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工业驱动系统

工业驱动系统包括一个马达控制组件和一个通信组件，马达控制组件包括驱动逆变器逻辑和保护逻辑。通信组件则实现监控控制，负责实施运行时间参数的初始化和修改。

在典型驱动应用中，可能使用多个控制器器件来实施驱动逻辑。一个器件可能执行与马达控制算法相关的计算，第二个器件可能工作与通信相关的任务，第三个器件可能运行与安全相关的任务。

图1： 工业驱动系统

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多轴马达控制

传统上的工业马达控制采用微控制器或数字信号处理（DSP）器件来运行马达控制所需要的复杂算法。在大多数传统的工业驱动中，FPGA器件与微控制器或DSP一起用于数据采集和快速动作保护。除去数据采集、脉宽调制（PWM）生成和保护逻辑，传统上，FPGA器并未在实施马达控制算法方面发挥着重要作用。

这种方法使用微控制器或DSP来实施马达控制算法，并不容易扩展至控制超过一个在独立速率下（多轴马达控制）运行的马达，美高森美Smartion2器件能够使用单一器件来实施完整的集成式多轴马达驱动控制。

控制方面可以分为两个部分，一部分是与运行磁场定向控制（FOC）算法、速度控制、电流控制、速度估算、位置估算，以及PWM生成相关，另一部件则包括速度曲线、负载特性、过程控制，以及保护（故障和警报）。执行FOC算法是时间关键的任务，并且要求在极高的采样速率下实施（在微秒范围内），尤其是具有低定子电感的高速马达，这就需要在FPGA器件中实施FOC算法。过程控制、速度曲线，以及其它保护无需快速更新，因而，可以在较低的采样速率下进行（在毫秒范围内），并且能够在内置Cortex-M3处理器中进行编程。

晶体管开关周期在驱动中发挥着重要作用，如果FOC 回路执行时间比开关阶段缩短很多，可将硬件模块重用于计算第二个马达的电压，这意味着在相同的成本下器件的性能更好。

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