Este artículo presenta cómo combinar el microcontrolador RX62T con dispositivos de potencia para lograr una solución de control de motores. Describimos brevemente la implementación de un método de control de inversor que no solo reduce los armónicos no deseados mediante la implementación de PFC en el microcontrolador RX62T, sino que también aumenta la eficiencia energética del dispositivo y proporciona un alto rendimiento y flexibilidad de procesamiento.
Este artículo presenta cómo combinar el microcontrolador RX62T con dispositivos de potencia para lograr una solución de control de motores. Describimos brevemente la implementación de un método de control de inversor que no solo reduce los armónicos no deseados mediante la implementación de PFC en el microcontrolador RX62T, sino que también aumenta la eficiencia energética del dispositivo y proporciona un alto rendimiento y flexibilidad de procesamiento.
Debido a la creciente conciencia de los problemas ambientales, como la prevención del calentamiento global, la atención se centra no solo en reducir el consumo de energía (mejorar la eficiencia energética), sino también en mejorar los sistemas que generan energía, como la generación de energía solar (creación de energía) y los sistemas que almacenan energía. (almacen de energia). Una de las tecnologías clave para realizar la solución es el control del inversor y sus aplicaciones relacionadas. La microcomputadora (MCU) de 32 bits del grupo RX62T tiene funciones mejoradas de control del inversor. Estos dispositivos de uso general no solo pueden realizar un control de motores altamente eficiente, sino que los chips también se pueden usar junto con MOSFET y otros dispositivos de potencia para hacer que el producto final sea más eficiente energéticamente. Renesas ayuda a los programas de desarrollo de productos de los clientes mediante el desarrollo de placas de demostración (demo) que incorporan MCU y dispositivos de alimentación, y proporciona soluciones de control de inversores adaptadas a los requisitos de aplicaciones específicas.
Realización del sistema de control del inversor para el ahorro de energía de los electrodomésticos
Los inversores (convertidores de potencia que convierten la corriente continua en corriente alterna) son cada vez más populares, principalmente para aplicaciones de ahorro de energía en varios campos, desde trenes y equipos industriales hasta electrodomésticos. Los sistemas de accionamiento controlados por inversor proporcionan solo la potencia que requiere la carga, lo que se traduce en menos pérdidas eléctricas y, en general, en una mayor eficiencia energética. Los electrodomésticos como lavadoras, acondicionadores de aire y refrigeradores utilizan grandes cantidades de electricidad, por lo que requieren un control inversor particularmente preciso.
Realiza alto rendimiento de procesamiento y funciones flexibles
Los MCU de 32 bits del Grupo RX62T cuentan con funciones de control de motor mejoradas que simplifican las aplicaciones de control vectorial sin sensores. Alcanzan un rendimiento de 165 DMIPS cuando se ejecutan a 100 MHz e incluyen una unidad de punto flotante (FPU). Con 1,6 veces el rendimiento de procesamiento del chip SH-2 RISC (SH7149), puede aprovechar este rendimiento de procesamiento que puede reducir el consumo de energía en un 40 %. Por ejemplo, las lavadoras/secadoras más modernas están equipadas con motores sopladores y bombas de calor para la función de secado, además del motor que acciona el tambor de la lavadora. Para este tipo de electrónica de consumo, la MCU RX62T simplifica la electrónica. Esto se debe a que este único chip que impulsa múltiples dispositivos de potencia puede realizar el control vectorial de los tres motores (consulte la Figura 1).
La combinación de la MCU RX62T con dispositivos de alimentación proporciona una solución total para el control del inversor
El diseño de un sistema de control para reducir el consumo de energía requiere algo más que elegir la mejor MCU para implementar un control de motor avanzado. Elegir el dispositivo de alimentación adecuado también es importante para muchas aplicaciones. Los beneficios de los MCU RX62T aumentan cuando se usan junto con dispositivos de potencia como MOSFET para motores de bajo nivel de potencia e IGBT para aplicaciones de mayor demanda de potencia. Esto se ilustra con un diseño de electrodoméstico de lavandería típico que se muestra en la Figura 1.
Una próxima placa de demostración de control de motores de CC de Renesas demostrará los ahorros de energía disponibles cuando el chip RX62T se usa junto con un dispositivo de fuente de alimentación adecuado. Esta placa combina el MCU RX62T con el RJK0654DPB, un MOSFET de potencia de baja pérdida de décima generación en términos de clasificación de voltaje (consulte la Figura 2). El RJK0654DPB utiliza tecnología de proceso de 0,18 µm para minimizar la resistencia de encendido y la capacitancia de drenaje de puerta. De hecho, su métrica de rendimiento (calculada a partir del producto de la resistencia activa y la capacitancia de puerta a drenaje) es un 60 % mejor que la de los dispositivos de octava generación. Este MOSFET tiene un paquete pequeño con configuración inalámbrica que proporciona baja resistencia térmica y eléctrica.
La placa de demostración utiliza un diseño de 3 derivaciones para admitir motores de CC sin escobillas y se puede conectar a una PC a través de USB para ver y modificar fácilmente los parámetros de control del motor de CC de la placa. Se proporcionan código de software de muestra y datos de diseño de placa de circuito y esquema. La placa de demostración incluye MOSFET, pero puede acomodar otros dispositivos de potencia como IGBT, lo que permite a los ingenieros impulsar el desarrollo y las pruebas utilizando la configuración electrónica que mejor se adapte a su aplicación.
Implemente PFC en RX62T para reducir los armónicos no deseados
Además del control del motor, las capacidades de control del inversor de la MCU RX62T también se pueden utilizar para aplicaciones como la corrección del factor de potencia (PFC). A medida que los estándares para controlar los armónicos se vuelven más estrictos en todo el mundo, el control de PFC se vuelve más importante.
Hay dos tipos de control PFC, el método de conmutación parcial y el método de filtro activo. El esquema de conmutación parcial tiene un circuito más simple, pero tiene dificultades para cumplir con los estándares de armónicos con cargas bajas. Por otro lado, el método de filtro activo, que tiene un circuito complicado, cumple con el estándar en todo el rango de carga y permite la miniaturización de bobinas de refuerzo y condensadores.
Los MCU RX62T pueden implementar un control PFC simple del esquema de conmutación parcial en el software. Al operar en combinación con un IC de control PFC como el R2A20131, es posible lograr un control de motor de alta eficiencia y una mejora del factor de potencia para aplicaciones de alta potencia que emplean el método PFC de filtro activo. Renesas está considerando desarrollar una placa de demostración con una función de control de PFC.
Las aplicaciones de tipo inversor distintas del control PFC del chip RX62T incluyen fuentes de alimentación ininterrumpida y convertidores CC-CA utilizados en células solares. Estos MCU de propósito general facilitan el diseño de soluciones totales que ofrecen múltiples ventajas, como un tiempo de desarrollo reducido y costos reducidos. Es importante destacar que estos dispositivos permiten mayores niveles de eficiencia energética no solo para el control del motor, sino también al agregar inversores, convertidores y otros bloques de circuitos según la situación.