【白皮书】RA6T2如何攻克新一代电机控制系统开发中的挑战（下）

 

 

 

五

RA6T2电机开发解决方案

 

下一个主要问题是如何构建电机控制的评估环境。RA6T2有多种解决方案可满足开发人员的需求。

 

电机控制套件MCK-RA6T2

 

用于评估RA6T2以及使用其进行开发的硬件参考套件

 

■ 包含电机运转所需的全部组件的一站式套装

逆变器板可通过连接器直接连接到配备RA6T2的CPU板。此外，其中还包含一部BLDC电机，因此用户开箱即可启动电机运转。

 

■ 丰富的示例代码和开发工具可供使用

不仅电机控制程序已预先烧录到MCU中，让用户获得了良好的体验，而且还编制了各种应用笔记并在网站上提供。提供的所有示例程序都可以在此工具包上运行。

 

MCK-RA6T2概述

名称	MCK-RA6T2（瑞萨适用于RA6T2 MCU系列的灵活电机控制套件）
产品型号名称	RTK0EMA270S00020BJ
板上CPU	RA6T2 (R7FA6T2BD3CFP)
所含组件	■ 电机控制CPU板 ■ 48V/10A逆变器板 ■ 适用于瑞萨MCU的COM板 ■ BLDC电机 ■ 附件（USB线缆、COM线缆、脚垫、螺钉）
接口	■ 霍尔传感器、编码器、电感式传感器 ■ CAN、SPI ■ 用户接口（软件、LED和可变电阻器）

MCK-RA6T2套件的详细介绍与购买方式请访问以下链接查看：

https://www.renesas.cn/cn/zh/products/microcontrollers-microprocessors/ra-cortex-m-mcus/rtk0ema270s00020bj-mck-ra6t2-renesas-flexible-motor-control-kit-ra6t2-mcu-group

 

关于电机控制的应用笔记和示例代码

RA6T2提供关于控制各种电机的应用笔记和示例代码。可以根据所用的电机类型和控制算法从网站上下载。

 

■ 应用笔记

我们提供许多不同内容的应用笔记。有些详细介绍了120度通电方法的控制软件，该方法基于无传感器矢量控制来操作各种电机。此外，还有一些应用笔记详细描述了功能和控制流程，借此说明电机控制开发支持工具“Renesas Motor Workbench”的使用方法，这对用户的开发和评估工作十分有用。

 

■ 示例代码

每篇应用笔记都附带示例代码，这些代码可以下载到MCU中。使用的软件包和驱动程序多种多样，MCK-RA6T2是用于RA6T2的电机控制评估板。由于RA6T2主要针对电机控制，因此其中包含控制算法、系统控制、PWM控制和AD转换器。

 

目前，瑞萨电子官网已经发布了10篇关于电机控制的应用笔记，我们会继续发布更多有助于用户开发工作的应用笔记。

 

相关资料

 

 

 

RA6T2 - 120-degree conducting control of permanent magnetic synchronous motor using hall sensors

https://www.renesas.com/us/en/document/apn/ra6t2-120-degree-conducting-control-permanent-magnetic-synchronous-motor-using-hall-sensors

 

RA6T2 - Sensorless 120-degree conducting control of permanent magnetic synchronous motor(Implementation)

https://www.renesas.com/us/en/document/apn/ra6t2-sensorless-120-degree-conducting-control-permanent-magnetic-synchronous-motor-implementation

 

RA6T2 - Sensorless vector control for permanent magnetic synchronous motor

https://www.renesas.com/us/en/document/apn/ra6t2-sensorless-vector-control-permanent-magnet-synchronous-motor-implementation

 

RA6T2 - Sensorless vector control for permanent magnetic synchronous motor - 1shunt current detection

https://www.renesas.com/us/en/document/apn/ra6t2-sensorless-vector-control-one-shunt-permanent-magnet-synchronous-motor-implementation

 

RA6T2 - Vector control for permanent magnetic synchronous motor with encoder - AB incremental type encoder

https://www.renesas.com/us/en/document/apn/ra6t2-vector-control-permanent-magnet-synchronous-motor-encoder-implementation

 

RA6T2 - Sensorless vector control for dual permanent magnetic synchronous motor

https://www.renesas.com/us/en/document/apn/ra6t2-sensorless-vector-control-dual-permanent-magnetic-synchronous-motor

 

Renesas RA Family - Digital Filtering using the IIR Filter Accelerator

https://www.renesas.com/us/en/document/apn/digital-filtering-using-iir-filter-accelerator-application-project

 

RA6T2 - Accelerators (IIRFA/TFU) performance in motor application

https://www.renesas.com/us/en/document/apn/ra6t2-accelerators-iirfatfu-performance-motor-application

 

RA6T2 - Vector control for permanent magnetic synchronous motor with hall sensors

https://www.renesas.com/us/en/document/apn/ra6t2-vector-control-permanent-magnetic-synchronous-motor-hall-sensors

 

RA6T2 - Vector control for permanent magnetic synchronous motor with inductive sensor

https://www.renesas.com/us/en/document/apn/ra6t2-vector-control-permanent-magnetic-synchronous-motor-inductive-sensor

 

