[参考译文] LAUNCHXL-F280039C：UMCSDK 电压滤波器极点 PI 控制器反弹电压/电流

雷达设计注意事项；200nF 低通滤波器可通过 18 个极对实现 750Hz SPEED_HZ？

 SPRUHJ1I–2013 年 1 月–2021 年 10 月修订版中并未讨论此问题

我们可以堆叠两个 100nF 电容器、熔断 15A 保险丝的直流逆变器具有 100nF/50pF 滤波器、但它不情愿地达到 1675RPM、但 SPEED_HZ 读数大致显示为 470Hz、而该值在 1675RPM 时本应该高得多。 当 RPM 在颠倒的情况下赛车时、SPEED_HZ 仍然处于低位、这让我担心接下来会发生什么。 如果我按下 RESET 按钮、但这不可避免地会导致 50%占空比开始、以对抗再生磁电压、因为转子仍在快速旋转。 在小转子上反电动势不是那么普遍,但在质量大于 50kg 的转子上,它就像倒置变成右侧向上:-(

需要有一个紧急布尔开关、强制 DCA1 DCB1 Event-1 禁用 PWM-A 驱动输出、而不会重新启动偏移计算。 恐慌不是 OVC 事件、而是当操作员听到或看到引起眉毛的东西时。   

eSMO 低通 PLL 滤波器 200Hz 过低、当电机在通过+80V 直流电源加速期间坠毁在 250Hz 左右、并损坏 NexFET。 使用用于电机 ID 过程的+24V 直流电源时、电机无法达到 300Hz。 DRV8353RS-EVM 测试最初使用 6 极 Nidec 小型电机、使用 47nF 低通滤波器时没有问题达到 9900RPM、eSMO 与 200Hz PLL 低通滤波器配合使用良好。 即使是 18 极对 SPM 电机通过+24V 直流电源在 eSMO 条件下运行正常、也没有问题。

这可能表明 DRV8353RS-EVM 不是为大于 9 对的高压对电机设计的、而是在硬件因高极数而击穿时修改低通滤波器 RC 时间常数。 似乎如果是这样、最好将此信息添加到用户文档中以避免此类问题。

奇数部分是该公式、假设对于 62,000 R1 电阻器、小数点后的位数在 Fo=1/p 后向右移动 3。 因此、如果 R1 大于 100K、小数点会在最终滤波器频率确定过程中移动 4 位吗？

该公式缺少一些基础知识、如果我们用电容器推断实际电阻值、0.1uF 电容器（微法）似乎会左移小数点 9 位 (0.000,000,001)。 我得出 255k R1 为 1020.223Hz、3.9k R2 为 217v DC 的满量程 ADC (3.27033v)、包括 30%的开销。 此滤波器在 167V 直流母线电压下大于 Speed_Hz、使用交流正弦波测试电机的效率。 到目前为止、它似乎 非常高效。   

在上述示例中、使用 47nF 滤波电容器的 DRV8353RS-EVM 会将滤波器极点进一步降低 250Hz（低极数）。 R/C 时间常数中的低值电容器的共振速度更快、从而在降低 Speed_Hz 频率的情况下实现更快的转子 (RPM)？

没有讨论（确切地说）电机极数与 GDPWM 开关速度的相互作用。 我们的电机 在旋转一周、以 20kHz 的频率在 18 个极对中每 10°或 900 倍 50µs 周期切换一次极点。 因此、它需要极高的开关频率才能使转子的转速>1800 转/分或 650-720Hz

我们是否希望在较高滤波器位置滤除较低的频率、并实现更快的开关速度？    

电压检测 滤波器必须足够大、才能滤除开关频率 (PWM)。

该文本几乎无法解释较高频率如何通过低通滤波器进入速度控制器。 该说明缺少全面评估具有速度 PI 功能的积分和比例 RC 电路行为所需的细节。 根据一个非常可疑的滤波器极点公式猜测小数点的位置会使一个极点感到困惑。

