ZHCU458J March   2018  – February 2025 TMS320F28P550SG , TMS320F28P550SJ , TMS320F28P559SG-Q1 , TMS320F28P559SJ-Q1

 

  1.   1
  2.   说明
  3.   资源
  4.   特性
  5.   应用
  6.   6
  7. 1系统说明
    1. 1.1 主要系统规格
  8. 2系统概述
    1. 2.1 方框图
    2. 2.2 重点产品
      1. 2.2.1  UCC21710
      2. 2.2.2  UCC5350
      3. 2.2.3  TMS320F28379D
      4. 2.2.4  AMC3306M05
      5. 2.2.5  OPA4388
      6. 2.2.6  TMCS1123
      7. 2.2.7  AMC0330R
      8. 2.2.8  AMC0381D
      9. 2.2.9  UCC14341
      10. 2.2.10 UCC33421
    3. 2.3 系统设计原理
      1. 2.3.1 三相 T 型逆变器
        1. 2.3.1.1 架构概述
        2. 2.3.1.2 LCL 滤波器设计
        3. 2.3.1.3 电感器设计
        4. 2.3.1.4 SiC MOSFET 选型
        5. 2.3.1.5 损耗估算
      2. 2.3.2 电压感测
      3. 2.3.3 电流检测
      4. 2.3.4 系统辅助电源
      5. 2.3.5 栅极驱动器
        1. 2.3.5.1 1200V SiC MOSFET
        2. 2.3.5.2 650V SiC MOSFET
        3. 2.3.5.3 栅极驱动器辅助电源
      6. 2.3.6 控制设计
        1. 2.3.6.1 电流环路设计
        2. 2.3.6.2 PFC 直流母线电压调节环路设计
  9. 3硬件、软件、测试要求和测试结果
    1. 3.1 所需的硬件和软件
      1. 3.1.1 硬件
        1. 3.1.1.1 所需的测试硬件
        2. 3.1.1.2 设计中使用的微控制器资源 (TMS320F28379D)
        3. 3.1.1.3 F28377D、F28379D 控制卡设置
        4. 3.1.1.4 设计中使用的微控制器资源 (TMS320F280039C)
      2. 3.1.2 软件
        1. 3.1.2.1 固件入门
          1. 3.1.2.1.1 打开 CCS 工程
          2. 3.1.2.1.2 Digital Power SDK 软件架构
          3. 3.1.2.1.3 中断和实验结构
          4. 3.1.2.1.4 构建、加载和调试固件
          5. 3.1.2.1.5 CPU 负载
        2. 3.1.2.2 保护方案
        3. 3.1.2.3 PWM 开关方案
        4. 3.1.2.4 ADC 负载
    2. 3.2 测试和结果
      1. 3.2.1 实验 1
      2. 3.2.2 测试逆变器运行情况
        1. 3.2.2.1 实验 2
        2. 3.2.2.2 实验 3
        3. 3.2.2.3 实验 4
      3. 3.2.3 测试 PFC 运行情况
        1. 3.2.3.1 实验 5
        2. 3.2.3.2 实验 6
        3. 3.2.3.3 实验 7
      4. 3.2.4 效率测试设置
      5. 3.2.5 测试结果
        1. 3.2.5.1 PFC 模式
          1. 3.2.5.1.1 PFC 启动 – 230VRMS、400VL-L 交流电压
          2. 3.2.5.1.2 稳态结果 - PFC 模式
          3. 3.2.5.1.3 效率、THD 和功率因数结果、60Hz – PFC 模式
          4. 3.2.5.1.4 阶跃负载变化时的瞬态测试
        2. 3.2.5.2 逆变器模式
  10. 4设计文件
    1. 4.1 原理图
    2. 4.2 物料清单
    3. 4.3 PCB 布局建议
      1. 4.3.1 布局图
    4. 4.4 Altium 工程
    5. 4.5 Gerber 文件
    6. 4.6 装配图
  11. 5商标
  12. 6关于作者
  13. 7修订历史记录

3.2.3.1 实验 5

这是第一个 PFC 实验。本实验中将检查检测功能，并且在 clearPWMTrip 设置为 1 之前不会发生开关操作。

PFC 模式的硬件设置如图 3-17 所示。TI 建议在诸如 30VRMS 之类的低电压下启动 PFC 并连接 2kΩ 电阻器。

通过更改 <tinv_settings.h> 或 main.syscfg 文件中的实验编号，将工程设置为“实验 5”（使用 powerSUITE 工程时，powerSUITE GUI 将进行此更改）。

在这种情况下，转换器作为整流器运行，可以观察到在无任何功率因数校正的情况下汲取的整流电流。还可以在此构建中安全地验证软件锁相环 (SPLL) 锁定。

TIDA-01606 实验 5 软件图图 3-18 实验 5 软件图

因此，在数据记录器上放置以下变量：

TINV_dVal1 = TINV_vGrid_A_sensed_pu;
TINV_dVal2 = TINV_angleSPLL_radians / (float32_t)(2.0f * TINV_PI);
TINV_dVal3 = TINV_vGrid_A_sensed_pu;
TINV_dVal4 = TINV_iInv_A_sensed_pu;
DLOG_4CH_run(&TINV_dLog1);

