标题: 无刷永磁马达无感测控制系统晶片设计技术之发展
Development of System-on-a-Chip Digital Control Technology for Sensorless Control of Permanent-Magnet Synchronous Motor Drives with Sensorless Power Factor Correction Control
作者: 邹应屿
TZOU YING-YU
国立交通大学电机与控制工程学系(所)
关键字: 永磁同步马达无感测控制;马达控制IC设计;无感测功因控制;系统晶片;智慧产权;电源通讯;PMSM motor sensorless control;motor control IC;sensorless PFC;system-on-a-chip;power line communication
公开日期: 2007
摘要: 随着家庭自动化、白色家电、汽车电子化的发展,调速变频器将扮演更为广
泛且重要的角色,本计画拟整合马达控制技术、电力电子技术、与可程式系统晶
片设计IC设计技术,建立以IC设计为导向的马达驱动IC设计平台,发展相关马达
控制IP,研制一个具有功率因数修正功能可应用于永磁同步马达的无感测控制晶
片,可应用于跑步机、压缩机、调速主轴驱动器等。本研究将以1 HP的永磁同步
马达为对象,发展具有高效率、高功因特性的可调速无感测马达控制晶片。本研
究整合数位电源控制与数位马达控制的系统晶片设计与实现技术,研究计画共计
三年,各阶段的主要研究摘要分述于后:
第一年:数位式Sensorless VOPFC控制IC之设计与实现
本阶段主要目标在于建立一个以新型FPGA&DSP为核心的数位电源与马达
控制系统晶片设计平台,同时以此为基础设计一个应用于马达驱动器的数位式可
调输出电压功率因数控制IC。传统的PFC控制架构需要一个输入电源的电压感测
器、一个线电流感测器、以及一个输出直流电压感测器。在PFC转换器中的电流
感测器必须采用隔离式的,若以current shunt检测电流,其共模杂讯很大,会大
幅降低回授信号的品质,采用电流感测器同时也增加了系统的成本。本阶段将发
展不需要线电流感测器的无感测PFC控制方法,发展PFC转换器的线电流估计模
型,探讨数位式VOPFC的控制架构,本研究将利用数位控制的优点提出一种精简
的可程式(programmable)与可组合式(configurable)的整合式电源与马达控制架构,
发展单相市电PFC转换器的无感测控制方法,使其可应用于马达驱动之前级电
源,并完成实现验证。
第二年:数位式无刷同步马达Sensorless Motor IC之设计与实现
目前永磁同步马达的无感测控制方法,主要可分为两类,一类是以马达模型
为基础的转速估测法,另一类是以信号注入为基础的转速估测法。前者在低转速
时,由于信号杂讯比的降低,难以改善其性能与可靠度;后者在高转速时,由于
反抗电动势的增加,而降低了信号杂讯比。为了克服此一问题,本计画将提出一
种以讯号处理技术为基础的编码信号注入锁相回路转子位置估计方法,藉由转子
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磁场的变化,侦测调变波之相角变化,藉此估计转子位置。本研究将发展以数位
信号处理为基础的编码与解码方法,用于定子信号之注入与检出,藉此估测转子
位置,并发展其晶片实现方法。为了验证本计画所提出的方法,将采用整合
ModelSim与Simulink模拟软体进行包含马达、功率级与信号处理的模拟与分析,
并完成电路设计实现验证。
第三年:具有PLC介面之Sensorless 无刷同步马达控制系统晶片之设计与实现
本阶段将整合前两年之研究成果,发展数位电源控制与数位马达控制的
SOPC cell library与嵌入式DSP即时多工控制软体,特别着重于本计画所发展之永
磁同步马达的无感测控制所需要使用的IC设计智权,研究将着重于以积体电路实
现为导向的电路设计、同步电流取样电路设计、数位式PWM产生电路、电流注
入数位编码信号产生器与解码电路。本计画同时将整合电源线通讯(PLC)晶片,
完成具有PLC介面的系统整合实验。
综合而言,为了落实数位马达控制技术的发展,本计画将以永磁同步马达无
感测驱动器为对象,整合马达控制技术、电力电子技术、数位信号处理技术、与
电源线通讯技术、与SOPC晶片设计技术,发展数位马达控制的可程式系统晶片
设计方法。
官方说明文件#: NSC95-2221-E009-338-MY3
URI: http://hdl.handle.net/11536/88694
https://www.grb.gov.tw/search/planDetail?id=1645997&docId=281585
显示于类别:Research Plans