Soutenir l'industrie manufacturière pour réaliser une transformation intelligente | Conception de solution d'onduleur universelle GD32F303

 préface

En septembre 2020, la Chine a défini l’objectif de neutralité carbone en ce qui concerne les pics d’émissions de dioxyde de carbone en 2030 et en 2060. Ce sera une tâche difficile pour la Chine d’atteindre zéro émission nette au cours des 40 prochaines années. En ce qui concerne l'industrie automobile, les moteurs occupent une place importante dans le domaine industriel. Selon les statistiques, la consommation annuelle d'énergie des moteurs en Chine représente 69 % de la consommation totale d'électricité de l'ensemble de la société, soit environ 75 % de la consommation électrique industrielle. Par conséquent, il est important pour l’industrie automobile de réduire les émissions de carbone au cours du cycle de vie du moteur et d’accélérer le processus de réduction des émissions de carbone. La technologie de régulation de vitesse à fréquence variable peut contrôler avec précision la vitesse du moteur à courant alternatif et faire fonctionner le moteur dans un état d'économie d'énergie. Il s'agit d'une mesure clé pour réformer la régulation de la vitesse du système moteur traditionnel et améliorer l'efficacité de fonctionnement du système moteur. Les convertisseurs de fréquence traditionnels présentent les caractéristiques d'un grand volume, de faibles performances et d'un prix élevé, en outre, ils ont également certaines exigences en matière d'environnement. Pour les occasions de contrôle décentralisé, les convertisseurs de fréquence traditionnels sont difficiles à répondre aux besoins des applications industrielles.

Dans cet article, le système de contrôle de l'onduleur VF/vecteur basé sur le MCU GD32 adopte une conception modulaire, un panneau de commande et une interface utilisateur pouvant être librement combinés selon les exigences, ce qui est pratique pour l'installation, la programmation et la conception d'initialisation, et réalise facilement la vitesse. Exigences de régulation du moteur asynchrone. Dans le même temps, la technologie du bus peut être facilement connectée au système de contrôle et au système distribué, de manière à réaliser le contrôle du système piloté par ordinateur et le contrôle centralisé de l'atelier d'usine. Par conséquent, le convertisseur de fréquence a un large espace d'application dans les domaines de la fabrication intelligente tels que l'automobile, l'alimentation, le transport de matériaux et le contrôle industriel.

diagramme du système

Caractéristiques du programme

Le contrôle GD32F303RCT6 est adopté dans le schéma de base, ce qui confère au système les caractéristiques d'une structure simple, d'une mise en œuvre pratique, d'un faible coût et d'une fiabilité élevée. La structure matérielle est optimisée sans réduire les performances du système, et les modules matériels du système sont clairs et intuitifs, ce qui est pratique pour l'installation, l'utilisation et l'initialisation des programmes. L'adoption de la technologie de contrôle SVPWM en mode modulation peut réduire efficacement les composantes harmoniques de la tension de sortie de l'onduleur, avec un taux d'utilisation de tension élevé et une précision de contrôle élevée.

 Présentation du GD32F303
Cortex® -Noyau M4 à 120 MHz
Prise en charge des instructions DSP matérielles et logicielles
L'accès Flash est dans un état d'attente zéro.
Mémoire flash intégrée de 256 Ko à 3072 Ko
SRAM intégrée de 48 Ko à 96 KoL'interface EXMC prend en charge la SDRAM externe.
Jusqu'à 5 uarts (9 Mbit/s)
Jusqu'à 3 SPI (30 Mbit/s)
Jusqu'à 2 I2C (400 kbit/s)
Jusqu'à 2 CAN2.0B
Jusqu'à 2 I2S
Prise en charge SDIO
Prise en charge USB OTG FS
Jusqu'à 3 CAN SPS 12 bits, 2.6 M (jusqu'à 24 canaux)
Jusqu'à 2 DAC
Le courant de veille est de 2 µA.

Principe de base et mise en œuvre du contrôle

Le contrôle de modulation de largeur d'impulsion vectorielle spatiale (SVPWM) présente les avantages d'une large plage linéaire, de peu d'harmoniques supérieures et d'une numérisation facile, il est donc largement utilisé dans les moteurs à induction. Dans le circuit de commande en pont triphasé traditionnel, il existe huit combinaisons de commutateurs de transistors MOS, à savoir 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 et 111. Où 000 et 111 sont des vecteurs nuls. Six vecteurs spatiaux de tension de base non nuls divisent le plan α β en six secteurs, comme le montre la figure. Afin d'obtenir un champ magnétique rotatif circulaire, le temps d'action et la séquence de sortie de chaque vecteur de tension spatiale de base peuvent être synthétisés en contrôlant le temps d'action de huit vecteurs de tension spatiale de base.

Le module TIMER32 du GD0 est un module de minuterie amélioré, né pour le contrôle du moteur. Il peut générer trois groupes de PWM à 6 canaux, et chaque groupe de PWM à 2 canaux est complémentaire et peut être utilisé pour piloter un pont H avec zone morte. Dans cet article, les trois canaux du module TIM0 sont utilisés pour générer un total de six sorties PWM. Les étapes spécifiques sont les suivantes :

Avec la configuration ci-dessus, le rapport cyclique peut être ajusté en temps réel avec la puissance de calcul du GD32F303, et l'effet de contrôle vectoriel peut être obtenu.

Paramètres de performance de la machine entière

Affichage du produit

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