JAJU510J March   2018  – February 2025 TMS320F28P550SG , TMS320F28P550SJ , TMS320F28P559SG-Q1 , TMS320F28P559SJ-Q1

 

  1.   1
  2.   概要
  3.   リソース
  4.   特長
  5.   アプリケーション
  6.   6
  7. 1システムの説明
    1. 1.1 主なシステム仕様
  8. 2システム概要
    1. 2.1 ブロック図
    2. 2.2 主な使用製品
      1. 2.2.1  UCC21710
      2. 2.2.2  UCC5350
      3. 2.2.3  TMS320F28379D
      4. 2.2.4  AMC3306M05
      5. 2.2.5  OPA4388
      6. 2.2.6  TMCS1123
      7. 2.2.7  AMC0330R
      8. 2.2.8  AMC0381D
      9. 2.2.9  UCC14341
      10. 2.2.10 UCC33421
    3. 2.3 システム設計理論
      1. 2.3.1 3 相 T タイプ インバータ
        1. 2.3.1.1 アーキテクチャの概要
        2. 2.3.1.2 LCL フィルタの設計
        3. 2.3.1.3 インダクタの設計
        4. 2.3.1.4 SiC MOSFET の選択
        5. 2.3.1.5 損失の推定
      2. 2.3.2 電圧検出
      3. 2.3.3 電流検出
      4. 2.3.4 システムの補助電源
      5. 2.3.5 ゲート ドライバ
        1. 2.3.5.1 1200V の SiC MOSFET
        2. 2.3.5.2 650V の SiC MOSFET
        3. 2.3.5.3 ゲート ドライバのバイアス電源
      6. 2.3.6 制御設計
        1. 2.3.6.1 電流ループの設計
        2. 2.3.6.2 PFC の DC バス電圧レギュレーション ループの設計
  9. 3ハードウェア、ソフトウェア、テスト要件、テスト結果
    1. 3.1 必要なハードウェアとソフトウェア
      1. 3.1.1 ハードウェア
        1. 3.1.1.1 必要なテスト ハードウェア
        2. 3.1.1.2 設計に使用されているマイクロコントローラ リソース (TMS320F28379D)
        3. 3.1.1.3 F28377D、F28379D 制御カードの設定
        4. 3.1.1.4 設計に使用されているマイクロコントローラ リソース (TMS320F280039C)
      2. 3.1.2 ソフトウェア
        1. 3.1.2.1 ファームウェアの概要
          1. 3.1.2.1.1 CCS プロジェクトを開く
          2. 3.1.2.1.2 デジタル電源 SDK のソフトウェア アーキテクチャ
          3. 3.1.2.1.3 割り込みとラボの構造
          4. 3.1.2.1.4 ファームウェアのビルド、ロード、デバッグ
          5. 3.1.2.1.5 CPU ローディング
        2. 3.1.2.2 保護方式
        3. 3.1.2.3 PWM スイッチング方式
        4. 3.1.2.4 ADC ローディング
    2. 3.2 テストと結果
      1. 3.2.1 ラボ 1
      2. 3.2.2 インバータ動作のテスト
        1. 3.2.2.1 ラボ 2
        2. 3.2.2.2 ラボ 3
        3. 3.2.2.3 ラボ 4
      3. 3.2.3 PFC 動作のテスト
        1. 3.2.3.1 ラボ 5
        2. 3.2.3.2 ラボ 6
        3. 3.2.3.3 ラボ 7
      4. 3.2.4 効率に関するテストのセットアップ
      5. 3.2.5 テスト結果
        1. 3.2.5.1 PFC モード
          1. 3.2.5.1.1 PFC スタートアップ - 230VRMS、400VL-L AC 電圧
          2. 3.2.5.1.2 定常状態の結果 - PFC モード
          3. 3.2.5.1.3 効率、THD、力率の結果 (60Hz) – PFCモード
          4. 3.2.5.1.4 ステップ負荷変動による過渡応答テスト
        2. 3.2.5.2 インバータ モード
  10. 4デザイン ファイル
    1. 4.1 回路図
    2. 4.2 部品表 (BOM)
    3. 4.3 PCB レイアウトに関する推奨事項
      1. 4.3.1 レイアウト プリント
    4. 4.4 Altium プロジェクト
    5. 4.5 ガーバー ファイル
    6. 4.6 アセンブリの図面
  11. 5商標
  12. 6著者について
  13. 7改訂履歴

