Xilinx推出業(yè)內第一個(gè)PFM電機控制方案

日前消費類(lèi)和低端工業(yè)電機控制設備市場(chǎng)主要采用的還是基于PWM算法的電機控制方案，而且主要基于mcu和DSP平臺，但這些用PWM算法實(shí)現的電機控制方案都有一個(gè)很大的不足，即PWM電機控制方案的輸出端波形有很多高值諧波，這就不可避免地帶來(lái)難以解決的EMI問(wèn)題，其次PWM電機控制方案還有能效不夠高和時(shí)延較長(cháng)的問(wèn)題。

　　PWM電機控制方案的這些缺點(diǎn)促使業(yè)界研究更先進(jìn)的PFM控制算法，PFM電機控制方案可有效地消除這些高值諧波，大大地減少了EMI問(wèn)題，從而在理論上可節省很多EMI消除措施帶來(lái)的額外成本。

　　今天很多大學(xué)和研究機構都發(fā)表了不少關(guān)于如何用PFM算法實(shí)現更好電機控制的學(xué)術(shù)論文，但遺憾的是，由于電機控制的復雜性，至今沒(méi)有一家供應商開(kāi)發(fā)出基于PFM算法的電機控制方案。

　　令人意想不到的是，今天Xilinx在FPGA平臺上實(shí)現了PFM電機控制方案，并在最近的深圳工業(yè)與嵌入式應用展上首次對外展示了采用PFM算法實(shí)現的電機控制板。PFM在理論上是一種比PWM更好的電機控制算法，因為它可以實(shí)現更高的能效和更低的EMI。

　　
Xilinx獨家開(kāi)發(fā)出的PFM電機控制平臺

　Xilinx新興業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理黃文杰指出：“Xilinx歐洲電機控制專(zhuān)家會(huì )同第三方合作伙伴率先在業(yè)內實(shí)現了基于PFM算法的電機控制方案。理論上我們應該是業(yè)內第一家實(shí)現PFM電機控制方案的供應商，因為我們已經(jīng)在申請專(zhuān)利，現在正在審批過(guò)程之中?！薄?/span>

Xilinx新興業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理黃文杰

　　他說(shuō)，由于很多電機應用設備都需要通過(guò)EMI測試和認證，因此如果采用PWM電機控制方案，設備制造商就必須要采用很多其他措施來(lái)解決EMI問(wèn)題，而這意味著(zhù)要增加很多成本。但如果這些電機設備供應商采用我們的PFM電機控制方案，他們就可以省掉這些成本。

　　此外，基于FPGA平臺的電機控制方案還可以將電機控制的時(shí)延做得更小和更精準，這也意味著(zhù)可以將電機的能效做得更高，從而使電機設備的附加值或差異化優(yōu)勢就更大。今天市場(chǎng)上很多基于MCU和DSP平臺的電機控制解決方案雖然有成本更低的優(yōu)勢，但它們都無(wú)法提供更省電和低時(shí)延的解決方案。

　　這一因素也推動(dòng)一些高端電機設備制造商希望FPGA供應商能夠提供時(shí)延更短、更精確的電機控制方案，以幫助他們實(shí)現產(chǎn)品的差異化特色。

　　“目前業(yè)內通常用MCU實(shí)現的電機控制方案一般有40-50us的延時(shí)，用DSP實(shí)現的電機控制方案一般也要20-30us的延時(shí)?！秉S文杰表示，“如果用Spantan-6 FPGA來(lái)實(shí)現電機控制的話(huà)，最低時(shí)延可降低到2.5us。此外，由于MCU和DSP都是串行運算機制，如果用它們來(lái)控制4或8個(gè)電機時(shí)，最長(cháng)時(shí)延就會(huì )增加4倍或8倍，而FPGA是并行計算機制，不管用它控制多少個(gè)電機，每個(gè)電機的時(shí)延都是一樣的，都可做到2.5us?！?/span>

　　他補充道，即便單純從單板購買(mǎi)成本上講，如果要同時(shí)控制的電機數量超過(guò)8個(gè)，那么用FPGA來(lái)實(shí)現控制性?xún)r(jià)比是比較有優(yōu)勢的。事實(shí)上，Xilinx爭取的電機控制市場(chǎng)也就是那些對性能要求比較高的多電機應用場(chǎng)合。

　　電機是今天最耗電的設備，66%的電網(wǎng)電力都消耗在電機上，如果電機控制的好，那么在電機上省下來(lái)的錢(qián)就遠遠不是控制芯片價(jià)錢(qián)的數量級。而且電機壽命取決于控制方法，如果控制得好，那么電機的壽命就會(huì )延長(cháng)。

　　黃文杰表示，我們一個(gè)客戶(hù)買(mǎi)的電機壽命是10萬(wàn)小時(shí)，但實(shí)際使用壽命為12萬(wàn)小時(shí)，這有效幫助他降低了維護和運營(yíng)成本，因為更換電機常常意味著(zhù)生產(chǎn)線(xiàn)要停下來(lái)。這也是為什么今天的高端電機設備制造商都在尋找更高端電機控制方案的背后原因。

　　目前只有Xilinx獨家提供基于PFM算法的電機控制方案，黃文杰表示：“目前該技術(shù)還沒(méi)有分享給我們的分銷(xiāo)商伙伴，如科通和安富利，未來(lái)我們會(huì )把PFM電機控制方案從Spantan-6 FPGA平臺移植到ZYNQ-7000 FPGA平臺上?！?/span>