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  • 采用 C2000™ 和 MSPM0 的750W 电机逆变器参考设计

    • ZHCUBM2 December   2023

       

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  • 采用 C2000™ 和 MSPM0 的750W 电机逆变器参考设计
  1.   1
  2.   说明
  3.   资源
  4.   特性
  5.   应用
  6.   6
  7. 1系统说明
    1. 1.1 术语
    2. 1.2 关键系统规格
  8. 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 MSPM0G1507
      3. 2.3.3 TMP6131
      4. 2.3.4 UCC28881
      5. 2.3.5 TPS54202
      6. 2.3.6 TLV9062
      7. 2.3.7 TLV74033
    4. 2.4 系统设计原理
      1. 2.4.1 硬件设计
        1. 2.4.1.1 模块化设计
        2. 2.4.1.2 高压降压辅助电源
        3. 2.4.1.3 直流链路电压检测
        4. 2.4.1.4 电机相电压检测
        5. 2.4.1.5 电机相电流检测
        6. 2.4.1.6 外部过流保护
        7. 2.4.1.7 TMS320F2800F137 的内部过流保护
      2. 2.4.2 三相 PMSM 驱动器
        1. 2.4.2.1 PM 同步电机的场定向控制
          1. 2.4.2.1.1 空间矢量定义和投影
            1. 2.4.2.1.1.1 ( a ,   b ) ⇒ ( α , β ) Clarke 变换
            2. 2.4.2.1.1.2 α , β ⇒ ( d ,   q ) Park 变换
          2. 2.4.2.1.2 交流电机 FOC 基本配置方案
          3. 2.4.2.1.3 转子磁通位置
        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 电机驱动器的硬件必要条件
          1. 2.4.2.4.1 电机电流反馈
            1. 2.4.2.4.1.1 三分流器电流检测
            2. 2.4.2.4.1.2 单分流器电流检测
          2. 2.4.2.4.2 电机电压反馈
  9. 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 电路板验证所需的测试设备
    2. 3.2 入门 GUI
      1. 3.2.1 测试设置
      2. 3.2.2 GUI 软件概述
      3. 3.2.3 设置串行端口
      4. 3.2.4 电机识别
      5. 3.2.5 旋转电机
      6. 3.2.6 电机故障状态
      7. 3.2.7 调整控制参数
      8. 3.2.8 虚拟示波器
    3. 3.3 C2000 固件入门
      1. 3.3.1 下载并安装电路板测试所需的软件
      2. 3.3.2 在 CCS 内打开工程
      3. 3.3.3 工程结构
      4. 3.3.4 测试步骤
        1. 3.3.4.1 构建级别 1：CPU 和电路板设置
          1. 3.3.4.1.1 启动 CCS 并打开工程
          2. 3.3.4.1.2 构建和加载工程
          3. 3.3.4.1.3 设置调试环境窗口
          4. 3.3.4.1.4 运行代码
        2. 3.3.4.2 构建级别 2：带 ADC 反馈的开环检查
          1. 3.3.4.2.1 启动 CCS 并打开工程
          2. 3.3.4.2.2 构建和加载工程
          3. 3.3.4.2.3 设置调试环境窗口
          4. 3.3.4.2.4 运行代码
        3. 3.3.4.3 构建级别 3：闭合电流环路检查
          1. 3.3.4.3.1 启动 CCS 并打开工程
          2. 3.3.4.3.2 构建和加载工程
          3. 3.3.4.3.3 设置调试环境窗口
          4. 3.3.4.3.4 运行代码
        4. 3.3.4.4 版本级别 4：完整电机驱动控制
          1. 3.3.4.4.1 启动 CCS 并打开工程
          2. 3.3.4.4.2 构建和加载工程
          3. 3.3.4.4.3 设置调试环境窗口
          4. 3.3.4.4.4 运行代码
          5. 3.3.4.4.5 调整电机驱动 FOC 参数
          6. 3.3.4.4.6 调整弱磁和 MTPA 控制参数
          7. 3.3.4.4.7 调整电流检测参数
    4. 3.4 测试结果
      1. 3.4.1 负载和热力测试
      2. 3.4.2 通过外部比较器进行过流保护
      3. 3.4.3 通过内部 CMPSS 进行过流保护
    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
    6. 3.6 MSPM0 固件入门
  10. 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 PCB 布局建议
      4. 4.1.4 Altium 工程
      5. 4.1.5 Gerber 文件
    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
  11. 5作者简介
  12. 重要声明
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Design Guide

采用 C2000™ 和 MSPM0 的
750W 电机逆变器参考设计

本资源的原文使用英文撰写。 为方便起见，TI 提供了译文；由于翻译过程中可能使用了自动化工具，TI 不保证译文的准确性。 为确认准确性，请务必访问 ti.com 参考最新的英文版本（控制文档）。

说明

该参考设计是一款适用于洗衣机或类似应用的 750W 电机驱动器，展示了一种通过 FAST™ 软件编码器或 eSMO 为三相 PMSM 实现无传感器 FOC 控制的方法。该参考设计采用模块化设计，支持 C2000™ MCU 和 MSPM0 系列微控制器子板位于同一主板上。此参考设计提供的硬件和软件已经过测试，而且可随时使用，有助于加快开发，从而缩短产品上市时间。该设计指南提供了硬件设计详细信息和测试结果。

资源

TIDA-010265设计文件夹
TMS320F2800137产品文件夹
MSPM0G1507产品文件夹
UCC28881、TPS54202、TLV9062产品文件夹
C2000WARE-MOTORCONTROL-SDK工具文件夹
请咨询我司 TI E2E™ 支持专家

特性

  • 宽工作电压输入范围：165V 至 265V 交流，50/60Hz。
  • 具有高达 750W 的逆变器级、15kHz 开关频率、扭矩补偿和自动弱磁控制
  • C2000 或 MSPM0 控制器子板位于同一电源主板上的模块化设计
  • 无传感器磁场定向控制 (FOC) 电机控制，支持 FAST 和 eSMO 观测器
  • 用户友好型图形用户界面 (GUI)，用于控制、识别和监控电机

应用

  • 洗衣机和烘干机
  • 空调室内机
  • 冰箱和冷冻柜
  • 电器：压缩机

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1 系统说明

当今大型家电或类似应用所采用的电机控制技术必须满足日益增长的对于更低成本、更小尺寸、更高功率和更高能效的需求。磁同步电机 (PMSM) 在大型家电应用中越来越常用。

该参考设计提供单个 750W 逆变器主板，并通过 TMS320F2800137 和 MSPM0G1507 子卡进行控制，因此用户可以方便地使用该参考设计来在同一硬件平台上评估 C2000 和 MSPM0 系列微控制器。

软件支持 FAST 和 eSMO 观测器，因此可以比较这两个器件的性能。用户友好型 GUI 还有助于识别电机并调整控制参数，从而加快开发速度。

1.1 术语

    SLYZ022 TI 术语表：本术语表列出并解释了术语、首字母缩略词和定义
    PMSM 永久磁性同步电机
    BLDC 无刷直流
    BEMF 反电动势
    PWM 脉宽调制
    FET、MOSFET 金属氧化物半导体场效应晶体管
    IGBT 绝缘栅双极晶体管
    RMS 均方根
    MTPA 每安培最大扭矩
    FWC 弱磁控制
    FOC 场定向控制
    HVAC 暖通空调
    ESMO 增强型滑模观测器
    PLL 锁相环
    FAST 磁通、角度、转速和扭矩观测器

 
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