换言之、除了使用 DRV8353RS-EVM (+80VDC) 或 DRV8320RS-EVM (+48VDC) 中使用的基本 RC 时间常数进行测试的少数 TI 工程师之外、UMCSDK 与多极电机配合使用需要更多的实验室工作。 我们评估了这两种使用我们的多极电机的情况、认为即使使用失效防护、它也会对 TI 硬件造成破坏。 这两个套件的用户文档中都没有关于多极电机截止点位置的免责声明。 当滤波器极点位置接近与多极电机 PI 比例中的峰值电压（可能>12 个极对）时、π 型速度控制器中的 RC 时间常数似乎会失效？   

供参考：200nF 滤波器极点 (1020.223f) 似乎能正常工作+24V 总线电压、例如；对于 ADC 满量程+217VDC、R1=252k、R2=3K9。 使用 TI-Tina 或 PSpice 评估高频 PWM 滚降点似乎是谨慎的做法。 或 Matlab 中的 PI 速度控制器块、其中包含相对于滤波器极点 RC 时间常数的仿真 PWM 信号、以及针对特定磁极数选择的电子器件。      

电压滤波器的截止频率应远低于开关频率[/报价]

注意到上面的滤波器极点额外增加了 1、现在该值低得多。 谁知道自定义电机的额定频率不是所需的 PWM 频率。 该电机转子的旋转速度更快、因为直流电压更高、不会对沿负载线路的磁体 HB 反冲、HCI 或铜线绕组过热产生不利影响。 在某些 TI 逆变器硬件中、似乎许多设计人员选择 20kHz 至 40KHz 来实现逆变器效率、而典型的 NFET 和 GaN 可以切换至 100KHz。     

这些 EVM 适用于通用电机、并不适用于所有电机

可能会添加一些额外的文本、以说明高极数电机可能需要进行现场更新。 我们尚未推动具有更高电压的直流逆变器、现在通过 ARM Cortex MCU 进行监控、可以根据两个 MCU 类之间 x39c GPIO 端口的指示、快速禁用 3 个半桥栅极驱动。 ARM Cortex MCU 似乎是为了实现 C2000 MCU 的 AI 受控电机控制、具有更强大的功能  

 我们测试了 DCA1/B1 禁用（通过 CMPSS 禁用）会将直流逆变器开关驱动为低电平状态。 这就像突然的转子制动、强制 EPWM_A1/B1 输出为高阻抗、情况甚至更糟。 由于 x39c 强制触发 DACEVENT-A1/B1 OSTZ 标志、因此在 TZOST 事件清除时会导致突然的 50%占空比突发。 当标志被清除时、这些 TZOST 标志事件不应驱动 A1/B1。 请注意、在清除电机故障功能的 x39c PWM 模块 TZOST 标志中会发生更多情况。 解决方法是仅在 motorVars_M1.faultMtrUse.all 被 清除时清除强制 DCA1B1 事件锁存器。 这就像一个虚假清除 DCA 事件、在高压直流条件下没有对 PWM 信号进行门控、从而使电机电场在转子中吸入磁通、对 NFET 体二极管施加应力、引发反电动势！

  

//if motorVars_M1.faultMtrUse.all = true then cleared by GPIO switch or other method.

       for(cnt = 0; cnt < 3; cnt++)
         {
             EALLOW;
             // SW Reset comparator digital filter output H/L latch status
             while(HWREGH(hobj->cmpssHandle[cnt] +  CMPSS_O_COMPSTS) &= CMPSS_COMPSTS_COMPHLATCH)
             {
                 DEVICE_DELAY_US(10);

                 HWREGH(hobj->cmpssHandle[cnt] + CMPSS_O_COMPSTSCLR) |= CMPSS_COMPSTSCLR_HLATCHCLR;

                 break;
             }
             //
             DEVICE_DELAY_US(10);
             while(HWREGH(hobj->cmpssHandle[cnt] + CMPSS_O_COMPSTS) &= CMPSS_COMPSTS_COMPLLATCH)
             {
                 DEVICE_DELAY_US(10);

