Comment faire en sorte que les MCU innovants atteignent un contrôle de moteur économe en énergie
Aux États-Unis, la contribution des moteurs électriques à la consommation d'énergie est proche de 50%. Par conséquent, la réduction de la consommation d'énergie des moteurs peut effectivement améliorer l'efficacité énergétique. L'utilisation de la technologie de microcontrôleur (MCU) avancée est un moyen efficace de contrôler les moteurs. Ce document présente les derniers développements en matière de technologie MCU de contrôle de moteur et de ses applications.
L'un des principaux objectifs de réduction de la consommation d'énergie est le moteur, qui consomme environ 50% de la consommation totale d'énergie des États-Unis. On trouve plus de 50 moteurs dans la maison, généralement entre 70 et 80. Dans le secteur industriel, le contrôle automatique de l'usine est également largement utilisé.
Aujourd'hui, les récents développements de la technologie MCU permettent aux moteurs de fonctionner plus efficacement à moindre coût. Sur certains marchés, cela accélère la transition du contrôle électromécanique au contrôle électronique, permettant ainsi au contrôle de moteur à vitesse variable d'optimiser l'efficacité du moteur et de réduire le coût de toutes les applications au niveau de l'appareil.
MCU de contrôle de moteur à courant continu sans balai à faible coût
Comparés aux moteurs à balais qui sont souvent utilisés dans le contrôle des moteurs, les moteurs à courant continu sans balai (BLDC) contrôlés par MCU éliminent l'usure des balais et les mécanismes d'arc. La durée de vie du moteur est donc essentiellement limitée par celle du roulement. En outre, les systèmes de moteur BLDC basés sur les MCU présentent les avantages suivants: rendement élevé, rapport couple-inertie élevé, performances en vitesse plus élevées, faible bruit, meilleure efficacité thermique et caractéristiques EMI inférieures.
L'utilisation de microcontrôleurs 8 bits spécialement conçus pour la production en série de commandes de moteur est une méthode très peu coûteuse pour résoudre les problèmes de commande de moteur numérique. Avec un matériel spécifique aux performances et aux commandes de mouvement pouvant atteindre 10 MIPS (y compris le PWM 14 bits aligné au centre, un module de retour de mouvements et un CAN haute vitesse), les applications qui nécessitaient auparavant des processeurs coûteux peuvent désormais être traitées à moindre coût. MCU 8 bits.
Le microcontrôleur 8 bits pilote un variateur de fréquence ACIM triphasé.
La commande PWM triphasée dans certains MCU, tels que le PIC18F4431, peut fournir les trois commandes BLDC matériellement, en minimisant le logiciel à développer et à mettre au point. Jusqu'à 8 canaux PWM disponibles, il n'en faut généralement que 6 pour piloter un moteur triphasé. Par conséquent, les deux canaux restants peuvent être utilisés pour d'autres fonctions sans nécessiter de composants supplémentaires. Le module de retour de mouvement avec interface de codeur intégrée en tant que partie principale du MCU réduit le nombre de composants et le coût du système.
Une MCU avec un CAN avec un taux d'échantillonnage de 200 K par seconde fournit la vitesse nécessaire au contrôle en boucle fermée. L'utilisation simultanée de deux canaux différents permet d'échantillonner simultanément la tension et le courant. Une telle transition rapide est nécessaire lors de la mesure de la force électromotrice arrière dans le contrôle de moteur en boucle fermée, et la possibilité de synchroniser le CAN avec le PWM sur le front montant ou descendant minimise le bruit de commutation. Ensemble, ces modules éliminent le besoin de composants de commande de moteur externes tels que des CAN et des codeurs de position haute vitesse.
Dans de nombreuses applications de contrôle moteur, le fonctionnement à sécurité intrinsèque est très important. Une MCU avec un moniteur d'horloge à sécurité intégrée (un oscillateur RC interne pouvant être utilisé comme horloge de secours en cas de défaillance d'un cristal) permet aux concepteurs d'utiliser une commande numérique offrant une grande fiabilité. Les temps morts programmables sur le PWM minimisent le bruit de commutation, réduisent le temps de développement de plusieurs semaines et respectent les délais critiques du programme pour la commercialisation de nouveaux produits. Dans tous les cas, les microcontrôleurs dotés d'une mémoire flash fiable offrent un potentiel de mise sur le marché rapide et la flexibilité nécessaire pour s'adapter à l'évolution de la demande avant l'installation ou pendant l'utilisation.
