EV-MCS-ISOINVEP-Z 隔離逆變器（增強(qiáng)保護(hù)）平臺(tái)快速入門(mén)指南

一、文檔概述

本文檔是關(guān)于 EV-MCS-ISOINVEP-Z 隔離逆變器（增強(qiáng)保護(hù)）平臺(tái)的快速入門(mén)指南。該平臺(tái)是一個(gè)功率板，可在 24 - 800Vdc 的直流輸入下運(yùn)行，為電機(jī)或負(fù)載提供三相可變頻率、可變電壓和可變死區(qū)時(shí)間的 PWM 輸出。文檔詳細(xì)介紹了平臺(tái)的系統(tǒng)要求、硬件和軟件設(shè)置、手動(dòng)和 GUI 模式操作、電機(jī)運(yùn)行以及數(shù)據(jù)可視化等內(nèi)容。

文件下載：EV-MCS-ISOINVEP-Z.pdf

二、系統(tǒng)要求

（一）硬件要求

1. 必備硬件
   • ADSP - CM408F EZ - KIT rev 0.2（需單獨(dú)訂購(gòu)）。
   • EV - MCS - ISOINVEP - Z 功率板，包括提供的控制電源和適配器板（用于連接 EZkit）。
   • 功率板電源（需自備），該板優(yōu)化為在 24Vdc - 800Vdc 的直流電源下工作，電源額定功率應(yīng)足以匹配所驅(qū)動(dòng)的負(fù)載，功率板額定功率可達(dá) 2kVA。若需要，功率板也可由交流電源驅(qū)動(dòng)，但此時(shí)輸出功率受限。
   • 若沒(méi)有 Segger J - Link Lite 調(diào)試器（ADSP - CM408 EZ - KIT 會(huì)自動(dòng)提供），則需要一個(gè) USB 轉(zhuǎn)串口轉(zhuǎn)換器（需自備）來(lái)將可執(zhí)行演示代碼下載到 EZ - KIT。若用戶(hù)希望使用圖形用戶(hù)界面（GUI）可視化數(shù)據(jù)變量，也需要 USB 轉(zhuǎn)串口轉(zhuǎn)換器。
2. 可選硬件
   • 三相負(fù)載（通常為三相電機(jī)，如感應(yīng)電機(jī)或永磁同步電機(jī)，也可以是三相三線(xiàn)電阻負(fù)載），雖非必需，但對(duì)于評(píng)估逆變器組件更有用。
   • Segger J - Link Lite 調(diào)試器（隨 ADSP - CM408F Ezkit 提供，可用于可執(zhí)行文件下載和代碼開(kāi)發(fā)，但基本設(shè)置時(shí)并非必需）。
   • 若需要完整的交流前端，逆變器平臺(tái)可與 ADP1047 評(píng)估板（功率可達(dá) 300W）或 ADP1048 評(píng)估板（功率可達(dá) 600W）配合使用。

（二）軟件要求

1. 必備軟件
   • ADSP - CM40x SW Enablement Package 版本 2.0.0（可從[此處](https://ez.analog.com/docs/DOC - 12607)獲取）。
   • 逆變器演示程序可執(zhí)行文件和鏈接器映射文件（僅適用于 ADSP - CM408 硅版本 0.0，可從[此處](https://ez.analog.com/docs/DOC - 12608)獲?。?。
2. 可選軟件
   • ADIMonitor 圖形用戶(hù)界面（也可從此處獲?。?。
   • IAR Embedded Workbench（用于代碼開(kāi)發(fā)，版本 7.4 或更高）。
   • Segger J - Link Lite 驅(qū)動(dòng)軟件（v4.97j 或更高）。
   • IAR Embedded Workbench 逆變器演示程序 C 項(xiàng)目（適用于 ADSP - CM408 硅版本 0.0 或 Rev H，可從[此處](https://ez.analog.com/docs/DOC - 12608)獲取）。

三、硬件設(shè)置

（一）連接步驟

1. 將 EZ - kit 連接到適配器板，再將適配器板連接到功率板。
2. 確保電機(jī)/負(fù)載和電源連接器按照文檔中的圖 2、表 1 和表 2 進(jìn)行接線(xiàn)。三相負(fù)載可以是電阻組或三相電機(jī)，功率板設(shè)計(jì)為從直流母線(xiàn)電源運(yùn)行，但也可在交流電源下運(yùn)行，不過(guò)輸出功率受限。
3. 將電源適配器插入連接器 J3 為電路板提供控制電源，不要插入 ADSP - CM408 EZkit，它從逆變器板獲取電源，但 EZkit 上的 JP2 跳線(xiàn)必須設(shè)置為啟用“5V_INPUT”而非“WALL_POWER”。

