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

3.2.3 工程结构

图 3-6 中显示了工程的总体结构。器件外设配置基于 C2000Ware driverlib。如果用户需要将参考设计软件迁移到自己的电路板上，则只需更改 hal.c 和 hal.h 中的代码和定义以及 user_mtr1/mtr2/pfc.h 中的参数。

图 3-6 工程结构概览

导入工程后，CCS 中将显示工程浏览器，如图 3-7 所示。

文件夹 src_foc 包含典型的 FOC 模块，其中包括变换、PID 和由电机驱动算法组成的估算器，独立于特定器件和电路板。

文件夹 src_lib 包含 PFC 的数字电源控制模块、InstaSPIN-FOC 库和独立于器件和电路板的数学库。

文件夹 src_sys 包含为系统控制保留的一些文件，这些文件独立于特定的器件和电路板。

文件夹 src_control 包含电机驱动和 PFC 控制文件，这些文件在中断服务例程和后台任务中调用电机和 PFC 控制核心算法函数。

F28002x、F28003x 和 F280013x 工程共享所有控制算法文件。特定于电路板、特定于电机和特定于器件的文件位于 src_board 文件夹中，这些文件包含用于运行解决方案、特定于器件的驱动程序。F28002x、F28003x 和 F280013x 分别具有专用的 hal.c、hal.h、user_mtr1.h、user_mtr2.h 和 user_pfc.h因此，如果用户希望将工程迁移到不同的电路板或器件，则只需根据板的器件外设使用情况对这些头文件 hal.c、hal.h、user_mtr1.h、user_mtr2.h 和 user_pfc.h 进行一些更改。

图 3-7 双电机控制和 PFC 工程的工程浏览器视图

图 3-8 显示了固件的工程软件流程图，其中包括三个用于 PFC 和电机控制的 ISR、一个用于 PFC 的主循环和后台循环中的电机控制参数更新。

图 3-8 固件的工程流程图

工程包含三个中断服务例程，每个 PWM 周期或每两个 PWM 周期调用一次。一些后台任务以轮询方式进行调用，可用于运行不要求绝对计时精度的缓慢任务（如 PFC 控制参数更新、电机控制参数更新等）。CPU 计时器用于触发慢速后台任务。

motor1CtrlISR 被保留，用于调用电机驱动控制算法以旋转电机 1（压缩机），该电机以 USER_M1_ISR_FREQ_Hz 的频率定期触发。

motor2CtrlISR 被保留，用于调用电机驱动控制算法以旋转电机 2（风扇），该电机以 USER_M2_ISR_FREQ_Hz 的频率定期触发。

pfcCtrlISR 被保留，用于调用数字电源控制算法以实现以 USER_PFC_ISR_FREQ_Hz 的频率定期触发的 PFC。

为了简化系统开发和设计，该参考设计的软件在四个实验室中通过增量构建（PFC_BUILDLEVEL 和 DMC_BUILDLEVEL）进行了组织，这使得学习和熟悉电路板和软件变得更加容易。这个方法对也适用于调试和测试电路板。表 3-1 显示了详细的增量构建选项。要选择特定的构建选项，请在 sys_settings.h 中选择相应的 BUILDLEVEL 选项。选择构建选项后，通过选择 rebuild all 编译器选项来编译工程。Topic Link Label3.3 提供了有关运行每个构建级别选项的更多详细信息。

表 3-1 递增构建选项
操作构建选项说明
PFCPFC_LEVEL_150% PWM 占空比输出，验证 ADC 失调电压校准、PWM 输出和相移
PFC_LEVEL_2开环控制，用于检查 PFC 的电流和电压检测信号
PFC_LEVEL_3闭合电流环路
PFC_LEVEL_4闭合电流和电压环路
电机驱动DMC_LEVEL_150% PWM 占空比，验证 ADC 失调电压校准、PWM 输出和相移
DMC_LEVEL_2开环控制，用于检查电机 1 和 2 的电流和电压检测信号
DMC_LEVEL_3闭合电流环路，用于检查硬件设置
DMC_LEVEL_4电机参数识别，使用 InstaSPIN-FOC/eSMO 运行