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産業用機器ではリアルタイムな制御を求められる機会が日々増えていますね。今回はモータ制御の経験が浅い方でも、簡単に評価できるキットがございますので、手順をまとめた動画と併せてご紹介します。
リアルタイム制御用に構築されたマイコン「C2000」の特長
今回はTexas Instruments社（以下、TI社）の LAUNCHXL-F28027F評価キットという製品を使ってモータの制御を行います。
この評価キットに搭載されている「C2000」というシリーズのマイコンは、デジタル電源、モータ制御などフィードバック制御アプリケーションに最適な高性能マイコンで、特長としては、以下の3点が挙げられます。
演算性能
- リアルタイム制御演算向けに用意された専用命令
- アプリケーション固有のコードの実行を加速
- マルチコアで複数のループ処理を並列に実行可能
アクチュエーション
- 高分解能PWM搭載(55psecの分解能でパルス調整が可能)
- 様々なトポロジに対応可能な、柔軟なPWMを搭載
- 過電流/過電圧を検出し、即座にPWMをシャットダウン可能なシステム保護機能を搭載
センシング
- Max 80nsec (12.5MSPS) で変換可能な高速ADCを搭載
- 各種デジタル信号インタフェース搭載(eCAP、eQEP等)
- 内蔵コンパレータでCPUとは非同期にシステムの監視、保護機能の実装が可能
また、これら以外にモータ制御が浅い方でも簡単に評価が行えるテクノロジーとして、ブラシレスDCモータのセンサレス制御を簡単に実現するInstaSPINソリューションを用意しています。
InstaSPINソリューションとは
あらゆるブラシレスDCモータがモータのデータシートを確認しなくてもすぐに回すことができ、かつ制御可能になるソリューションです。InstaSPINソリューションの種類は以下の3つがございます。
|
ソリューション名 |
概要 |
| InstaSPIN-MOTION | 正確な速度/位置制御や外乱の最小化が必要なアプリケーション、および複数状態間の遷移や動的な変動が発生するアプリケーションに最適なソリューション |
| InstaSPIN-FOC | 可変速、可変負荷のあらゆるモータ・アプリケーションに対するモータ ID および自動チューニング・ソリューション |
| InstaSPIN-BLDC | 低コストのブラシレスDCモータアプリケーションを対象としたモータ制御をより使いやすくするセンサレス制御技術 |
今回使用する "InstaSPIN-FOC" の特徴
モータ制御の経験が浅い場合であっても、三相、可変速度、センサレス、シンクロナス、非同期などあらゆる種類のモータ制御システムをわずか数分で識別し、チューニングして、完全に制御することができます。
InstaSPIN-FOCテクノロジには、以下の特徴があります。
1. 制御システム設計の迅速化
・モータ・パラメータ識別機能を内蔵
・閉ループ電流制御の自動チューニング
・完全にチューニングされたオブザーバと安定したトルク・コントローラを数分で使用可能
2. 電圧/電流フィルタリングによってシステムに高品質のサンプル信号を提供
・ハードウェア/ソフトウェアを 1 回でキャリブレーション
・オフセット補正
3. 起動時の課題を解決
FAST ソフトウェア・エンコーダの速度ゼロでの安定性によって以下を実現します。
・ゼロ速度起動機能により、起動時に 100% 以上のトルクを実現し、FAST による閉ループ制御で 1 回の電気的サイクル以内に角度を設定
・追加の初期位置検出アルゴリズムで電気的開始角度を指定するだけで、速度ゼロから完全な閉ループに対応
実際にモータを制御してみよう
LAUNCHXL-F28027F評価キットは、DRV8301ブースタパックと組み合せることで、簡単にブラシレスDCモータのセンサレスFOC制御を評価いただくことができます。
LAUNCHXL-F28027Fに搭載されるMCU（TMS320F28027F）には、センサレスFOC制御に必要なライブラリが組み込まれており、ユーザーは簡単なAPIを使用してモータを制御します。
最後に
今回の動画記事はいかがでしたでしょうか。本記事でご紹介したC2000 リアルタイム制御マイコンは、DSP（デジタル信号プロセッサ）に匹敵する性能をマイコン・アーキテクチャで実現します。
最終製品としては、もちろん今回ご紹介したモーター制御や駆動といったアプリケーションに利用されていますが、デジタル電源アプリケーションや、汎用 AC インバータやサーボ・コントローラにも利用されています。
また、各アプリケーションでの開発、評価向けのキットもそれぞれご用意しておりますので、是非こちらのアプリケーションごとにご紹介したページもご覧ください。
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電気自動車（EV）
デジタル電源
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