40 procent av världens elkraft konsumeras av elektriska motorer inom industrin! Analog Devices vänder sig nu till denna gigantiska marknad med en motorstyrkrets med intressanta data. Kretsen passar även in i en annan växande marknad, nämligen växelriktare (inverters) för solceller, som väntas uppgå till 155 miljarder dollar år 2018.

Generellt finns en strävan mot att använda elmotorer med permanentmagnet, för att få högre verkningsgrad i systemet. En annan trend är att använda allt fler motorer inom fabriksautomation och robotar.  Båda dessa tillämpningsområden kräver ökad precision i allt ökad grad.
Låt oss se på hur ADSP-CM40x från Analog Devices uppfyller dessa nya strömningar. Vi börjar med att visa ett blockschema:

I blockschemats mitt ser vi en ARM Cortex M-4-kärna. Den är klockad med 240 MHz, vilket är väsentligt mycket snabbare än för implementering av M-4 i andra kretsar på marknaden.  En annan detalj är A/D-omvandlarna i  ”analog subsystem”, längst ned i schemat. Kretsen innehåller två 16 bit A/D-omvandlare med 14 bits precision och bara 380 ns fördröjning.

– Den höga precisionen krävs i många styrsystem, upplyser Tim Resker, som är produktmarknadschef  inom Analog Devices.

En vanlig uppgift för de två omvandlarna blir att avläsa ström och spänning.
Han pekar också ut ett annat viktigt block i blockschemat, märkt ”hardware functions”.  I det finns  SINC3-filter som bland annat kan användas tillsammans med sigma-delta-omvandlare använda exempelvis för att läsa av strömmarna till en 3-fasmotor. SINC-filtren har direktlänk till isolerade sigma-delta-modulatorer.
– Typiskt använder man idag FPGA-kretsar för SINC-filter , något som innebär fler komponenter och högre kostnad jämfört med den nya lösningar från oss.
– En annan  viktig funktion i detta block är enheten för övertonsanalys (”harmonic analysis engine”).  Den krävs exempelvis för att strömmarna från växelriktare för solceller skall kunna fasas in rätt. Hittills har man använt FPGA, ASIC eller programvara för att lösa detta problem.
Analog Devices har tagit fram utvärderingskort för att snabbt testa kretsarna i en applikation.
För motorstyrning finns kortet CM40x EZ-kit som ser ut såhär:

Detta ansluts till nedan visade kort (”HV power board”) som har effektkretsar för att direkt driva en 3-fasmotor.

Här visar vi hela utvecklingsplattformens blockschema, med de två korten.

För att se blockschemat i större storlek, klicka här .

Solceller i grid-nät
I ADSP-CM40x-lösningen för växelriktare för solceller ingår 24 kanalers 16 bit A/D-omvandlare för att bland annat kunna känna in ström och spänning på solcellernas utgång, efter DC/DC-omvandlaren före DC/AC-omvandlaren och efter denna. I ett grid-system är det viktigt att kunna summera strömmar och spänningar i rätt fas.
Även för denna typ av applikationer finns det ett utvecklingskort.

Filed under: Utländsk Teknik