德州仪器推出实现革命性突破的电机控制技术： InstaSPIN™-FOC 电机控制解决方案

2013 年 3 月 15 日，北京讯
日前，德州仪器 (TI) 宣布推出最新 InstaSPIN™-FOC（磁场定向控制）解决方案，其可帮助电机控制系统设计人员在 5 分钟乃至更短的时间内识别、调节并通过可变速度及负载全面控制任何类型的三相同步或异步电机，无需花费数周乃至数月的时间来调节电机控制系统，他们现在可集中精力进行差异化设计。这种新型技术不仅无需机械电机转子传感器，可降低系统成本，而且还可通过嵌入在 TI 32 位 C2000™ Piccolo™ 微控制器上只读存储器 (ROM) 中的最新软件编码器（无传感器观察器）算法 FAST™ （通量、角度、速度和转矩）来改进工作。InstaSPIN-FOC 归属此前推出的 InstaSPIN-BLDC 技术，今后还将推出各种 InstaSPIN 解决方案，让电机控制开发更简单高效。

提高电机系统的可靠性与效率
虽然无传感器 FOC 电机技术可带来许多系统优势，但许多行业都因缺乏电机控制系统知识而不得不延迟采用和推广这些技术。InstaSPIN-FOC 不但可帮助设计人员简化开发，降低系统成本与复杂性，即便是电机控制经验有限的设计人员也能游刃有余，而且还可实现出色的解决方案，提高所有可变速度及负载电机应用中的电机效率、性能与可靠性。在传统 FOC 电机设计中，采用转子传感器既会增加成本（需要传感器、电源、特殊布线与连接器、安装以及维护），还可能会降低可靠性（恶劣条件下性能退化、出现电气噪声、容易受温度和湿度影响），从而对系统造成不利影响。此外，在封闭式压缩机或大型牵引设备等众多应用中采用传感器也是完全不切实际的。

InstaSPIN-FOC™ 技术的特性与优势：
• 设计时间缩短数月：由于识别和控制调节几乎是全自动的，因此设计人员可在全电机转矩的基础上为其产品功能实现差异化；
• 接近编码器性能：采用嵌入式片上 FAST 观察器算法对各种使用条件下的通量、角度、速度和转矩进行可靠、稳健估算。有了准确的无传感器“估算器”，大多数情况下无需物理编码器；
• 支持所有三相电机：同一解决方案支持同步（BLDC、SPM 与 IPM）和异步 (ACI)；
• 识别与调节：离线电机调试可识别所需的电机电气参数，调节 FAST 算法，并初始化电流控制器，从而可确保稳定的工作。此外，还提供可选在线电阻再评估模式，其可在最恶劣条件下跟踪高稳健观察器性能的变化；
• 可避免启动难题：支持内建启动模式和不足一个电气周期的观察器角度锁定，可避免其它无传感器技术的启动难题；
• 低速性能：可在低于 1 Hz（典型值）全转矩稳定状态下保持角度完整性，支持零速逆转和失速状态下的顺利失速恢复；
• 能实施单函数调用，增加灵活性：可将 FOC 转矩控制器（从相同 ROM 支持多达 2 个电机）或完全定制的 FAST 控制系统作为电机传感器；
• 支持最高效的电机定型：内建磁场控制，可提供手动或自动磁场减弱（速度更高）或手动磁场加强（转矩更高）应用；
• 可节省大量能源：适用于采用 PowerWarp™ 模式的感应电机，可在不立即需要转矩时避免能量浪费；
• 轻松开发、快速评估：通过 MotorWareTM 使用最新电机控制库（模块、驱动器、系统示例与文档），其可提供面向对象、基于 API 的最新 C 语言编码技术。可通过 TI 最新免费 GUI Composer 工具进行实验室仪表检测。
 
供货情况
InstaSPIN-FOC 现已开始供货，通过可随时投入生产的 90 MHz、32 位浮点 Piccolo F2806xF 微控制器提供。InstaSPIN-FOC 在不久的将来将会运用到其它几款 Piccolo 微控制器中。设计人员可采用低电压低电流电机控制套件（DRV8312-69M 套件）、低电压大电流电机控制套件（DRV8301-69M 套件）或高电压电机控制套件 (TMDSHVMTRINSPIN) 启动其最新 InstaSPIN-FOC 电机设计。如果设计人员此前已经购买了 TI 电机控制开发套件，他们可订购支持模块化 InstaSPIN™-FOC 的 Piccolo controlCARD (TMDSCNCD28069MISO)。

