ZHCUBZ5A September   2021  – April 2024

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1引言
  5. 2电机控制理论
    1. 2.1 PMSM 的数学模型和 FOC 结构
    2. 2.2 PM 同步电机的磁场定向控制
    3. 2.3 PM 同步电机的无传感器控制
      1. 2.3.1 具有锁相环的增强型滑模观测器
        1. 2.3.1.1 PMSM 的 ESMO 设计
        2. 2.3.1.2 使用 PLL 的转子位置和转速估算
    4. 2.4 电机驱动器的硬件必要条件
      1. 2.4.1 电机相电压反馈
    5. 2.5 额外的控制特性
      1. 2.5.1 弱磁 (FW) 和每安培最大扭矩 (MTPA) 控制
      2. 2.5.2 快速启动
  6. 3在 TI 硬件套件上运行通用实验
    1. 3.1 受支持的 TI 电机评估套件
    2. 3.2 硬件电路板设置
      1. 3.2.1  LAUNCHXL-F280025C 设置
      2. 3.2.2  LAUNCHXL-F280039C 设置
      3. 3.2.3  LAUNCHXL-F2800137 设置
      4. 3.2.4  TMDSCNCD280025C 设置
      5. 3.2.5  TMDSCNCD280039C 设置
      6. 3.2.6  TMDSCNCD2800137 设置
      7. 3.2.7  TMDSADAP180TO100 设置
      8. 3.2.8  DRV8329AEVM 设置
      9. 3.2.9  BOOSTXL-DRV8323RH 设置
      10. 3.2.10 BOOSTXL-DRV8323RS 设置
      11. 3.2.11 DRV8353RS-EVM 设置
      12. 3.2.12 BOOSTXL-3PHGANINV 设置
      13. 3.2.13 DRV8316REVM 设置
      14. 3.2.14 TMDSHVMTRINSPIN 设置
      15.      34
      16.      35
    3. 3.3 实验软件实现
      1. 3.3.1 导入和配置工程
      2.      38
      3.      39
      4. 3.3.2 实验工程结构
      5. 3.3.3 实验软件概述
    4. 3.4 监控反馈或控制变量
      1. 3.4.1 使用 DATALOG 函数
      2. 3.4.2 使用 PWMDAC 函数
      3. 3.4.3 使用外部 DAC 板
    5. 3.5 使用不同的构建级别循序渐进地运行工程
      1. 3.5.1 级别 1 增量构建
        1. 3.5.1.1 构建和加载工程
        2. 3.5.1.2 设置调试环境窗口
        3. 3.5.1.3 运行代码
      2. 3.5.2 级别 2 增量构建
        1. 3.5.2.1 构建和加载工程
        2. 3.5.2.2 设置调试环境窗口
        3. 3.5.2.3 运行代码
      3. 3.5.3 级别 3 增量构建
        1. 3.5.3.1 构建和加载工程
        2. 3.5.3.2 设置调试环境窗口
        3. 3.5.3.3 运行代码
      4. 3.5.4 级别 4 增量构建
        1. 3.5.4.1 构建和加载工程
        2. 3.5.4.2 设置调试环境窗口
        3. 3.5.4.3 运行代码
  7. 4构建定制板
    1. 4.1 构建新的定制板
      1. 4.1.1 硬件设置
      2. 4.1.2 将参考代码迁移到定制电路板
        1. 4.1.2.1 设置硬件板参数
        2. 4.1.2.2 修改电机控制参数
        3. 4.1.2.3 更改引脚分配
        4. 4.1.2.4 配置 PWM 模块
        5. 4.1.2.5 配置 ADC 模块
        6. 4.1.2.6 配置 CMPSS 模块
        7. 4.1.2.7 配置故障保护函数
      3. 4.1.3 向电机控制工程中添加附加功能
        1. 4.1.3.1 添加按钮功能
        2. 4.1.3.2 添加电位器读取功能
        3. 4.1.3.3 添加 CAN 功能
    2. 4.2 支持新的 BLDC 电机驱动器板
    3. 4.3 将参考代码移植到新的 C2000 MCU
  8.   A 附录 A. 电机控制参数
  9.   参考资料
  10.   修订历史记录

