logo资料库

风机控制设计（硬件 软件）.pdf

发布时间：2022-06-14 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：3.37M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
第1页 / 共39页
第2页 / 共39页
第3页 / 共39页
第4页 / 共39页
第5页 / 共39页
第6页 / 共39页
第7页 / 共39页
第8页 / 共39页
资料共39页，剩余部分请下载后查看
    XC800 Family AP98000 基于英飞凌 XC800 系列微控制器的三相带霍尔直流无刷风机 180 度控制方案 设计 指 导手 册 V1.0 2011-03 Microcontrollers
    Edition 2011-03 Published by Infineon Technologies AG 81726 Munich, Germany © 2011 Infineon Technologies AG All Rights Reserved. LEGAL DISCLAIMER THE INFORMATION GIVEN IN THIS APPLICATION NOTE IS GIVEN AS A HINT FOR THE IMPLEMENTATION OF THE INFINEON TECHNOLOGIES COMPONENT ONLY AND SHALL NOT BE REGARDED AS ANY DESCRIPTION OR WARRANTY OF A CERTAIN FUNCTIONALITY, CONDITION OR QUALITY OF THE INFINEON TECHNOLOGIES COMPONENT. THE RECIPIENT OF THIS APPLICATION NOTE MUST VERIFY ANY FUNCTION DESCRIBED HEREIN IN THE REAL APPLICATION. INFINEON TECHNOLOGIES HEREBY DISCLAIMS ANY AND ALL WARRANTIES AND LIABILITIES OF ANY KIND (INCLUDING WITHOUT LIMITATION WARRANTIES OF NON-INFRINGEMENT OF INTELLECTUAL PROPERTY RIGHTS OF ANY THIRD PARTY) WITH RESPECT TO ANY AND ALL INFORMATION GIVEN IN THIS APPLICATION NOTE. Information For further information on technology, delivery terms and conditions and prices, please contact the nearest Infineon Technologies Office (www.infineon.com). Warnings Due to technical requirements, components may contain dangerous substances. For information on the types in question, please contact the nearest Infineon Technologies Office. Infineon Technologies components may be used in life-support devices or systems only with the express written approval of Infineon Technologies, if a failure of such components can reasonably be expected to cause the failure of that life-support device or system or to affect the safety or effectiveness of that device or system. Life support devices or systems are intended to be implanted in the human body or to support and/or maintain and sustain and/or protect human life. If they fail, it is reasonable to assume that the health of the user or other persons may be endangered.
    AP98000 基于英飞凌 XC800 系列微控制器的三相带霍尔直流无刷风机 180 度控制方案 XC800 Revision History: V1.0, 2011-01 Previous Version: none Page Subjects (major changes since last revision) We Listen to Your Comments Is there any information in this document that you feel is wrong, unclear or missing? Your feedback will help us to continuously improve the quality of this document. Please send your proposal (including a reference to this document) to: mcdocu.comments@infineon.com 设计指导手册 3 V1.0, 2011-03
    AP98000 基于英飞凌 XC800 系列微控制器的三相带霍尔直流无刷风机 180 度控制方案 Table of Contents Table of Contents 1 1.1 1.2 1.3 1.4 2 2.1 2.2 3 3.1 3.1.1 3.1.2 3.2 4 4.1 4.1.1 4.1.2 4.2 4.3 4.4 4.5 5 5.1 5.2 5.3 5.3.1 5.3.2 5.3.3 5.3.4 5.4 5.4.1 5.4.2 5.4.3 5.4.4 5.4.5 5.4.6 6 6.1 6.2 7 8 8.1 8.2 方案概述...............................................................................................................................................5 应用对象 ...............................................................................................................................................5 系统主要构成........................................................................................................................................5 英飞凌 XC800 系列微控制器主要特点..................................................................................................6 英飞凌分立 IGBT 特点 ..........................................................................................................................7 方案系统介绍........................................................................................................................................9 概况 ......................................................................................................................................................9 主要功能和指标 ....................................................................................................................................9 