电机和电源控制中的最新微控制器技术

**章 电力电子技术应用综述 001 1．1 电力电子技术发展现状 002 1．2 市场应用场景 005 1．3 未来发展方向展望 010 1．4 小结 011 第2 章 电机和电源控制简介 013 2．1 常见电机类型及其控制技术 014 2．1．1 直流电机 014 2．1．2 交流电机 016 2．2 常见电力电子变换拓扑 020 2．2．1 整流电路 021 2．2．2 降压斩波电路 024 2．2．3 升压斩波电路 025 2．2．4 升降压斩波电路 025 2．2．5 谐振变换器电路 026 2．3 感应式无线充电技术 029 2．4 小结 031 第3 章 电机和电源控制中的微控制器技术介绍 033 3．1 典型电机和电源数字控制系统架构 034 3．2 电机和电源控制中的微控制器技术概况 036 3．2．1 电机和电源控制中的微控制器技术发展现状 037 3．2．2 电机和电源控制中的微控制器技术发展趋势 041 3．2．3 恩智浦半导体电机和电源微控制器产品路线规划 及主要特点 043 3．3 小结 046 第4 章 控制软件编程基础及相关调试技术 049 4．1 数字控制软件编程基础 050 4．1．1 信号数字化处理 050 4．1．2 变量定标 052 4．1．3 参数标幺表示 053 4．2 实时控制软件架构实现简介 054 4．2．1 状态机 054 4．2．2 时序调度机制 057 4．3 实时控制软件开发及调试 058 4．3．1 实时控制软件库的应用 058 4．3．2 实时调试工具 064 4．3．3 相关调试技巧 068 4．4 小结 070 第5 章 永磁同步电机的数字控制 071 5．1 永磁同步电机的数学模型 072 5．1．1 三相永磁同步电机数学模型 073 5．1．2 两相静止坐标系的数学模型 074 5．1．3 两相转子同步坐标系的数学模型 075 5．1．4 坐标变换 077 5．2 永磁同步电机的磁场定向控制 078 5．2．1 电流控制环 079 5．2．2 转速控制环 082 5．3 转矩电流比和弱磁控制 083 5．3．1 转矩电流比控制 084 5．3．2 弱磁控制 087 5．4 无位置传感器控制 092 5．4．1 基于反电动势的位置估计 092 5．4．2 基于高频信号注入的位置估计 096 5．4．3 基于定子磁通的位置估计 099 5．5 电机控制所需的微控制器资源 102 5．5．1 脉冲宽度调制器（PWM） 103 5．5．2 模/数转换器（ADC） 105 5．5．3 正交解码器（DEC） 105 5．5．4 定时器（Timer） 106 5．5．5 PWM 和ADC 硬件同步 106 5．6 典型永磁同步电机控制方案 107 5．6．1 带位置传感器的伺服控制 107 5．6．2 无位置传感器的磁场定向控制 109 5．6．3 典型案例分析―风机控制 110 5．7 小结 125 第6 章 无刷直流电机的数字控制 127 6．1 无刷直流电机模型 128 6．1．1 无刷直流电机的本体结构 128 6．1．2 无刷直流电机的数学模型 129 6．2 六步换相控制及所需的微控制器资源 131 6．2．1 无刷直流电机六步换相控制的基本原理 131 6．2．2 六步换相PWM 调制方式及其对电压和电流的影响 133 6．2．3 六步换相无传感器控制 138 6．2．4 六步换相控制所需的微控制器资源 140 6．3 典型无刷直流电机控制方案 141 6．3．1 基于KE02 的无刷直流电机无位置传感器控制 142 6．3．2 基于MC9S08SU16 的无人机电调解决方案 148 6．4 小结 152 第7 章 开关磁阻电机的数字控制 153 7．1 开关磁阻电机的基本工作原理 154 7．1．1 电机结构 154 7．1．2 电磁转矩的产生 155 7．1．3 绕组反电动势 157 7．