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
2.4.2.2.1.2 IPMSM 的 ESMO 设计

图 2-18 显示了集成在 SMO 中的传统 PLL。

图 2-18 包含用于 PMSM 的 PLL 的 eSMO 方框图

构建了传统的降阶滑模观测器，其数学模型如Equation51 所示，方框图如图 2-19 所示。

Equation51. i ^ ˙ α i ^ ˙ β = 1 L d - R s - ω ^ e ( L d - L q ) ω ^ e ( L d - L q ) - R s i ^ α i ^ β + 1 L d V α - e ^ α + z α V β - e ^ β + z β

其中 z α 和 z β 是滑模反馈分量，其定义为：

Equation52. z α z β = k α s i g n ( i ^ α - i α ) k β s i g n ( i ^ β - i β )

其中 k α 和 k β 是通过李雅普诺夫稳定性分析设计的恒定滑模增益。如果 k α 和 k β 是足够大的正值，以保证 SMO 的稳定运行， k α 和 k β 应足够大，以保持 k α > m a x ⁡ ( e α ) 和 k β > m a x ⁡ ( e β ) 。

图 2-19 传统滑模观测器的方框图

α-β轴上的 EEMF 估算值 ( e ^ α , e ^ β ) 可通过低通滤波器从不连续开关信号中获得，这些信号为 z α 和 z α :

Equation53. e ^ α e ^ β = ω c s + ω c z α z β

其中 ω c = 2 π f c 是 LPF 的截止角频率，通常根据定子电流的基频来选择该截止角频率。

因此，转子位置可以直接通过反电动势的反正切计算得出，其定义如下：

Equation54. θ ^ e = - tan - 1 ⁡ e ^ α e ^ β

低通滤波器消除了滑模函数的高频项，从而导致出现相位延迟。可以通过截止频率 ω c 和反电动势频率 ω e 之间的关系对其进行补偿，定义为：

Equation55. ∆ θ e = - tan - 1 ⁡ ( ω e ω c )

这样使用 SMO 方法估算的转子位置就为：

Equation56. θ ^ e = - tan - 1 ⁡ e ^ α e ^ β + ∆ θ e

在数字控制应用中，需要使用 SMO 的时间离散方程。欧拉法是变换为时间离散观测器的合适方法。在 α-β 坐标中，Equation51 的时间离散系统矩阵由Equation57 给出：

Equation57. i ˙ ^ α ( n + 1 ） i ˙ ^ β ( n + 1 ) = F α F β i ˙ ^ α ( n ) i ˙ ^ β ( n ) + G α G β V α * ( n ) - e ^ α ( n ) + z α ( n ) V β * ( n ) - e ^ β ( n ) + z β ( n )

其中矩阵 F 益 G 由Equation58 和Equation59 给出：

Equation58. F α F β = e - R s L d e - R s L q
Equation59. G α G β = 1 R s 1 - e - R s L d 1 - e - R s L q

Equation53 的时间离散形式由Equation60 给出：

Equation60. e ^ α ( n + 1 ） e ^ β ( n + 1 ) = e ^ α ( n ) e ^ β ( n ) + 2 π f c z α ( n ) - e ^ α ( n ) z β ( n ) - e ^ β ( n )