隨著工業(yè)自動(dòng)化的要求不斷提高和節(jié)能的倡導(dǎo)，變頻器的應(yīng)用越來越廣泛，在電力、水泥、電梯、礦山、冶金、交通等現(xiàn)代領(lǐng)域得到了前所未有的推廣和應(yīng)用。在過去的幾年內(nèi)變頻器市場(chǎng)一直保持著較高增長(zhǎng)率。近年來，變頻器市場(chǎng)正保持著12%-15%的增長(zhǎng)率，預(yù)計(jì)5年之內(nèi)，變頻器市場(chǎng)需求仍將繼續(xù)保持10%以上的增長(zhǎng)率。
變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機(jī)工作電源頻率的方式來控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。MCU作為變頻驅(qū)動(dòng)控制的核心部件，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來提供其所需要的電源電壓。隨著高性能微處理器的應(yīng)用以及控制技術(shù)的發(fā)展，變頻器進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)小型輕量化、高性能化和多功能化以及無公害化。
變頻器可以分為通用變頻器和矢量變頻器，矢量變頻器采用矢量控制方式，屬于高性能控制方式，基于異步電動(dòng)機(jī)的按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，其控制原理類似直流電動(dòng)機(jī)。矢量變頻器控制精度更高，低速輸出扭矩更大。
在面對(duì)要求高速響應(yīng)的工作機(jī)械時(shí)，如工業(yè)機(jī)器人，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在速度響應(yīng)上至少需要100rad/s，矢量變頻器速度響應(yīng)值最高能達(dá)到1000rad/s，可保證機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)快速、精確地工作。矢量變頻器一般還應(yīng)用在重負(fù)載啟動(dòng)的場(chǎng)合，例如大功率長(zhǎng)皮帶、提升機(jī)等。普通變頻器在此類場(chǎng)景不適用，由于啟動(dòng)時(shí)負(fù)載過重，輸出扭矩不足，會(huì)導(dǎo)致電機(jī)無法啟動(dòng)，將報(bào)告電機(jī)堵塞或變頻器過流等故障。
雅特力AT32 MCU矢量變頻器應(yīng)用方案
矢量變頻控制的扭矩大、扭矩輸出平穩(wěn)，噪音小、效率高。但是控制算法復(fù)雜、運(yùn)算量較大，對(duì)MCU性能有一定要求。雅特力矢量變頻器應(yīng)用方案采用AT32F421系列超值型ARM® Cortex®-M4微控制器，M4內(nèi)核可媲美M0價(jià)格，主頻高達(dá)120MHz，最高可支持64KB閃存存儲(chǔ)器(Flash)及16KB隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)，提供豐富接口與各種功能，可實(shí)現(xiàn)高性能、高精度的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制。
AT32F421C8T7作為變頻驅(qū)動(dòng)控制的核心部件，通過控制變頻器中的IGBT、電流傳感器達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，并實(shí)現(xiàn)變頻器的保護(hù)功能，如過流、過壓、過載保護(hù)等。AT32F421具有高速GPIO處理響應(yīng)速度，以及快速ADC轉(zhuǎn)換速率，高達(dá)2MHz以上，極大的提高了變頻器的響應(yīng)速度，可以對(duì)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行精確控制，具有系統(tǒng)響應(yīng)快，調(diào)速范圍廣，加減速性能好等特點(diǎn)。在對(duì)轉(zhuǎn)矩控制要求高的場(chǎng)合，具備優(yōu)越的控制性能。
同時(shí)，變頻器工作的工業(yè)環(huán)境面臨著電磁波干擾、腐蝕氣體、震動(dòng)和沖擊等考驗(yàn)，這就需要MCU的穩(wěn)定性。AT32F421支持工業(yè)級(jí)別芯片工作溫度范圍-40~105°C，能夠適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，如造紙機(jī)、印染機(jī)均要求在高濕、高溫并有腐蝕性氣體的環(huán)境中工作。提高了產(chǎn)品的可靠性和環(huán)境適應(yīng)性，產(chǎn)品功能更優(yōu)化、應(yīng)用更靈活、性能更穩(wěn)定。
AT32F421C8T7應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
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極致性價(jià)比Cortex®-M4內(nèi)核，主頻高達(dá)120MHz，具有快速高效的算法能力
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集成豐富外設(shè)接口增強(qiáng)連接性，數(shù)據(jù)采集靈活性高，滿足多樣化終端設(shè)備接入
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高速GPIO處理響應(yīng)速度，以及快速ADC轉(zhuǎn)換速率，高達(dá)2MHz以上
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支持工業(yè)級(jí)別芯片工作溫度范圍-40~105°C，對(duì)復(fù)雜的工作環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，保障系統(tǒng)穩(wěn)定性
