变频器是利用电力半导体器件的通断起到将工频电源转换为另一频率的电能掌控装置，能构建对交流异步电机的软起动、变频调压、提升运转精度、转变功率因数、过流/过压/短路维护等功能。变频器构建了高压大功率晶体管技术和电子控制技术，获得广泛应用。变频器的起到是转变交流电机供电的频率和幅值，因而转变其运动磁场的周期，超过光滑掌控电动机扭矩的目的。变频器的经常出现，使得简单的调压掌控形式化，用变频器+交流鼠笼式感应器电动机人组替代了大部分原本不能用直流电机已完成的工作，增大了体积，减少了修理亲率，使传动技术发展到新阶段。

本文将探究基于ARM的标准微控制器如何在一个被DSP和FPGA长年独占的市场上超越简单的掌控模式，我们将以意法半导体的基于Cortex-M3内核的STM32系列微控制器为事例阐述这个过程。　　很多应用于都会中用功率高于300W的小型电机，例如汽车、打印机、复印机、纸张处理机、工厂自动化、太空和军事载具、测试设备和机械人。

整体而言，电机的产量大约和其功率大小成反比，这回应小型电机的产量远超过大型电机。应用于最普遍的小型电机还包括直流电机、无刷直流电机和Q电机。　　Q电机、直流电机和无刷直流电机的主要区别在于它们的驱动方式。

Q电机是以步阶方式分段移动，直流电机和无刷直流电机一般来说则使用倒数移动的仿真掌控方式。由于Q电机使用步阶移动，所以尤其合适尽对传输速率应用于，目前市场上少见的Q电机已能获取每一步1.8deg;或0.9deg;的准确移动能力。Q电机使用必要掌控方式，它的主要命令和控制变量都是步阶方位（stepposition）；相形之下，直流电机则是以电机电压当作控制变量，以方位或速度当作命令变量。

直流电机必须对系统控制系统，它不会以间接方式掌控电机方位，Q电机系统多半则是以「开环」方式展开操控。　　直流电机是最少见和本钱低于的小型电机，并且普遍用作各种应用于。无刷直流电机声称能获取更高可靠性以及更加低噪声和本钱，然而到目前为止，它却不能在磁盘或计算机风扇等较少数目产应用于中代替传统直流电机。在某些应用于里，无刷直流电机有多项优点比不上传统电刷电机，例如它以电子组件和传感器代替电刷，不但缩短电机寿命和增加确保本钱，而且也没电刷产生的噪音。

直流电机的特性使它沦为调压系统最只能用于的电机。　　励磁电流与直流的主磁通量（在一个PMSM电机内的磁体磁通量）有关,而90deg;后移相电流可以掌控转矩，功能相等于直流电机的电枢电流。当阻抗变化时，磁场定向掌控方式可实现准确的扭矩掌控，而且响应速度慢，使定子磁通量和转子磁通量维持极致的90度相位差，即便在瞬变工作环境内，依然需要确保优化的能效，这是构建以电机流形为标志的更加简单的掌控方法所依据的基本理论框架，尤其是对于PMSM电机，这个理论是无传感器电机驱动器的基础，既可以大幅度降低成本（仍然必须扭矩或转角传感器和涉及的连线），同时还能提升电机可靠性。

在这种情况下，必需只用于电机数学模型、电流值和电压值，通过计算方法估计转子角度方位。在低于分钟转数只有几百并转的情况下，这种状态观测器理论（在其它掌控方法中）可以构建无传感器的扭矩掌控，在某些情况下，低于分钟转数是静止状态。　　不过，这对CPU是一个额外的动态负荷。

最后，微控制器必需以1KHz到20KHz的速率倒数新的计算出来矢量控制算法，明确速率各不相同最后应用于比特率，处置Parke和Clarke切换和构建多个PID控制器和软件锁相环显然必须高强度的数字计算出来，这就是过去为什么数字信号处理器、微处理器或FGPA器件被用于控制器的原因。　　尽管专用双模控制器和低端定点DSP架构早已问世，但是意法半导体依然自由选择用于Cortex-M3内核研发STM32微控制器。这个解决方案可很好地符合大量的无刷电机驱动器的拒绝，从重复使用工程费用的看作，该解决方案的优点是使用行业标准的ARM?内核和标准微控制器的成本效益。　　基于Harvard架构，这个32位RISC使用Thumb2指令集，获取16位和32位指令。

对比显32位代码，这个指令集需要大幅提高代码密度，同时保有原先ARM7指令集的多数优点（可选优化的乘加运算和硬件乘法指令）。　　电机控制系统拒绝微控制器需不具备卓越的动态号召性（中断延时较短）、显处置功能（如单周期乘法）以及出色的掌控性能（当处置非序列继续执行东流和条件移往指令时）。

Cortex-M3需要符合所有这些拒绝。例如，当时钟频率是72MHz时，在25mu;s内对一个永磁电机已完成一次无传感器磁场定向掌控，这相等于在10kHz比特率下25%的CPU负荷。

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