32 位 MCU 在交流伺服系统中的应用

　　在伺服系统中，由于交流永磁同步电机具备十分优良的低速性能、可以实现
弱磁高速控制，调速范围宽广、动态特性和效率都很高，已经成为伺服系统的主
流之选。目前永磁同步交流伺服技术已成为工业自动化的支撑技术之一。
    

 

本文以瑞萨电子

32 位变频用 MCU V850E/IX3 UPD70F3454 为例，阐述

其在交流伺服系统中的应用。
关于瑞萨电子

UPD70F3454

    UPD70F3454 是瑞萨电子开发的用于变频控制的 32 位高性能 MCU，使用
V850 核、RISC 架构、5 级流水线、内置 DSP 功能、最大 64MHZ  

， 内置

256K 

flash ROM 及相关外围功能，例如 DMA 控制器，定时器/计数器，串行接口
UART、SPI、IIC，A/D

 

，总线控制器，低压检测，片上调试等。针对变频控 制，

UPD70F3454 提供有 2 组六相 PWM 输出、两组独立的 12 位 AD 转换器，内

 

置比较器和运放，两组编码器输入计数器，高度集成了伺服电机控制所需 的外
围设备，并且可以实现用一个

MCU 实现对两个伺服电机的控制。系统原理

1、系统硬件结构：

    基于 UPD70F3454 的伺服控制系统硬件如下图。主要包括：

⑴、MCU UPD70F3454 及其周边电路，3454 为核心控制器，接收外部信号，
判 断 系 统 的 工 作 模 式 ， 并 转 换 成 逆 变 器 的 开 关 信 号 输 出 ， 隔 离 后 后 驱 动

 

IPM，EEPROM 用于参数的保存和用户信息的存储。RS232 模块负责与上位机

 

进行通信，或者直接通过上位机发送速度、方向控制信息；编程、调试可以 通过
MINICUBE、MINICUBE2、PG-FP5。

⑵、IPM 驱动电路，MCU 输出 6 相 PWM 信号，经过光耦隔离传送、IPM 全桥逆
变输出，驱动伺服电机工作的强电电路。

⑶、电流采样，系统至少需要采样两相电流，如 Ia 和 Ic，采样电路的信号经
3454 内部 AD 模块的运放、比较器后进行模数转换。

⑷、转子位置检测，由增量式光电编码器输出的正交编码信号 A、B、Z 输入至
MCU 的 TMT 模块，可以判断电机转子的位置和电机转速信号。

⑸、传感器信号的输入，包括脉冲量输入、模拟输入、开关输入等及与其他 MCU
的通信。

 

图： 瑞萨电子

UPD70F3454 伺服控制硬件结构图

2、特点及优势：

①

 

、精细的全数字化控制。采用瑞萨电子

32 位专用变频 MCU，64MHZ CPU 和