                 HWREGH(hobj->cmpssHandle[cnt] + CMPSS_O_COMPSTSCLR) |= CMPSS_COMPSTSCLR_LLATCHCLR;

                 break;
             }
             EDIS;
         }

[/quote]

电压滤波器的截止频率与开关频率和电机额定频率有关、如 TRM 中所示。

滤波器极点公式还有很多需要改进的地方、似乎是围绕低极对数进行设计的。 也许一些实验时间可以改进公式！ 因此、按下计算器上按钮的人有意义、而不是排除十进制占位符（用于基数 10 RC 滤波器计算）的基本公式！ 似乎工程师早已离开大楼、或者 PDF 在某个时候会更新。 唯一的方法来确定他试图联系的是假设数学,这不是一个精确的科学！  

您可以参考示例代码和 TRM 来配置 CMPSS、

该主题 报告了 LaunchXL-39c PZ 器件可能在 ePWM 模块中有一些勘误表、TZOST 标志将 DCA1/B1 EVENT1 跳闸条件设置到动作限定器子模块中！ 一旦由强制 TZOST EVENT1 设置了 DCA1/B1 EVENT1 和 TZOST 标志、它们永远不会通过单独将 C2000 driverlib 调用置为有效来清除。 此条件可能需要包含在勘误 PDF 文档中以及 CMPSS 权变措施！

动作限定器子模块 TZOSTENT1 条件 对具有 120MHz SYSCLK 的 CCS XDS110 调试探针透明。 只要软件强制设置 TZOST 标志、用户就不知道为什么 CMPSS 模块清除 DACVALH/L 滤波器锁存器无法清除动作限定器子模块中的 DCA1/B1 条件标志。

确保为 CMPSSx 启用模拟子模块 HP/LP 多路复用器端口并进入 PWM XBAR、否则您将被 CMPSS 清除滤波器锁存事件状态占用、而不影响 ePWM DCA1/B1 EVENT1 条件标志。 在下载的 UMCSDK v5.04 工程中、hal.c 中似乎缺少该配置代码、我们后来发现缺少该代码。 不知道为何缺少 HP LP MUX 集、但令人困惑的符号名称可能也是缺少 hal.h 名称的原因。   

下面的解决方法还将清除 C2000ware driverlib 调用通常无法清除 120MHz SYSCLK！ TZOST 标志保持置位状态、并可能指示其正在清除 CCS 调试寄存器视图。 但他们真的被清除了吗？  

即使在添加了模拟 XBAR 多路复用器 (hal.c) 之后、OVC 电流检查 DMC 级别 2 也会导致 PWM 操作限定符驱动高电流条件、3 个相位永远不会导致 DCA1/B1 H/L/EVENT1 或 TZOST 标志对组合 (TZ7、TZ8、TZ9) DACA1/B1 H/L 事件置为有效！

该测试具有非常低的电机 OVC 电流设置为 1.2A。 因此、我们检查 DMC 3 级及相同的结果、即使在 54A 满 ADC 电流电平下峰值电流为 15A 也是如此。 然而、运行偏移计算后、3 个相位上没有 50%的占空比。 电机使用 FAST 估算器可以正常启动并平稳运行。 因此、DCA1/B1 EVENT1 标志会被清除、但不会将动作限定器子模块置为有效、该子模块经过全面配置、可设置 A1B1 输出的低阻抗或高阻抗！ 这非常麻烦、会导致 DVR8353-EVM 损坏、并导致 LaunchX-39c 上的 PWM 6 GPIO 输出短路。看似 SPIA 无法正常工作 PZ 器件、RX FIFO 受到 SDI 随机位错误 DRV8353 模块的影响、STE 频率低或高。 SPIA SDO 可能会将错误的控制字发送到 DRV8353、而 CCS 调试会显示这些字是正确的！ 我们在换行测试中看到此错误发生在 drv8353 读取之后、写入每个控制寄存器通常会以一秒的间隔返回默认寄存器值 CPUTM1。      

