iMOTION™ 运动控制引擎（MCE） iMOTION™ MCE - 概览

综述

所有 iMOTION™ 产品均搭载了运动控制引擎（MCE），因而无需在运动控制算法开发过程中进行软件编码。作为所有 iMOTION™ 产品的核心，MCE 的即用型电机控制算法和生产级软件助力客户加快开发周期。MCE 实现了磁场定向控制（FOC），并使用空间矢量PWM与正弦信号来实现最高的能源效率。

集成的状态机处理程序包括故障状态和多个保护功能，如过压、欠压、过流、电机转子锁定等，以帮助保护电机和功率级。MCE 既可以进行无传感器电机控制，也可以在诸如模拟或数字霍尔传感器等传感器的支持下控制电机运行，并且为实现升压 PFC 提供了即用型算法。为了满足各式各样的应用的需求，它支持灵活配置，并且具备可以执行客户脚本和访问 MCE、GPIO 模拟输入和可配置 UART 的脚本引擎，从而为不同应用带来灵活性。MCE 以及所有 iMOTION™ 器件均可用于要求具备符合 UL/IEC 60730（B类）规定的功能安全特性的应用。得益于功能强大的工具，如 iMOTION™ Solution Designer，仅需根据所用电机对 MCE 进行简单的配置，即可实现变速驱动应用。

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亮点

控制算法特性

电机控制
  • 基于磁通估算器和 PLL 的磁场定向控制（FOC）
  • 空间矢量 PWM 调制
  • 内部电流控制/具备速度斜坡发生器的外部速度控制回路
  • 控制接口：UART、模拟、频率、占空比、脚本
特殊特性
  • 调制升高的输出电压
  • 减弱磁场以便扩大速度范围
  • DC 总线补偿电压纹波 / 波动
  • 具备动态开关功能的三相和两相 PWM（低边箝位）
  • 内置永磁体(IPM)电机,可利用磁阻转矩
  • 电机电流限值曲线（低速/高速）
  • 零矢量中断
  • 在温度范围内校准内部时钟
  • 每个机械循环具备低转速扭矩补偿（360°、4/6极电机）

电流和位置感测

电流感测特性
  • 单路或支路分流电机电流感测
  • 单路分流配置：感测 DC Link 电流
  • 支路分流配置：感测 U 相和 V 相低边电流（W 相可选）
  • 相移 / 底噪相移 PWM 机制
    （提高 SVPWM 输出保真度，降低声学噪音）
  • 线上相电流感测（要求以接地为基准）
电机转子位置感测
  • 基于磁链估计的无传感器位置操作
  • 基于霍尔传感器反馈的传感器位置操作

       -  可支持两个或三个数字霍尔开关

       -  可支持两个模拟霍尔元件

  • 霍尔传感器/无传感器混合操作，具备可编程切换阈值
  • 正向/反向捕捉旋转，以实现旋转电机、停驻、开环、直接启动
  • 初始角度感测

保护

集成保护功能 - 电机 电机
临界过压 激活零矢量中断  x
磁通 PLL 失控 PLL 未锁定到转子角度 ，可屏蔽 x 
过热 使用外部 NTC x 
转子锁定 激活从最小速度到额定速度的 25%，可配置检测时间 x 
执行 CPU 负载超过 95% x 
相位损失 电机断相或绕组短路，处于停驻状态 x 
Link 中断保护 UART 通信中断 x 
霍尔效应无效保护 检测到无效霍尔模式 x 
霍尔效应超时保护 缺失霍尔效应转变、转子锁定、可配置检测时间 x 
集成保护功能 - PFC PFC
AC 过压 可配置阈值 x
AC 欠压 可配置阈值 x
频率故障 AC 输入频率超出范围 x
DC母线开环 缺失或默认 DC 总线电压测得值 x
集成保护功能 - 电机和PFC 电机 PFC
过电流/ gate kill硬件关断 通过分流测得，或作为栅极驱动器/外部源的输入 x x
DC 过压 可配置阈值 x x
参数加载 可配置阈值 x x
DC 欠压  故障参数块 x x
电流偏移校准 启动后检查偏移并自校准 x x

脚本引擎

脚本引擎
  • 轻量型虚拟机，可访问 MCE 和 Ios
  • 两个后台任务，用户可使用易于学习的语言进行编程
  • 不干扰电机和/或 PFC 控制
特性和功能
  • 两个周期性任务，可配置定时和重复率，最短周期 1ms
  • ~1,500 行代码、100 个常量、256 字节用于全局变量、128 字节用于任务-局部变量
  • 算术/二进制/逻辑运算符、表达式、决策结构（if…else）、循环结构（for）、位存取
  • 访问电机/ PFC 参数和变量（动态和读写型)
  • 可用于电机/ PFC 控制相关参数的一致更新方法（32个参数）
  • 访问备用模拟/ 数字 I/O
  • 支持 FIFO 的可配置 UART 接口
  • 可配置红外（IR）接收接口
  • 可通过脚本获得闪存数据存储
  • 低功耗待机功能
  • 具备代码编辑器和调试器的 iMOTION™ Solution Designer 
视频

Find out what iMOTION™ Solution Designer offers you, how projects are created and the work flow in terms of configuration, tuning, dashboards and scripting. The tool guides you through the complete project workflow, achieving the shortest time to market with the lowest R&D efforts.

State of the art sensorless algorithm for permanent magnet motor control is described in this video. Common pitfalls of sensorless control, such as a non-controlled startup are easily avoided with the Motion Control Engine (MCE) inside infineon iMOTION devices. A clean startup, without vibrations and oscillations is demonstrated with a low inertia fan motor. 

iMOTION™ ICs integrate hardware and software functionality required for controlling PMSM motors with field-oriented control (FOC) (with and without sensors). iMOTION™ products are based on Infineon’s patented, field-tested Motion Control Engine (MCE), which eliminates software coding from the development process. As a result, all users have to do to implement a variable speed drive is configure the MCE for the respective motor drive system.

Discover how Infineon’s Modular Application Design Kit, or MADK evaluation platform, covers 3-phase motor drive applications with a power level that goes from 20 Watt up to 10 kilowatt.

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