电气控制实验平台的设计

1、电气控制实验平台设计design of test bench主电路main circuit123456abcd654321dcbatitlenumberrevisionsizebdate:16-may-2005sheet of file:e:danier原理图原理图psm.ddbdrawn by:d2 d5 d3 d7 d4 d8 r1120k/10wc12200uf/450v电压霍尔ipm模块r320k/10wr420k/10w电流霍尔电流霍尔电流霍尔电压霍尔电压霍尔pmsm光码信号dsp处理器dspio板六路驱动信号udciaibicr125k/5wt1 2trans1r520k/10w中

2、线uaubc41uf/830v123456abcd654321dcbatitlenumberrevisionsizebdate:15-may-2005sheet of file:e:danier原理图原理图psm.ddbdrawn by:1234d5kbp301+c172200uf/50vc180.1ufvin1gnd2vout3u5ka7815c200.1uf+c192200uf/25vr53kdl5ledg-5ac18-5gnd+1515v和5v电源 15v or 5v power supply123456abcd654321dcbatitlenumberrevisionsizebdate

3、:15-may-2005sheet of file:e:danier原理图原理图psm.ddbdrawn by:r11.8mr10200r1830k/10wr91kr1930k/10wr149.1k+c610uf/25v+c510uf/25vd1 d210vr23k23765184u3lm311q29013r132kpn1234u4 tlp521r680软启动，设置直流母线电压升至60v使主电路完全合上+1512j20 relayr1510k软启动soft start123456abcd654321dcbatitlenumberr evisionsizebdate:15-m ay-2005sh

4、eet of file:e:danier原 理 图 原 理 图 psm .ddbdrawn b y:+152out1-153u+5u-4lv1lv28-p+152out1-153u+5u-4lv3lv28-p+151out2-153i+i- la1la58-p+151out2-153i+i- la2la58-p+151out2-153i+i- la3la58-pr2120k/5wr2320k/5wuaudciaibicib +ib -ic+ic-ia-ia+152out1-153u+5u-4lv2lv28-pr2220k/5wube1+e2+e1-e2-pn+15-15电压、电流采样模块lem

5、sampling circuit for voltage and current 123456abcd654321dcbatitlenumberrevisionsizebdate:15-may-2005sheet of file:e:danier原理图原理图psm.ddbdrawn by:r110kr475kr23810k567u3blm358r45100.1%.1wr2412.2kr5010kr492.2kc1103c170.0047ufin0in132184u3alm358r4810kvcc1ia-15+15+15-15adin12374618u11op07r22720k电压、电流的采样s

6、ampling circuit for current and voltage123456abcd654321dcbatitlenumberrevisionsizebdate:15-may-2005sheet of file:e:danier原理图原理图psm.ddbdrawn by:d1in4148d2in4148d5in4148d7in4148d6in4148d8in414823765184u64lm31123765184u65lm311r3310kr3410kr3210kr3110kr298100r299100r300300r2941kc1071ufc1061ufr301300ia1ib

7、1ic1-ref+ref设置过流信号大小errord3in4148123u62a74hc08d25ledclk3d2sd4cd1q5q6u69a74hc74clk11d12sd10cd13q9q8u69b74hc74r4410k+c11210uf/25vr2810kr30433kclrocr3051k清0接触报警状态23876514opt22 r3023kr3031k+5d+5d+15+15+15+5d+5d+15-15过流保护 over-current protectionmsrct33010101033633()4prefdiodeivum123456abcd654321dcbatitle

8、numberrevisionsizebdate:15-may-2005sheet of file:e:danier原 理 图 原 理 图 psm.ddbdrawn by:r28410kc280.1ufr2752k-refr2762k-15231d9tl431r28010kc260.1ufr1810k+refr2742k+15231u54tl431设置过流信号大小 set over-current value1236(1)2.5431orefrefrefvrvvrvvtlv 电压输出范围提升电源钳位电源参考电源powersupply123456abcd654321dcbatitlenumberr

9、evisionsizebdate:15-may-2005sheet of file:e:danier原理图原理图psm.ddbdrawn by:i.c.1in2nr3gnd4i.c.8i.c.7out6trim5m2max6225c2021uf+c20810uf/25v+c21010uf/16vr38310kvcc1+15dd1out2lbi3gnd4shdn5set6lbo7in8u5max667+15+5c401104+c30316v/10uf+c30225v/10uf+3.3+5c400104+c30016v/100uf+c30116v/33ufvout1lbo2lbi3gnd4lx5v

10、+6vfb7shdn8m4max640d1in5817l1100uh74ls逻辑电平3.3v和5v电平电压转换conversion between level 3.3v and 5v5ddvv74hc逻辑电平5ddvv74ls-74hc接口逻辑电平关系5ddvv74ls和74hc接口电路interface circuit between 74ls and 74hc或者用74hct代替74hcmaxmin74747474phclshclsvccvolvccvohrioliiliihiohv 用74hc驱动74ls时，由于在电压电平上不成问题，因此决定扇出数的是74hc引入74ls的输入为低电平时

