Hiệu quả năng lượng ngày càng trở nên quan trọng hơn để giải quyết các vấn đề môi trường toàn cầu và hiện thực hóa một xã hội bền vững khiến cho các công nghệ tiết kiệm năng lượng trở nên quan trọng hơn bao giờ hết trên toàn thế giới. Động cơ thường tiêu thụ lượng điện năng lớn nhất trong các ứng dụng, vì vậy chúng ta có thể dễ dàng giảm tổn thất điện năng và góp phần tiết kiệm năng lượng thông qua điều khiển biến tần có độ chính xác cao.
Để đạt được điều này, Renesas đã phát triển hai MCU điều khiển động cơ mới trong dòng vi điều khiển 32-bit RA với lõi Arm®. (Hình 1) Dòng giải pháp hiệu suất cao và gói nhỏ gọn phù hợp nhất cho người tiêu dùng, công nghiệp và các ứng dụng khác yêu cầu điều khiển biến tần có độ chính xác cao mặc dù hạn chế về không gian hệ thống. Các nhóm RA4T1 và RA6T3 cho phép tiêu thụ điện năng thấp hơn trong các ứng dụng khác nhau, góp phần giảm mức tiêu thụ năng lượng và giúp cải thiện môi trường toàn cầu.
Các MCU RA4T1 và RA6T3 được tối ưu hóa để đạt được sự cân bằng giữa hiệu suất, chức năng và giá cả đối với điều khiển biến tần đơn lẻ. Chúng được trang bị lõi Arm® Cortex®-M33 hoạt động ở tốc độ lên đến 200 MHz (100 MHz cho RA4T1) với các tính năng để thực hiện điều khiển biến tần có độ chính xác cao, bao gồm bộ chức năng lượng giác của bộ gia tốc phần cứng, bộ hẹn giờ 16 bit hỗ trợ đầu ra PWM bổ sung, Bộ chuyển đổi A/D 12 bit với chức năng giữ và lấy mẫu 3 kênh chuyên dụng, cũng như bộ khuếch đại khuếch đại và bộ so sánh có thể lập trình. Một tính năng an toàn để bảo vệ mạch biến tần, chức năng kích hoạt đầu ra cổng, cũng được cung cấp để tắt đầu ra PWM. Thiết bị USB 2.0 FS (chỉ RA6T3), CAN FD và I3C, trong số các giao diện truyền thông khác được bao gồm.
Cả hai nhóm RA4T1 và RA6T3 đều mang lại sự cân bằng tối ưu về hiệu suất, chức năng và giá cả, đồng thời có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng điều khiển biến tần dân dụng và công nghiệp. Ví dụ: gói nhỏ nhất của nhóm RA4T1 là QFN 5 chân 5 x 32 mm, phù hợp với các dụng cụ điện nhỏ. Nhóm RA6T3 mạnh mẽ hơn có thể thực hiện đồng thời các chức năng liên lạc và điều khiển tốc độ cao, thời gian thực, làm cho nó phù hợp với các ứng dụng như xe đạp điện, yêu cầu điều khiển động cơ và giao tiếp với một trưng bày bảng điều khiển. Các thiết bị này cũng thích hợp cho các ứng dụng như máy hút bụi, bếp từ, máy giặt, quạt, máy bơm, bộ biến tần đa năng, máy in nhiệt và rô-bốt nhỏ.
Môi trường đánh giá RA4T1 và RA6T3 bao gồm nhiều lựa chọn môi trường phát triển tích hợp, bao gồm e² studio, Keil® MDK và IAR EWARM, có thể được sử dụng cho toàn bộ dòng RA nói chung. Gói phần mềm linh hoạt (FSP), bao gồm BSP, trình điều khiển HAL, phần mềm trung gian để điều khiển động cơ và các hệ điều hành nhúng khác nhau, có sẵn để phát triển các hệ thống nhúng sử dụng dòng RA. FSP tạo điều kiện thuận lợi cho việc triển khai phần mềm phức tạp và góp phần rút ngắn thời gian phát triển phần mềm.
Chúng tôi cung cấp bộ công cụ phát triển điều khiển động cơ MCK-RA4T1 và MCK-RA6T3 để dễ dàng đánh giá các hệ thống điều khiển động cơ. Bộ dụng cụ này bao gồm bo mạch CPU, bo mạch biến tần, động cơ BLDC và mã mẫu như được mô tả bên dưới. Chỉ riêng bo mạch CPU cũng có thể được sử dụng để đánh giá các chức năng ngoại vi của MCU và vì nó được trang bị đầu nối Pmod nên nó có thể được kết nối với một cảm biến bảng mạch, truyền thông không dây mô-đun hoặc những thứ khác, cung cấp khả năng mở rộng tuyệt vời.
