ZHCUBM2 December   2023

 

  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
2.4.2.4.2 电机电压反馈

FAST 估算器需要电压反馈，以在最宽的速度范围内实现最佳性能，相电压直接从电机相位测量，而不是使用软件估算。eSMO 依靠软件估算值来表示电压相位，而不使用电机相电压检测电路。此软件值 (USER_ADC_FULL_SCALE_VOLTAGE_V) 取决于感测电机相电压反馈的电路。图 2-36 展示了如何使用基于电阻分压器的电压反馈电路对电机电压进行滤波和调整以适应 ADC 输入范围。类似的电路用于测量全部三个压缩机和风扇电机以及直流母线。

考虑到 ADC 输入的最大电压为 3.3V，该参考设计中的微控制器可测量的最大相电压反馈可通过方程式 55 进行计算。

方程式 55. V F S = V A D C _ F S × G v = 3 . 3 V × 122 . 46 = 404 . 13 V

其中

  • Gv 是衰减因子，并且 Gv 可通过方程式 56 进行计算
方程式 56. G V = R 62 + R 67 + R 70 + R 74 R 74 = 332 kΩ + 332 kΩ + 332 kΩ + 8 . 2 kΩ 8 . 2 kΩ = 122 . 46

对于该电压反馈电路，在 user_mtr1.h 中进行以下设置：

//! \brief Defines the maximum voltage at the AD converter
#define USER_M1_ADC_FULL_SCALE_VOLTAGE_V         (404.1292683f)

FAST 估算器中需要使用电压滤波器极点，以便准确检测电压反馈。使滤波器的电压足够低，以便能够滤除 PWM 信号，同时允许高速电压反馈信号通过滤波器。通常，使用几百 Hz 的截止频率便足以过滤掉 5kHz 至 20kHz 的 PWM 频率。只有在运行超高速电机时生成 kHz 量级相电压频率的情况下，才需更改硬件滤波器。

在该参考设计中，滤波器极点设置可以使用方程式 57 来计算：

方程式 57. f f i l t e r _ p o l e = 1 2 × π × R P a r a l l e l × C = 405 . 15 H z W h e r e ,   C = 47 n F   R P a r a l l e l   =   332 kΩ + 332 kΩ + 332 kΩ × 8 . 2 kΩ 332 kΩ + 332 kΩ + 332 kΩ + 8 . 2 kΩ = 8 . 133 k Ω  

下面的代码示例显示了 user_mtr1.h 中是如何定义该极点的：

//! \brief Defines the analog voltage filter pole location, Hz
#define USER_M1_VOLTAGE_FILTER_POLE_Hz           (416.3602877f)
GUID-20231030-SS0I-JR8X-5PHL-KCLHP6MRL8MK-low.svg图 2-36 电机电压检测电路