方案硬件设计......................................................................................................................................10 主回路.................................................................................................................................................10 逆变电路 .............................................................................................................................................10 电流采样及过流保护...........................................................................................................................12 控制回路 .............................................................................................................................................13 方案主要算法介绍 ..............................................................................................................................15 正弦波 PWM 的生成 ...........................................................................................................................15 开关损耗最小 SPWM..........................................................................................................................15 开关损耗最小 SVPWM .......................................................................................................................16 梯形波控制启动 ..................................................................................................................................18 转子位置估算及转速计算....................................................................................................................21 速度闭环控制......................................................................................................................................22 相位超前角调整 ..................................................................................................................................23 方案软件设计......................................................................................................................................25 概述 ....................................................................................................................................................25 资源分配 .............................................................................................................................................25 主要程序设计说明...............................................................................................................................26 角度插值计算......................................................................................................................................26 梯形波控制切换至正弦波控制 ............................................................................................................26 切换时刻转子位置角及 U、V、W 相位计算 .......................................................................................27 开关损耗最小 SPWM 计算..................................................................................................................28 状态图和流程图 ..................................................................................................................................29 状态图.................................................................................................................................................29 主程序流程图......................................................................................................................................30 T12 周期中断程序流程图....................................................................................................................31 CHE 中断程序流程图..........................................................................................................................32 T2 定时中断程序流程图......................................................................................................................33 自定义子程序流程图...........................................................................................................................34 方案测试.............................................................................................................................................35 测试条件 .............................................................................................................................................35 测试结果 .............................................................................................................................................35 基于 XC866 的风机套件运行说明.......................................................................................................36 附件 ....................................................................................................................................................37 主回路及控制回路原理图....................................................................................................................37 参考代码 .............................................................................................................................................39 设计指导手册 4 V1.0, 2011-03
    AP98000 基于英飞凌 XC800 系列微控制器的三相带霍尔直流无刷风机 180 度控制方案 方案概述 1 1.1 方案概述 应用对象 直流无刷电机作为一种新的电机类型，具有效率高，控制简单等优点，应用领域越来越广 泛。在当今节能减排的要求下，直流无刷风机正逐步取代原先效率较低的交流异步电机，应用 于家电和汽车空调系统等领域。传统的直流无刷电机采用梯形波控制，换向噪声较大，无法满 足一些应用领域对噪声的要求，而采用正弦波控制可以很好的解决噪声问题。 本设计指导将介绍直流无刷电机的正弦波控制方式，以及基于英飞凌 XC800 系列微控制器 的三相带霍尔传感器直流无刷风机 180 度控制方案硬件和软件设计说明，并附相关电路原理图 和参考代码，同时给出了配套的风机控制套件的介绍及使用说明。 1.2 系统主要构成 英飞凌作为全球的主要半导体厂商之一，可以提供从微控制器、驱动 IC、电源管理到 IGBT 功率器件的整体器件解决方案。 如 0 图 - 1 所示，三相带霍尔传感器直流无刷风机 180 度控制系统（以下简称“系统” ） 主要由以下几大部分构成：整流电路、逆变电路、控制电路、驱动电路、开关电源、直流无刷 风机及扇叶负载。具体硬件平台的介绍及使用说明见 1 第七章。 图 - 1 基于 XC800 系列微控制器的三相带霍尔传感器直流无刷风机 180 度控制系统构成图 本方案中采用了 8 位单片机 XC866 作为主控芯片。驱动部分采用了驱动 IC 6ED 和分立 IGBT RC-D。下面先对单片机和分立 IGBT 的特性做个介绍。 设计指导手册 5 V1.0, 2011-03
    AP98000 基于英飞凌 XC800 系列微控制器的三相带霍尔直流无刷风机 180 度控制方案 方案概述 1.3 英飞凌 XC800 系列微控制器主要特点 英飞凌高性能 XC800 系列微控制器基于增强型 8051 内核，片上集成 Flash 和功能丰富强 大的外设单元，应用领域广泛。XC800 系列微控制器集成较多新的特性，如工作温度最高至 150°C；电容式触控以及内嵌 16 位矢量计算机单元（三角运算单元 CORDIC 和硬件乘除单元 MDU）；Flash 容量从 2K 字节到 64K 字节；RAM 容量最大 3K 字节；封装从 16 引脚到 64 引 脚均有；工作电压范围宽（3V-5V），客户可根据应用要求灵活选择。 当今许多应用领域对于高能效提出了较高的要求，直流无刷风机控制便是其中之一。英飞 凌 XC800 系列微控制器为用户提供先进的控制算法以达到优化能效目的，丰富的通信接口满 足消费类、自动化、照明等领域的网络应用要求。 XC800主要特性概述如下：  节省系统成本 1. 内嵌电压调节器 2. 支持EEPROM 3. 片内振荡器  安全特性 1. 欠压检测 2. 上电复位 3. 时钟恢复系统 4. Watchdog单元 5. I/O保护电路  专用PWM单元CCU6 1. 两个16位专用定时器单元T12、T13 2. T12支持3组比较/捕获通道 3. T13支持1路比较输出通道 4. 集成死区时间生成单元，可输出互补PWM信号，防止功率级短路 5. 定时器支持单次运行模式（Single Shot mode） a) 支持类磁滞控制模式 6. 专用霍尔传感器模式，硬件支持直流无刷电机的块交换控制 a) 自动进行霍尔信号的滤波、采样、比较以及输出换相操作 b) 自动检测电机速度 7. 集成多通道模式，支持多相电机的控制 8. 可与A/D单元进行联动，自动触发A/D转换操作  增强型A/D模块 1. 支持最多8个通道，8/10位转换精度 2. 采样时间可编程，最小转换时间<1μs 3. TUE：±1LSB（8 位）、±2LSB（10 位） 4. 4个独立的结果寄存器 5. 参考电压：3.3V-5V 6. 支持自动扫描功能 7. 转换请求触发方式可选 8. 转换结果自动边界检测功能 9. 丰富的中断节点，转换优先级可配置 设计指导手册 6 V1.0, 2011-03
    AP98000 基于英飞凌 XC800 系列微控制器的三相带霍尔直流无刷风机 180 度控制方案 方案概述  LED扫描/电容式触控单元 1. 集成相关应用ROM库函数  16位矢量计算机单元 1. 三角运算单元CORDIC和硬件乘除单元MDU 2. 协处理器形式运行 3. 支持矢量旋转变换等运算  丰富的串行接口单元 1. 全双工UART 2. 高速SSC (兼容SPI) 3. I2C接口  专业应用协议支持 1. LIN主/从协议 2. 照明DALI从协议 3. 传感器/换向器IO-Link从协议 1.4 英飞凌分立 IGBT 特点 RC-D (Reverse Conducting Technology for Drives) IGBT 是改革创新的 IGBT： 1. 适用于硬开关，将反向并联的二极管芯片集成于 TrenchStop IGBT 芯片，如图 - 2 所 示： Diode Anode IGBT Emitter Gate RC-IGBT Emitter Gate + = Cathode Collector Collector 图 - 2 RC-D IGBT 的结构示意图 2. Diode 具有和 IGBT 同样的 DC 电流等级 3. 目前有 IPAK 和 DPAK 封装的 4A, 6A,10A 和 15A 的产品，基本参数参考下面的表格: 设计指导手册 7 V1.0, 2011-03
    AP98000 基于英飞凌 XC800 系列微控制器的三相带霍尔直流无刷风机 180 度控制方案 方案概述 表-1 RC-D IGBT 的产品目录 Part number Package type Bvces IKU04N60R I-PAK IKD04N60R D-PAK IKU06N60R I-PAK IKD06N60R D-PAK IKU10N60R I-PAK IKD10N60R D-PAK IKU15N60R I-PAK IKD15N60R D-PAK [V] 600 600 600 600 Ic @25℃ [A] Ic @ 00℃ [A] Vceon @175℃ [V] Ets @175℃ [mJ] Tsc [us] Vgeth [V] 8 12 20 30 4 6 10 15 1.9 1.9 1.9 1.9 0.21 0.3 0.58 1.22 5 5 5 5 5 5 5 5 4. 很高的性价比 5. 封装的体较小，一方面减少 PCB 的面积，另一方面增加 PCB layout 的灵活性，如图 - 3 所示: 图 - 3 DPAK 封装 RC-D IGBT 的实物图 6. 很低的饱和压降 Vce(sat), 也就是很低的传导损耗 7. 通过控制门极驱动电阻，可以在很宽范围内调解开关时间 8. 开关波形很平滑，非常好的 EMI 性能 9. 5us 的短路能力 10.最高结温高达 175℃ 设计指导手册 8 V1.0, 2011-03
    分享到：
    赞 收藏

    相关推荐

    资料库

    开发技术

    共收录19306份资料，累计14个分类，关注成员有19位，主要包括：Actionscript,Javascript,PHP,VB,Perl,Delphi,Python,C#,C,Java,C++,Web开发,硬件开发,其它

    热门标签

    Actionscript Javascript PHP VB Perl Delphi Python C# C Java C++ Web开发 硬件开发 其它

    最新资料