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 三相 PMSM 驱动器

永磁同步电机 (PMSM) 具有一个绕线定子、一个永磁转子组件和用于检测转子位置的内部或外部器件。感测器件提供位置反馈以适当地调整定子基准电压的频率和振幅，从而使磁体组件保持旋转。一个内部永磁转子和外部绕组的组合提供低转子惯性、有效散热和电机尺寸减少等优势。

  • 同步电机构造：永磁体被牢牢固定在旋转轴上，生成了一个恒定的转子磁通。这个转子磁通通常具有一个恒定的磁通量。定子绕组通电后可产生旋转电磁场。为了控制旋转的磁场，有必要控制定子电流。
  • 根据机器的功率范围和额定速度，转子的实际结构会有所不同。永磁体适合于范围高达几千瓦的同步机器。为了获得更高的额定功率，转子通常由接通直流电的绕组组成。转子的机械结构是针对所需磁极的数量和所需的磁通梯度进行设计的。
  • 定子和转子磁通的交感产生了一个转矩。由于定子被牢固地安装在电机架上，而转子可自由旋转，因此转子的旋转将产生一个有用的机械输出，如图 2-5 所示。
  • 必须仔细控制转子磁场和定子磁场间的角度，以产生最大扭矩和实现较高的机电转换效率。为了实现这一目的，在同一转速和扭矩条件下，为了尽可能少地消耗电流，在关闭速度环路后需要使用无传感器算法进行微调。
  • 旋转中的定子磁场的频率必须与转子永磁磁场的频率相同，否则转子就会经历快速的正负扭矩交替。这会减少最优扭矩产出量，并且在机器部件上产生过多的机械抖动、噪声和机械应力。此外，如果转子因惯性而不能对这些摆动做出响应，那么转子的转动会偏离同步频率，并且对静止转子的平均扭矩（零扭矩）做出响应。这意味着机器会出现一种称为牵出 的现象。这也是为什么同步机器不能自启动的原因。
  • 转子磁场与定子磁场间的角度必须等于 90º 以获得最高的互扭矩产出量。为了产生正确的定子磁场，该同步需要知道转子位置。
  • 通过将不同转子相位的输出组合在一起，可将定子磁场设定为任一方向和强度以产生相应的定子磁通。
图 2-5 旋转的定子磁通和转子磁通之间的相互作用产生扭矩