Chúng tôi cung cấp công cụ hỗ trợ phát triển phần mềm QE for Motor để dễ dàng thao tác cài đặt, điều chỉnh và phân tích cần thiết cho việc phát triển phần mềm điều khiển động cơ theo quy trình công việc (phía trên bên trái trong Hình 3). Nó cho phép cấu hình hiệu quả phần mềm trung gian và trình điều khiển động cơ trong khi kiểm tra sơ đồ cấu trúc phân cấp (phía trên bên phải trong Hình 3) kết hợp với FSP.
QE for Motor được liên kết với một công cụ hỗ trợ phát triển điều khiển động cơ, Renesas Motor Workbench. Điều này cho phép các tín hiệu điều khiển động cơ được hiển thị trên PC giống như máy hiện sóng và các biến điều khiển động cơ có thể được cập nhật trên GUI mà không cần dừng động cơ (Hình 3, phía dưới bên trái). Nói cách khác, công cụ QE for Motor cho phép phát triển phần mềm trong một môi trường liền mạch và giúp rút ngắn thời gian phát triển.
Ngoài ra, danh sách sau đây là mã mẫu để điều khiển động cơ hoạt động với môi trường này và các ghi chú ứng dụng này. Nhiều tùy chọn hơn sẽ tiếp tục được thêm vào trong tương lai.
Ghi chú ứng dụng:
- Điều khiển vector không cảm biến với ba shunt cho động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu
- Điều khiển véc tơ không cảm biến với một shunt cho động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu
- Điều khiển véc tơ cho động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu với bộ mã hóa
- Điều khiển dẫn 120 độ động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu sử dụng cảm biến Hall
- Điều khiển dẫn 120 độ không cảm biến của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu
- Điều khiển véc tơ cho động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu với cảm biến điện cảm
Chúng tôi khuyên bạn nên dùng thử bộ công cụ phát triển MCK-RA4T1, MCK-RA6T3 và công cụ hỗ trợ phát triển phần mềm điều khiển động cơ QE for Motor. Chúng tôi tin rằng bạn sẽ đánh giá cao sự thân thiện với người dùng của các môi trường phát triển này và tự mình thấy rằng các MCU RA4T1 và RA6T3 vượt trội trong các hệ thống điều khiển động cơ. Hãy cho chúng tôi biết kinh nghiệm của bạn khi làm việc với các công cụ.
Truy cập trang sản phẩm và bộ công cụ để biết thêm thông tin, bao gồm tài liệu kỹ thuật và mẫu:
- Trang sản phẩm RA4T1
- Trang bộ sản phẩm MCK-RA4T1
- Trang sản phẩm RA6T3
- Trang bộ sản phẩm MCK-RA6T3
- QE cho công cụ phát triển Motor
Giải pháp kết hợp chiến thắng
Để đơn giản hóa hơn nữa việc phát triển điều khiển động cơ, chúng tôi cũng cung cấp các giải pháp Kết hợp Chiến thắng sử dụng các sản phẩm bổ sung của Renesas, chẳng hạn như trình điều khiển cổng và IC cấp nguồn.
- Điều khiển động cơ BLDC nhỏ gọn, công suất cao
- Giải pháp hệ thống xe đạp điện
- Chuyển đổi năng lượng kỹ thuật số với PFC xen kẽ cực Totem
Ngoài các MCU dựa trên lõi Arm®, Renesas còn cung cấp các tùy chọn nền tảng khác nhau để hỗ trợ nhiều ứng dụng điều khiển động cơ. MCU RISC-V ASSP cung cấp giải pháp hoàn chỉnh cho người dùng phát triển trên nền tảng RISC-V. Phần mềm ứng dụng phát triển trước được lập trình trên thiết bị khi sản xuất tại nhà máy, với mã ứng dụng chuyên biệt được phát triển bởi IDH (nhà thiết kế độc lập) cho phép người dùng thêm chức năng điều khiển động cơ hướng trường tinh vi mà không cần bất kỳ nỗ lực nào về phát triển, thử nghiệm và xác nhận phần mềm thực hiện.
Ngoài ra, RX26T MCU lý tưởng cho người dùng phát triển trên nền tảng Renesas độc quyền. Sử dụng cùng một bộ điều khiển động cơ như RA MCU, người dùng có thể dễ dàng mở rộng quy mô phát triển trên các nền tảng khác nhau.