2 两相SRM 的数字控制 158 7．2．1 PWM 控制下的绕组导通模式 159 7．2．2 电压控制方法 160 7．2．3 检测电流峰值的无位置传感器控制方法 161 7．2．4 电机从静止开始起动 163 7．2．5 电机从非静止时开始起动 166 7．2．6 两相SRM 数字控制所需的微控制器资源 166 7．3 典型方案分析―高速真空吸尘器 167 7．3．1 系统介绍 167 7．3．2 相电流与母线电压的检测 170 7．3．3 电机的控制流程 175 7．3．4 峰值电流的检测方法 184 7．4 小结 185 第8 章 交流感应电机的数字控制 187 8．1 交流感应电机模型 188 8．1．1 交流感应电机的本体结构 188 8．1．2 交流感应电机的控制方法概述 190 8．1．3 交流感应电机的数学模型 191 8．2 转子磁链定向控制 194 8．2．1 转矩电流比控制 196 8．2．2 交流感应电机弱磁控制 198 8．2．3 定子电压解耦 199 8．2．4 带位置传感器时转子磁链位置估算 200 8．2．5 无位置传感器控制 201 8．3 典型交流感应电机控制方案 206 8．3．1 控制环路介绍 207 8．3．2 低成本电流及转速采样实现方案 209 8．3．3 转子时间常数校正 214 8．3．4 应用软件设计 215 8．3．5 系统时序设计 216 8．4 小结 218 第9 章 步进电机的数字控制 219 9．1 步进电机工作原理 220 9．1．1 步进电机的结构简介 220 9．1．2 步进电机的工作原理简介 221 9．2 位置开环的细分控制及所需的微控制器资源 223 9．2．1 细分控制 223 9．2．2 驱动电路和PWM 方法 225 9．2．3 步进电机位置开环的控制结构 228 9．3 位置闭环的矢量控制及所需的微控制器资源 229 9．3．1 步进电机矢量控制 229 9．3．2 步进电机弱磁控制 231 9．3．3 步进伺服的典型控制结构 234 9．3．4 转速计算原理及结合微控制器的应用 235 9．4 典型步进电机控制方案 239 9．5 小结 245 0 章 AC/DC 变换器的数字控制 247 10．1 AC/DC 变换器工作原理 248 10．1．1 PFC 基本工作原理 249 10．1．2 LLC 谐振变换器基本工作原理 251 10．2 PFC 的数字控制 254 10．2．1 控制策略 254 10．2．2 电流控制器设计 255 10．2．3 PFC 数字控制所需的微控制器资源 257 10．3 LLC 的数字控制 259 10．3．1 控制策略 259 10．3．2 LLC 谐振变换器数字控制所需的微控制器资源 262 10．4 典型案例分析―高效服务器电源 263 10．4．1 图腾柱无桥PFC 系统实现 264 10．4．2 LLC 谐振变换器系统实现 268 10．5 小结 274 1 章 感应式无线充电的数字控制 275 11．1 感应式无线充电工作原理 276 11．1．1 能量的传输方式 277 11．1．2 通信方式及解调简介 279 11．2 无线充电标准Qi 281 11．2．1 通信方式详述 281 11．2．2 系统控制 283 11．3 Qi 标准感应式无线充电微控制器 289 11．3．1 无线充电微控制器介绍 289 11．3．2 Qi 标准无线充电发射器硬件模块 291 11．3．3 无线充电发射器软件架构及重要功能实现 293 11．3．4 无线充电重要功能的数字实现方式 296 11．4 无线充电典型应用 301 11．4．1 消费及工业类无线充电发射器 301 11．4．2 车载无线充电发射器 303 11．4．3 恩智浦半导体无线充电发射器主要模块 305 11．4．4 恩智浦半导体无线充电接收器简介 312 11．4．5 系统主要性能指标 315 11．5 小结 318 参考文献 319