ZHCUCJ3A October   2024  – December 2024

 

  1.   1
  2.   说明
  3.   特性
  4.   应用
  5.   5
  6. 1评估模块概述
    1. 1.1 简介
    2. 1.2 套件内容
    3. 1.3 规格
    4. 1.4 器件信息
    5.     通用德州仪器 (TI) 高压评估 (TI HV EVM) 用户安全指南
  7. 2硬件
    1. 2.1 硬件说明
      1. 2.1.1 辅助电源
      2. 2.1.2 直流链路电压检测
      3. 2.1.3 电机相电压检测
      4. 2.1.4 电机相电流检测
        1. 2.1.4.1 三分流器电流检测
        2. 2.1.4.2 单分流器电流检测
      5. 2.1.5 外部过流保护
      6. 2.1.6 TMS320F2800F137 的内部过流保护
    2. 2.2 入门硬件
      1. 2.2.1 测试条件和设备
      2. 2.2.2 测试设置
  8. 3电机控制软件
    1. 3.1 三相 PMSM 驱动系统设计理论
      1. 3.1.1 PMSM 的磁场定向控制
        1. 3.1.1.1 空间矢量定义和投影
          1. 3.1.1.1.1 ( a ,   b ) ⇒ ( α , β ) Clarke 变换
          2. 3.1.1.1.2 ( α , β ) ⇒ ( d ,   q ) Park 变换
        2. 3.1.1.2 交流电机 FOC 基本配置方案
        3. 3.1.1.3 转子磁通位置
      2. 3.1.2 PM 同步电机的无传感器控制
        1. 3.1.2.1 具有锁相环的增强型滑模观测器
          1. 3.1.2.1.1 IPMSM 的数学模型和 FOC 结构
          2. 3.1.2.1.2 IPMS 的 ESMO 设计
            1. 3.1.2.1.2.1 使用 PLL 的转子位置和转速估算
      3. 3.1.3 弱磁 (FW) 和每安培最大扭矩 (MTPA) 控制
    2. 3.2 软件入门
      1. 3.2.1 GUI
      2. 3.2.2 下载并安装 C2000 软件
      3. 3.2.3 使用软件
      4. 3.2.4 工程结构
  9. 4测试过程和结果
    1. 4.1 构建级别 1：CPU 和电路板设置
    2. 4.2 构建级别 2：带 ADC 反馈的开环检查
    3. 4.3 构建级别 3：闭合电流环路检查
    4. 4.4 构建级别 4：完整电机驱动控制
    5. 4.5 测试程序
      1. 4.5.1 启动
      2. 4.5.2 构建和加载工程
      3. 4.5.3 设置调试环境窗口
      4. 4.5.4 运行代码
        1. 4.5.4.1 构建级别 1 测试程序
        2. 4.5.4.2 构建级别 2 测试程序
        3. 4.5.4.3 构建级别 3 测试程序
        4. 4.5.4.4 构建级别 4 测试程序
          1. 4.5.4.4.1 调整电机驱动 FOC 参数
          2. 4.5.4.4.2 调整弱磁和 MTPA 控制参数
          3. 4.5.4.4.3 调整电流检测参数
    6. 4.6 性能数据和结果
      1. 4.6.1 负载和热力测试
      2. 4.6.2 通过外部比较器进行过流保护
      3. 4.6.3 通过内部 CMPSS 进行过流保护
  10. 5硬件设计文件
    1. 5.1 原理图
    2. 5.2 PCB 布局
    3. 5.3 物料清单 (BOM)
  11. 6其他信息
    1. 6.1 已知硬件或软件问题
    2. 6.2 商标
    3. 6.3 术语
  12. 7参考资料
  13. 8修订历史记录

3.1 三相 PMSM 驱动系统设计理论

为了正确解释 TIEVM-MTR-HVINV 的软件，需要具备背景知识。一般来说，了解三相 PMSM 电机驱动系统的基本理论，以及无传感器 FOC 控制如何融入该系统非常重要。

永磁同步电机 (PMSM) 具有一个绕线定子、一个永磁转子组件，以及用于检测转子位置的内部或外部机构。检测机构会提供位置反馈以适当地调整定子基准电压的频率和振幅，从而使磁体组件保持旋转。一个内部永磁转子和外部绕组的组合提供低转子惯性、有效散热和电机尺寸减少等优势。

  • 同步电机构造：永磁体被牢牢固定在旋转轴上，生成了一个恒定的转子磁通。这个转子磁通通常具有一个恒定的磁通量。当加电时，定子绕组产生一个旋转的电磁场。为了控制旋转磁场，必须控制定子电流。
  • 根据机器的额定功率范围和速度，转子的实际结构会有所不同。对于高达数千瓦的同步电机来说，永磁体是很好的选择。为了获得更高的额定功率，转子通常由接通直流电的绕组组成。转子的机械结构是根据所需的磁通量梯度和磁极数而设计的。
  • 定子和转子磁通的交感产生了一个转矩。由于定子被牢固地安装在电机架上，而转子可自由旋转，因此转子的旋转会产生一个有用的机械输出，如图 3-1 所示。
  • 必须仔细控制转子磁场和定子磁场间的角度，以产生最大扭矩和实现较高的机电转换效率。为了实现这一目的，在同一转速和扭矩条件下，为了尽可能少地消耗电流，在关闭速度环路后需要使用无传感器算法进行微调。
  • 旋转中的定子磁场的频率必须与转子永磁磁场的频率相同，否则转子就会经历快速的正负扭矩交替。这导致扭矩产生效果不佳，并且在机器器件上产生过多的机械抖动、噪声和机械应力。此外，如果转子惯性使转子不能对这些摆动做出响应，那么转子在同步频率上停止转动，并且对静止转子的平均扭矩：零扭矩做出响应。这意味着机器会出现一种称为牵出 的现象。这也是为什么同步机器不能自启动的原因。
  • 转子磁场与定子磁场间的角度必须等于 90º 以获得最高的互转矩产出量。为了产生正确的定子磁场，该同步需要知道转子位置。
  • 通过将不同转子相位的输出组合在一起，可将定子磁场设定为任一方向和强度以产生相应的定子磁通。
TIEVM-MTR-HVINV 旋转的定子磁通和转子磁通之间的相互作用产生扭矩图 3-1 旋转的定子磁通和转子磁通之间的相互作用产生扭矩