Cómo lograr alta eficiencia y miniaturización en aplicaciones de motores

La eficiencia energética se está volviendo cada vez más importante para resolver los problemas ambientales globales y lograr una sociedad sostenible que hace que las tecnologías de ahorro de energía sean cada vez más importantes en todo el mundo. Los motores suelen consumir la mayor cantidad de energía en las aplicaciones, por lo que podemos reducir fácilmente la pérdida de energía y contribuir al ahorro de energía a través del control del inversor de alta precisión.

Para lograrlo, Renesas ha desarrollado dos nuevos MCU de control de motores en la familia RA de microcontroladores de 32 bits con núcleo Arm®. (Figura 1) La línea de soluciones de alto rendimiento y paquetes compactos es más adecuada para aplicaciones de consumo, industriales y otras que requieren un control de inversor de alta precisión a pesar de las limitaciones de espacio del sistema. Los grupos RA4T1 y RA6T3 permiten un menor consumo de energía en varias aplicaciones, contribuyen a reducir el consumo de energía y ayudan a mejorar el medio ambiente global.

Los MCU RA4T1 y RA6T3 están optimizados para lograr un equilibrio entre rendimiento, funcionalidad y precio para el control de un solo inversor. Estos están equipados con un núcleo Arm® Cortex®-M33 que funciona hasta 200 MHz (100 MHz para RA4T1) con características para realizar un control de inversor de alta precisión, incluida la unidad de función trigonométrica del acelerador de hardware, temporizador de 16 bits compatible con salida PWM complementaria, Convertidor A/D de 12 bits con función de muestra y retención de 3 canales dedicada, así como amplificador de ganancia programable y comparador. También se proporciona una característica de seguridad para proteger el circuito inversor, una función de habilitación de salida de puerto, para apagar la salida PWM. Se incluyen dispositivos USB 2.0 FS (solo RA6T3), CAN FD e I3C, entre otras interfaces de comunicación.

Los grupos RA4T1 y RA6T3 ofrecen el equilibrio óptimo entre rendimiento, funcionalidad y precio, y se pueden utilizar en una amplia variedad de aplicaciones de control de inversores industriales y de consumo. Por ejemplo, el paquete más pequeño del grupo RA4T1 es un QFN de 32 pines de 5 x 5 mm, que es adecuado para herramientas eléctricas pequeñas. El grupo RA6T3, más potente, puede realizar funciones de comunicación y control en tiempo real de alta velocidad simultáneamente, lo que lo hace adecuado para aplicaciones como bicicletas eléctricas, que requieren control de motor y comunicación con un panel de visualización. Estos dispositivos también son adecuados para aplicaciones como aspiradoras, cocinas de inducción, lavadoras, ventiladores, bombas, inversores de uso general, impresoras térmicas y pequeños robots.

El entorno de evaluación RA4T1 y RA6T3 incluye una selección de entornos de desarrollo integrados, incluidos e² studio, Keil® MDK e IAR EWARM, que se pueden utilizar para toda la familia RA en general. El paquete de software flexible (FSP), que incluye BSP, controlador HAL, middleware para control de motores y varios sistemas operativos integrados, está disponible para desarrollar sistemas integrados utilizando la familia RA. FSP facilita la implementación de software complejo y contribuye a acortar el tiempo de desarrollo de software.

Proporcionamos kits de desarrollo de control de motor MCK-RA4T1 y MCK-RA6T3 para una fácil evaluación de los sistemas de control de motor. Los kits incluyen una placa de CPU, una placa inversora, un motor BLDC y un código de muestra como se describe a continuación. La placa de la CPU por sí sola se puede utilizar para evaluar las funciones periféricas de la MCU y, dado que está equipada con un conector Pmod, se puede conectar a una placa de sensores, un módulo de comunicación inalámbrica u otros, lo que brinda una excelente capacidad de expansión.

Proporcionamos la herramienta de soporte de desarrollo de software QE for Motor para facilitar la operación de configuraciones, ajustes y análisis necesarios para el desarrollo de software de control de motores de acuerdo con el flujo de trabajo (parte superior izquierda en la Figura 3). Permite una configuración eficiente del middleware y los controladores del motor mientras verifica el diagrama de estructura jerárquica (parte superior derecha de la Figura 3) junto con FSP.

QE for Motor está vinculado con una herramienta de soporte de desarrollo de control de motores, Renesas Motor Workbench. Esto permite que las señales de control del motor se muestren en una PC como un osciloscopio y las variables de control del motor se pueden actualizar en la GUI sin detener el motor (Fig. 3, abajo a la izquierda). En otras palabras, la herramienta QE for Motor permite el desarrollo de software en un entorno fluido y ayuda a acortar el tiempo de desarrollo.

Además, la siguiente lista es un código de muestra para el control de motores que funciona con este entorno y estas notas de aplicación. Se seguirán agregando más opciones en el futuro.

Notas de aplicación:

Recomendamos encarecidamente probar los kits de desarrollo MCK-RA4T1, MCK-RA6T3 y la herramienta de soporte de desarrollo de software de control de motores QE for Motor. Estamos seguros de que apreciará la facilidad de uso de estos entornos de desarrollo y verá por sí mismo que los MCU RA4T1 y RA6T3 sobresalen en los sistemas de control de motores. Háganos saber su experiencia trabajando con las herramientas.

Visite las páginas de productos y kits para obtener más información, incluida documentación técnica y muestras:

Soluciones de combinación ganadora

Para simplificar aún más el desarrollo del control de motores, también ofrecemos soluciones Winning Combination que utilizan productos Renesas complementarios, como controladores de puerta y circuitos integrados de fuente de alimentación.

Además de los MCU basados ​​en núcleo Arm®, Renesas también ofrece diferentes opciones de plataforma para admitir una amplia variedad de aplicaciones de control de motores. Los MCU RISC-V ASSP brindan una solución completa para los usuarios que desarrollan en la plataforma RISC-V. El software de aplicación predesarrollado se programa en el dispositivo en la producción de fábrica, con un código de aplicación especializado desarrollado por IDH (casas de diseño independientes) que permite a los usuarios agregar una funcionalidad sofisticada de control de motores orientada al campo sin ningún esfuerzo en términos de desarrollo, prueba y validación del implementación.

Además, la MCU RX26T es ideal para usuarios que desarrollan en la plataforma patentada Renesas. Usando el mismo kit de control de motor que las MCU RA, los usuarios pueden escalar fácilmente el desarrollo en diferentes plataformas.

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