[参考译文] TMS320F28035：ePWM 占空比

还有一个问题：
由于我使用三相 H 桥、我是否需要为高侧和低侧 FET 使用 PWM？ 我不能只使用高侧 FET 上的 PWM 信号来控制占空比、然后根据换向周期将所需的低侧 FET 设置为高电平而不使用 PWM？ 这是否会产生与在高侧和低侧 FET 上使用 PWM 相同的效果？ 抱歉、如果这个问题看起来很基本、但这是我第一次设计 BLDC 电机控制器。
另外、我知道我只说了一个问题、但我有另一个问题、因为我无法通过在线调查找到确切的答案。 使用霍尔传感器时、是否最好根据霍尔传感器的当前转子位置设置 FET 开/关、或根据预期的转子位置设置 FET 开/关(通过当前转子位置的一个换向阶跃)？ 我没有电机的相关信息、除了它是一个最大电流额定值为+/- 26A 且极数为22的48V BLDC。 非常感谢。 到目前为止、你们在我的所有其他帖子中都提供了很多帮助。

-Brandon

您好、Brandon
首先、让我回答您的第二个问题：
TI 以这种方式开发了 ePWM 模块、使其能够生成两个具有死区的互补信号。 这意味着、您可以将高侧 FET 连接到、例如 ePWM1A 通道、将低侧 FET 连接到 ePWM1B 通道。 再计算占空比、然后将其应用到 ePWM1的 CMPA 寄存器中。 因此、高侧开关的占空比等于 CMPA/TBPRD、低侧占空比=(TBPRD - CMPA)/TBPRD。 您还可以免费获得死区时间！

第二、如何关闭。 很明显、如果您有低侧开关作为高侧的辅助工作、则 IN 不适合设置 CMPA = 0。 因此、有两种关闭方法。 a)您可以使用 ePWM 寄存器通过 AQCSFRC 寄存器强制开关进入低电平状态。 b)设置 TZ 操作以将 PWM 通道置于高阻态、然后使用 TZFRC/TZCLR 寄存器设置/清除 TZ。
我更喜欢第二种方法、但我的同事更喜欢第一种方法。

第三、您关于霍尔传感器的问题很难回答。 它取决于传感器的质量、电机的质量和您的目标。 有很多控制策略。 我认为任何人都不能帮助您-只有您自己的经验/实验/驾驶检查可能会有所帮助。 和工程文章。

感谢您的快速响应。  我电路板上的三相 H 桥连接未利用 PWM 模块设置(在电路板制作完成之前、未意识到模块是以这种方式设置的、并且无法承担制作更多电路板的费用； 这适用于高级设计项目、时间和金钱非常有限)。  但是、我是否仍可以在设置中使用 AQCSFRC 寄存器？  此外、我想知道您对不在低侧 FET 上使用 PWM (即使用 GPIO)而只在高侧 FET 上使用 PWM 来控制占空比的看法。  我的 MCU 到三相连接如下(当然、PWM 会馈送到 DRV8301、然后馈送到 FET)：

ePWM1A---- >A_High

ePWM2A---- >A_Low

ePWM3A---- >B_高

ePWM4A---- >B_低

ePWM5A ---- >C_High

ePWM6A---- >C_Low

请不要谴责我的连接 LOL。  这只是因为研究不足和经验教训：)。  再次感谢。

-Brandon

迪诺纳

由于您在 BLDC 和霍尔传感器方面拥有更丰富的经验、我还有一个问题(LOL)您可能可以回答。 在研究我的项目时、我发现、通常当 BLDC 电机有三个霍尔传感器时、它们可能彼此相隔120度。 当我使用随附的电机控制器驱动电机时(它只允许顺时针旋转、但我们正在为高级设计设计的电机设计一个新的双向控制器)、我测量了霍尔信号、并注意到它重复了六个逻辑步骤 (这也是我假设大厅相隔120度的原因)。 但是、当我用手旋转电机时、霍尔效应会每隔几度切换一次状态。 这是因为有22个极点吗？ 当使用中断来确定转子位置时、在 ISR 进行中时、是否不会错过某些换向？在这种情况下、中断发生得如此快？ 我知道您可能没有为您提供足够的信息来确定确切答案、但一般性的回答或建议就足够了。 非常感谢。