       /* Ensure the One Shot trip flag status register BITS are clear  */
        while(HWREG(obj->pwmHandle[cnt] + EPWM_O_TZOSTFLG) &= EPWM_TZ_FLAG_DCAEVT1)
        {
            /* Clear External Async DCAH DCBH OST Flags  */
            EPWM_clearOneShotTripZoneFlag(obj->pwmHandle[cnt], EPWM_TZ_OST_FLAG_DCAEVT1);
            break;
        }
        //
        DEVICE_DELAY_US(10);
        //
        while(HWREG(obj->pwmHandle[cnt] + EPWM_O_TZOSTFLG) &= EPWM_TZ_FLAG_DCBEVT1)
        {
            /* Clear External Async DCAH DCBH OST Flags  */
            EPWM_clearOneShotTripZoneFlag(obj->pwmHandle[cnt], EPWM_TZ_OST_FLAG_DCBEVT1);
            break;
        }

BTW：将 CMPSSx DAC 滤波器值设置得较低会导致失调电压计算触发锁存故障条件、并且在 OFC 完成的情况下不会在相位上输出 50%的占空比。 DAC 滤波器设置为接近最大值、以便 OFC 扫描 ADC PPB 上的相电流、而不会触发 PWM 故障条件标志。 如果我们设置的值>32、则调用不会对寄存器进行编程、并且 assert Never 标志函数错误。 因此、我们认为当寄存器甚至没有被编程时、过滤器是工作的、CCS debug 断言>32 值不能用来标记错误、并且状态为未设置>32 的文本丢失、但从不给出不设置>32 的原因。 因此、如果我们在第一个条目 33 上设置值、则不会使用任何默认值对滤波器寄存器进行编程。

似乎我们需要设置具有阈值的数字滤波器窗口相同的值或设置随机 TZOST 标志。 逻辑阈值<=–1 在断言中表示的窗口会发出代数公式中的感知。 必须将数字滤波器值推高的原因是 PWM 模块 EVT1LAT 位在 TZSEL 位被禁用 (hal.c) SETUP_PWM 功能时循环 OVC 故障条件。 在不设置之后特定的 TZSEL 位的情况下、不要全部禁用。 TZ 子模块正常工作需要这些 TZSEL 位。 只要 (flagEnableRunAndIdentify) 设置为 true、TZOST 寄存器中的 OST 标志位就应清除。 似乎该问题也会影响 DRV83xx EVM 上的 nFault 引脚、即使在 XBAR 配置为 GPIO 输入时也会触发 TZ1 标志。   

            // Configure digital filter. For this example, maxiumum sense values
            // were used for the clock prescale, sample window size,
            // Prescale: clocks between samples <1024, Sample window: Not >32,
            // threshold: < Sample window/2 but 1< than filter threshold
            CMPSS_configFilterHigh(obj->cmpssHandle[cnt], 30, 31, 15);
            /* Delay 10us */
            DEVICE_DELAY_US(10);
            CMPSS_configFilterLow(obj->cmpssHandle[cnt], 30, 31, 15);

尊敬的 Yanming：

但在启用 PWM 故障后、hal.c 会禁用所有 TZSEL 位、并且从不重新启用任何 TZSEL 位。 因此、XBAR 输入 TZ1-TZ6、CBC6、DCA1/B1.force 标志将在设置为 PWM 故障的任何动作限定器子模块控制上不会置为有效！

显然、TZOST 标志位不需要也没有 TZSEL OST 位。 禁用 TZSEL 标志位的结果、EVT1LAT 位将循环显示 CMPSSn 数字滤波器在设置 TZOST 位时未锁存输出、此时会错误地清除 CMPSS 锁存器并将锁存器复位、就像选择了 PWMSYNC 模式一样。