《电子技术应用》
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基于泰芯TX8M2260的矢量变频器
电子技术应用
南余好,周崇熙,俞建定
宁波大学 信息科学与工程学院
摘要: 针对传统矢量变频器成本高、结构复杂等问题,设计了一种基于TX8M2260微控制器的矢量变频器设计方案,该方案充分利用了TX8M2260的高性能低功耗特性以及其特有的硬件加速单元(MDU),并且采用了一种结构紧凑、成本效益高且高度集成化的硬件架构。通过对基于FOC理论的控制算法的实施和对硬件设计的优化,提出的矢量变频器在TX8M2260平台上进行了实现和实验验证。实验结果表明,所设计的矢量变频器成功实现了要求的各项功能,并具有良好的动态性能和稳定性,这进一步证实了这种矢量变频方案的方便有效。
中图分类号:TN773;TM343 文献标志码:A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.245153
中文引用格式: 南余好,周崇熙,俞建定. 基于泰芯TX8M2260的矢量变频器[J]. 电子技术应用,2024,50(10):88-92.
英文引用格式: Nan Yuhao,Zhou Chongxi,Yu Jianding. Vector frequency converter based on Taixin TX8M2260[J]. Application of Electronic Technique,2024,50(10):88-92.
Vector frequency converter based on Taixin TX8M2260
Nan Yuhao,Zhou Chongxi,Yu Jianding
Faculty of Electrical Engineering and Computer Sciences,Ningbo University
Abstract: Addressing the issues of high cost and complexity inherent in traditional vector frequency converters, a new design based on the TX8M2260 microcontroller has been proposed. This design takes full advantage of the TX8M2260's high performance, low power consumption, and its multiplication division unit (MDU). It employs a highly integrated hardware architecture that is both space-efficient and cost-effective. By implementing control algorithms based on field-oriented control (FOC) theory and optimizing the hardware design, the proposed vector frequency converter has been realized and experimentally validated on the TX8M2260 platform. The experimental results indicate that the designed converter successfully fulfills all required functions and demonstrates excellent dynamic performance and stability, confirming the efficacy and convenience of this vector frequency conversion solution.
Key words : vector frequency inverter;TX8M2260;MDU;FOC control algorithm

引言

在现代工业自动化和能源管理应用中,矢量变频器已成为电机控制的主流方法[1],它们在提高系统效率、节能降耗和控制精度方面发挥着至关重要的作用。市场上对于更高性能、更经济有效的矢量变频解决方案的需求日益增加,尤其是在对成本和空间有限制的应用场合。矢量变频器的核心技术是其能够实现对电机的磁通和转矩的独立控制[2],这通常通过使用场向量控制(FOC)或直接转矩控制(DTC)等方法来实现。这些方法需要实时处理电机参数和电流反馈,因此矢量变频器内部通常配备有强大的微处理器和复杂的算法,这不可避免地提升了整体系统成本和结构复杂性。

目前市面上矢量变频器常用的微控制器分为三大类:一是基于ARM Cortex-M内核的32位MCU[3],以其处理效率高和功耗低而广泛使用;二是专为电机控制专门设计的DSP[5],提供优化的实时控制能力;三是FPGA[7],以其可编程性支持应用特定的高速并行处理任务。

尽管市场上存在许多高性能的微处理器选项,但8051架构的微控制器仍然在简单、成本敏感的应用中占据一席之地。它们不仅提供了足够的处理能力,还具有卓越的能源效率和易于集成的特点。在众多8051架构的微控制器中,国产泰兴的TX8M2260系列以其高性能和低功耗的特性脱颖而出,成为设计简约而经济的矢量变频器系统的理想选择。

本文所采用的TX8M2260微控制器集成了多样的外设和多种通信接口,配备专用的硬件加速单元(MDU),极大地提高了处理能力和效率,特别适合作为矢量变频器的控制核心。该微控制器在成本与性能之间实现了良好的平衡,基于它设计的矢量变频器方案结构简洁、成本优化,同时确保了性能的稳定可靠。


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作者信息:

南余好,周崇熙,俞建定

(宁波大学 信息科学与工程学院,浙江 宁波 315211)


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