-Brandon

嗯、我不认为在没有 ePWM 的情况下控制低侧 FET 是一个好主意、因为您必须在高侧关闭后精确地将其打开；在高侧打开之前关闭。 也不要担心死区问题。 我不知道如何将 GPIO 切换与 ePWM 切换同步。

在我看来、最好的方法是使用所有6个具有以下规则的 ePWM：
1) 1)每个半桥的 ePWM 计数器必须完全同步。 如果 ePWM1的 TBCTR 目前为350、那么 ePWM2的 TBCTR 也必须为350。
2) 2)设置低侧 ePWM 以将输出反相(与高侧的 ePWM 相比)。 我的意思是、如果 ePWM1在 CTR1 < CMPA1时打开、那么当 CTR2 > CMPA2时、ePWM2必须打开
3) 3)同时计算 ePWM1和 ePWM2的 CMPA：CMPA1必须根据所需占空比计算、CMPA2必须计算为 CMPA2 = CMPA1 +死区循环。

例如、ePWM1和 ePWM2计数器是同步的、并且它们是在向上/向下计数模式下计数(类似于三角形)。 当 CTR1<CMPA1时、ePWM1打开、当 CTR2>CMPA2时、ePWM2打开。 TBPRD 为1000。 您希望获得等于80%的占空比。
在这种情况下、CMPA1为800、CMPA2为900 (100个周期用于死区)。 那么、您得到的结果是：假设您处于 PWM 周期的开始位置。 CTR1和 CTR2为0。 高侧打开(0 < 800)、低侧关闭(0 < 900)。 计数器向上计数并达到801。 您有(801>800)的高侧和低侧关闭(801<900)-这是死区。 100个周期后、CTR = 901。 高侧关闭(901 > 800)、低侧打开(901>900)。 嗯... 您可以猜测计数器开始递减计数时会发生什么情况。

解释很复杂、抱歉=)、但在您希望开关在互补模式下工作时、所有这些都是用例给出的。
我希望这对您有所帮助、如果您需要、请询问更多信息。

嗯、MCU 在0%占空比下工作没有问题=) FET 驱动器可能存在问题、例如、如果您为低侧 FET 使用自举电源。

霍尔传感器不测量机械位置、但它们测量驱动器的绝对电气位置-因此、如果您有22个磁极、则每旋转1周将获得6*22 = 132个脉冲。 360/132 = 2.3机械角度。 这适用于三个传感器。 但是、如果您只检查一个霍尔传感器、您将看到它每隔2.3*3=6.9机械角度改变一次输出。

"在 ISR 进行过程中不会错过某些换向"、具体取决于您测量速度/位置的方式以及驱动速度。 我知道 eCAP 模块用于霍尔传感器处理、但我不知道详细信息。 此模块可以自动计算霍尔脉冲之间的时间(以 CPU 周期为单位)、并且您无需 ISR 来计算驱动速度。 您只需获取测量的周期并将其转换为转子速度、如"Speed = CountedCPUCycles / CPUFREQUENCY * polePair"(或 smth)。 像这样)。 关于位置... 嗯、也许是的、也许你需要每个脉冲上的 ISR 来获得位置并重新计算 DutyCycles。 但是、如果您知道驱动速度、您还可以在一些很少出现的脉冲之间"内插"位置。 同样、有很多策略... 您应该自己尝试、并选择适合您项目的项目、我认为=]

迪诺纳

您的解释非常有意义。 不过，我对其中一件事感到困惑。 如果高侧和低侧是互补的、如何解决完全关断高侧和低侧 FET 的需求(我猜是 AQCSFRC 寄存器)？ 此外、当使用所有三个相位时、互补运行模式如何工作？ 当电流要流经不同相位的低侧时、互补模式是否仍然允许电流流过一相的低侧？ 或者、这是否起作用、因为一个相位首先完全关闭？ 希望我的困惑问题有道理。 谢谢。

-Brandon

我不确定我是否已正确理解您："如何解决完全关断高电平和低电平 FET 的需求"。 您是否意味着"我们需要什么才能完全关闭它们？" 如果你有这个问题-嗯、如果你不关闭它们、那么你将如何关闭你的驱动器？ 如果您只想关闭高侧并保持低侧打开、这是不正确的。 这意味着、您的驱动器的相位将会缩短(所有相位都连接到一点-负直流链路总线)。 如果驱动器正在旋转(BLDC)并且相位短路、则会有电流流经相位、这是由旋转磁体引起的 EMF 引起的。 因此、无论如何、您应该将 AQCFRC 用于所有6个 ePWM。

