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

3.1.1 硬件板概述

图 3-1 概述了典型的双电机控制，其中 PFC 系统由交流电源供电。PFC 级可对输入交流电流进行波形整形，并为压缩机和风扇电机驱动器的三相逆变器提供可调直流电源。

图 3-1 TIDM-02010 的硬件板方框图

电机控制板具有可实现完整电机驱动系统的功能组。以下是电路板上的块及其功能的列表，图 3-2 显示了电路板顶视图和 TIDM-02010 PCB 的不同块。

  • 电源线输入滤波器
    • 截止频率为 2.2kHz 的双共模滤波器。
  • 数字交错式 PFC
    • 最大功率高达 1.5kW。
    • 具有 72kHz 开关频率的两相交错式升压 PFC
    • 具有 UCC27517A 高速栅极驱动器的功率 MOSFET
  • 用于电机 1（压缩机）的三相逆变器
    • 功率高达 1.5kW 的三相逆变器支持 PMSM 或 IPM
    • 6 kHz 开关频率
    • 用于电流检测的 3 分流器
  • 用于电机 2（风扇）的三相逆变器
    • 功率高达 150W 的三相逆变器支持 PMSM 或 IPM
    • 12kHz 或 18kHz 开关频率
    • 用于电流检测的 3 分流器
  • 控制
    • 采用 64 引脚 LQFP 封装的单个 TMS320F280025C 或 TMS320F28039C 系列 MCU
    • 具有 FPU 和 TMU 的 100MHz 32 位 CPU
    • 模拟信号的放大和输入滤波器
  • 用于系统功能的阀门和继电器驱动器
    • 用于空调阀门的继电器驱动器
    • 用于电子膨胀阀的步进电机驱动器
  • 辅助电源
    • 板载电源 +3.3V、+12V 和 +15V
图 3-2 采用 PFC 的双电机控制参考设计板的布局
注：

F28002x、F28003x 和 F280013x 在该 64 引脚封装上完全引脚对引脚兼容，因此同一 PCB 板可用于这三款 MCU 之一。

TI 建议在使用该板时采取以下预防措施：

  • 电路板通电时，请勿触摸电路板的任何部分或连接到电路板的元件。
  • 使用交流电源/墙上电源为套件供电。TI 建议使用隔离交流电源。
  • 通电时请勿触摸电路板、套件或其组件的任何部分。（尽管电源模块散热器与电路板隔离，但高电压开关会在散热器器身上产生一些电容耦合电压。）
  • 控制接地可能很热。