面向电机控制和太阳能逆变器的混合信号控制器

全球40%的电能是被电机消耗的，在提升工厂自动化水平这一需求的推动下，提高工业电机功率效率和性能的需求水涨船高。另外，太阳能光伏已成为并入全球电网、规模最大的新一代能源，其累积装机基数达100千兆瓦，将成为未来十年增长最快的可再生能源。针对电机控制和太阳能逆变器，ADI从四五年前开始进行规划，日前，推出了一款全新的混合信号控制处理器ADSP-CM40x，通过高性能、高可靠性的电机控制系统和光伏逆变器来推动工业系统成本更低，并在电力基础设施中实现更具价格优势的平价电网，树立了行业新标杆。
ADSP-CM40x系列是ADI公司针对精密控制应用开发的新一代混合信号控制处理器家族中的第一位成员，它集成了精度(ENOB)超过13位的行业唯一一款嵌入式双通道16位模数转换器，搭载了一枚24 0 M Hz支持浮点的ARM Cortex-M4处理器内核。

ADI市场经理张松刚介绍，之所以选择Cortex-M4，主要是因为ARM在功耗上有优势，越来越多的工程师非常熟悉这一架构，开发周期相对会缩短。而240MHz的主频并支持浮点运算能力，则是考虑到了未来工业系统的需求，为很

多应用的加入(比如网络、多轴电机等)预留了空间。

一直以来，A D I在模拟尤其是模数转换器以及DSP方面有着深厚的积累，ADSP-CM40x充分发挥这些优势，高度集成了ADC、较大的RAM、谐波分析引擎、SINC滤波器、PWM控制以及众多扩展接口等功能，这些功能通过SIP技术封装达到了完美的平衡，不但具有出色的模拟转换性能和高达380ns的转换速度，同时具备多种其他优良特性。

作为AD I具有领先优势的技术，ADS P- CM4 0 x集成的16位ADC在2.6M采样频率下的精度可达到13位以上，这对于整个系统的性能提升非常关键；ADI特有的谐波分析引擎技术对于效率提升有重要意义，它主要针对未来的光伏逆变器，因为对于电机控制而言，提升效率不仅需要从算法上保证，同时还要在电网侧分析干扰情况，谐波分析可以很好地监测并抑制干扰；集成了SINC滤波器，使其可以直接与用于采样电阻式电流检测系统架构中的隔离式Σ-Δ型调制器(AD7400A/AD7401A)连接，还可节省以FPGA实现同一功能所需要的成本和工程资源；ADSPCM40x保留了3个PWM控制单元，每个PWM单元支持4对输出通道，从而可支持双轴、三轴控制。

目前ADI提供的系统评估板包括面向电机控制应用的16个ADC输入通道的CM408F开发平台和面向光伏逆变器的24个ADC输入通道的CM403F开发套件两种。其中在面向电机控制的CM408F演示系统高压功率板上，ADI还提供了PFC的选项，利用电源管理中的功率因数校正来实现更高能效。ADI预测这一功能在未来的电机控制中将是必选项。

通过优化的代码生成、器件驱动器和编译器套件，ADSP-CM40x系列使工程师可以借助MATLAB和Simulink软件，直接将他们的设计插入基于模型设计的环境之中。这种结构定义了一个完整的、基于模型的开发平台，使工程师可以集中精力，以更快的速度开发出能效比更高的系统。

张松刚补充道，推动电机控制和太阳能逆变器创新的因素和发展趋势包括：高性能和高可靠性的电机控制系统及光伏逆变器需求正在增大；政府对高效率系统的需求迫使电机技术向永磁电机迁移；不断增长的人工成本也推动工厂向自动化和机器人方向发展；电机控制从模拟控制向数字控制的迁移可实现更高的控制精度;可持续发展的分布式发电技术也在不断推动逆变器设计的创新。