"在使用所有三个相位时互补运行模式如何工作"-它工作正常=)我不是物理领域的专业人员、但当您设置电流控制器时-他们将为您完成所有电流工作。 无论如何、在三相驱动电流始终在任何时刻流经所有相位：IC =-IA - IB。

但我现在有疑问-也许您不会使用空间矢量 PWM？ 也许您真的不需要辅助开关... 我不确定。 它(再次)取决于您的目的。

迪诺纳

我将尝试通过一个示例来解释我的想法。 假设您需要打开 A_High 和 B_Low 并使用互补 PWM (其中 A_High 补充 A_Low 等)、 您还可以使用 AQCFRC 设置 C_High 和 C_Low Set Low Low、否则互补设置不会导致相位 A 和 B 来回切换(A_High 和 B_Low 处于开启状态、而 A_Low 和 B_High 处于关闭状态、 然后 A_High 和 B_Low 关闭、A_Low 和 B_High 打开、然后重复)。 很抱歉、我这么做很困难。 我还在学习。 谢谢。

-Brandon

嗯... 嗯、如果你需要这样的开关方式-你不需要互补开关。 但是、您将如何随着时间的推移调制电压？ 为什么不使用常规的空间矢量 PWM？

迪诺纳

很抱歉、回复时间太长了。 我得去上课。 我不熟悉空间矢量 PWM。 您能否详细说明或向我提供一些参考资料？ 此外、当您询问我如何随时间调制电压时、您是说我将如何向栅极或三相 H 桥供电？ 我使用的是具有内置保护电路的48V 电池、并且将在每个相位的低侧使用电流传感器来测量电流。 我使用 DRV8301来驱动栅极。 如果我不理解您关于调节电压的问题、请您详细说明一下。 谢谢。

-Brandon

[引用用户="Brandon Dyer77]Disona、

此外、当您询问我如何随时间调制电压时、您是说我将如何向栅极或三相 H 桥供电？

[/报价]

不、我是说、如果您希望电机旋转、则必须更改电压。 例如、如果您想以恒定速度旋转三相电机、您需要对其相位施加三个正弦电压。 因此、"电压调制"是正弦波。 (BTW"电压调制"不是一种常见的 termin、我之所以使用它、是因为我缺乏英语技能。 不确定如何正确调用它=\)

您是否要为分流器使用 DRV8301的内置电流传感器或外部运算放大器？ 对于内置传感器、您可以使用 AQCFRC 关闭开关。 但是、如果使用外部运算放大器、则可以通过将 EN_GATE 信号设置为低电平来关闭开关。

此外、如果您最终选择使用互补控制、则可以将 DRV8301设置为仅由高侧 FET 的三个信号进行控制、DRV8301将自动生成互补 低侧信号并添加死区。

空间矢量脉宽调制(SVPWM)是一种常见且广泛使用的产生电压技术。 在这方面、施加到电机上的总电压用矢量振幅和角度来描述。 您将该矢量的投影到 A 相、B 相和 C 相、并为电机获取三相电压。 然后、您将电压转换为 EPWM 的 CMPA、以及... 嗯、就这些。

计算所有这些东西并不困难、但如果没有一些经验、就很难理解。 我现在甚至不知道从哪里开始。 TI pdf (下面的链接)中介绍了 SVPWM 简短理论。 必须观看有关场定向控制的视频。 它足够长(1小时)、但它确实使一切变得非常简单。

https://youtu.be/cdiZUszYLiA 

 

迪诺纳

实际上、我在过去的一个小时左右观看了有关 SVPWM 的视频和研究、这并不是太难理解。 实际上、它看起来很容易实现。 在研究了 SVPWM 之后、我想很难更改电路板布局以利用 F28035的 ePWMx A-B 模块的辅助功能。 我甚至与我的项目赞助商讨论了如何修改 PCB 布局、以便我可以在互补模式下使用这些模块。 您不能相信我发现 DRV8301具有此功能是多么激动:)。 非常感谢您的帮助。 我一定会告诉您几天内的情况如何、因此我尝试 DRV8301的三 PWM 输入模式后得到了什么结果。 我是否需要保持此帖子打开以便我可以提供更新？

谢谢！
-Brandon