Infineon / Antriebsregelung
Flexible Designplattform mit XMC1302
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Designkit für Motorantriebe
Das »iMotion Modular Application Design Kit« (MADK) ist ein Evaluierungssystem und eine skalierbare Designplattform für dreiphasige Motorantriebe (115 V/230 V) im Leistungsbereich von 20 W bis 300 W. Es enthält Controller- und Powerboards für die sensorlose oder optional für die sensorbehaftete Regelung. Mit dem Kit soll sich in weniger als einer Stunde ein voll funktionsfähiges Motorsystem realisieren lassen. Entwickler müssen nur noch die Boards mit PC, Motor und Stromversorgung verbinden, die Software herunterladen, installieren und parametrisieren – und schon läuft der Motor. Die angebotenen Kits adressieren unterschiedliche Motordesigns und beinhalten ein Steuerboard mit Debugschnittstelle sowie eine komplette Leistungsstufe mit Gleichrichter und EMI-Filter.
Ebenfalls enthalten ist eine Motorregelungssoftware (bereits installiert oder zum Herunterladen) sowie die GUI-basierte Windows-Software »µC/Probe XMC« für die Parametrisierung und das Tuning (Bild 2). Ebendiese Software ist ein speziell auf XMC-Mikrocontroller ausgerichtetes Derivat der µC/Probe von Micrium. Damit lässt sich der Speicher des XMC während des Betriebs beschreiben und lesen, ohne den Ablauf zu stören. Das hilft die Applikation zu optimieren. Die Anwender können ihre eigene GUI-Oberfläche ohne zusätzliche Programmierung erzeugen. Grafische Komponenten lassen sich einfach per Drag-and-Drop platzieren und anschließend beobachten, globale Variablen und Speicherinhalte in Echtzeit überwachen. Unterstützt werden unterschiedliche Kommunikationsstandards wie J-Link, CMSIS-DAP, TCP/IP, USB und RS-232.
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Kritische Regelungsschleifen bei der Motorregelung lassen sich mithilfe des in µC/Probe XMC integrierten achtkanaligen digitalen Speicheroszilloskops in Echtzeit darstellen (Bild 3). Anwender können das Oszilloskop einfach mit einem Zielcode versehen, um die Abtastfrequenz oder die Größe des Pufferspeichers zu konfigurieren. Der PC oder das GUI visualisieren dann die Daten. Dabei unterstützt das Tool unterschiedliche Triggerfeatures, um wichtige Echtzeitdaten zu erfassen und so den Applikationscode zu analysieren und zu optimieren. Über den standardisierten 20-poligen »M1 MADK«-Schnittstellen-Steckverbinder lassen sich unterschiedliche Control- und Leistungsboards miteinander kombinieren (siehe Anlaufbild). Hiermit soll die bestmögliche Lösung für die jeweilige Applikation realisiert werden.
Die im Lieferumfang enthaltene FOC-Software unterstützt die sensorlose Motorregelung auf Basis des XMC1302, die Hardware kommt mit Hall-Sensoren oder 3D-Magnetsensoren klar. Die »XMC1302 Control-Card« enthält einen Debugger mit »Segger J-Link«-Technologie. Weitergehende Applikationssoftware lässt sich über die unentgeltlich integrierte Entwicklungsumgebung (IDE) »DAVE« von Infineon implementieren oder über andere ARM-IDEs, etwa von Keil, IAR oder Atollic.
Verschiedene Kombinationen möglich
Für die unterschiedlichen Applikationen lassen sich zwei verschiedene Controllerboards mit vier Powerboards kombinieren. Das eine Controllerboard integriert einen XMC1302, während eine weitere Regelungsoption mit dem »IRMCK099M« verfügbar ist. Bei Letzterem ist ein Motorregelungs-ASIC mit hardwaregestützter sensorloser FOC-Regelung implementiert. Es stehen vier Powerboards mit Modulen der Serien »μIPM IRSM836« oder »μIPM-DIP IRSM505« (500 V oder 250 V) zur Verfügung, die einen dreiphasigen Umrichter inklusive Hochvolt-Gatetreibern und MOSFETs enthalten.
Bei Verwendung des IRMCK099M lässt sich das Motorsteuerungs-IC einfach parametrisieren. Im Lieferumfang enthalten ist eine separate Debug-Interfacekarte, optional eine JTAG- und UART-Schnittstelle. Über die MCE-GUI-Software können Anwender die Steuerparameter setzen und analysieren. Kommt die XMC1302-Controllerkarte zum Einsatz, ist die FOC-Software entweder bereits installiert oder kann über das Internet heruntergeladen werden. Mit dem µC-Probe-basierten GUI sind die Parametrisierung und das Tuning recht einfach auszuführen.
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