JAJU919 December   2023

 

  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 用語
    2. 1.2 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 設計上の考慮事項
    3. 2.3 主な使用製品
      1. 2.3.1 TMS320F2800137
      2. 2.3.2 MSPM0G1507
      3. 2.3.3 TMP6131
      4. 2.3.4 UCC28881
      5. 2.3.5 TPS54202
      6. 2.3.6 TLV9062
      7. 2.3.7 TLV74033
    4. 2.4 システム設計理論
      1. 2.4.1 ハードウェア設計
        1. 2.4.1.1 モジュール形式の設計
        2. 2.4.1.2 高電圧降圧補助電源
        3. 2.4.1.3 DC リンク電圧検出
        4. 2.4.1.4 モーター相電圧のセンシング
        5. 2.4.1.5 モーター相電流のセンシング
        6. 2.4.1.6 外部過電流保護
        7. 2.4.1.7 TMS320F2800F137 の内部過電流保護
      2. 2.4.2 3 相 PMSM 駆動
        1. 2.4.2.1 PM 同期モーターのフィールド オリエンテッド コントロール
          1. 2.4.2.1.1 空間ベクトルの定義と投影
            1. 2.4.2.1.1.1 ( a 、   b ) ⇒ ( α 、 β ) クラーク変換
            2. 2.4.2.1.1.2 α 、 β ⇒ ( d 、   q ) パーク変換
          2. 2.4.2.1.2 AC モーターの FOC 基本方式
          3. 2.4.2.1.3 回転子フラックスの位置
        2. 2.4.2.2 PM 同期モーターのセンサレス制御
          1. 2.4.2.2.1 位相ロック ループを備えた拡張スライディング モード オブザーバ
            1. 2.4.2.2.1.1 IPMSM の数学モデルと FOC 構造
            2. 2.4.2.2.1.2 IPMSM 向け ESMO の設計
            3. 2.4.2.2.1.3 PLL による回転子位置および速度の推定
        3. 2.4.2.3 弱め界磁 (FW) および最大トルク / 電流 (MTPA) 制御
        4. 2.4.2.4 モーター駆動のハードウェア要件
          1. 2.4.2.4.1 モーター電流帰還
            1. 2.4.2.4.1.1 3 つのシャント電流センシング
            2. 2.4.2.4.1.2 1 つのシャント電流センシング
          2. 2.4.2.4.2 モーター電圧帰還
  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 ハードウェアの概要
      1. 3.1.1 ハードウェア ボードの概要
      2. 3.1.2 テスト条件
      3. 3.1.3 ボードの検証に必要なテスト機器
    2. 3.2 GUI の概要
      1. 3.2.1 テスト設定
      2. 3.2.2 GUI ソフトウェアの概要
      3. 3.2.3 シリアル ポートの設定
      4. 3.2.4 モーターの識別
      5. 3.2.5 モーターの回転
      6. 3.2.6 モーターのフォルト ステータス
      7. 3.2.7 制御パラメータの調整
      8. 3.2.8 仮想オシロスコープ
    3. 3.3 C2000 ファームウェアの概要
      1. 3.3.1 ボード テストに必要なソフトウェアのダウンロードとインストール
      2. 3.3.2 CCS でのプロジェクトの開始
      3. 3.3.3 プロジェクト構造
      4. 3.3.4 テスト方法
        1. 3.3.4.1 ビルド レベル 1：CPU とボードの構成
          1. 3.3.4.1.1 CCS を起動し、プロジェクトを開く
          2. 3.3.4.1.2 プロジェクトのビルドとロード
          3. 3.3.4.1.3 デバッグ環境設定ウィンドウ
          4. 3.3.4.1.4 コードの実行
        2. 3.3.4.2 ビルド レベル 2：ADC 帰還を使用した開ループ チェック
          1. 3.3.4.2.1 CCS を起動し、プロジェクトを開く
          2. 3.3.4.2.2 プロジェクトのビルドとロード
          3. 3.3.4.2.3 デバッグ環境設定ウィンドウ
          4. 3.3.4.2.4 コードの実行
        3. 3.3.4.3 ビルド レベル 3：閉電流ループ チェック
          1. 3.3.4.3.1 CCS を起動し、プロジェクトを開く
          2. 3.3.4.3.2 プロジェクトのビルドとロード
          3. 3.3.4.3.3 デバッグ環境設定ウィンドウ
          4. 3.3.4.3.4 コードの実行
        4. 3.3.4.4 ビルド レベル 4：完全なモーター駆動制御
          1. 3.3.4.4.1 CCS を起動し、プロジェクトを開く
          2. 3.3.4.4.2 プロジェクトのビルドとロード
          3. 3.3.4.4.3 デバッグ環境設定ウィンドウ
          4. 3.3.4.4.4 コードの実行
          5. 3.3.4.4.5 モーター駆動 FOC パラメータの調整
          6. 3.3.4.4.6 弱め界磁および MTPA 制御パラメータの調整
          7. 3.3.4.4.7 電流センシング回路の調整
    4. 3.4 テスト結果
      1. 3.4.1 負荷および熱のテスト
      2. 3.4.2 外部コンパレータによる過電流保護
      3. 3.4.3 内部 CMPSS による過電流保護
    5. 3.5 新しいハードウェア ボードへのファームウェアの移行
      1. 3.5.1 PWM、CMPSS、ADC モジュールの構成
      2. 3.5.2 ハードウェア ボード パラメータの設定
      3. 3.5.3 フォルト保護パラメータの構成
      4. 3.5.4 モーターの電気的パラメータの設定
    6. 3.6 MSPM0 ファームウェアの概要
  10. 4設計とドキュメントのサポート
    1. 4.1 デザイン ファイル
      1. 4.1.1 回路図
      2. 4.1.2 部品表 (BOM)
      3. 4.1.3 PCB レイアウトに関する推奨事項
      4. 4.1.4 Altium プロジェクト
      5. 4.1.5 ガーバー ファイル
    2. 4.2 ソフトウェア ファイル
    3. 4.3 ドキュメントのサポート
    4. 4.4 サポート・リソース
    5. 4.5 商標
  11. 5著者について

