TMS 32OF2812與DIP-IPM的通用電路設計
U、V、W為逆變器輸出端,用于連接逆變器負載(如交流馬達在模塊內部,這些端子與相應的IGBT橋臂的中點(diǎn)相連。
CFO是故障信號輸出脈寬設定端子,是用來(lái)設定故障輸出信號脈沖寬度。故障輸出脈寬通過(guò)在此端與VNC之間外加一個(gè)電容來(lái)設定。
Fo為故障信號輸出端子,用來(lái)輸出故障信號,信號為低電平時(shí)有效。即當輸出低電平時(shí),表示模塊處于故障狀態(tài)(下臂發(fā)生短路保護或欠壓保護)。
VP1分別是P側控制電源端子,給模塊內部IC(輸入信號模塊、電平轉換模塊、驅動(dòng)模塊)供電的控制電源端子,應在模塊外部將VP1連接起來(lái)。
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4 硬件電路設計
4.1 主結構框圖
系統電路部分主要包括DSP芯片TMS320F2812、RS232與CAN總線(xiàn)的通訊部分,外擴展的SRAM芯片,驅動(dòng)電機的DIP-IPM模塊,電流檢測電路和位置傳感器檢查電路。人機界面包括按鍵和液晶顯示,電源部分分為DSP與DIP-IPM模塊的電源、電機的驅動(dòng)功率電源。
如圖3所示,為三相電機調速通用電路總框圖,采用TMS320F2812芯片后,可以最大限度的利用其自身自帶的硬件資源,如:AD、PWM、EVA和EVB,為電路設計提供了很多便利。電壓和電流信號可以采用AD采樣的方式,位置、轉速可以采用編碼器中斷方式實(shí)現。
4.2 電流檢查
接下來(lái)闡述該系統的電流檢查電路,如圖4所示,為電流檢測的原理圖。
做到比較精確的死區時(shí)間的補償,對電流方向的正確判別是相當關(guān)鍵的。一般方法是采用快速電流互感器檢測輸出相電流的過(guò)零點(diǎn)來(lái)實(shí)現,由于電流波形中噪聲成分大,再加上負載的波動(dòng)及外界干擾很難正確判別相電流的過(guò)零點(diǎn),采用電流檢查后可以實(shí)現閉環(huán)控制,需要檢測三相電動(dòng)機定子電流。實(shí)際的電路中可以檢測其中兩相,另一相可計算得到。在軟件中還可以對硬件電路的一些缺陷進(jìn)行適當的補償,提高了控制器的可靠性。
可以根據電路特點(diǎn)選取不同類(lèi)型的霍爾電流傳感器,比如CHB-50P型,最大檢測電流可以達到為100A,響應時(shí)間小于1μs。根據測試需要選擇原級/次級匝比,例如原級/次級匝比為1:500時(shí),原級額定電流為5A,次級額定輸出電流為10mA。外接測量電阻選擇RA=200Ω。CHB-50P測量電阻得到的兩相電流信號從TMS320F2812的AD管腳送入片內A/D,轉換為電流信號的數字量。對于TMS320F2812,A/D轉換的模擬輸入電壓量程為0V~3.3V,但測量電阻兩端電壓額定范圍是-2V~2V,因此必須對模擬輸入電壓進(jìn)行電平轉換,使其調整到0~3V范圍內。
4.3 電壓檢查:
如圖5所示,為直流電壓檢測電路,在系統的工作過(guò)程中需要實(shí)時(shí)檢查DIP-IPM模塊的P端和N端的電壓,根據這個(gè)電壓可以適當的對算法進(jìn)行修正。其中U1為隔離霍爾電壓傳感器,電路中采用的是磁平衡式霍爾電壓傳感器HFV25-P。它采用+15V和-15V雙電源供電,傳感器的前端負載電阻為RA,后端負載電阻為RB,匝數比為3000:1200,如果P和N之間的電壓在500V內,RA電阻設定為500K,則前端的電流為1mA。由于匝數比的差異,后端電流為0.4mA,最后輸入到DSP的信號在2V左右,為了滿(mǎn)足輸入到DSP的電壓要在O-3.3V范圍內,則RB電阻可以選取5K左右。
結論:
TMS320F2812和IPM模塊都是隨著(zhù)電子技術(shù)發(fā)展的新型元件,結合TMS320F2812的高速處理能力,以及IPM模塊在電力電子產(chǎn)品上的新突破,提供了完整的電流和電壓檢查電路,為三相電機變頻調速提供了方便。
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