ZHCU753A January   2022  – October 2022

 

  1.   说明
  2.   资源
  3.   特性
  4.   应用
  5.   5
  6. 1系统说明
    1. 1.1 关键系统规格
  7. 2系统概述
    1. 2.1 方框图
    2. 2.2 设计注意事项
    3. 2.3 重点产品
      1. 2.3.1 TMS320F2800137
      2. 2.3.2 TMS320F280025C
      3. 2.3.3 TMS320F280039C
      4. 2.3.4 UCC28740
      5. 2.3.5 UCC27517
      6. 2.3.6 TLV9062
      7. 2.3.7 TLV76733
    4. 2.4 系统设计原理
      1. 2.4.1 交错式 PFC
        1. 2.4.1.1 全桥二极管整流器额定值
        2. 2.4.1.2 电感器额定值
        3. 2.4.1.3 交流电压检测
        4. 2.4.1.4 直流链路电压检测
        5. 2.4.1.5 总线电流检测
        6. 2.4.1.6 直流链路电容器额定值
        7. 2.4.1.7 MOSFET 额定值
        8. 2.4.1.8 二极管额定值
      2. 2.4.2 三相 PMSM 驱动器
        1. 2.4.2.1 PM 同步电机的磁场定向控制
        2. 2.4.2.2 PM 同步电机的无传感器控制
          1. 2.4.2.2.1 具有锁相环的增强型滑模观测器
            1. 2.4.2.2.1.1 IPMSM 的数学模型和 FOC 结构
            2. 2.4.2.2.1.2 IPMSM 的 ESMO 设计
            3. 2.4.2.2.1.3 使用 PLL 的转子位置和转速估算
        3. 2.4.2.3 弱磁 (FW) 和每安培最大扭矩 (MTPA) 控制
        4. 2.4.2.4 具有自动振动补偿功能的压缩机驱动器
        5. 2.4.2.5 具有快速启动功能的风扇驱动器
        6. 2.4.2.6 电机驱动器的硬件必要条件
          1. 2.4.2.6.1 电机电流反馈
            1. 2.4.2.6.1.1 采用三分流器的电流检测
            2. 2.4.2.6.1.2 采用单分流器的电流检测
          2. 2.4.2.6.2 电机电压反馈
  8. 3硬件、软件、测试要求和测试结果
    1. 3.1 入门硬件
      1. 3.1.1 硬件板概述
      2. 3.1.2 测试条件：
      3. 3.1.3 电路板检验所需测试设备
      4. 3.1.4 测试设置
    2. 3.2 固件入门
      1. 3.2.1 下载并安装电路板测试所需的软件
      2. 3.2.2 打开 CCS 内的工程
      3. 3.2.3 工程结构
    3. 3.3 测试步骤
      1. 3.3.1 构建级别 1：CPU 和电路板设置
        1. 3.3.1.1 启动 CCS 并打开工程
        2. 3.3.1.2 构建和加载工程
        3. 3.3.1.3 设置调试环境窗口
        4. 3.3.1.4 运行代码
      2. 3.3.2 构建级别 2：带 ADC 反馈的开环检查
        1. 3.3.2.1 启动 CCS 并打开工程
        2. 3.3.2.2 构建和加载工程
        3. 3.3.2.3 设置调试环境窗口
        4. 3.3.2.4 运行代码
      3. 3.3.3 构建级别 3：闭合电流环路检查
        1. 3.3.3.1 启动 CCS 并打开工程
        2. 3.3.3.2 构建和加载工程
        3. 3.3.3.3 设置调试环境窗口
        4. 3.3.3.4 运行代码
      4. 3.3.4 版本级别 4：完全 PFC 和电机驱动控制
        1. 3.3.4.1  启动 CCS 并打开工程
        2. 3.3.4.2  构建和加载工程
        3. 3.3.4.3  设置调试环境窗口
        4. 3.3.4.4  运行代码
        5. 3.3.4.5  运行系统
        6. 3.3.4.6  调整电机驱动 FOC 参数
        7. 3.3.4.7  调整 PFC 参数
        8. 3.3.4.8  调整弱磁和 MTPA 控制参数
        9. 3.3.4.9  调整快速启动控制参数
        10. 3.3.4.10 调整振动补偿参数
        11. 3.3.4.11 调整电流检测参数
    4. 3.4 测试结果
      1. 3.4.1 性能数据和曲线
      2. 3.4.2 函数波形
      3. 3.4.3 瞬态波形
      4. 3.4.4 MCU CPU 负载、存储器和外设使用
        1. 3.4.4.1 完全实现的 CPU 负载
        2. 3.4.4.2 存储器使用
        3. 3.4.4.3 外设使用
    5. 3.5 将固件迁移至新的硬件板
      1. 3.5.1 配置 PWM、CMPSS 和 ADC 模块
      2. 3.5.2 设置硬件板参数
      3. 3.5.3 配置故障保护参数
      4. 3.5.4 设置电机电气参数
      5. 3.5.5 设置 PFC 控制参数
  9. 4设计和文档支持
    1. 4.1 设计文件
      1. 4.1.1 原理图
      2. 4.1.2 物料清单
      3. 4.1.3 Altium 工程
      4. 4.1.4 Gerber 文件
      5. 4.1.5 PCB 布局指南
    2. 4.2 软件文件
    3. 4.3 文档支持
    4. 4.4 支持资源
    5. 4.5 商标
  10. 5术语
  11. 6修订历史记录

