ZHCACV2 july   2023

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1引言
  5. 2硬件要求
    1. 2.1 所需的硬件和测试仪器
    2. 2.2 设计中使用的微控制器资源
    3. 2.3 TIDA-01606 REV-6 的硬件更改
    4. 2.4 TMDSCNCD263 controlCARD™ 更改
  6. 3软件
    1. 3.1 固件入门
      1. 3.1.1 打开 Code Composer Studio 工程
      2. 3.1.2 软件架构
      3. 3.1.3 工程文件夹结构
    2. 3.2 SysConfig 设置
      1. 3.2.1  EPWM 配置
      2. 3.2.2  EPWM 事件触发中断
      3. 3.2.3  计时器配置
      4. 3.2.4  SDFM 配置
      5. 3.2.5  ADC 配置
      6. 3.2.6  CMPSS 配置
      7. 3.2.7  EPWM XBAR 配置
      8. 3.2.8  ECAP 配置
      9. 3.2.9  输出 XBAR 配置
      10. 3.2.10 输入 XBAR 配置
    3. 3.3 中断和实验结构
      1. 3.3.1 ISR1
      2. 3.3.2 ISR1 - 实验 3
      3. 3.3.3 ISR2
    4. 3.4 保护方案
    5. 3.5 CPU 负载
    6. 3.6 构建、加载和调试固件
  7. 4实施优化
  8. 5测试和结果
    1. 5.1 实验 1
    2. 5.2 测试逆变器运行情况
      1. 5.2.1 实验 2 和实验 3
      2. 5.2.2 实验 3 性能
      3. 5.2.3 逆变器中断基准测试
      4. 5.2.4 实验 4
    3. 5.3 测试 PFC 运行情况
      1. 5.3.1 实验 5
        1. 5.3.1.1 Memory Browser - 持续刷新
      2. 5.3.2 实验 6
      3. 5.3.3 实验 7
      4. 5.3.4 实验 7 中的 PFC 运行测试结果
      5. 5.3.5 PFC 中断基准测试
  9. 6参考文献

保护方案

硬件电路中的敏感元件极少,尤其是栅极驱动器、MOSFET 等需要高压和电流保护的元件。为了以相同的功率驱动 MOSFET,使用了 TI 设计的栅极驱动器。硬件中有三块栅极驱动器卡,每块卡带有两个 ISO5852S 和两个 UCC5320 栅极驱动器。这些栅极驱动器在短路期间提供软关断 (STO) 功能,并在检测到 MOSFET 去饱和时在 FLT 上发出故障报警。有关栅极驱动器的更多信息,请参阅 TIDA-01606:10kW 双向三相三级(T 型)逆变器和 PFC 参考设计 设计指南。

GUID-20230406-SS0I-9J80-CWB8-TZJZ8XD9KHNB-low.png图 3-33 具有栅极驱动器故障检测功能的 TIDA-01606 方框图

表 3-7 列出了用于过压保护、过流保护和栅极驱动器故障指示的跳闸配置,以便保护 MOSFET 免受任何过压、过流或浪涌事件的影响。除此之外,MOSFET 连接到散热器,可在高电压下运行时防止电路中出现高温。

GUID-20230417-SS0I-WVKL-HZV9-1NDRFXTQVNH2-low.svg图 3-34 板保护方框图
表 3-7 PWM XBAR 与跳闸的对应关系
跳闸原因PWM_XBAR
(PWM 交叉开关)
跳闸编号
(数字比较 – EPWM)
FLT_A (GateDriver_A)PWM XBAR0Trip1
FLT_B (GateDriver_B)PWM XBAR1Trip2
FLT_C (GateDriver_C)PWM XBAR2Trip3
InvSide_OverVoltage_APWM XBAR3Trip4
InvSide_OverVoltage_CPWM XBAR4Trip5
GridSide_OverVoltage_CPWM XBAR5Trip6
InvSide_OverVoltage_BPWM XBAR6Trip7
GridSide_OverVoltage_BPWM XBAR7Trip8
GridSide_OverVoltage_APWM XBAR8Trip9
OverCurrent_APWM XBAR10Trip11
OverCurrent_BPWM XBAR11Trip12
OverCurrent_CPWM XBAR12Trip13

默认情况下,跳闸 4 至跳闸 13 连接到一次性跳闸区域,以实现立即跳闸。从跳闸 1 到跳闸 3(栅极驱动器的故障检测)在数字比较事件中被禁用。要将其启用,请检查 SysConfig 中 EPWM 数字比较子模块的组合跳闸输入。

GUID-20230406-SS0I-7M2C-9QGF-QVL0XLBPNWRR-low.png图 3-35 针对栅极驱动器故障检测的跳闸使能

TINV_updateFaultStaus() 函数将在缓慢的后台任务中被定期调用以更新跳闸标志并在需要时复位锁存器。如果发生跳闸事件,PWM 需要单独清除跳闸标志。这部分通常在 ISR 中通过调用 TINV_clearPWMTrips() 来处理。

B1 任务会更新系统的故障状态。通过将宏 TINV_PROTECTION 设置为 TINV_PROTECTION_ENABLED,可启用此设置。默认情况下,实验 1 已禁用该功能,其他实验已启用该功能。有关这方面的更多信息,请参阅节 3.4。故障更新会持续监控连接到比较器跳闸输出、输入 XBAR 跳闸和 SDFM 比较器跳闸输出的 PWM XBAR。当在这些部分中记录任何跳闸时,会相应地更新 TINV_boardFaultFlags 结构。如果设计人员在输出端未看到任何 PWM 波形,此功能有助于进行调试。表 3-8 中的功能可指示过压、过流和栅极驱动器故障状态。

表 3-8 软件中的故障 API
故障API
过流故障 - 逆变器和电网侧

TINV_HAL_get_iInvA_overCurrentFlag

TINV_HAL_get_iInvB_overCurrentFlag

TINV_HAL_get_iInvC_overCurrentFlag

过压故障 – 逆变器侧

TINV_HAL_get_VInvA_overVoltageFlag

TINV_HAL_get_VInvB_overVoltageFlag

TINV_HAL_get_VInvC_overVoltageFlag

过流故障 – 电网侧

TINV_HAL_get_VGridA_overVoltageFlag

TINV_HAL_get_VGridB_overVoltageFlag

TINV_HAL_get_VGridC_overVoltageFlag

栅极驱动器故障

TINV_HAL_get_faultAFlag

TINV_HAL_get_faultBFlag

TINV_HAL_get_faultCFlag

另一种调试跳闸状态的方法是在 Memory Browser 中观察寄存器 0x52000C18 PWMXBAR 状态。通过识别此寄存器的位来确定特定跳闸(在表 3-9 中所示的位置设置了这些位)。

表 3-9 不同系统故障的 PWM XBAR 位位置
PWM_XBARPWM XBAR 输出
状态寄存器位映射
PWMXBAR_FLT_A0
PWMXBAR_FLT_B1
PWMXBAR_FLT_C2
PWMXBAR_Inv_OverVoltage_A3
PWMXBAR_Inv_OverVoltage_B6
PWMXBAR_Inv_OverVoltage_C4
PWMXBAR_Grid_OverVoltage_A8
PWMXBAR_Grid_OverVoltage_B7
PWMXBAR_Grid_OverVoltage_C5
PWMXBAR_OverCurrent_A10
PWMXBAR_OverCurrent_B11
PWMXBAR_OverCurrent_C12