【導讀】隨著(zhù)MCU功能和性能的提高，從單電機/單MCU到多電機/單MCU進(jìn)行控制，實(shí)現了系統的小型化和系統成本的降低。尤其是在洗衣機和空調等領(lǐng)域，這種趨勢非常明顯，現在幾乎所有的產(chǎn)品都是多電機控制。本期將介紹使用可多電機控制的RX72T對4個(gè)電機進(jìn)行控制的演示。
柏崎 直人
Sr Staff Product Marketing Specialist
不同的電機控制方式，MCU所需的處理性能和功能資源也不同。本期演示采用了無(wú)傳感器矢量控制。無(wú)傳感器矢量控制是一種高效且可降低傳感器BOM成本的控制方法，但由于需要進(jìn)行電機角度估計和矢量控制的運算，因此MCU需要更高的CPU處理性能。RX72T為實(shí)現4電機控制，采用了RX第三代CPU內核“RXv3”（6.01 CoreMark/MHz）和三角函數加速器（TFU），具有同類(lèi)最快的CoreMark性能，能夠快速執行矢量控制所需的運算和處理。優(yōu)點(diǎn)是還具有互補PWM定時(shí)器和ADC等電機控制所需的功能，以實(shí)現4個(gè)電機的控制。
4電機控制中使用的功能
在本演示中，將使用以下外圍功能來(lái)實(shí)現4電機控制：
使用RX72T進(jìn)行4電機控制的示意圖
4電機控制的要點(diǎn)
在本期演示中，通過(guò)無(wú)傳感器矢量控制對最多4個(gè)電機進(jìn)行速度控制和獨立驅動(dòng)，但這需要檢測每個(gè)電機的電流并進(jìn)行相應的PWM輸出。該電流檢測時(shí)序和進(jìn)行控制運算的時(shí)序是多電機控制的關(guān)鍵，在此簡(jiǎn)要介紹。另外，本期演示采用了檢測兩相電流并還原三相電流的方式。
RX72T總共配備了3個(gè)ADC，本期演示將電機1和電機2的電流檢測分配給單元0，電機3和電機4的電流檢測分配給單元1。分配給同一單元的電機電流檢測時(shí)序必須錯開(kāi)，因為無(wú)法同時(shí)檢測電流。電流是通過(guò)分流電阻檢測逆變器下臂在導通期間流過(guò)的電流，通過(guò)反向設置電機1和2、電機3和4的PWM正相和反相信號的有效電平，防止逆變器下臂的信號同時(shí)導通。因此，AD轉換時(shí)序分布在PWM的峰/谷側，從而實(shí)現各電機的電流檢測。通過(guò)使用“組掃描模式”，AD轉換可以在一個(gè)單元中支持兩個(gè)電機的電流檢測。
PWM正相反相與逆變器上下臂的關(guān)系
※電機1可以在PWM的峰側檢測電流，電機2可以在PWM的谷側檢測電流。
控制處理時(shí)序
接下來(lái)我們看一下整個(gè)時(shí)序，包括電機控制時(shí)序。重要的是PWM中斷處理（矢量控制處理）、用于電流檢測的AD轉換時(shí)序和PWM輸出的緩沖寄存器傳輸時(shí)序。
電機1和電機2與MTU定時(shí)器同步，將AD轉換時(shí)序分布在峰側和谷側，并調整PWM周期中斷的執行時(shí)序和緩沖寄存器的傳輸時(shí)序與之匹配。電機3和電機4使用GPT定時(shí)器，以類(lèi)似于電機1/2的工作方式工作。
電機1/2各種處理時(shí)序
電機3/4各種處理時(shí)序
※由于在電機4的谷中斷期間數據不更新，因此執行與電機2相同的動(dòng)作。
當MTU和GPT在相同的載波頻率下同時(shí)啟動(dòng)時(shí)，如果MTU和GPT的中斷優(yōu)先級相同，則從首先發(fā)生中斷的一方開(kāi)始依次執行中斷處理。需要設置控制周期，以使這些處理時(shí)間在控制周期內。使用RX72T時(shí)，每個(gè)電機的處理時(shí)間為8[us]左右，因此在本期演示中，將電流控制周期設置為50us是沒(méi)有問(wèn)題的。
4電機控制的情況
本期介紹的演示雖然主板和電纜類(lèi)產(chǎn)品沒(méi)有公開(kāi)銷(xiāo)售，但實(shí)際的運行過(guò)程已經(jīng)用視頻的形式公開(kāi)。以多電機控制為例，如您感興趣請點(diǎn)擊文末閱讀原文查看視頻：使用單個(gè)MCU進(jìn)行4電機的速度控制
APN：永磁同步電機的無(wú)傳感器矢量控制（4電機控制）RX72T安裝篇（Evaluation System for BLDC Motor）Rev.1.00
https://www.renesas.cn/cn/zh/document/apn/rx72t-sensorless-vector-control-permanent-magnet-synchronous-motor-implementation-control-over-four
示例代碼：永磁同步電機的無(wú)傳感器矢量控制（4電機控制）RX72T安裝篇（Evaluation System for BLDC Motor）Rev.1.00 - 示例代碼
https://www.renesas.cn/cn/zh/document/scd/rx72t-sensorless-vector-control-permanent-magnet-synchronous-motor-implementation-control-over-four
總結
本期介紹的演示充分利用了RX72T的功能，實(shí)現了4電機控制，可以作為執行多電機控制的參考信息。歡迎對多電機控制感興趣的客戶(hù)使用RX72T和我們的示例程序。RX72T除了具備無(wú)傳感器矢量控制之外，還提供了使用編碼器的矢量控制來(lái)控制三個(gè)電機的示例代碼和應用指南，廣大用戶(hù)也可以參考這些示例代碼和應用指南，嘗試用RX72T進(jìn)行其他方式的多電機控制。
通過(guò)編碼器矢量控制來(lái)控制3個(gè)電機的信息詳見(jiàn)以下鏈接：
APN：永磁同步電機的編碼器矢量控制（3電機控制）RX72T安裝篇（Evaluation System for BLDC Motor）Rev.1.00
https://www.renesas.cn/cn/zh/document/apn/rx72t-vector-control-permanent-magnet-synchronous-motor-encoder-implementation-control-over-three
示例代碼：RX72T Vector Control for Permanent Magnet Synchronous Motor with Encoder (Implementation) (Control over Three Motors) for "Evaluation System for BLDC Motor" Rev.1.00 - Sample Code
https://www.renesas.cn/cn/zh/document/scd/rx72t-vector-control-permanent-magnet-synchronous-motor-encoder-implementation-control-over-three
視頻：?jiǎn)蝹€(gè)MCU支持3電機位置控制
https://www.renesas.cn/cn/zh/video/position-control-3-motors-single-mcu
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