Texas Instruments Komplexe Algorithmen in ROM

Die Vorteile bei der sensorlosen, feldorientierten Regelung eines Motors sind ja bekannt und werden in zahlreichen Applikationen eingesetzt. Texas Instruments hat nach eigenen Angaben den besten Algorithmus für solche Anwendungen entwickelt und stellt ihn seinen Kunden bei Piccolo-MCUs im ROM zur Verfügung.

Erstmals wurde die sensorlose, feldorientierte Regelung bei großen Industrieantrieben eingesetzt, wo eine Wirkungsgrad-Erhöhung am meisten Energie einspart. Neue Energiespargesetze, steigende Energiekosten und Kostendruck werden jedoch dafür sorgen, dass man dieses Verfahren zukünftig auch in Kompressoren, Pumpen oder Lüftern findet.

Auch der Verzicht auf einen mechanischen Sensor am Motor, der die für eine FOC essenziellen Informationen hinsichtlich der aktuellen Rotorposition liefern muss, bringt Vorteile: geringere Systemkosten und mögliche Sensor-Fehlfunktionen durch raue Umgebungsbedingungen; davon abgesehen gibt es ja auch Applikationen, wo Sensoren aus Platzgründen nicht eingesetzt werden können.

Doch die Entwicklung von Regelalgorithmen für sensorlose, feldorientierte Regelungen ist sehr kompliziert. Park- und Clark-Transformationen und Raumzeigermodulationen für die PWM-Signale sind nicht trivial. Texas Instruments hat zu seiner Insta-SPIN-FOC-Lösung einen FAST (Flux, Angle, Speed, Torque) genannten Software-Encoder entwickelt (genauer gesagt: die IP wurde von einer holländischen Firma eingekauft), der auf der Messung aller drei Phasen-Spannungen und -Ströme basiert und im ROM auf den Piccolo-MCUs gespeichert ist. Der TI-Algorithmus arbeitet nicht nur mit synchronen und asynchronen Motoren, sondern soll auch besonders gut mit Extremsituationen wie den Anlauf unter Last oder den Wiederanlauf nach einer mechanischen Blockade zurechtkommen.

Zudem kann man automatisch in wenigen Minuten innerhalb einer Art Probebetrieb, in dem der Motor im Leerlauf mit unterschiedlichen Drehzahlen vor- und rückwärts betrieben wird, die entsprechenden Parameter ermitteln und diese sogar im laufenden Betrieb nachjustieren, um z.B. fertigungsbedingte Abweichungen in der Massenproduktion zu kompensieren.

Mit InstaSPIN-FOC, einer Bibliothek im ROM, kann dann die Regelung inklusive Raumzeigermodulation vorgenommen werden. Alternativ kann man natürlich, wenn man sich an dieser Stelle differenzieren möchte, seinen eigenen Code implementieren (Bild) und lediglich die FAST-Routinen im ROM aufrufen.

Die Preise für die kleineren Derivate beginnen bei 6,12 US-Dollar. Dies bedeutet gegenüber dem identischen Standard-Bauteil ohne InstaSPIN einen Aufpreis von 1,37 Dollar. Weitere Einmal-Lizenzkosten oder Royalties fallen