte, et ne nécessite que 3 composants pour le circuit de retour de courant, contre 30 dans le cas d’une solution discrète. Cette solution est idéale pour les appareils résidentiels et commerciaux équipés de moteurs triphasés, comme les ventilateurs de climatiseurs, les sèche-cheveux à turbine rapide, les compresseurs de réfrigérateurs, les ventilateurs de hottes de cuisine, et autres pompes à eau.
« Les solutions traditionnelles de commande vectorielle (FOC) à trois shunts nécessitent des amplificateurs opérationnels (amplis-op) coûteux et encombrants, ainsi qu’un circuit d’adaptation pour conditionner le signal de courant moteur, » déclare Cristian Ionescu-Catrina, Responsable Marketing Produit Senior chez Power Integrations. « Nos CI demi-pont BridgeSwitch fournissent un retour de courant sans perte pour le demi-cycle positif, et notre logiciel de commande vectorielle triphasée reconstruit les informations de courant du demi-cycle négatif à partir des données présentes dans les signaux de courant des autres phases. Cela évite le recours à des résistances de détection de courant externes, à des amplis-op et à des circuits d’adaptation coûteux et à faible rendement, et aussi à la complexité associée. »
Le nouveau logiciel de Power Integrations ajoute la commande vectorielle (FOC) triphasée à la bibliothèque existante de code monophasé. Cela permet de régler en temps réel la vitesse et le couple moteur via l’interface utilisateur graphique (GUI) de Motor-Expert. Le code tourne sur n’importe quel Arm® Cortex®-M0 à 48 MHz, et ne nécessite pas de bloc d’accélération matériel. Il peut également être porté sur d’autres MCU équivalents. L’algorithme de modélisation actuel est robuste et fiable, et a passé avec succès des tests statiques et dynamiques approfondis, y compris en termes de réponse rapide à des événements temps-réel. La haute précision du courant garantit un fonctionnement avec un faible niveau de gigue. Le nouveau code est conforme à la norme MISRA C (Motor Industry Software Reliability Association). Il est également portable, modulaire, et permet à l’utilisateur de modifier n’importe laquelle des couches logicielles.
Comment fonctionne une commande de moteur triphasé avec les CI BridgeSwitch ?
Les CI BridgeSwitch de Power Integrations fournissent un signal de sortie de courant moteur qui cartographie le courant traversant le FREDFET côté bas. Un FET de détection interne assure une détection de courant sans perte. Le circuit de détection ne peut pas fournir d’informations sur le courant quand la diode intrinsèque antiparallèle est conductrice pendant la commutation. L’amplification de gain intégrée permet de connecter directement le signal de phase du courant à l’entrée CAN du microcontrôleur. Le circuit de détection locale fournit une mesure analogique précise du courant, avec un rapport signal/bruit et une précision élevés. Le nouveau logiciel comprend un algorithme de reconstruction qui utilise la relation de déphasage trigonométrique entre les signaux de courant des trois phases, pour déduire avec précision les informations de courant de phase négatif.
Nouvelle version de l’outil de conception Motor-Expert
Motor-Expert 2.0 est l’outil de configuration et de diagnostic de commande moteur facile à utiliser de Power Integrations, destiné à la famille de CI BridgeSwitch. Il fournit une interface graphique permettant de modifier facilement les paramètres d’entrée, ainsi qu’un émulateur de terminal pour interagir avec la commande moteur en mode série. En outre, une fonction oscilloscope permet d’afficher des graphiques linéaires des variables les plus importantes du contrôleur, qui peuvent être visualisées en temps réel.
M. Ionescu-Catrina ajoute : « Le développement d’une commande, son ajustement et son optimisation peuvent prendre des mois de développement logiciel. Power Integrations a créé Motor-Expert 2.0 en tenant compte des besoins de l’ingénieur concepteur. Le nouvel outil réduit le coût et la complexité de conception des commandes de moteur BLDC, et fonctionne avec le logiciel de commande de moteur triphasé et la conception de référence DER-964 récemment publiés, pour offrir un outil complet de développement de commande moteur. »
Le réglage du moteur et de l’application se font via l’interface graphique de Motor-Expert 2.0. Les coefficients de la boucle de commande sont mis à jour en temps réel, sans qu’il soit nécessaire de recompiler le code. L’interface permet également aux utilisateurs de visualiser le fonctionnement du système, en affichant l’état des données, notamment le courant, la vitesse, le statut, l’erreur de courant et l’erreur de vitesse. Un champ diagnostic dans l’interface logicielle fournit un aperçu du fonctionnement du variateur et du moteur. Motor-Expert 2.0 permet de concevoir des commandes de moteurs triphasés ou monophasés, et remplace la version précédente de Motor-Expert.
Disponibilité et ressources
Un nouveau modèle de référence d’onduleur triphasé utilisant trois CI demi-pont BridgeSwitch, dénommé DER-964, fournit jusqu’à 300 W de puissance de sortie, sans nécessiter de dissipateur thermique. Il élimine les shunts et les amplis-op que l’on retrouve dans les mesures de rétroaction conventionnelles, et convient à un large éventail d’applications, telles que les compresseurs, les hottes de cuisine, les ventilateurs résidentiels et commerciaux, et les pompes. Cette conception offre un rendement de 98,2%, occupe 65 x 50 mm sur le circuit imprimé, et peut être utilisée avec n’importe quel microcontrôleur Cortex-M0 ou équivalent. La solution logicielle complète BridgeSwitch, Motor-Expert 2.0 avec commande de moteur triphasé est disponible dès aujourd’hui, et comprend un manuel téléchargeable pour l’architecture logicielle, les API, les fonctions, les appels et les variables utilisés dans le code. Le nouveau code de commande de moteur triphasé et l’outil Motor-Expert 2.0 sont proposés dans le cadre de la suite Motor-Expert, sous licence gratuite pour utilisation avec les CI BridgeSwitch.
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