JAJU938 June   2024  – December 2024 MSPM0G1507

 

  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 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 DRV7308
      4. 2.3.4 UCC28911
      5. 2.3.5 TLV9062
      6. 2.3.6 TLV74033
      7. 2.3.7 ISO6721B
      8. 2.3.8 TMP6131
    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 補助フライバック電源
        3. 2.4.1.3 DC リンク電圧検出
        4. 2.4.1.4 突入電流保護
        5. 2.4.1.5 モーター相電圧のセンシング
        6. 2.4.1.6 モーター相電流のセンシング
        7. 2.4.1.7 DRV7308 の過電流保護
        8. 2.4.1.8 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 テスト構成
      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  高速でクリーンな立ち上がりエッジ / 立ち下がりエッジ
      2. 3.4.2  突入電流保護
      3. 3.4.3  300VDC での熱性能
      4. 3.4.4  220VAC での熱性能
      5. 3.4.5  内部 CMPSS による過電流保護
      6. 3.4.6  外部バイアス電源を使用した場合の 300VDC での IPM 効率
      7. 3.4.7  オンボード バイアス電源を使用した場合の 300VDC でのボード効率
      8. 3.4.8  外部バイアス電源を使用した場合の 220VAC でのボード効率
      9. 3.4.9  オンボード バイアス電源を使用した場合の 220VAC でのボード効率
      10. 3.4.10 モーター相電流の iTHD テスト
      11. 3.4.11 スタンバイ電力テスト
    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
2.4.2.4.2 モーター電圧帰還

FAST エスティメータでは最も広い速度範囲で最高の性能を実現できるように電圧帰還が必要で、相電圧はソフトウェアによる推定ではなく、モーター相から直接測定されます。eSMO は、モーター相電圧センシング回路を使用することなく、電圧位相を表すソフトウェア推定値に依存しています。このソフトウェア値 (USER_ADC_FULL_SCALE_VOLTAGE_V) は、モーター相からの電圧帰還をセンシングする回路に依存します。図 2-35 に、分圧抵抗に基づく電圧帰還回路を使用して、モーター電圧が ADC 入力範囲に対してどのようにフィルタリングされ、スケーリングされるかを示します。同様の回路は、コンプレッサ モーターとファン モーターの両方、および DC バスの 3 つすべての測定に使用されます。

このリファレンス デザインでマイクロコントローラによって測定可能な最大位相電圧帰還は、ADC 入力の最大電圧が 3.3V であることを考慮して、式 72 のように計算できます。

式 72. VFS=VADC_FS×Gv=3.3V×122.46=404.13V

ここで、

  • Gv は減衰係数で、Gv は 式 73 で計算されます。
式 73. GV=R62+R67+R70+R74R74=332kΩ+332kΩ+332kΩ+8.2kΩ8.2kΩ=122.46

この電圧帰還回路では、user_mtr1.h で次の設定が行われます。

//! \brief Defines the maximum voltage at the AD converter
    #define USER_M1_ADC_FULL_SCALE_VOLTAGE_V         (404.1292683f)

電圧帰還を正確に検出できるように、FAST エスティメータには電圧フィルタの極が必要です。PWM 信号をフィルタリングして除去し、同時に高速な電圧帰還信号がフィルタリングを通過できるように、フィルタを十分に低い周波数に設定してください。一般的なガイドラインとして、5～20kHz の PWM 周波数をフィルタリングで除去するには、数百 Hz のカットオフ周波数があれば十分です。数 kHz 程度の位相電圧周波数を生成するような超高速モーターを動作させる場合にのみ、ハードウェア フィルタを変更してください。

このリファレンス デザインでは、フィルタ極の設定は 式 76 で計算できます。

式 74. ffilter_pole=12×π×RParallel×C=405.15Hz

ここで、

式 75. C=47nF

および

式 76. RParallel = 332kΩ+332kΩ+332kΩ×8.2kΩ332kΩ+332kΩ+332kΩ+8.2kΩ=8.133kΩ 

次のサンプル コードでは、user_mtr1.h でどのように定義されているかを示しています。

//! \brief Defines the analog voltage filter pole location, Hz
#define USER_M1_VOLTAGE_FILTER_POLE_Hz           (416.3602877f)
TIDA-010273 モーター電圧センシング回路図 2-35 モーター電圧センシング回路