2.4.2 3 相 PMSM 駆動

永久磁石同期モーター (PMSM) は、巻線固定子、永久磁石回転子アセンブリ、回転子位置をセンシングする内部デバイスや外部デバイスを備えています。センシング デバイスは、磁石アセンブリの回転を維持するために、固定子電圧リファレンスの周波数と振幅を適切に調整するための位置帰還を提供するものです。内部の永久磁石回転子と外部巻線を組み合わせることで、回転子の慣性が小さく、放熱が効率的で、モーターを小型化できるという利点があります。

  • 同期モーターの構造：永久磁石は回転軸にしっかりと固定され、一定の回転子フラックスを生み出します。この回転子フラックスの振幅は通常一定の大きさです。通電されると、固定子巻線によって回転磁場が生成されます。回転磁場を制御するには、固定子電流を制御する必要があります。
  • 回転子の実際の構造は、機械の出力範囲と定格速度によって異なります。数キロワットまでの同期機には、永久磁石が最も適しています。高電力定格の場合、回転子は通常 DC 電流が循環する巻線で構成されます。回転子の機械的構造は、必要な極数と必要なフラックス勾配に応じて設計されます。
  • 固定子フラックスと回転子フラックスの相互作用によってトルクが生成されます。固定子はフレームにしっかりと取り付けられ、回転子は自由に回転できるため、図 2-7 に示すように、回転子が回転することにより実際の機械的出力が得られます。
  • 最大トルクを生成して、高い電気機械的変換効率を達成するには、回転子磁場と固定子磁場の間の角度を慎重に制御する必要があります。このためには、センサレス アルゴリズムを使用して速度ループを閉じた後、速度とトルクが同じ条件のもとで最小量の電流を流すように微調整する必要があります。
  • 回転する固定子磁場は、回転子の永久磁場と同じ周波数で回転する必要があります。そうでない場合、回転子には正と負のトルクが急速に交互に発生します。その結果、トルク生成が不十分となり、機械部品に過度の機械的な振動やノイズ、機械的ストレスが生じることになります。さらに、回転子の慣性が原因で、回転子がこれらの振動に応答できなくなると、回転子は同期周波数での回転を停止し、静止している回転子から見た平均トルク、つまりゼロに反応することになります。これは機械がプルアウトと呼ばれる現象を起こしていることを意味しており、 同期機が自己起動しない理由でもあります。
  • 最高の相互トルク生成を実現するには、回転子磁場と固定子磁場の間の角度が 90° でなければなりません。この同期化には、回転子の位置を把握して、適切な固定子の磁場を生成する必要があります。
  • 固定子の磁場は、異なる固定子相からの影響を組み合わせて固定子フラックスを生成することにより、任意の方向と大きさにすることができます。
GUID-20210322-CA0I-CSK5-NLGW-TZCXXVDGHMMZ-low.svg図 2-7 回転する固定子フラックスと回転子フラックスの相互作用によって生成されるトルク