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

3.2.2.2 ラボ 3

このラボでは、実際のハードウェアまたは HIL プラットフォーム上で、電力段を閉ループで動作させます。図 3-10 に、ソフトウェア図を示します。

TIDA-01606 ラボ 3 のソフトウェア構成図図 3-10 ラボ 3 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 3 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オプションを使用します。

#if TINV_LAB == 3 #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_INVERTER_MODE #define TINV_DC_CHECK 0 #define TINV_SPLL_TYPE TINV_SPLL_DDSRF #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 3 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。
  • 制御ループの実行に使用する電流補償係数を次のコードに示します。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。補償器設計の伝達関数と応答は、図 3-11 に示すようになります。
    #define TINV_GI_PI_KP ((float32_t)0.0996509341)
#define TINV_GI_PI_KI ((float32_t)0.0070057718)
  • 比例および積分利得値が条件を満たしているなら、[Save COMP] 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。
  • コードをビルドしてロードし、lab3.js ファイルを使用して、CCS ウィンドウでウォッチ対象の変数を入力します。
  • 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。
  • TINV_neutralRelaySet に「1」を書き込んでリレーをオンにします。補助電源の消費電流は約 600mA になります。
  • まず、適切な約 500Ω の抵抗性負荷を設定します。ただし、インバータ モードは無負荷でも開始できます。
  • DC バス電圧 Vbus を徐々に 800V まで上昇させます。
  • TINV_clearPWMTrip を 1 に設定して PWM トリップ信号をクリアします。これでスイッチング動作が開始し、電圧の正弦波が出力に表示され始めます。この時点で、補助電源の消費電流は約 800mA になります。
  • TINV_clearPWMTrip が設定されるとすぐに、TINV_closeGiLoop 変数がイネーブルになり、閉電流ループ動作が開始します。
  • TINV_idRef_pu はコマンドの電流基準で、デフォルトではスタートアップ時に 0.005pu に設定されます。これを徐々に変化させて出力 AC 電圧を上げ、測定される電流がコマンドで指定された値に追従することを確認します。
  • ラボ 3 の電流ループを閉じる前に、WATCH ウィンドウの TINV_idRef_pu が低い設定 (0.005pu) になっていることを確認します。
  • 800V 入力電圧で id_ref を 0.06pu まで徐々に上げ、出力電力を 0.9kW (各相約 300W) まで向上させます。図 3-11 に、電力アナライザとオシロスコープの波形を示します。
  • 図 3-11 に、0.9kW で開ループで動作するインバータの電圧および電流の波形を示します。
TIDA-01606 インバータの閉ループ動作
スコープの信号：チャネル 1 - DC リンク電圧 (青)、チャネル 2 - AC 電圧 (ターコイズ)、
チャネル 3 - AC 電流 (赤)。電圧プローブは 500:1 に縮小されます。
図 3-11 インバータの閉ループ動作
  • 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] 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] をクリックして、SFRA 掃引を開始できます。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 の点滅をチェックすることで、動作を監視できます。終了すると、図 3-12 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。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。上記の係数を持つプラントおよび開ループの SFRA を、それぞれ図 3-12 および図 3-13 に示します。この操作により、電流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 DC 電圧をゼロまで下げます。
  • Compensation Designer の上記の係数セットは、堅牢で安定しています。コマンドで指定された基準に対して電流のトラッキング性能が変動しているように見える場合は、以下の係数セットを使用できます。係数を変更するには、powerSUITE ページから Compensation Designer ツールを再起動する必要があります。
    #define TINV_GV_PI_KP ((float32_t) 1.9979056049)
#define TINV_GV_PI_KI ((float32_t) 0.0041887902)
  • 比例および積分利得値が条件を満たしているなら、[Save COMP] 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。
  • 新しい係数セットを使用した電流モードのインバータに対するプラントおよび開ループの SFRA 応答を、それぞれ図 3-12 および図 3-13 に示します。
TIDA-01606 電流ループに対するインバータ SFRA プラントの応答図 3-12 電流ループに対するインバータ SFRA プラントの応答
TIDA-01606 電流ループに対するインバータ SFRA ループの応答図 3-13 電流ループに対するインバータ SFRA ループの応答