3.1 受支持的 TI 电机评估套件

TMS320F28002x (F28002x)、TMS320F28003x (F28003x) 或 TMS320F280013x (F280013x) 是 C2000™ 实时微控制器系列的成员，具有 IEEE 754 浮点单元 (FPU) 和三角函数加速器 (TMU)。用户可将这些 LaunchPad™ 开发套件或 controlCARD 中的一个与相关电机驱动评估板配合使用，以评估该电机控制实验。

表 3-1 列出了 MotorControl SDK 中该通用电机控制实验工程支持的当前评估套件。

表 3-1 电机控制 SDK 支持的电机驱动评估套件
电机驱动评估板 C2000 MCU 评估模块 电流检测拓扑 转子位置感应方法 测试电机
器件型号 说明
DRV8329AEVM 具有 CSD18536KTTT NexFET™ 的 4.5V 至 60V、30A 三相逆变器 LAUNCHXL-F280025CLAUNCHXL-F280039CLAUNCHXL-F2800137 单分流器直流链路电流 基于 FAST 估算器的无传感器 FOC
基于 eSMO 观测器的无传感器 FOC
基于 QEP 编码器的有传感器 FOC
霍尔传感器的有传感器 FOC 无传感器梯形控制		 LVSERVOMTR（嵌入式编码器）LVBLDCMTR（嵌入式霍尔传感器）
BOOSTXL-DRV8323RH 具有 CSD88599Q5DC NexFET™ 电源块的 6V 至 54V、15A 三相逆变器 LAUNCHXL-F280025CLAUNCHXL-F280039CLAUNCHXL-F2800137 单个低侧分流器 基于 FAST 估算器的无传感器 FOC
基于 eSMO 观测器的无传感器 FOC
基于 QEP 编码器的有传感器 FOC
基于霍尔传感器的有传感器 FOC		 LVSERVOMTR（嵌入式编码器）LVBLDCMTR（嵌入式霍尔传感器）
BOOSTXL-DRV8323RS 具有 CSD88599Q5DC NexFETTM 电源块的 6V 至 54V、15A 三相逆变器 LAUNCHXL-F280025CLAUNCHXL-F280039CLAUNCHXL-F2800137 单个低侧分流器 基于 FAST 估算器的无传感器 FOC
基于 eSMO 观测器的无传感器 FOC
基于 QEP 编码器的有传感器 FOC
基于霍尔传感器的有传感器 FOC		 LVSERVOMTR（嵌入式编码器）LVBLDCMTR（嵌入式霍尔传感器）
DRV8316REVM 4.5V 至 35V、8A 峰值电流三相逆变器集成式 MOSFET LAUNCHXL-F280025CLAUNCHXL-F280039CLAUNCHXL-F2800137 用于三相低侧电流的集成 CSA 基于 FAST 估算器的无传感器 FOC
基于 eSMO 观测器的无传感器 FOC
基于 QEP 编码器的有传感器 FOC
基于霍尔传感器的有传感器 FOC		 LVSERVOMTR（嵌入式编码器）LVBLDCMTR（嵌入式霍尔传感器）
DRV8353RS-EVM 具有 CSD19532Q5B 的 9V 至 95V 15A 三相逆变器 LAUNCHXL-F280025CLAUNCHXL-F280039CLAUNCHXL-F2800137 单个低侧分流器 基于 FAST 估算器的无传感器 FOC
基于 eSMO 观测器的无传感器 FOC
基于 QEP 编码器的有传感器 FOC
基于霍尔传感器的有传感器 FOC		 LVSERVOMTR（嵌入式编码器）LVBLDCMTR（嵌入式霍尔传感器）
BOOSTXL-3PHGANINV 12V 至 60V、3.5A 三相 GaN 逆变器 LAUNCHXL-F280025CLAUNCHXL-F280039CLAUNCHXL-F2800137 三个基于采样电阻的内嵌式电机相电流检测 基于 FAST 估算器的无传感器 FOC
基于 eSMO 观测器的无传感器 FOC
基于 QEP 编码器的有传感器 FOC
基于霍尔传感器的有传感器 FOC		 LVSERVOMTR（嵌入式编码器）LVBLDCMTR（嵌入式霍尔传感器）
TMDSHVMTRINSPIN 400V、10A 三相逆变器 TMDSCNCD280025C、TMDSCNCD280039C、TMDSCNCD2800137、带 TMDSADAP180TO100 单个低侧分流器 基于 FAST 估算器的无传感器 FOC
基于 eSMO 观测器的无传感器 FOC
基于 QEP 编码器的有传感器 FOC
 HVPMSMMTR（嵌入式编码器）