11、流出的电流iol的能力。74hc和74ls接口电路 interface circuit between 74hc and 74ls74hc74lsiol驱动能力iil 一般74hc能驱动10路74ls，而74ls驱动74ls也只有10路,因此用74hc驱动74ls在实际中不成问题。12345678abcd87654321dcbatitlenumberrevisionsizea3date:15-may-2005sheet of file:e:danier原理图原理图psm.ddbdrawn by:1a121a241a361a482a1112a2132a3152a4171y1181y2161y31

12、41y4122y192y272y352y431g12g19u6074ls244pwm1pwm2pwm3pwm4pwm5pwm61234567j88-10k任一路错误信号都禁止pwm信号输出74ls244用+5d供电c_pwmpwm1pwm2pwm3pwm4pwm5pwm6+3.3d3.3v到5v电平电压转换conversion from level 3.3v to 5v123456abcd654321dcbatitlenumberrevisionsizebdate:15-may-2005sheet of file:e:danier原理图原理图psm.ddbdrawn by:vrefh1vout

13、b2vouta3vss4gnd5reset6ldac7db08db19db210db311db412db513db614vrefl75voutc27voutd26vdd25nic24cs23a022a121r/w20db1119db1018db917db816db715dacdac7625d0d1d2d3d4d5d6d11d10d9d8d7c20.1uclra0a1da2da1da3da4isa2wec1200.1u+c2110uf/16vvref+5da转换 digital to analog conversion123456abcd654321dcbatitlenumberrevision

14、sizebdate:15-may-2005sheet of file:e:danier原理图原理图psm.ddbdrawn by:c1+1v+2c1-3c2+4c2-5v-6t2out7r2in8vcc16gnd15r1in13t1out14r1out12t1in11t2in10r2out9m6max3232c29104c31104c30104c32104c33104+c11310uf/25vtxdscirxdrxdscitxd+3.3d162738495rs-232db9txdrxd通讯communication12345678abcd87654321dcbatitlenumberrevis

15、ionsizea3date:15-may-2005sheet of file:e:danier原理图原理图psm.ddbdrawn by:23876514iso6tlp559r271150r272150r2913kc100222zz1213u55f74hc14capz+5d74hc14用+3.3d供电编码器信号5v到3.3v转换conversion from level 5v to 3.3v123456abcd654321dcbatitlenumberrevisionsizebdate:15-may-2005sheet of file:e:danier原理图原理图psm.ddbdrawn by

16、:23876514opt15 12r13300 - valuableupr3510kc260.1u+c2247uf/25vpwm-1vcc_cvupcvup1ipm驱动ipm driveripm故障保护 ipm protectionv ipm自带有控制电源欠压保护、过热保护、过流保护、短路保护等故障保护功能，但是其故障保护不是一致动作的，也就是说当某个管子保护之后其它管子并不会同时保护，而且输出的报警信号具有非保持性，即，仅仅依靠ipm自身的保护功能来实现系统的保护可能会导致系统出现过流振荡现象，直至模块损坏。因此需加外围保护电路。 123456abcd654321dcbatitlenum b

17、err evisionsizebdate:15-m ay-2005sheet of file:e:danier原 理 图 原 理 图 psm .ddbdrawn b y:12c2470pfipmfo12r342kufo12c3470pfvfo12c 4470pfwfo12c21470pffo1234opt1 1234opt12 1234opt13 1234opt14 任 一 桥 出 现 过 流 ， ipmfo变 低vup1vvp1vw p1vn1+5dipm故障信号组合combination of ipm default signals123456abcd654321dcbatitlenumb

18、errevisionsizebdate:15-may-2005sheet of file:e:danier原理图原理图psm.ddbdrawn by:8910u3c74hc00123u3a74hc00d6clk3d2sd4cd1q5q6u5a74hc74clk11d12sd10cd13q9q8u5b74hc74+c3710uf/25vr5310kr5233kclrr541kipmfod5ledfoo过流信号锁存，dsp硬件保护+5d+5d故障信号的处理dealing with default signal 12345678abcd87654321dcbatitlenumberrevisions

19、izea3date:15-may-2005sheet of file:e:danier原理图原理图psm.ddbdrawn by:fo1oc1pdp156u68c74hc04c_pwm456u62b74hc0812u102a74hc14pdp1r3012k+5d74hc14用3.3d供电pdpint34u102b12u68a1213u68f74hc0434u68b1011u68efooocfo1oc1r3910k+5du68用5d供电12345678abcd87654321dcbatitlenumberrevisionsizea3date:15-may-2005sheet of file:e:

20、danier原理图原理图psm.ddbdrawn by:1a121a241a361a482a1112a2132a3152a4171y1181y2161y3141y4122y192y272y352y431g12g19u6074ls244pwm1pwm2pwm3pwm4pwm5pwm61234567j88-10k任一路错误信号都禁止pwm信号输出74ls244用+5d供电c_pwmpwm1pwm2pwm3pwm4pwm5pwm6+3.3d123456abcd654321dcbatitlenumberrevisionsizebdate:16-may-2005sheet of file:e:danie

21、r原理图原理图psm.ddbdrawn by:+c38220uf/25v+c39220uf/25vd7vcc_cpdp1r4210kr4110kpd1变低禁止六路驱动信号输入1是故障信号(0有效)0有效456u3b74hc00+5dq4irfu9120c101104系统停止运行stop running外部中断设置在xint1引脚信号的下降沿产生中断，但信号必须被拉低6个clkout周期才能被cpu认可12345678abcd87654321dcbatitlenumberrevisionsizea3date:16-may-2005sheet of file:e:danier原理图原理图psm.d

22、dbdrawn by:r1001ms2sw-pbc240.47uf+3.3dxint1661 100.47 10470trcms 主电路稳压电容的选择selection of bus manostat capacitorv相电压的有效值：v相电压的峰值：v三相输入电压的最小峰值：v最大电压脉动值： （按经验算法取最小峰电压 的 ）15%20%11088 127vv125180v1253217pkvv25v125v%20v三相输入直流电压为：v交流电机额定情况下，需要的输入功率： min(12525)3173invvmax1803312invvoutinppv为了保证直流电压最小值 符合要求，则

23、每个周期 需提供的能量为：v每个半周期稳压电容所提供的能量为：v因此所需的稳压电容的容量为：v电容所需的最大承受电压为312v，可知其需要的最大电1092uf , 选用 mininvfc750 0.818.7550ininpwjf)(2122min2inpkfinvvcw2222min18.751092217173infpkinwcufvv2200/450ufv二阶巴特沃斯无限增益多路反馈电路butterworth mfb filter123456abcd654321dcbatitlenum berr evisionsizebdate:16-m ay-2005sheet of file:e:d

24、anier原 理 图 原 理 图 psm .ddbdrawn b y:r410kr32.2kr110kr32.2kc1103c20.0047uf32184u3alm358+15-15uiuo2121234234121341/( )()()()/1rra ss c cr rrs r rrr rr rrc r0()20lg| 0a jdba即滤掉200hz以上的频率 pcbpcb设计的一些规范设计的一些规范rules for pcb design1、布局首先，要考虑pcb尺寸大小。pcb尺寸过大时，印制线条长，阻抗增加，抗噪声能力下降，成本也增加；过小，则散热不好，且邻近线条易受干扰。在确定pcb

25、尺寸后，再确定特殊元件的位置。其次，根据电路的功能单元，对电路的全部元器件进行布局。v2、布线布线的原则如下： （1）输入输出端用的导线应尽量避免相邻平行。最好加线间地线，以免发生反馈藕合。 （2）印制板导线的最小宽度主要由导线与绝缘基板间的粘附强度和流过它们的电流值决定。当铜箔厚度为0.5mm、宽度为1mm时，可以走1a的电流。但是只要允许，还是应尽可能用宽线，尤其是电源线和地线。导线的最小间距主要由最坏情况下的线间绝缘电阻和击穿电压决定。对于集成电路，尤其是数字电路，只要工艺允许，可使间距小于58mil。 （3）印制导线拐弯处一般取圆弧形，而直角或夹角在高频电路中会影响电气性能。此外，尽量

26、避免使用大面积铜箔，否则，长时间受热时，易发生铜箔膨胀和脱落现象。必须用大面积铜箔时，最好用栅格状。这样有利于排除铜箔与基板间粘合剂受热产生的挥发性气体。 pcb电路抗干扰措施anti-disturbance measure for pcb 电源线设计 根据印制线路板电流的大小，尽量加粗电源线宽度，减少环路电阻。同时，使电源线、地线的走向和数据传递的方向一致，这样有助于增强抗噪声能力。 v地线的设计v 数字地与模拟地分开。 电路板上既有高速逻辑电路，又有线性电路，应使它们尽量分开，而两者的地线不要相混，分别与电源端地线相连。低频电路的地应尽量采用单点并联接地，实际布线有困难时可部分串联后再并联接地。高频电路宜采用多点串联接地，地线应短而粗，高频元件周围尽量用栅格状大面积地箔。要尽量加大线性电路的接地面积。v 接地线构成闭环路。 设计只由数字电路组成的印制电路板的地线系统时，将接地线做成闭路可以明显地提高抗噪声能力。其原因在于：印制电路板上有很多集成电路元件，尤其遇有耗电多的元件时，因受接地线粗细的限制，会在地线上产生较大的电位差，引起抗噪能力下降，若将接地线构成环路，则会