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使用 C2000 实时 MCU 开发经济高效的 EV 电机电源控制设计

2076798 2022-11-24 | pdf | 441.88KB | 次下载 | 免费

资料介绍

对现代电动汽车 (EV) 和混合动力电动汽车 (HEV) 的电力电子技术的快速增长的技术需求越来越多地向设计人员提出了一项几乎无法克服的任务。动力总成和能量转换系统的更高能效和功率密度需要更复杂的控制电子设备，这些电子设备需要采用在高开关频率下运行的高效氮化镓 (GaN) 和碳化硅 (SiC) 技术。除了功能安全之外，联网车辆还可以在 IT 级别的安全要求下运行，并应用系统干预，例如无线固件 (FOTA) 更新。对现代电动汽车 (EV) 和混合动力电动汽车 (HEV) 的电力电子技术的快速增长的技术需求越来越多地向设计人员提出了一项几乎无法克服的任务。动力总成和能量转换系统的更高能效和功率密度需要更复杂的控制电子设备，这些电子设备需要采用在高开关频率下运行的高效氮化镓 (GaN) 和碳化硅 (SiC) 技术。除了功能安全之外，联网车辆还可以在 IT 级别的安全要求下运行，并应用系统干预，例如无线固件 (FOTA) 更新。面对紧张的开发预算和具有竞争力的最终产品定价，电力电子设计人员最终不得不寻找简化系统设计的方法，包括部署更多集成控制解决方案。面对紧张的开发预算和具有竞争力的最终产品定价，电力电子设计人员最终不得不寻找简化系统设计的方法，包括部署更多集成控制解决方案。为帮助应对这些挑战，本文讨论了德州仪器 (TI) 为帮助应对这些挑战，本文讨论了德州仪器 (TI) C2000 系列C2000 系列符合汽车标准的实时微控制器 (MCU) 的一些优势，这些微控制器适用于 EV 和 HEV 中的驱动控制和电源转换器。在对 F28003x 控制器系列进行简要的功能和接口概述后，本文深入介绍了牵引逆变器中磁场定向控制 (FOC) 的实施以及车载充电器中的迟滞电流控制。符合汽车标准的实时微控制器 (MCU) 的一些优势，这些微控制器适用于 EV 和 HEV 中的驱动控制和电源转换器。在对 F28003x 控制器系列进行简要的功能和接口概述后，本文深入介绍了牵引逆变器中磁场定向控制 (FOC) 的实施以及车载充电器中的迟滞电流控制。提高受控驱动器和电源转换器的效率提高受控驱动器和电源转换器的效率当今 EV 和 HEV 的卓越性能在很大程度上归功于驱动器和电源转换器中的电子控制。这些子系统中使用的实时 MCU 采用复杂的控制算法和精确的电机模型，响应速度极快，控制延迟仅为几微秒 (µs)。如果实时闭环控制太慢并且错过了其定义的时间窗口，控制环稳定性、精度和效率就会降低。当今 EV 和 HEV 的卓越性能在很大程度上归功于驱动器和电源转换器中的电子控制。这些子系统中使用的实时 MCU 采用复杂的控制算法和精确的电机模型，响应速度极快，控制延迟仅为几微秒 (µs)。如果实时闭环控制太慢并且错过了其定义的时间窗口，控制环稳定性、精度和效率就会降低。为了能够使用标准库中的比例积分微分 (PID) 控制器，矢量控制器将三相定子电流系统转换为二维电流空间矢量，以控制磁通密度和转子扭矩。快速电流环路（图 1 中的蓝色箭头）应实现小于 1 µs 的控制延迟。为了能够使用标准库中的比例积分微分 (PID) 控制器，矢量控制器将三相定子电流系统转换为二维电流空间矢量，以控制磁通密度和转子扭矩。快速电流环路（图 1 中的蓝色箭头）应实现小于 1 µs 的控制延迟。图 1：为了稳定控制，实时 MCU 必须在不到 1 µs 的时间内完成每个循环通道（蓝色箭头）的所有算术运算。（图片来源：德州仪器）图 1：为了稳定控制，实时 MCU 必须在不到 1 µs 的时间内完成每个循环通道（蓝色箭头）的所有算术运算。（图片来源：德州仪器）结合 FOC 等快速矢量控制和高效内部永磁同步磁阻电机 (IPM-SynRM)，与经典直流电机（即永磁同步电机、或永磁同步电机）。设计人员可以使用 C2000 系列实时 MCU 和结合 FOC 等快速矢量控制和高效内部永磁同步磁阻电机 (IPM-SynRM)，与经典直流电机（即永磁同步电机、或永磁同步电机）。设计人员可以使用 C2000 系列实时 MCU 和