HVBLDCMTR（嵌入式霍尔传感器）

如果实验设置为使用编码器或基于霍尔的有传感器 FOC，则务必确保以正确的顺序连接物理连接。如果电机、编码器或霍尔线的连接顺序错误，则实验将无法正常运行，可能导致电机无法旋转。对于电机相线，务必确保电机相位连接到逆变器板上的正确相位。对于随 TI 电机控制参考套件提供的电机，提供了正确的相位连接，如表 3-2 中所示。

对于编码器，务必确保 A 连接到 A，B 连接到 B，I 连接到 I。对于霍尔传感器，务必确保 A 连接到 A，B 连接到 B 以及 C 连接到 C。通常还需要 +5V 直流和接地连接。如果使用的霍尔传感器或编码器与表 2-2 中具体列出的传感器或编码器不同，请参阅所用霍尔传感器或编码器的用户手册，以确保正确连接电线。

务必为 ENC 模块的设置和配置提供编码器每旋转一周的时隙数。这使得 ENC 模块能够正确地将编码器信号转换为角度。需要将 user_mtr1.h 文件中定义的 USER_MOTOR1_NUM_ENC_SLOTS 常量更新为编码器的正确值。如果此值不正确，则电机会旋转得更快或更慢，具体取决于已设置的值。务必注意，该值应设置为编码器上的时隙数，而不是了解正交精度后得到的计数值。

表 3-2 用于参考套件和电机的电机相位、编码器或霍尔传感器连接
LVSERVOMTR LVBLDCMTR HVPMSMMTR HVBLDCMTR
电机相线 U 黑色 (16AWG) 黄色 红色 黄色
V 红色 (16AWG) 红色 蓝色/黑色 红色
W 白色 (16AWG) 黑色 白色 黑色
编码器 GND（LAUNCHXL-F280025C/39C/137 的 J12-1） 黑色 (J4-1) 无，不支持基于编码器的有传感器 FOC 黑色 不支持基于编码器的有传感器 FOC
+5V 红色 (J4-2) 红色
I（1I，LAUNCHXL-F280025C/39C/137 的 J12-3） 棕色 (J4-3) 黄色
B（1B，LAUNCHXL-F280025C/39C/137 的 J12-4） 橙色 (J4-4) 绿色
A（1A，LAUNCHXL-F280025C/39C/137 的 J12-5） 蓝色 (J4-1) 蓝色
霍尔传感器

（LAUCHXL_F2800137 仅具有 J12，霍尔传感器与编码器共享 J12）

 GND 黑色 (J10-1) 黑色 不支持基于霍尔传感器的有传感器 FOC 黑色
+5V 红色 (J10-2) 红色 红色
A（2I，LAUNCHXL-F280025C/39C 的 J13-3） 灰白色 (J10-3) 蓝色 蓝色
B（2B，LAUNCHXL-F280025C/39C 的 J13-4） 绿色-白色 (J10-4) 绿色 绿色
C（2A，LAUNCHXL-F280025C/39C 的 J13-5） 绿色 (J10-5) 白色 白色

立即开始使用 C2000™ 实时控制微控制器 (MCU) 来实现电机控制。

  1. 第 1 步：订购所需的电机驱动评估板、C2000 MCU 评估模块和电机，如表 3-1 所示。
  2. 第 2 步：下载最新版本的 MotorControl SDK。
  3. 第 3 步：下载最新版本的 Code Composer Studio IDE。
  4. 第 4 步：按照节 3.2 中的说明设置硬件并运行以下各节中所述的示例实验。
  5. 第 5 步：有关您可能提出的任何设计问题的答案，您可以使用 TI C2000 E2E 论坛搜索现有答案或提出自己的问题。
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