（二）信號(hào)測(cè)量

板上有四個(gè) sigma - delta 調(diào)制器，可提供隔離的電流和電壓測(cè)量或反饋，這些信號(hào)的精度和群延遲由軟件中使用的數(shù)字濾波器參數(shù)設(shè)置控制。默認(rèn)配置下，測(cè)量的信號(hào)包括 U 相電機(jī)電流、V 相電機(jī)電流、W 相電機(jī)電流和直流母線(xiàn)電壓。還可通過(guò)移除 R69、R66、R240 和 R241 零歐姆電阻，并在 R176、R177、R67 和 R81 上安裝零歐姆電阻，來(lái)交換 UV 和 VW 線(xiàn)間電機(jī)電壓的額外可選反饋。

四、軟件設(shè)置

（一）通用步驟

1. 從“軟件要求”中提供的鏈接下載并安裝 ADSP - CM40x SW Enablement Package，其中包括將可執(zhí)行文件下載到處理器所需的串行引導(dǎo)加載程序。
2. 從“軟件要求”中提供的 Engineer Zone 鏈接下載并安裝 GUI，這需要 PC 上安裝.NET 框架，若未檢測(cè)到，會(huì)提示用戶(hù)下載。
3. 對(duì)于 ADSP - CM408 硅版本 0.0，可使用方法 (a) 或方法 (b)；對(duì)于硅版本 H，目前僅可使用方法 (b)。
   • 方法 (a)：從“軟件要求”中提供的 Engineer Zone 鏈接下載逆變器演示可執(zhí)行程序，并將其編程到處理器板（ADSP - CM408 EZkit）。
   • 方法 (b)：從“可選軟件”中提供的 Engineer Zone 鏈接編譯并下載 C 代碼演示項(xiàng)目。

（二）具體編程方法

1. 使用串行下載器編程
   • 串行下載器（“wsd.exe”）是 ADSP - CM408 SW Enablement Package 的一部分，安裝后，在默認(rèn)安裝目錄結(jié)構(gòu)下，可在 C:Analog DevicesADSP - CM40xCM403F_CM408F_EZ - KITtoolUARTFlashProgrammer 中找到。
   • 步驟如下：
     • 使用 USB - UART 電纜將 EZ - kit 連接到 PC。
     • 在 EZkit 上使用選擇開(kāi)關(guān) P3（靠近電源連接器）選擇啟動(dòng)模式 3（UART 啟動(dòng)）。
     • 給 EZkit 上電。
     • 打開(kāi) Windows 串行下載器（wsd.exe）并選擇適當(dāng)?shù)倪x項(xiàng)：目標(biāo)為 ADSP - CM40x（閃存），選擇 USB - 串口電纜連接的 COM 端口，波特率為 115200。
     • 點(diǎn)擊“File to download”下的“Browse”，導(dǎo)航到提供的可執(zhí)行文件“MC_demo.hex”。
     • 選擇“Start”。
     • 操作完成后，在 EZkit 上使用選擇開(kāi)關(guān) P3 選擇啟動(dòng)模式 1（SPI 閃存啟動(dòng)）。
     • 重置 EZkit。
2. 使用 Segger J - Link 編程
   • 下載并安裝 Segger JLink 軟件（[http://www.segger.com/jlink - software.html](http://www.segger.com/jlink - software.html)）。
   • 點(diǎn)擊 Windows 下的藍(lán)色下載按鈕，輸入 Segger JLink Lite 序列號(hào)（印在調(diào)試器板上的微控制器上），點(diǎn)擊確認(rèn)框，下載并安裝軟件（默認(rèn)位置為 C:Program Files(x86)Segger）。
   • 將 JLink 連接到 PC 的 USB 端口，另一端連接到 CM40x 板上的 20 針連接器。
   • PC 會(huì)自動(dòng)安裝 Jlink 驅(qū)動(dòng)，完成后給 EZkit 上電。
   • 打開(kāi) Segger 安裝位置并點(diǎn)擊 JLink.exe，在 Jlink 窗口中輸入“exec device = ADSP - CM408BSWZ - BF”，確認(rèn)芯片已正確識(shí)別。
   • 將需要加載的二進(jìn)制文件復(fù)制到已知位置，在 JLink 窗口中輸入“l(fā)oadbin c:tempMC_demo.bin, 0x18000000”加載二進(jìn)制代碼。
   • 重置 EZkit。
3. 從 IAR Embedded Workbench 編譯和下載
   • 從相關(guān) Engineer Zone 鏈接獲取 C 代碼演示項(xiàng)目并復(fù)制到本地磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，將 MC 項(xiàng)目的路徑引用為 $MC_DIR$。
   • 確保已下載并安裝 ADSP - CM40x SW Enablement 包。
   • 準(zhǔn)備 IAR Embedded Workbench 環(huán)境的步驟如下：
     • 在 IAR EWB 中打開(kāi) $MC_DIR$SWIARProjectsIsoInv_VFiarIsoInv_VF.eww。
     • 確保選擇了浮點(diǎn)單元（FPU），在“Library Configuration”選項(xiàng)卡中選擇“Use CMSIS”。
     • 檢查預(yù)處理器定義和附加包含庫(kù)，確保鏈接器庫(kù)文件和鏈接器配置文件正確設(shè)置。
   • 構(gòu)建 IAR 項(xiàng)目：
     • 在 IAR EWB 中打開(kāi) $MC_DIR$SWIARProjectsPMSM_FOCiarpmsm_foc.eww。
     • 點(diǎn)擊“Project?Rebuild All”。
   • 對(duì)于硅版本 H，需要在 startup.c 中移除編譯器預(yù)處理器符號(hào)“ADI_NO_SECURITY_PROTOCOL”；對(duì)于硅版本 0.0，需要定義該符號(hào)。
   • 編程設(shè)備的步驟如下：
     • 將 Segger J - Link 調(diào)試器連接到 PC 的 USB 端口和 EZ - kit 的調(diào)試連接器。
     • 給 EZ - kit 提供 5V 電源。
     • 在 IAR EWB 中點(diǎn)擊“Project?Download and Debug”下載程序到目標(biāo)。
     • 在 IAR EWB 中點(diǎn)擊“Debug?Go”啟動(dòng)程序。

