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

3.3.4.4 运行代码

  1. 将交流电源输出设置为 0V (50/60Hz)，打开交流电源，将输入电压从 0V 缓慢增加至 220V 交流。
  2. 必须在头文件（user_mtr1.h 和 user_mtr2.h）中记录所需的电机参数，如以下示例代码所示。如果用户不太了解电机参数，那么在参考设计中实现了 FAST 估算器的情况下，可以使用电机识别来获得电机参数。
    #define USER_MOTOR1_Rs_Ohm                  (2.66273594f)
#define USER_MOTOR1_Ls_d_H                  (0.00943629723f)
#define USER_MOTOR1_Ls_q_H                  (0.00943629723f)
#define USER_MOTOR1_RATED_FLUX_VpHz         (0.390171647f)
    注：

    基于 F28002x 的参考设计工程不支持电机识别，因此用户必须从电机制造商处获取电机参数并在 user_mtr1/2.h 文件中设置这些参数。基于 F28003x 的参考设计可支持电机参数识别功能。

  3. 将 userParams[MTR_1].flag_bypassMotorId 值更改为“false”以启用电机识别，如以下电机 1（压缩机）示例代码所示。
    // true->enable identification, false->disable identification
    userParams[MTR_1].flag_bypassMotorId = false;
  4. 根据电动机 1（压缩机）的规格在 user_mtr1.h 中设置正确的识别变量值。
     #define USER_MOTOR1_RES_EST_CURRENT_A       (1.0f)      // A - 10~30% of rated current of the motor
#define USER_MOTOR1_IND_EST_CURRENT_A       (-1.0f)     // A - 10~30% of rated current of the motor, just enough to enable rotation
#define USER_MOTOR1_MAX_CURRENT_A           (4.5f)      // A - 30~150% of rated current of the motor
#define USER_MOTOR1_FLUX_EXC_FREQ_Hz        (20.0f)     // Hz - 10~30% of rated frequency of the motor
  5. 重新构建工程并将代码加载到控制器中，通过点击按钮 来运行工程，或点击“Debug”选项卡中的 Run → Resume。经过固定的时长后，systemVars.flagEnableSystem 应设置为 1，这意味着偏移校准已完成并且浪涌电源继电器已开启。双电机和 PFC 的故障标志（motorVars[0].faultMtrUse.all、motorVars[1].faultMtrUse.all 和 pfcVars.faultPFCUse.all）应等于“0”，否则用户应按照Topic Link Label3.3.1中的说明检查电流和电压检测电路。
  6. 在“Expressions”窗口中将变量 motorVars[0].flagEnableRunAndIdentify 设置为 1（如图 3-24 所示），此时将执行电机识别，整个过程需要大约 150s。一旦 motorVars[0].flagEnableRunAndIdentify 等于 0，就表明已识别了电机参数。使用 user_mtr1.h 中新定义的电机参数记录监视窗口值，如下所示：
    • USER_MOTOR1_Rs = motorVars[0].Rs_Ohm 的值
    • USER_MOTOR1_Ls_d = motorVars[0].Ls_d_H 的值
    • USER_MOTOR1_Ls_q = motorVars[0].Ls_q_H 的值
    • USER_MOTOR_RATED_FLUX = motorVars[0].flux_VpHz 的值
  7. 如果电机参数未知且需要识别，则对电机 2（风扇）执行相同的过程。
  8. 成功识别电机参数后，将 userParams[MTR_1].flag_bypassMotorId 和 userParams[MTR_2].flag_bypassMotorId 都设置为“true”，重新构建工程并将代码加载到控制器中。
    • 再次将变量 motorVars[0].flagEnableRunAndIdentify 设置为 1 以开始运行电机 1（压缩机），再次将 motorVars[1].flagEnableRunAndIdentify 设置为 1 以开始运行电机 2（风扇）。
    • 将变量 motorVars[0].speedRef_Hz 和 motorVars[1].speedRef_Hz 设置为不同的值，并观察电机轴转速会如何变化。
    • 要更改加速度，请为变量 motorVars[0].accelerationMax_Hzps 输入不同的加速度值。
  9. 要启用 PFC 控制，请将 pfcVars.flagEnablePFC 设置为 1，将变量 pfcVars.VdcSet_V 设置为不同的值，并观察直流总线电压随设置电压的变化情况。
  10. 现在可以在将 motorVars[0].flagEnableRunAndIdentify、motorVars[1].flagEnableRunAndIdentify 和 pfcVars.flagEnablePFC 设置为 0 之前停止控制器并终止调试连接。通过首先点击工具栏上的“Halt”按钮 或点击 Target → Halt 来完全停止控制器。最后，通过点击 或点击 Run → Reset 来重置控制器。
  11. 通过点击“Terminate Debug Session” 或点击 Run → Terminate 来关闭 CCS 调试会话。
图 3-24 版本级别 4：运行时的“Expressions”窗口
图 3-25 版本级别 4：电机的转子角度、相电流
图 3-26 版本级别 4：PFC 的电压和电流