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
2.4.2.4.1.2 1 つのシャント電流センシング

1 つのシャント電流センシング技術により、DC リンク バス電流を測定し、電力 FET のスイッチング状態を把握した上でモーターの 3 相電流を再構築します。1 つのシャント電流センシング技術の詳細については、『単一 DC リンク シャント付き PMSM のセンサレス FOC』アプリケーション ノートを参照してください。

このリファレンス ボード上では、図 2-32 に示すように、2 つのシャントを取り外し、パワー モジュールの U、V、W の接地接続を短絡することにより、1 つのシャント電流センシング技術を実装します。

  1. マザーボードから電流シャント抵抗 R81 と R82 を取り外し、DC リンク電流をセンシングするシャント抵抗 R80 のみを残します。
  2. TMS320F2800137 ドーターボードから C86 を取り外して、シングル シャント サンプリング用に U2A の帯域幅を広げます。
  3. MSPM0G1507 ドーターボードから C29 を取り外して、シングル シャント サンプリング用に帯域幅を広げます。
  4. NU、NV、NW の各ピンを太いワイヤで接続します。
GUID-20231103-SS0I-PL2V-XS31-3FZXNGQF4X3M-low.svgGUID-20231103-SS0I-MTFV-6WRK-JZGV85MVPHDR-low.svg図 2-32 TMS320F2800137 における 1 つのシャント電流センシング回路

図 2-33 に、MSPM0G1507 ドーターボードにおける 1 つのシャント電流センシング回路を示します。

GUID-20231103-SS0I-TNGJ-WQGD-MWFKHWG7KHTD-low.svg図 2-33 MSPM0G1507 における 1 つのシャント電流センシング回路

デフォルトでは、ボードには 3 つのシャント抵抗があります。図 2-34 にシャント抵抗のレイアウトを示します。1 つのシャント抵抗で動作させるには、R80 を残したまま R81 と R82 を取り外し、NU、NV、NW (R80、R81、R82 のピン 2) を一緒に半田付けします。これで、3 相電流はすべて R80 だけに流れます。

GUID-20231030-SS0I-BWZD-LXT4-JTZF3DBKCMRF-low.png図 2-34 シャント抵抗のレイアウト

DC リンク電流は単方向信号であるため、図 2-35 に示すように、DC リンク電流の ADC サンプリング範囲を改善するために、DC リンク電流オフセットは最小値または最大値に設定することができます。TMS320F2800137 ドーターボードで、リファレンス電圧のための抵抗 R7 を 10kΩ から 1kΩ/1% に変更し、DC 電流センシング用にオフセットを 0.3V に調整します。

GUID-20231103-SS0I-NZ5S-3FHP-WGZ5CS2NNZGP-low.svg図 2-35 TMS320F2800137 ドーターボードのシングル シャント用 DC オフセット リファレンス

この電流サンプリング回路の伝達関数と、1 つのシャントの場合の計算は、3 つのシャントの場合と同じです。

MSPM0 ドーターボードの場合、図 2-33 に示すように、R31 を 20kΩ から 2kΩ に下げることで、1 つのシャント電流センシングのオフセットも 0.3V に下げることができます。