五、操作模式

（一）手動(dòng)模式

1. 插入 12V 控制電源。
2. 將模式選擇開(kāi)關(guān)設(shè)置為手動(dòng)。
3. 將啟動(dòng)/停止開(kāi)關(guān)設(shè)置為停止。
4. 重置 EZkit。
5. 確保沒(méi)有故障 LED 亮起。
6. 打開(kāi)直流母線(xiàn)電源。
7. 將啟動(dòng)/停止開(kāi)關(guān)設(shè)置為啟動(dòng)。
8. 使用頻率撥盤(pán)控制電機(jī)速度/負(fù)載電壓和頻率，使用死區(qū)時(shí)間撥盤(pán)控制 PWM 死區(qū)時(shí)間。
9. 可通過(guò)短接跳線(xiàn) JP1 模擬安全轉(zhuǎn)矩關(guān)閉（STO）故障或關(guān)機(jī)，移除短接并通過(guò)瞬時(shí)開(kāi)關(guān) SW4 重置故障狀態(tài)，電源板將恢復(fù)電機(jī)供電并將輸出 PWM 恢復(fù)到之前的工作點(diǎn)。

（二）GUI 模式

1. 提取安裝壓縮文件后，運(yùn)行安裝程序可執(zhí)行文件“ADIMonitorGUI.exe”加載 GUI 應(yīng)用程序，若 PC 上沒(méi)有.NET 框架，會(huì)自動(dòng)下載。
2. 右鍵點(diǎn)擊 GUI 右下角，選擇“Connect”設(shè)置串口，若有多個(gè)選項(xiàng)，右鍵點(diǎn)擊“Configure”選擇正確的 COM 端口，選擇后保存并連接。
3. 配置電機(jī)控制設(shè)置，這些設(shè)置是為 2 極電機(jī)的開(kāi)環(huán)伏/赫茲控制設(shè)計(jì)的，若使用不同極數(shù)的電機(jī)，系統(tǒng)仍可工作，但轉(zhuǎn)速與赫茲的相關(guān)性會(huì)不正確。
4. 輸入配置設(shè)置后，按“Configure”。設(shè)置 VF_GAIN 和 VF_MAX_RATE 時(shí)需謹(jǐn)慎，若設(shè)置過(guò)高，可能導(dǎo)致電機(jī)電流過(guò)大，引發(fā)過(guò)流跳閘。若發(fā)生過(guò)流或 PWM 跳閘，或創(chuàng)建了 STO 跳閘，按 GUI 上的“Reset Trip”按鈕，然后停止，必要時(shí)降低 VF_GAIN 或 VF_MAX_RATE 以限制穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)電流幅值，重新啟動(dòng)電機(jī)。

