ZHCAB59B June   2019  – November 2020 TMS320F28384D , TMS320F28384S , TMS320F28386D , TMS320F28386S , TMS320F28388D , TMS320F28388S , TMS320F28P650DH , TMS320F28P650DK , TMS320F28P650SH , TMS320F28P650SK , TMS320F28P659DK-Q1

 

  1.   商标
  2. 1 引言
    1. 1.1 本文档中使用的首字母缩写词
  3. 2 在高带宽电流环路中使用 TMS320F2838x MCU 的优势
  4. 3 伺服驱动器中的电流环路
  5. 4 快速电流环路库概述
  6. 5 快速电流环路评估
    1. 5.1 评估设置
      1. 5.1.1 硬件
      2. 5.1.2 软件
      3. 5.1.3 具有 T-Format 类型位置编码器的 FCL
        1. 5.1.3.1 将 T-Format 编码器连接到 IDDK
        2. 5.1.3.2 T-Format 接口软件
        3. 5.1.3.3 T-Format 编码器延迟注意事项
      4. 5.1.4 SDFM
      5. 5.1.5 增量系统构建
  7. 6 增量构建级别 1
    1. 6.1 SVGEN 测试
    2. 6.2 使用 DAC 测试 SVGEN
    3. 6.3 逆变器功能验证
  8. 7 增量构建级别 2
    1. 7.1 在软件中设置过流限制
    2. 7.2 电流感测方法
    3. 7.3 电压感测方法
    4. 7.4 设置电流调节器限制
    5. 7.5 验证电流感测
    6. 7.6 位置编码器反馈
      1. 7.6.1 速度观测器和位置估算器
      2. 7.6.2 位置编码器方向验证
  9. 8 增量构建级别 3
    1. 8.1 观察结果一 – PWM 更新延迟
      1. 8.1.1 使用“Expressions”（表达式）窗口
      2. 8.1.2 使用示波器图
  10. 9 增量构建级别 4
    1. 9.1 观察结果
  11. 10增量构建级别 5
  12. 11增量构建级别 6
    1. 11.1 集成 SFRA 库
    2. 11.2 启动 SFRA 前的初始设置
    3. 11.3 SFRA GUI
    4. 11.4 设置 GUI 以连接到目标平台
    5. 11.5 运行 SFRA GUI
    6. 11.6 电流反馈 SNR 的影响
    7. 11.7 推论
      1. 11.7.1 根据闭环图确定带宽
      2. 11.7.2 根据开环图确定相位裕度
      3. 11.7.3 根据 PWM 更新时间确定最大调制指数
      4. 11.7.4 电流环路中的电压去耦
    8. 11.8 相位裕度与增益交叉频率间的关系
  13. 12增量构建级别 7
    1. 12.1 在 CPU1 上运行代码以将 ECAT 分配给 CM
    2. 12.2 在 CM 上运行代码以设置 ECAT
    3. 12.3 设置 TwinCAT
    4. 12.4 通过 TwinCAT 扫描 EtherCAT 器件
    5. 12.5 针对 ESC 的 ControlCard EEPROM 编程
    6. 12.6 运行应用程序
  14. 13增量构建级别 8
    1. 13.1 在 CPU1 上运行代码以将 ECAT 分配给 CM
    2. 13.2 在 CM 上运行代码以设置 ECAT
    3. 13.3 运行应用程序
  15. 14参考文献
  16. 15修订历史记录

1 引言

交流驱动器的 FOC 概念是众所周知的，并且在 TI 的许多早期文档中已有概述。根据不同应用，现代的交流伺服驱动器需要高带宽电流控制和速度控制以实现出色的性能，例如在数控机床中或在快速和精确控制应用中就是如此。由于这些系统有大量的实时计算和灵活的 PWM 需求，许多设计人员选用了 FPGA、外部快速 ADC 和多个 MCU 的组合。

借助 TMS320F2838x MCU 及其更高的集成度，可以实现快速电流环路 (FCL) 算法，与传统外部硬件电路的 FOC 方法一样，C2000 器件上的 FCL 算法同样可以实现高电流环路带宽。TI 已在此 MCU 上开发了 FCL 算法，并在 Design DRIVE IDDK 平台上实现了该算法。

对于 10kHz PWM 载波，电流环路增益交叉频率预计超过 3kHz，闭环带宽预计约为 5 KHz（根据 NEMA ICS 16 和中国 GBT 16439-2009 指导原则），最大占空比为预计约为 96%。使用 TI 的软件频率响应分析器 (SFRA) 库，可以实时执行电流环路的频率响应分析，以验证上述基准测试。电机驱动系统实时动态频率响应分析是 MCU 供应商特有的，目前仅在 C2000 MCU 上受支持。

由于存在可配置逻辑块 (CLB)，现在可为采用不同协议（例如 EnDAT、BiSS、T-format 等）的各种绝对编码器实现各种定制接口逻辑，而无需外部逻辑或 FPGA。

除控制之外，TMS320F2838x MCU 还具有基于 Arm Cortex-M4 的连接管理器和 EtherCAT 从站控制外设。这有助于在单个芯片中无缝集成控制和通信，从而为工业伺服驱动器开发具有成本效益的解决方案。

本文档评估了 FCL 算法在 C2000 器件上的实现，分析了电流环路的实时频率响应，使用片上可配置逻辑块 (CLB) 验证了 T-format 编码器的接口逻辑，还与用作互联驱动器的主站进行 EtherCAT 通信。位置闭环控制可以使用 QEP 编码器或者 T-Format 编码器，并且这两种情况都可以用 FCL 算法实现。文中讨论了频率响应分析的定量测试结果。