最初应用笔记的内容是基本电机类型与控制方法的组合，后来的发行版本更注重实际应用。

 

双电机控制解决方案

 

解释了如何使用RA6T2实现无传感器矢量控制软件，从而驱动双永磁同步电机 (PMSM)。由于MCK-RA6T2（即RA6T2的开发套件）的CPU板有两个用于连接逆变器板的连接器接口，用户可以准备一个额外的逆变器板，然后立即开始评估。

 

在家电领域，洗衣机主电机、风扇、风机控制和工业电机需要多部电机，如果用户无需自行准备评估板即可评估双电机，将有助于缩短开发周期。

 

 

此外，RA6T2配备了专门用于双电机控制的外设功能，还利用240MHz的高CPU性能实现了具有低系统负载的双电机控制。立即获取此套件和应用笔记，亲身体验RA6T2的高性能

 

加速器 (IIRFA/TFU) 

在电机应用中的性能

 

此应用笔记用于评估RA6T2内置的IIRFA和TFU在缩短处理时间方面的效果。可以测量和比较以下两种情况的处理时间：使用IIRFA和TFU处理示例代码和不使用二者处理以C源代码编写的示例代码。程序结构如下：

 

即使参考用户手册，也很难估计MCU中内置的硬件加速器的性能。但是，此应用笔记包含相关指南和利用加速器的示例项目，使用户能够通过实际测量来衡量加速器的性能。由于IIRFA和TFU各自擅长处理的模块不同，我会针对目标处理进行说明。

 

IIRFA测量的滤波器处理

（陷波滤波器和低通滤波器）

 

陷波滤波器可以去除特定的谐振频率分量。它用于伺服电机和机械臂的阻尼控制。此外，二阶低通滤波器的截止频率易于调整，因此它常与运算放大器配合使用。此应用在以下情况下对这些运算进行比较：(1) 未使用 IIRFA，(2) 使用FSP API，以及 (3) 直接设置输入数据寄存器。IIRFA可以有效完成多级处理，在使用带5级陷波滤波器的API时，运算的完成时间可缩短4/5，而直接使用寄存器时，运算时间可缩短20/21。

 

 

TFU测量处理（dq转换）

 

在矢量控制中，利用实际相电流求得有功电流（q轴电流）和无功电流（d轴电流）的计算称为dq转换。发生此转换时的sin和cos运算使用TFU进行测量。使用和不使用TFU的测量和比较结果亦如下所示。可以看出，使能TFU之后软件的执行时间可减少至一半。

 

 

一般来说，硬件加速器会将很多运算模块与供应商特定的算法相结合，因此对用户来说，移植现有软件非常困难，并且可能无法获得预期的性能。另一方面，RA6T2对使用IIRFA和TFU的电机控制均适用，但其特性之一是实现方式灵活，它是用于基本处理的硬件加速，因此任何用户都可以使用。请参见该应用笔记，体验IIRFA和TFU的易用性和高性能。

 

电机控制开发支持工具3.0

(Renesas Motor Workbench 3.0)

 

Renesas Motor Workbench是一款面向电机控制的调试工具。用户可以利用分析仪功能读写微控制器内部的变量，并显示变量的波形。调谐器功能可以识别电机参数，自动获取矢量控制中使用的控制参数。Renesas Motor Workbench具有直观的GUI，即使是初学者也可以轻松上手操作电机。

 

 

QE for Motor

 

QE for Motor是一款软件开发支持工具，用户只需按照提供的工作流程操作即可开发用于电机控制的软件。它可以作为瑞萨电子集成开发环境e² studio的扩展免费下载。通过关联灵活配置软件包 (FSP)，用户可以高效地设置用于电机控制的中间件和驱动程序，同时检查具有分层结构的配置图。

 

 

QE for Motor还可与Renesas Motor Workbench配合使用，后者可以对电机进行调整和分析。Renesas Motor Workbench所需的设置可自动化完成，用户只需按一下按钮即可使用这些功能。

 

六

总结

 

新一代电机控制系统变得日益复杂，功能也越发丰富，同时还需要大幅降低成本。RA6T2可以实现控制、多任务处理和着眼于新一代的平台开发，从而以优异的性能和多种软件包部署来满足客户的需求。此外，我们还提供各种评估和开发解决方案，旨在为实现高性能电机控制设备系统和缩短开发周期提供一条捷径。

 

七

资源

 

 

RA6T2产品页面

https://www.renesas.com/products/microcontrollers-microprocessors/ra-cortex-m-mcus/ra6t2-240mhz-arm-cortex-m33-trustzone-high-real-time-engine-motor-control

 

RA6T2电机评估和开发套件MCK-RA6T2工具页面

https://www.renesas.com/products/microcontrollers-microprocessors/ra-cortex-m-mcus/rtk0ema270s00020bj-mck-ra6t2-renesas-flexible-motor-control-kit-ra6t2-mcu-group

 

电机控制开发支持工具Renesas Motor Workbench 3.0

https://www.renesas.com/jp/ja/document/swo/motor-control-development-support-tool-renesas-motor-workbench-30

 

QE for Motor：电机应用开发辅助工具

https://www.renesas.com/software-tool/qe-motor-development-assistance-tool-motor-applications