2.3.6.1 電流ループの設計

図 2-26 に示すインバータ フィルタでは、KCL と KVL を使用して、式 28 を記述できます。

TIDA-01606 インバータ モデル図 2-26 インバータ モデル
式 14. TIDA-01606

式 28 は式 15 のようにも記述できます。

式 15. TIDA-01606

別のノードでも同様に、KCL と KVL を使用して、式 16 を式 16 のように記述できます。

式 16. TIDA-01606

Rf は無視できると仮定すると、式 17 はコンデンサの電圧用に次のように記述できます。

式 17. TIDA-01606

通常は、同期基準フレーム制御が設計されます。この設計では、dq は送電網側の周波数速度で回転する基準フレームで、d 軸が送電網の電圧ベクトルに揃うように配置して使用します。基本的な三角関数の公式を使用すると、id および iq は式 18 および式 19 のように記述できます。

式 18. TIDA-01606
式 19. TIDA-01606

微分を取って偏微分定理を使用すると、式 20 は次のようになります。

式 20. TIDA-01606 TIDA-01606

状態式は次のようになります。

式 21. TIDA-01606
式 22. TIDA-01606

これらの式を使用すると、式 23 のようになります。

式 23. TIDA-01606

上記の式にラプラス関数を適用すると、次のようになります。

式 24. TIDA-01606

制御ダイアグラム形式で記述すると、次のようになります。フィードフォワード要素を追加して、モデルに存在する追加の外乱およびエラーの原因を除去します。次の 2 つのフィードフォワード要素が追加されます。

  1. 同期フレーム内の他の軸からの結合項用
  2. 出力送電網の電圧用

図 2-27 に示すような図になります。

TIDA-01606 Id 電流ループ モデル

ここで

  • i*i_d：電流基準
  • Ki_gain：電流検出スカラー値 (最大電流検出の逆数)
  • Ki_fltr：電流検出パスに接続されているフィルタ。電流検出スカラー値 (最大電流検出の逆数)
  • Kvbus_gain：バスの電圧検出スカラー値 (検出された最大電圧の逆数)
  • Kvg_gain：送電網の電圧の電圧検出スカラー値 (検出された最大電圧の逆数)
図 2-27 Id 電流ループ モデル
TIDA-01606 Iq 電流ループ モデル図 2-28 Iq 電流ループ モデル

フィードフォワード要素を使用する場合、小信号モデルは式 25 のように記述できます (注：バス電圧と送電網の電圧の検出範囲は異なるので、別のスケーリング係数が適用されます)。

式 25. TIDA-01606

LCL フィルタの場合、式 26 に示すような簡略化モデルを想定できます。

式 26. TIDA-01606

電流ループ プラントは、図 2-29 に示すように、電流ループのソフトウェア周波数応答アラート (SFRA) 測定データと比較されます。

TIDA-01606 電流ループ プラントの周波数応答のモデルと測定値の比較図 2-29 電流ループ プラントの周波数応答のモデルと測定値の比較

式 27 は、閉ループ動作用に設計された補償回路を表します。

式 27. TIDA-01606

図 2-30 の開ループプロットを達成すると、Id および Iq ループで約 1kHz を超える帯域幅が得られます。

TIDA-01606 電流ループ、開ループ応答のモデルと測定値の比較図 2-30 電流ループ、開ループ応答のモデルと測定値の比較