JAJU732E June   2019  – April 2024 TMS320F28P550SG , TMS320F28P550SJ , TMS320F28P559SG-Q1 , TMS320F28P559SJ-Q1

 

  1.   1
  2.   概要
  3.   参照情報
  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  UCC14141-Q1
      3. 2.2.3  AMC1311
      4. 2.2.4  AMC1302
      5. 2.2.5  OPA320
      6. 2.2.6  AMC1306M05
      7. 2.2.7  AMC1336
      8. 2.2.8  TMCS1133
      9. 2.2.9  TMS320F280039C
      10. 2.2.10 TLVM13620
      11. 2.2.11 ISOW1044
      12. 2.2.12 TPS2640
    3. 2.3 システム設計理論
      1. 2.3.1 電源システムとのデュアル アクティブ ブリッジの類似性
      2. 2.3.2 デュアル アクティブ ブリッジ – スイッチング シーケンス
      3. 2.3.3 デュアル アクティブ ブリッジ - ゼロ電圧スイッチング (ZVS)
      4. 2.3.4 デュアル アクティブ ブリッジ - 設計上の考慮事項
        1. 2.3.4.1 漏れインダクタ
        2. 2.3.4.2 ソフト スイッチングの範囲
        3. 2.3.4.3 インダクタンスの電流への影響
        4. 2.3.4.4 位相シフト
        5. 2.3.4.5 コンデンサの選択
          1. 2.3.4.5.1 DC ブロッキング コンデンサ
        6. 2.3.4.6 スイッチング周波数
        7. 2.3.4.7 トランスの選択
        8. 2.3.4.8 SiC MOSFET の選択
      5. 2.3.5 損失解析
        1. 2.3.5.1 SiC MOSFET とダイオードの損失
        2. 2.3.5.2 トランスの損失
        3. 2.3.5.3 インダクタの損失
        4. 2.3.5.4 ゲート ドライバの損失
        5. 2.3.5.5 効率
        6. 2.3.5.6 熱に関する注意事項
  9. 3回路の説明
    1. 3.1 電力段
    2. 3.2 DC 電圧センシング
      1. 3.2.1 1 次側 DC 電圧検出
      2. 3.2.2 2 次側 DC 電圧検出
        1. 3.2.2.1 2 次側バッテリ電圧センシング
    3. 3.3 電流検出
    4. 3.4 電力アーキテクチャ
      1. 3.4.1 補助電源
      2. 3.4.2 ゲート ドライバのバイアス電源
      3. 3.4.3 検出回路用の絶縁型電源
    5. 3.5 ゲート ドライバの回路
    6. 3.6 追加回路
    7. 3.7 シミュレーション
      1. 3.7.1 構成
      2. 3.7.2 シミュレーションを実行
  10. 4ハードウェア、ソフトウェア、テスト要件、テスト結果
    1. 4.1 必要なハードウェアとソフトウェア
      1. 4.1.1 ハードウェア
      2. 4.1.2 ソフトウェア
        1. 4.1.2.1 ソフトウェア入門
        2. 4.1.2.2 ピン構成
        3. 4.1.2.3 PWM の構成
        4. 4.1.2.4 高分解能の位相シフト構成
        5. 4.1.2.5 ADC 構成
        6. 4.1.2.6 ISR 構造
    2. 4.2 テスト設定
    3. 4.3 PowerSUITE GUI
    4. 4.4 ラボ
      1. 4.4.1 ラボ 1
      2. 4.4.2 ラボ 2
      3. 4.4.3 ラボ 3
      4. 4.4.4 ラボ 4
      5. 4.4.5 ラボ 5
      6. 4.4.6 ラボ 6
      7. 4.4.7 ラボ 7
    5. 4.5 テスト結果
      1. 4.5.1 閉ループのパフォーマンス
  11. 5デザイン ファイル
    1. 5.1 回路図
    2. 5.2 部品表 (BOM)
    3. 5.3 Altium プロジェクト
    4. 5.4 ガーバー ファイル
    5. 5.5 アセンブリの図面
  12. 6関連資料
    1. 6.1 商標
  13. 7用語
  14. 8著者について
  15. 9改訂履歴

4.4.3 ラボ 3

ラボ 3 では、コンバータを 2 次側電圧閉ループ構成 (DAB_vSecSensed_Volts) で動作させます。

このラボでは、電圧モード補償器を実行し、SFRA からプラントの開ループ伝達関数を取得し、補償器設計ツールでプラントの設計補償器を実行します。

Compensation Designer を起動すると、有効な SFRA データファイルの選択を求めるプロンプトが表示されます。ラボ 2 の実行結果から Compensation Designer に SFRA データをインポートし、2 極 2 ゼロの補償器を設計します。この設計の繰り返し中により多くのマージンを確保して、ループが閉じたときにシステムが安定するようにします。以下の係数値は、ソフトウェアでハードコーディングされています。Compensation Designer GUI は、ループの安定性、ゲインマージン、位相マージン、ループの帯域幅に関する情報を提供します。係数は、Compensation Designer GUI で変更できます。

#define DAB_GV_2P2Z_A1 ((float32_t) -1.8756666)
#define DAB_GV_2P2Z_A2 ((float32_t) 0.8756666)
#define DAB_GV_2P2Z_B0 (float32_t) 1.4329852)
#define DAB_GV_2P2Z_B1 ((float32_t) -2.7994568)
#define DAB_GV_2P2Z_B2 (float32_t) 1.3664965)
  • ラボ 3 のテスト構成 (閉電圧ループ - 2次側)