2.4.2.5 具有快速启动功能的风扇驱动器

快速启动功能使驱动器能够确定旋转电机的转速和方向，并以该转速和方向开始输出电压和频率。如果没有快速启动功能，那么驱动器将以零伏和零转速开始其输出，并尝试增加至命令的速度。如果负载的惯性或旋转方向要求电机产生很大的扭矩，则可能会导致过大的电流，并且可能会在驱动器上发生过流跳闸。这些问题可以通过快速启动加以解决。

快速启动是指以除零以外的任何速度启动控制能力，这是空调应用中用于风扇驱动的重要功能。

当电机以正常模式启动时，控制器最初应用 0Hz 的频率并增加至所需的频率。如果驱动器在该模式下启动，并且电机已经以非零频率旋转，则会产生大电流。如果电流限制器反应不够快，则可能会导致过流跳闸。即使电流限制器足够快，可以防止过流跳闸，发生同步和电机达到其所需频率也可能需要不可接受的时长。此外，会在应用上施加更大的机械应力。

在快速启动模式下，驱动器对启动命令的响应是与电机的转速（频率和相位）和电压同步。然后电机加速至命令的频率。该过程可防止过流跳闸并显著减少电机达到其命令的频率所需的时间。由于驱动器以其旋转速度与电机同步并增加至适当的转速，因此几乎不存在机械应力或不存在机械应力。

快速启动功能实现了一种搜索转子转速的算法。该算法搜索与施加到电机上的励磁电流相对应的电机电压。

当电机旋转时，可以通过 BEMF 电压估算转速和位置信息。由于在 InstaSPIN 驱动器中测量定子电压，因此通过开关逆变器可以轻松获得转速和位置。向电机施加零扭矩电流并测量产生的电流和定子电压，然后 InstaSPIN-FOC 模块使用这些信号来估算转子位置和转速。

图 2-29 显示了具有快速启动功能的 FOC 的方框图，快速启动模块输出一个标志来启用或禁用转速闭环控制。设置了零基准扭矩电流，在快速启动功能运行时速度 PI 控制器输出被禁用。

图 2-29 快速启动控制方框图

如图 2-30 所示，模块例程禁用转速闭环控制，将基准 Iq 设置为零，并在启动期间启用 FOC 模块运行电机。在测量相电流和电压后，该例程运行 InstaSPIN-FOC 并且可以估算实际的电机转速。程序重新启用速度闭环控制，并在快速启动完成后设置转速基准值。重启期间的电流波形如图 3-32 所示。

图 2-30 快速启动模块程序流程图