使用8位微控制器实现无传感器磁场定向控制

由于更高的效率，更好的动态响应和更小的转矩波动，因此在消费和工业电机中越来越多地使用磁场定向控制（FOC）。使用英飞凌8位微控制器XC886和XC888来实现无传感器FOC技术（当输出15kHz PWM载波频率和133ms电流控制响应时间时）仅需要58％的CPU负载，足以满足特定功能应用的需求。
高度优化的PWM单元CAPCOM6E可以触发一个模数转换器来测量单个DC总线电阻上的电流，从而为在标准8位微控制器上实现无传感器FOC创造了条件。 16位无传感器FOC算法只能通过片上协处理器MDU和CORDIC（矢量计算机）以及8051兼容CPU的联合应用来实现。
MDU是16位乘法和除法单元，CORDIC是16位协处理器，专用于矢量旋转和角度计算。在英飞凌的8位微控制器XC886和XC888上实现的无传感器磁场定向控制可以为电器制造商面临的能耗要求和价格压力提供完美的解决方案。
与通过硬编码实现的大多数其他类型的FOC不同，基于XC886 / 8微控制器的解决方案具有软件重新编程功能的其他优点，并且可以为用户提供灵活的应用程序选项。无传感器磁场定向控制磁场定向控制算法需要转子位置信息。
转子位置可以通过位置传感器（例如编码器或分解器）获得。另一种更具成本效益的方法是用于无刷直流电动机（BLDC）的无传感器FOC。
该方法基于转子的永磁体和定子的磁场之间的相互作用。为了确定转子的实际角度，可以通过积分特定电压来获得磁通矢量。
基于特定微分方程的电压模型只是旋转磁场电动机的简单模型。定子电流矢量i_s需要精确测量相电流。
用截止频率非常低的低通滤波器代替电流矢量可以简化集成。在标准的8位微控制器上实现的无传感器磁场定向控制（FOC）可以以最小的系统成本获得正弦换向的所有优势。
当仅使用单个电阻器采样来获取直流链路中的相电流时，对快速，准确的模数转换就有非常苛刻的要求。相电流必须在直流母线电流信号（三相空间矢量脉冲宽度调制的响应）外部重构。
空间向量是正弦曲线，其中心点可以“浮动”。在太空。
三相空间矢量由可分为六部分的六边形表示。电压空间中的任何矢量都包含“实数”。
来自一相的电压和“虚拟”电压。来自其他两个相的电压。
空间矢量算法将确定在第一和第二有效状态以及无效状态下的时间，以获得所需的空间矢量的大小和角度。参见图1中的示例。
第一有效状态（b＆amp; f）的时间为TU，第二有效状态（c＆amp; e）的时间为TW，无效状态的时间为T0。 。
它将出现两次，第一次出现在（000）矢量位置（a＆amp; g），第二次出现在（111）矢量位置（d）。为了在DC总线电流之外重建相电流，必须在活动状态期间触发模数转换器。
完美的正弦换向要求空间矢量还必须精确指向六边形的交点。以此方式，在DC链路中仅测量一相电流，并且仅重构一相电流。
但是FOC算法本身不允许这种情况。因此，必须使用空间矢量脉冲宽度调制来消除六边形的相交角。
消除交叉角会在输出信号中引起一些纹波，必须尽可能减少这些纹波。

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