ZHCUC22 June   2024  – December 2024 MSPM0G1507

 

  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 主要系统规格
  8. 2系统概述
    1. 2.1 方框图
    2. 2.2 设计注意事项
    3. 2.3 主要产品
      1. 2.3.1 TMS320F2800137
      2. 2.3.2 MSPM0G1507
      3. 2.3.3 DRV7308
      4. 2.3.4 UCC28911
      5. 2.3.5 TLV9062
      6. 2.3.6 TLV74033
      7. 2.3.7 ISO6721B
      8. 2.3.8 TMP6131
    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 辅助反激式电源
        3. 2.4.1.3 直流链路电压检测
        4. 2.4.1.4 浪涌电流保护
        5. 2.4.1.5 电机相电压检测
        6. 2.4.1.6 电机相电流检测
        7. 2.4.1.7 DRV7308 的过流保护
        8. 2.4.1.8 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 测试过程
        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 构建级别 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  快速且干净的上升沿/下降沿
      2. 3.4.2  浪涌电流保护
      3. 3.4.3  300VDC 下的热性能
      4. 3.4.4  220VAC 下的热性能
      5. 3.4.5  通过内部 CMPSS 进行过流保护
      6. 3.4.6  300VDC 下使用外部辅助电源时的 IPM 效率
      7. 3.4.7  300VDC 下使用板载辅助电源时的电路板效率
      8. 3.4.8  220VAC 下使用外部辅助电源时的电路板效率
      9. 3.4.9  220VAC 下使用板载辅助电源时的电路板效率
      10. 3.4.10 电机相电流的 iTHD 测试
      11. 3.4.11 待机功耗测试
    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 光绘文件
    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
2.4.2.4.1.1 三分流器电流检测

在每个 PWM 周期内，微控制器会根据电机控制算法对流经电机的电流进行采样。TMS320F2800137 子板支持 1 至 3 个分流器电流检测，而 MSPM0G1507 子板支持 1 至 2 个分流器电流检测。为了测量电机相位的双向电流（即正负电流），该双向电流需要偏移基准电压。

图 2-30 展示了电机电流如何表示为电压信号，其中包含滤波、放大和相对于 TMS320F2800137 子板 ADC 输入范围中心的偏移。该电路用于压缩机和风扇的三相 PMSM 的每一相。方程式 69 给出了该电路的传递函数。

方程式 69. VOUT=VOFFSET+IIN×RSHUNT×Gi

其中

  • Rshunt = 0.1Ω
  • Voffset = 1.65V

利用计算出的电阻值，可得到图 2-35 所示的检测电路，Gi 由方程式 70 给出。

方程式 70. Gi=RfbRin=R20R17=10kΩ2kΩ=5

微控制器可测量的最大峰峰值电流由方程式 71 给出。

方程式 71. Iscale_max=VADC_maxRSHUNT×Gi=3.30.1×5=6.6A

其峰峰值为 ±3.3A。以下代码片段显示了如何在 user_mtr1.h 文件中为压缩机电机定义该值：

//! \brief Defines the maximum current at the AD converter
#define USER_M1_ADC_FULL_SCALE_CURRENT_A         (6.6f)

正确的电流反馈极性也很重要，因为这样才能确保微处理器精确测量电流。在该硬件电路板配置中，分流电阻器的负引脚接地，同时与运算放大器的反相引脚连接。突出显示的符号需要在软件中配置为具有正确的电流反馈极性，如 user.mtr1.h 中的以下代码片段所示：

// define the sign of current feedback based on hardware board
#define USER_M1_SIGN_CURRENT_SF     (1.0f)
TIDA-010273 TMS320F2800137 的三分流器电流检测电路TIDA-010273 TMS320F2800137 的三分流器电流检测电路图 2-30 TMS320F2800137 的三分流器电流检测电路

MSPM0 子板上使用两个高端内部放大器实现了两个分流电流检测，以节省系统成本。放大器增益也为 5，截止频率为 90kHz。图 2-31 展示了 MSPM0G1507 子板的双分流器电流检测电路。

TIDA-010273 MSPM0G1507 双分流器电流检测电路图 2-31 MSPM0G1507 双分流器电流检测电路