    PowerSUITE GUI の [Project Options] ドロップダウン メニューにある、[Lab 3: Closed Loop Voltage with Resistive Load] (抵抗性負荷での閉ループ電圧) を選択して、プロジェクトをコンパイルします。必ず、電流と電圧の制限値が動作条件に従って設定されているようにします。

    #if DAB_LAB == 3
#define DAB_CONTROL_RUNNING_ON C28X_CORE
#define DAB_POWER_FLOW DAB_POWER_FLOW_PRIM_SEC
#define DAB_INCR_BUILD DAB_CLOSED_LOOP_BUILD
#define DAB_TEST_SETUP DAB_TEST_SETUP_RES_LOAD
#define DAB_PROTECTION DAB_PROTECTION_ENABLED
#define DAB_CONTROL_MODE DAB_VOLTAGE_MODE
#define DAB_SFRA_TYPE 2
#define DAB_SFRA_AMPLITUDE (float32_t)DAB_SFRA_INJECTION_AMPLITUDE_LEVEL2
#endif

    電圧閉ループを実行するには、次の手順を使用します。

    1. CCS で緑色の [Run] ボタンをクリックして、プロジェクトを実行します。
    2. スクリプトコンソールで JavaScript setupdebugenv_lab3.js をロードして、必要な変数を [Watch] ウィンドウに表示します。
      TIDA-010054 ラボ 3 - [Watch] ビューの設定図 4-32 ラボ 3 - [Watch] ビューの設定
    3. DAB_enableFan と DAB_enableRelay に「1」を書き込んで、ファンとリレーを有効にします。
    4. DAB_clearTrip 変数に「1」を書き込み、 PWM をイネーブルします。
    5. [Watch] ビューで、DAB_vPrimSensed_Volts、DAB_iPrimSensed_Amps、DAB_vSecSensed_Volts、DAB_iSecSensed_Amps 変数が定期的に更新されているかどうかを確認します。
    6. DAB_vSecRef_Volts に書き込み、出力電圧を設定します (この例では 50Vdc)。
    7. DAB_closeGvLoop 変数に「1」を書き込み、閉ループ動作を有効にします。コントローラは、動作条件に応じて位相シフトを自動的に調整し、DAB_vSecRef_Volts の電圧と一致するように 2 次側出力電圧を生成します。
      注: このソフトウェアでは、安全上の注意として最大位相シフトが 0.13 に制限されています。1 次側電圧を調整して、位相シフトの制限内に維持しながら、必要な 2 次側電圧を生成します。
    8. 入力 VPRIM DC 電圧をゆっくりと上昇させ、それに応じて DAB_VSecRef_Volts を調整して、必要な動作ポイントに到達します。
    9. DAB_vSecRef_Volts を 400V から 500V まで変化させて閉ループ動作をテストすると、DAB_vSecSensed_Volts がこのコマンド リファレンスに追従することを確認できます。
      TIDA-010054 ラボ 3 - 閉電圧ループの [Expressions] ウィンドウ図 4-33 ラボ 3 - 閉電圧ループの [Expressions] ウィンドウ
    10. 制御方式は、DAB_pwmSwState.pwmSwState ドロップダウンで変数を選択することで、単一位相シフト SPS と拡張位相シフト EPS の間で変更できます。
      TIDA-010054 ラボ 3 - 単一位相シフト制御 (SPS) の波形
      1 次側スイッチ ノード電圧 (緑)、2 次側スイッチ ノード電圧 (赤)、インダクタ電流 (黄)
      テスト条件：VIN = 800 V、VOUT = 450 V、IOUT = 6.5 A
      図 4-34 ラボ 3 - 単一位相シフト制御 (SPS) の波形
      図 4-34 は、この条件で SPS 制御を使用すると、2 次側がハード スイッチングすることを示しています。
      TIDA-010054 ラボ 3 - 拡張位相シフト制御 (EPS) の波形
      1 次側スイッチ ノード電圧 (緑)、2 次側スイッチ ノード電圧 (赤)、インダクタ電流 (黄)
      テスト条件：VIN = 800 V、VOUT = 450 V、IOUT = 6.5 A
      図 4-35 ラボ 3 - 拡張位相シフト制御 (EPS) の波形

      図 4-35 を見ると、EPS 制御では、1 次側の位相シフトが拡大していることがわかります。ここでは、1 次側と 2 次側の両方がソフト スイッチングになっています。

  • 閉ループ電圧の周波数応答
    1. SFRA アイコンをクリックして SFRA を実行します。SFRA GUI が表示されます。
    2. SFRA GUI でデバイスのオプションを選択します。たとえば、F280039 の場合は浮動小数点を選択します。[Setup Connection] ボタンをクリックします。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] ボタンをクリックします。
    3. 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 の点滅をチェックすることで、動作を監視できます。

      図 4-36 のボード線図は、DF22 補償器を使用してキャプチャしたものです。

      TIDA-010054 ラボ 3 - 閉電圧ループの SFRA 開ループ プロット
      テスト条件：VIN = 800V、VOUT = 500V、IOUT = 10A、SFRA 振幅 = 0.002
      図 4-36 ラボ 3 - 閉電圧ループの SFRA 開ループ プロット