查阅有关 InstaSPIN-FOC 及 TI 电机控制解决方案的更多详情：
• TI 电机控制解决方案：http://www.ti.com.cn/lsds/ti_zh/apps/motor/end_equipment.page；
• 电机控制培训：www.ti.com/c2x-isfoc-pr-tr。

TI 在线技术支持社区
 欢迎加入德州仪器在线技术支持社区与同行工程师互动交流，咨询问题并帮助解决技术难题：www.deyisupport.com。

TI 各种系列的微控制器与软件
从通用型超低功耗 MSP 微控制器到 Stellaris® Cortex™-M 微控制器，再到实时控制 C2000™ 微控制器，乃至 Hercules™ 安全微控制器，TI 为设计人员提供最全面的微控制器解决方案。通过充分利用 TI 全面的软硬件工具、广泛的第三方产品及技术支持，设计人员可加速产品上市进程。

看看我们的客户是如何评价的！欢迎阅读他们对 InstaSPIN™-FOC 的反馈信息！
Contronics 公司致力于开发技术、生产设备，为改善我们的星球做出了卓越贡献。公司成功推出的高效雾化系统可帮助超市将能耗降低 80%，将食品保鲜时间延长一倍。此外，Contronics 多年来一直提供通风设备控制器，并因所推出的新产品 CoMoCo 智能电机控制将为其产业实现变革而深感振奋。观看视频。

“CoMoCo 是世界上最智能的电气风扇驱动装置，其采用 TI Piccolo 微控制器和 InstaSPIN-FOC 技术。内建 PowerWarp™ 模式始终可将电流消耗控制在最低水平，使 280W 的风扇功耗不足 10W 的同时，还能保持速度和所需的气流不变。在我们为期 14 个月的现场试验中，与三端双向可控硅开关元件控制相比可将整体能耗降低 80%，与禁用 PowerWarp 的 InstaSPIN-FOC 相比可将能耗降低 50%。由于 FAST™ 编码器的高精度速度及转矩信号，我们将风扇本身转变成了速度及流量传感器。这实际上可提高动态功能，无需昂贵的硬件，并可简化安装。”
― Frank Bakker，Contronics 公司执行董事

Royal Dutch Gazelle 是全球历史最悠久、最受尊敬的自行车制造商之一。在公司大本营荷兰，自行车不仅是一种锻炼休闲工具，同时也是一种生活方式。电动助力自行车已占据其消费类产品销售额的 20%，因此他们希望扩大其市场范围，在全国乃至整个世界实现更轻松的运动体验。观看视频。

“基于 TI Piccolo 微控制器的 InstaSPIN™-FOC 解决方案可为我们提供极其稳健的低速高转矩性能，帮助我们在没有机械转子传感器解决方案的高成本与低可靠性问题的情况下，获得更静音的更小巧直驱电机。电机识别和自动调节功能可帮助我们快速检测新型电机，更重要的是，可确保我们的电机驱动系统正常工作。这样，我们的工程师就可集中精力进行创新，例如利用 FAST™ 软件编码器的独特、极高分辨率速度与转矩信号实现尽可能多的自行车骑手增强功能。”
― Erwin Van Norel，Royal Dutch Gazelle 公司电子创新经理

e-Traction 是一家汽车电气解决方案专业公司，致力于为巴士、垃圾车以及乘用车等各种专业车辆提供电动马达和驱动解决方案，旨在提高电动传动系统的效率，减少二氧化碳排放、噪声和污染，以及对化石燃料的依赖。观看视频。

“TI Piccolo 微控制器与 InstaSPIN™-FOC 和 FAST™ 软件编码器的完美结合，可实现全新的车辆电气化世界，提供一款能够在任何电机类型、功率范围以及可变速度与负载条件下正常工作的统一无传感器解决方案。我们可使用相同软件解决方案支持高电压变流异步泵、压缩机以及起动器发电机。而且我们还从我们的乘用车和巴士同步轮毂电机上取消了机械转子传感器，这不仅可消除主要开发问题源，同时还可提高安全性与可靠性。由于 InstaSPIN-FOC 的转矩控制非常出色，所以我们可将我们的工作重心放在系统通信与诊断、产品增强功能以及最新发明创造上，让世界变得更清洁、更绿色环保、宜居。”
― Geert Kwintenberg，e-Traction 公司电子及软件工程部部门经理

商标
InstaSPIN、C2000、Piccolo、MSP 以及 MotorWare 是德州仪器公司的商标，而 Stellaris 则是其注册商标，所有注册商标与其它商标均归其各自所有者所有。