六、電機(jī)運(yùn)行

在“Control and Monitor”選項(xiàng)卡中，按“Start”按鈕啟動(dòng)電機(jī)，可通過(guò)移動(dòng)滑塊或在數(shù)字框中輸入速度來(lái)改變電機(jī)速度，也可通過(guò)移動(dòng)滑塊或在數(shù)字框中輸入 ns 值來(lái)改變死區(qū)時(shí)間。

七、數(shù)據(jù)可視化

（一）加載數(shù)據(jù)

為了將可視化數(shù)據(jù)導(dǎo)入 GUI，必須加載演示 C 代碼或可執(zhí)行文件提供的鏈接器映射文件（MC_demo.map），從“Configure”選項(xiàng)卡中選擇該文件。

（二）選擇變量

默認(rèn)提供的變量在映射文件中有 UID_ 前綴，需注意 GUI 無(wú)法從映射文件中確定變量是有符號(hào)還是無(wú)符號(hào)類(lèi)型，若變量為有符號(hào)類(lèi)型（如 duty_a），需在圖 10 的相關(guān)列中手動(dòng)將類(lèi)型從 UINT16 更改為 SINT16。

（三）繪制變量

1. 選擇要繪制的所有變量，并確定每個(gè)變量是在 Plot 1 還是 Plot 2 中繪制，同時(shí)要考慮最大緩沖區(qū)內(nèi)存大?。?.7k）和每個(gè)緩沖區(qū)的最大字節(jié)數(shù)（8）。
2. 設(shè)置下采樣因子，緩沖區(qū)時(shí)間片長(zhǎng)度等于 PWM 開(kāi)關(guān)周期乘以采樣比，可通過(guò)增加下采樣因子查看更長(zhǎng)的時(shí)間片。
3. 按“Update Configuration”。
4. 在“Control and Monitor”選項(xiàng)卡中按“Start Plotting”。
5. 若要更改變量，按“Stop Plotting”，返回“Configure”選項(xiàng)卡更改配置的變量。

八、其他板卡特性

該逆變器平臺(tái)設(shè)計(jì)為可從任何合適的處理器或 FPGA 板輕松操作，最低要求是六個(gè) PWM 邏輯電平信號(hào)（3.3V）來(lái)驅(qū)動(dòng) IGBT 以及一個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)器使能信號(hào)。故障邏輯、手動(dòng)撥盤(pán)/開(kāi)關(guān)和 sigma - delta 調(diào)制器的反饋信號(hào)也可反饋到處理器或 FPGA。此外，板上的 0.1” 頭連接器提供了備用的模擬和數(shù)字引腳，可用于將其他外部信號(hào)（如電機(jī)編碼器反饋）路由到 ADSP - CM408 EZkit 或其他處理器或 FPGA 套件。板上還有許多測(cè)試點(diǎn)，可用于示波器觀(guān)察板上的信號(hào)。還可連接數(shù)字 PFC 控制器評(píng)估板，通過(guò) I2C 隔離器和連接器控制 PFC 評(píng)估板。

九、支持信息

若在 EV - MCS - ISOINVEP - Z 平臺(tái)的設(shè)置和操作方面遇到支持問(wèn)題，可訪(fǎng)問(wèn)[Engineer Zone 支持網(wǎng)站](https://ez.analog.com/community/motor - control - hardware - platforms2)。其他支持問(wèn)題可訪(fǎng)問(wèn)技術(shù)支持網(wǎng)站、處理器和處理器工具特定問(wèn)題社區(qū)，或通過(guò)電子郵件（processor.tools.support@analog.com、processor.support@analog.com、processor.china@analog.com（僅適用于中國(guó)和臺(tái)灣））、電話(huà)（1 - 800 - ANALOGD）聯(lián)系，也可聯(lián)系當(dāng)?shù)劁N(xiāo)售辦公室或授權(quán)經(jīng)銷(xiāo)商，或通過(guò)郵件將問(wèn)題發(fā)送到 Analog Devices, Inc. 3 Technology Way P.O. Box 9106 Norwood, MA 02062 - 9106 USA。

各位電子工程師朋友們，在實(shí)際使用這個(gè)平臺(tái)的過(guò)程中，你們有沒(méi)有遇到過(guò)一些特別的問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。