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采用iCoupler技術的電機控制隔離方案


時間:2018-10-15 編輯:夏禪
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sinc3 濾波器的脈沖響應與先于中心采樣值的采樣值貢獻度對稱,且中心采樣值與其后面的采樣值相同。 電流的開關分量也沿平均電流點對稱:以使開關分量總和為零。 如果采樣窗口中心與用于驅動 H 橋的 PWM 同步脈沖對齊,則允許在不混疊的情況下測量相電流,但在從濾波器讀取數據時需要注意確保正確對齊采樣值。 濾波會強加一個延遲,以便 PWM 同步脈沖時濾波器的采樣值輸出將來自以前的多個時段。 相比基于 SAR 的電流測量,這在軟件程序安排中影響很大。


SAR 情況下,PWM 同步脈沖可觸發模數轉換器執行一系列轉換。 當為控制環路準備好數據時,系統會產生中斷并開始執行控制環路。 通過利用三角積分調制器和濾波器,這些采樣值將連續生成,但相電流測量的重要采樣值將在固定延遲后準備就緒。 應使用定時器或計數器應在出現 PWM 同步信號時生成中斷。 采樣值計數方面的延遲實際上是 sinc3 脈沖響應的一半。


在典型的控制系統中,PWM 定時器的零階保持效應遠超脈沖響應的一半,因此 SINC 濾波器不會嚴重影響環路定時。 通過利用三角積分調制器和定制濾波器,用戶可以自由切換 SINC 濾波器延遲以獲得采樣值分辨率。 這一靈活性在設計電機控制算法時是一大優勢。 通常算法的某些部分對延遲敏感,但對反饋的準確度不太敏感。 算法的其他部分與較低動態結合使用,并受益于準確度,但對延遲不太敏感。


考慮一個比例積分控制器 (PI) 算法。 P 部分和 I 元件可采用相同的反饋信號。 但是,可以分離 P 路徑和 I 路徑,并將反饋信號與不同類型的濾波功能結合使用。 在 PI 控制器中,P 元件主要用于抑制負載和速度的快速變化效應。 因此,它需要能對信號電平的快速變化做出響應。 I 元件專注于穩態性能,更側重于測量準確度。 因此,P 元件可受益于低分辨率、快速更新率的電流反饋信號,意味著 sinc3 濾波器的過采樣和抽取率較低。 I 元件將受益于較高的過采樣率,并可承受所產生的更新率下降。


需要更加注意的是,在處理較大負載的系統中使用三角積分調制器時,另一個需要考慮的因素是隔離。 一個選擇是,只使用隔離放大器并為模數轉換采用一個非隔離式調制器,或在調制器的輸出與用于數字濾波的器件輸入之間放置一個光耦合器。 另外,也可選擇隔離式三角積分調制器。 通過利用隔離式調制器,可以免除模擬過電流保護電路,因為數字濾波器還可采用可消除過電流效應的配置。


AD7403 Analog Devices 提供,便是這樣一個例子。 通過實施二階調制器,此器件允許靈活選擇分流器規格,并提供 14 位以上的有效位數以及 20 MHz 的輸出流速率。 通過利用適當的數字濾波器,此器件可以 78100 次采樣/秒實現 88 dB 的信噪比。 此隔離方案使用該公司的 iCoupler 技術,公司聲明該方案超過了典型光耦合器排列結構的性能。


由于加入隔離等功能,以及越來越多微控制器和可編程邏輯器件的濾波性能在增強,設計師可以繼續為機器人應用優化電機控制。

關鍵詞:電機 機器人 傳感器    瀏覽量:11255

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