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

3.2.3.3 ラボ 7

このラボでは、PFC の電圧および電流ループをチェックします。ここでは、出力 DC バス電圧のレギュレーション対象となる電圧を設定するために、変数 TINV_vBusRef_pu を定義します。

図 3-32 に、ラボ 7 を実行するためのソフトウェアフローを示します。

TIDA-01606 ラボ 7 のソフトウェア構成図図 3-32 ラボ 7 のソフトウェア構成図

<tinv_settings.h> または main.syscfg ファイルのラボ番号を変更してプロジェクトをラボ 7 に設定します (powerSUITE プロジェクトを使用する場合、これは powerSUITE GUI で変更されます)。

ユーザーの settings.h ファイルには他にもいくつかの追加オプションがありますが、このユーザー ガイドに記載されているテストでは以下のコードを使用します。これらの設定は、SDK のデフォルト設定とは異なる場合があります。以下に示す検証済みの設定を使用します。

#if TINV_LAB == 7
#define TINV_TEST_SETUP TINV_TEST_SETUP_RES_LOAD
#define TINV_PROTECTION TINV_PROTECTION_ENABLED
#define TINV_SFRA_TYPE TINV_SFRA_CURRENT
#define TINV_SFRA_AMPLITUDE (float32_t)TINV_SFRA_INJECTION_AMPLITUDE_LEVEL2
#define TINV_POWERFLOW_MODE TINV_RECTIFIERER_MODE
#define TINV_DC_CHECK 0
#define TINV_SPLL_TYPE TINV_SPLL_SRF
#endif

このチェックでは、ソフトウェアはハードウェアまたは HIL プラットフォームのいずれか、あるいは両方で実行されます。

テストの構成に使用した機器の詳細については、ハードウェア テスト設定のセクションを参照してください。この時点では、高圧電力を基板に供給しないでください。

  • まず main.cfg を起動し、プロジェクト オプションでラボ 7 を選択します。補償器スタイル (PI 補償器) と調整ループ (電流ループ) が自動的に設定されます。ここで [Run Compensation Designer] アイコンをクリックすると、Compensation Designer ツールが起動し、powerSUITE ページで指定したパラメータを持つ電流ループ プラント モデルが表示されます。
  • 図 3-33 に、制御ループの実行に使用される電流補償係数を示します。これらの係数は、必要なループ帯域幅と位相マージンを満たすように変更できます。抵抗性負荷を使用する場合の理想的な係数は、送電網接続に使用する係数とはわずかに異なります。これは、送電網のインピーダンスが非常に小さいためです。図 3-33 に、補償器設計の伝達関数と応答を示します。
    #define TINV_GI_PI_KP ((float32_t)1.8540138247))
#define TINV_GI_PI_KI ((float32_t)0.0081723506))
    TIDA-01606 補償器設計の GUI - 電圧ループの PI 係数図 3-33 補償器設計の GUI - 電圧ループの PI 係数
  • 比例および積分利得値が条件を満たしているなら、[Save COMP] ボタンをクリックします。これにより、補償器の値がプロジェクトに保存されます。Compensation Designer を閉じて、powerSUITE ページに戻ります。
  • 補助電源をオンにし、12V に設定します。コードをビルドしてロードし、lab7.js ファイルを使用して CCS ウィンドウに監視する変数を入力します。
  • 電子負荷抵抗を 3kΩ 付近の大きな値または CC モード 0.25A に設定します。
  • 適切な電流制限を使用して、AC 入力電圧を 230VRMS に設定します。
  • AC 電源をオンにした後、すぐに TINV_neutralRelaySet に 1 を書き込んでリレーをオンにします。AC 電源をオンにした後すぐ (2 秒以内) にリレーがオンになるようにします。
  • ここで、TINV_vBusRef_pu を 0.727pu に設定します。これは、800V のバス電圧に相当します。
  • 高電力テストの際には、デバッグ セッション中に CCS WATCH ウィンドウの TINV_fanSet 機能を使用して、ファンを有効にしてください。
  • PFC モードを開始するには、TINV_startPowerStage 変数に「1」を入力します。正弦波信号の電流が送電網から流れ (ローパワーでの電流であるため、いくらかの高調波を含む)、vBus 上に昇圧が見られます。図 3-34 に示すように、出力電圧が 550V から約 800V に昇圧され、AC 電源から約 200W の電力が消費されます。この遷移は約 150ms で発生します。
  • 負荷が増加すると、電流は正弦波になります。これにより、PFC が 230VRMS で開始したことを検証できます (図 3-34 を参照)。
  • 過電流トリップが検出されて PWM がオフになった場合は、ラボ 5 の注を参照してこの条件をデバッグしてください。
  • コンバータの効率結果と過渡テストについては、「テスト結果」セクションを参照してください。
  • このラボのソフトウェアには SFRA が統合されているため、ハードウェアを測定して、設計した補償器が十分なゲイン マージンと位相マージンを提供していることを検証できます。SFRA を実行するには、プロジェクトを実行している状態で、.cfg ページから SFRA アイコンをクリックします。SFRA GUI がポップアップ表示されます。
  • SFRA GUI でデバイスのオプションを選択します。例として、F28379D の場合には浮動小数点を選択します。[Setup Connection] をクリックします。 ポップアップ ウィンドウで [Boot on Connect] オプションのチェックを外し、適切な COM ポートを選択します。[OK] ボタンをクリックします。 SFRA GUI に戻り、[Connect] をクリックします。
  • SFRA GUI がデバイスに接続します。これで [Start Sweep] ボタンをクリックして、SFRA 掃引を開始できるようになりました。SFRA 掃引が完了するまでには数分かかります。SFRA GUI のプログレス バーを確認したり、UART の動作を示す制御カード裏面の青色 LED の点滅をチェックしたりすることで、動作を監視できます。終了すると、図 3-34 のように開ループ プロットによるグラフが表示されます。図 3-34 に SFRA GUI で測定されたプラント応答を、図 3-35 に SFRA GUI で測定されたループ応答を示します。これにより、設計した補償器が確かに安定していることを検証できます。
    TIDA-01606 電圧ループに対する PFC SFRA プラントの応答図 3-34 電圧ループに対する PFC SFRA プラントの応答
    TIDA-01606 電圧ループに対する PFC SFRA ループの応答図 3-35 電圧ループに対する PFC SFRA ループの応答
  • また、周波数応答データは SFRA データ フォルダ下のプロジェクト フォルダに保存され、SFRA 実行時のタイムスタンプが記録されます。また、測定されたゲイン マージンと位相マージンは、すでに説明した電圧ループ補償器の設計に示されているように、モデルの値に近くなります。
  • この操作により、電圧ループ補償器設計を検証できます。システムを安全に停止させるには、入力 AC 電圧をゼロまで下げます。