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
2.4.2.1.3 转子磁通位置

转子磁通位置的相关知识是 FOC 的核心。事实上，如果该变量存在误差，则转子磁通与 d 轴不对齐，并且定子电流的磁通和扭矩分量 isd 和 isq 不正确。图 2-13 展示了 (a, b, c)、(α, β) 和 (d, q) 坐标系，以及转子磁通的正确位置和以同步速度随 (d, q) 坐标旋转的定子电流和定子电压空间矢量。

GUID-20210326-CA0I-FRBD-TGGV-LXT01LTKDS3S-low.svg图 2-13 (d, q) 旋转坐标系中的电流、电压和转子磁通空间矢量

考虑同步或异步电机，转子磁通位置的测量是不同的：

  • 在同步电机中，转子转速等于转子磁通转速。然后 θ（转子磁通位置）由位置传感器或转子速度的积分直接计算。
  • 在异步电机中，转子转速不等于转子磁通转速（存在转差速度），因此需要使用特定的方法来计算 θ。基本方法是使用一个电流模型，该模型需要 d, q 坐标系中的电机模型的两个公式。

理论上，针对 PMSM 驱动的 FOC 可用磁通实现对电机转矩的单独控制，这与直流电机的运行类似。换句话说，转矩和磁通互相之间去耦合。从静止基准框架到同步旋转基准框架间的变量变换需要知道转子位置信息。由于这种变换（所谓的 Park 变换），q 轴电流控制扭矩，而 d 轴电流强制设置为零。因此，该系统的关键模块是使用增强型滑模观测器 (eSMO) 或 FAST 估算器来估算转子位置。

图 2-14 展示了该参考设计中风扇 PMSM 的无传感器 FOC（使用 eSMO 并具有快速启动功能）的整体方框图。

图 2-15 展示了该参考设计中压缩机 PMSM 的无传感器 FOC（使用 eSMO 并具有弱磁控制 (FWC) 和每安培最大扭矩 (MTPA) 功能）的整体方框图。

图 2-16 展示了该参考设计中风扇 PMSM 的无传感器 FOC（使用 FAST 并具有快速启动功能）的整体方框图。

图 2-17 展示了该参考设计中压缩机 PMSM 的无传感器 FOC（使用 FAST 并具有弱磁控制 (FWC) 和每安培最大扭矩 (MTPA) 功能）的整体方框图。

GUID-20210301-CA0I-ZKN3-GRPG-SBBFHHQC74FG-low.svg图 2-14 使用 eSMO 并具有快速启动 (FS) 功能的 PMSM 的无传感器 FOC
GUID-20210301-CA0I-CKD8-XB4K-SNWW5CPJDNLN-low.svg图 2-15 使用 eSMO 并具有 FWC 和 MTPA 功能的 PMSM 的无传感器 FOC
GUID-20210301-CA0I-6JV4-LJ9F-FBGR7SGCNWKZ-low.svg图 2-16 使用 FAST 并具有快速启动 (FS) 功能的 PMSM 的无传感器 FOC
GUID-20210301-CA0I-HGQV-GDJG-4B76STTRKTLT-low.svg图 2-17 使用 FAST 并具有 FWC 和 MTPA 功能的 PMSM 的无传感器 FOC