利用瑞萨 RL78 系列实现无刷电机控制

我们身边有很多内置马达的产品，例如空调、吸尘器、电风扇等。随着未来有望给社会带来巨大变化的机器人、无人机、电动汽车等的普及，马达的使用量也将会增加。

如上所述，我们熟悉的电机根据其结构可分为几种类型。其中，无刷电机在家庭/工业应用中得到广泛应用。无刷电机的特点是效率高、可维护性和可控制性。近年来，随着人们对环境问题的日益关注，人们希望使用能够高效率驱动的无刷电机。顾名思义，“无刷”电机没有与转子接触的电刷，因此不必担心电刷磨损，从而降低了维护的频率和成本。有刷电机由于其结构机制而具有电刷和换向器，它们无需驱动电路即可不断施加扭矩，而无刷电机则没有这些电刷和换向器。相反，扭矩是由 MCU 根据转子的位置调整电流的方向和大小来产生的，并且还可以实现高可控性，例如即使负载发生变化也能保持恒定速度。

无刷电机常用的控制方式有两种：120度导通控制和矢量控制。120度导通控制使用6种电压模式驱动电机。这种控制方式对MCU的运算要求相对较低，但由于作用在转子上的扭矩角度不恒定，可能会引起振动和噪音。另一方面，矢量控制是作用在转子上的扭矩在垂直方向上恒定的控制方式。这种方法对MCU的运算要求较高，但其特点是速度波动较小。因此，矢量控制往往用于需要精确控制的应用中。

RL78是一款低功耗的 8/16 位 MCU。在 RL78 系列中，RL78/G1F、RL78/G14、RL78/G1G和RL78/G1M常用于电机控制。以下是各 MCU 的功能。

RL78/G1F：具有增强电机控制功能的多功能 MCU

RL78/G14：具有丰富引脚、内存大小和封装类型的通用 MCU

RL78/G1G：内置模拟外设功能的小型系统 MCU

RL78/G1M：具有电机控制所需最少功能的紧凑型 MCU

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这四款 MCU 均可实现计算量较少的 120 度通电控制。另一方面，需要大量计算负荷的矢量控制则由上述 MCU 中计算能力相对较高的 RL78/G1F 和 RL78/G14 实现。除了这些控制方法外，我们还利用 RL78/G1F 的模拟外设功能开发解决方案，例如初始位置检测（在开始旋转之前无需传感器即可估算转子的角度）和使用比较器执行 120 度通电控制的高速旋转解决方案。

我们提供实现上述每种控制方法的示例软件。120 度导通控制的示例软件可以使用霍尔传感器或不使用霍尔传感器进行速度控制。此外，对于矢量控制，我们准备了两种类型的示例软件，它们使用一个或三个分流电阻进行电流检测，进行无传感器速度控制。我们还提供上述初始位置检测和高速旋转解决方案作为可用于特定应用的示例软件。此外，我们计划发布一种用于高压应用的新型无传感器矢量控制示例软件。该示例软件在 Desk Top Laboratories Inc. 制造的“T1003-A”高压逆变器板（输入电压范围：AC 85 – 265 [Vrms]，额定输出电流：AC 1 [Arms]）上运行，可用于开发冰箱、吊扇和传送带等高压应用。

我们还提供各种开发支持工具来支持电机控制解决方案的开发。电机控制评估工具 Renesas Motor Workbench (RMW) 可以测量电机特性参数，并将 MCU 内部 RAM 中记录的变量信息显示为波形等。此外，通过使用名为配置文件生成器 (CFG) 的移植支持工具，可以在使用客户准备的开发环境驱动电机时自动重新设计电机控制的参数。

附RL78电机控制MCU阵容

有关各产品的详情，请咨询 RL78产品选型表。