确保正确指定电网频率，对于基于 powerSUITE 的工程，可通过 sysconfig 页面更改电网频率。如果不使用基于 powerSUITE 的工程，请修改 tinv_settings.h 文件。

#define TINV_AC_FREQ_HZ ((float32_t)50)

构建并加载代码，使用 lab5.js 文件在 CCS 窗口中填充观察变量。

可通过绘制缓冲器来检查 PLL 锁定。使用 graph1.graphprop，通过 Tools → Graph → Dual Time 查看缓冲区。

使用的是余弦变换；因此，当 Vgrid 为峰值时，角度将为 0。

通过向 TINV_neutralRelaySet 写入 1 来闭合继电器。

最初，为了安全起见，此测试只能以 30VRMS 运行，因此需要安全地将交流电源斜升至 30VRMS，并观察 CCS 调试窗口中的图形以确认 PLL 正在锁定。图 3-19 所示为通过监视窗口进行的低电压锁相环检查。

TIDA-01606 PLL - 电网电压同步图 3-19 PLL - 电网电压同步

如果 PLL 未锁定，则还可以将其设置为“1”以发出 tinv_reset_PLL 命令，这样将启动一项任务以消除模块中的整体误差并将所有内存元素归零。

同样，可通过 CCS 的图形观察窗口来检查从电网流过所有相位的电流。图 3-20 所示为通过图形窗口检测到的电网电流。检查从观察窗口观察到的三相电网电流。

TIDA-01606 检测到的电网电流 - PFC 模式图 3-20 检测到的电网电流 - PFC 模式

若要验证实验 5 中的升压操作，请按照提供的顺序执行以下步骤：

  • 开启辅助电源，将其设置为 12V，然后调试并运行代码。
  • 将可以接受的负载连接到 J13 和 J18 端子。确保使用高负载电阻（大约 2kΩ），否则会导致高浪涌电流进而触发过流标志。电子负载也可以在恒压 (CV) 模式下使用。将钳位电压设为输入交流相电压的 2.6 倍以上。例如，如果使用 30VRMS 交流电压，则至少将电子负载 CV 电压设置为 78V（高于直流链路上的未升压整流电压）。
  • 在调试会话期间，确保在使用 CCS 观察窗口中的 TINV_fanSet 函数以大功率测试时启用风扇。
  • 向三相端子施加 30VRMS 交流电压。
  • 立即通过向 TINV_neutralRelaySet 写入 1 来开启继电器。电压开始出现在直流端子上。
  • 通过将 TINV_clearPwmTrip 设置为 1 来清除 PWM 跳闸以查看直流电压轻微升高的情况。

在 PFC 操作开始之前，由于 Vbus 上的负载，将汲取整流电流。一旦将 clearPWMTrip 设置为 1，就会看到直流电压略微升高。

注：

在 PFC 实验（实验 5、实验 6 和实验 7）中会出现这样一种情况：转换器作为整流器运行，并且可以看到在无任何功率因数校正的情况下汲取整流电流。但是一旦将 TINV_clearPwmTrip 设置为 1 后，便没有开关操作 - 栅极信号保持关闭。

这是因为在三个相位之一中设置了一个过流或 DSAT 标志（InvA_overcurrent、InvB_overcurrent、DSATA、DSATB），这会在以下三种情况中发生：

  1. 继电器闭合时会产生浪涌电流，从而导致三个相位之一中发生过流跳闸。
  2. 当将 TINV_clearPwmTrip 设置为 1 时，开关操作会导致出现待设置的标志之一。
  3. 将 TINV_StartpowerStage 设置为 1 以闭合电流和电压环路。

将 EPWM TZFLG 设置为 0X000C，在这种情况下不会进行开关。因此，请确保增加负载电阻，以便浪涌电流不会引起跳闸条件，而 EPWM TZFLG 从 0x0004 变为 0x0000 并进行开关。

一旦将 FLG 设置为 0x000C，即使执行 TINV_reset_fault_status 来重置故障，尽管故障可能会被清除，也不会观察到 PWM 操作。

目标是一旦启动辅助电源并调试代码，所有故障（即 InvA_overcurrent、InvB_overcurrent, DSATA、DSATB，等等）应设置为零，以便控制器不会进入跳闸状态。

如有可能，应将交流电源上的转换率限制为 100V/μs。这有助于消除使交流电源 OCP 跳闸的浪涌电流。如果继电器长时间保留打开状态导致 EMI 滤波电容器上的电压衰减接近 0V，就会发生这种情况，如 图 3-21 所示。稍后，当继电器闭合时，无功负载中会出现较大的浪涌电流，这会触发交流电源 OCP 功能。

TIDA-01606 预充电周期后无功负载电压衰减导致的浪涌电流
示波器信号：通道1 - 输入端的 VL-L（蓝色）、通道 4 - EMI 电容器 C68 VSN 上的电压（浅绿色）、
通道 3 - 交流输入电流（红色）。电压探头在 500:1 下按比例缩小。
图 3-21 预充电周期后无功负载电压衰减导致的浪涌电流