变频器设计中一些实用技术课件

变频器设计中的一些实用技术变频器设计中的一些实用技术总体电路结构总体电路结构3.3v和5v的接口电路3.3v和5v的接口电路3.3v电源3.3v电源电压检测电压检测简单的差分电路原理简单的差分电路原理交流输出侧电流采样电路交流输出侧电流采样电路交流输出侧电流采样处理

交流输出侧电流采样处理基于霍尔的电流采样

基于霍尔的电流采样过流保护电路过流保护电路上下管驱动脉冲的互锁缺点：关断二极管承受反压，影响开关速度上下管驱动脉冲的互锁缺点：关断二极管承受反压，影响开一种实用的互锁电路一种实用的互锁电路PCB设计的一些规范

1.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尺寸后，再确定特殊元件的位置。最后，根据电路的功能单元，对电路的全部元器件进行布局。

PCB设计的一些规范1.布局

首先，要考虑P2.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1～15mm时，通过2A的电流，温度不会高于3℃。因此，导线宽度为1.5mm可满足要求。对于集成电路，尤其是数字电路，通常选0.02～0.3mm导线宽度。当然，只要允许，还是尽可能用宽线，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5～8mil。

（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。2.布线

布线的原则如下：

（1）输入输出端

1.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。

PCB及电路抗干扰措施

1.电源线设计

根据印制线路板电流的大小，尽量加

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。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，则会缩小电位差值，提高电子设备的抗噪声能力。接地线应尽量加粗

若接地线用很细的线条，则接地电位则随电流的变化而变化，致使电子产品的定时信号电平不稳，抗噪声性能降低。因此应将接地线尽量加粗，使它能通过三倍于印制电路板的允许电流。如有可能，接地线的宽度应大于3mm。

地线设计数字地与模拟地分开。

电路板上既有高速逻辑电路，又现在有许多PCB不再是单一功能电路（数字或模拟电路），而是由数字电路和模拟电路混合构成的。因此在布线时就需要考虑它们之间互相干扰问题，特别是地线上的噪音干扰。数字电路的频率高，模拟电路的敏感度强，对信号线来说，高频的信号线尽可能远离敏感的模拟电路器件，对地线来说，整人PCB对外界只有一个结点，所以必须在PCB内部进行处理数、模共地的问题，而在板内部数字地和模拟地实际上是分开的它们之间互不相连，只是在PCB与外界连接的接口处（如插头等）。数字地与模拟地有一点短接，请注意，只有一个连接点。也有在PCB上不共地的，这由系统设计来决定。数字电路与模拟电路的共地现在有许多PCB不再是单一功能电路（数字或模拟电路），而是由PCB设计的常规做法之一是在印制板的各个关键部位配置适当的退藕电容。退藕电容的一般配置原则是：

（1）电源输入端跨接10～100uf的电解电容器。如有可能，接100uF以上的更好。

（2）原则上每个集成电路芯片都应布置一个0.01pF的瓷片电容，如遇印制板空隙不够，可每4～8个芯片布置一个1～10pF的钽电容。

（3）对于抗噪能力弱、关断时电源变化大的器件，如RAM、ROM存储器件，应在芯片的电源线和地线之间直接接入退藕电容。

（4）电容引线不能太长，尤其是高频旁路电容不能有引线。（5）要选高频信号好的独石电容式瓷片电容作去耦电容。去耦电容焊在印制电路板上时，引脚要尽量短。从高噪声区来的信号要加滤波。退藕电容配置PCB设计的常规做法之一是在印制板的各个关键部位配置适当的信号滤波对于采样信号，硬件电路上采用简单降嘈滤波，利用小电阻和小电容即可数字滤波：对采样所得的AD信号进行一阶低通数字滤波滤波函数为：离散化以后，y=y＋tc*wc*(x-y)效果完全等效于硬件滤波电路。数字滤波的优点：滤波效果不受参数变化影响，截止频率可以根据滤波效果反复设定信号滤波对于采样信号，硬件电路上采用简单降嘈滤波，利用小电三相交流量的同步滤波低通滤波器对交流信号不可避免会存在衰减和相移将三相电压由三相静止坐标变换到转速为ωo的同步旋转dq坐标系，从而将正弦的基波变为直流量，嘈声信号将表现为高频分量。由于直流量经低通滤波时不会产生相移和衰减，这样可以采用更低截止频率的低通滤波器，得到更好的滤波效果。三相交流量的同步滤波低通滤波器对交流信号不可避免会存在衰减和空间矢量调制数字算法统一采用空间矢量调制，计算都在两相αβ坐标中完成，无论是开环控制还是闭环控制，算法参见TI文档。利用空间矢量调制可以方便生成直流电压，只需要让αβ坐标中量给定为恒值即可，这样不会涉及频率为零，被零除之类的问题三角波和正弦波比较的调制方法（spwm）存在电压输出不足的问题，实际中必须加入三次谐波，数字实现比较麻烦一些空间矢量调制数字算法统一采用空间矢量调制，计算都在两相αβ坐转差矢量控制

这种方法是基于电机稳态方程，把旋转电流假设成稳态正弦波

转差矢量控制这种方法是基于电机稳态方程，把旋转电流假设成稳转子磁场定向的矢量控制

转子磁场定向的矢量控制无速度传感器的磁链观测

无速度传感器的磁链观测电机功率计算

电压采用给定值而不是实测值电流采用实测值，功率需要进行低通滤波电机功率计算电压采用给定值而不是实测值码盘测速

在大部分情况下，测周法比测频法（QEP模式）有更高的精度和更快的反应时间测量一个脉冲所用的时间测量一定时间内码盘产生的脉冲数QEP模式测周法

测周法获得的速度必须经过滤波处理，以去除测速嘈声测频一般用于高线数编码器在高转速情况计算速度测速时需要剔除异常点实际中由于资源限制，一般不采用M-T法码盘测速在大部分情况下，测周法比测频法（QEP模式）DSP的C语言编程

TI提供了28x的规范程序结构框架更高效的编译效率定点DSP难以使用浮点类型数据，因此计算中的移位和溢出防止必须手动完成C的优势体现在代码的可读性、可维护性和便于流程控制等方面，在具体数值计算方面不比汇编有更多的简化，同样需要对定点数进行定标delt=((long)((Uint32)tc*(Uint32)wc>>16