瑞萨MCU(RA6T2)做主控的三相5KW图腾柱无桥PFC方案介绍

瑞萨MCU小百科 2024-09-24 12:01

本文转载自芯干线科技


瑞萨全数字电源控制MCU简介

瑞萨RA-T系列MCU是为电机和数字电源应用而优化的规格和产品系列,产品具有最佳结构(ARM Cortex-M内核, PWM定时器,A/D转换器,比较器),丰富的通信功能,利于系统控制拓展,有助于实时应用的高速内存和外围功能保持高度兼容性。产品的电机控制加速器单元支持加速电流矢量控制、滤波操作并可以减少CPU负载以实现更多附加功能。同时瑞萨提供给客户电机和数字电源各类解决方案,为客户带来缩短开发周期和加速产品上市时间的优势。其中瑞萨RA6T2群组是第二款针对电机和逆变器控制解决方案的产品。RA6T2将Arm Cortex®-M33与用于电机控制的硬件加速器以及用于实现240MHz高速实时性能的高速闪存相结合。它还可以实现下一代高速、高响应电机算法,并提高其他通信处理等并行处理性能。RA6T2总共有20种不同的型号,使用5种不同的封装类型。支持灵活配置软件包(FSP)和Arm合作伙伴生态系统,确保通过易用解决方案来实现高效精准的电机和数字电源控制。


其核心技术优势

  1. 高速数据运算:主控制器Renesas的RA6T2BD3C为高性能数字电源专用控制器,主核工作频率为240MHz,ARM33核,并且具有浮点运算单元。


  2. 高分辨率PWM驱动:高达10个通道的通用PWM定时器,可以产生足够多的驱动来完成复杂的3相正弦波控制,能够以合适的开关频率提高产品的功率密度。


  3. 多达29个模拟转换输入通道,并且2个独立的AD转换器,转换速度可以6M以上,可以减少相位延迟,提高产品的稳定性。


  4. 三相图腾柱PFC拓扑:三相交流220V与母线电压大约700V,可以实现双向AC-DC变换运行,并且使用空间矢量脉宽调制SVPWM技术。


  5. 利用RA6T2的AD采样确定3相电压的正负半周切换,使用软件锁相环去锁相采样电压与真实的电网电压同相且同频率,实现高功率因数的整流功能,软件过零检测电路用于检测电网电压状态。


5KW三相图腾柱PFC实物图


方案规格

  1. 交流输入整流功能:

    3相输入相电压220V,频率45Hz到60Hz。输出电压700V额定电压。输出功率5KW。80K的开关频率,PF值0.99,THD5%。最高效率97%。


  2. 离线逆变器功能:

    直流电压700V,输出3相相位相差120度的380V离线逆变器,输出功率5KW,开关频率80K。输出频率50Hz,THD5%,最高效率不低于97%。


方案原理图

更多信息您可识别下方二维码或复制链接至浏览器中打开查看:


三相5KW无桥PFC原理图.pdf

https://www.x-ipm.com/uploads/file/20240621/22b82e4016429d41062f8f34623fbd33.pdf


工作原理

该方案的输出电压700V为设计目标,因此控制电路有两个目标。


第一,要求将输出电压稳定在700V。


第二,实现电网侧的电压和电流同相位。


利用锁相环得到三相电压实时的一个角度,如图1所示。

图1 PLL


将得到的角度参与到三相电压和电流的DQ坐标变换,得到Vd,Vq和Id,Iq。如图2所示。

图2 电压电流坐标变换


得到所有需要的参数之后,下阶段是控制输出电压稳定在700V。其系统结构控制框图如图3所示。

图3 前馈解耦PI控制系统框图


如图4所示为电压电流双环控制的一个仿真图,和图3原理一样。将给定700V电压与采集到的输出实时电压做差,经过PI计算得到的数值作为电流内环的给定值,再经过图3所示得控制原理得到Ud,Uq。Ud,Uq经过反变换得到α和β参与到SVPWM的控制中之后即可得到调节输出700V的所需的开关管占空比。

图4 双环控制框图


图5为电压调节过程整体图。

图5 电压调节整体图


图6为电压电流相位同步的过程。

图6 三相电压与电流波形


图7为电压上升到700V的过程,可以看出此时PWM需要的脉宽较大,来维持电压上升的一个过程。

图7 PWM脉冲和输出电压上升波形


图8为输出电压稳定在700V的过程,看出此时PWM的脉宽减小,不要再增大脉宽增加输出电压。

图8 PWM脉冲和输出电压稳定波形


方案应用场景案例

1

工业水泵与风机有源滤波器

2

充电与换电站三相双向PCS

3

三相UPS电路框图

4

充电站超级电容组充电拓扑


需要技术支持?

如您在使用瑞萨MCU/MPU产品中有任何问题,可识别下方二维码或复制网址到浏览器中打开,进入瑞萨技术论坛寻找答案或获取在线技术支持。

https://community-ja.renesas.com/zh/forums-groups/mcu-mpu/



1

END

1


推荐阅读

EZ-CUBE3用户手册[4-2]如何在RA微控制器上使用EZ-CUBE3(3)

瑞萨RA家族精品RA6T2产品介绍

X-IPM RA6T2 AC/DC三相无桥PFC数字电源解决方案研讨会回顾之方案介绍篇)

更多精彩,敬请关注


评论
  • 时源芯微——RE超标整机定位与解决详细流程一、 初步测量与问题确认使用专业的电磁辐射测量设备,对整机的辐射发射进行精确测量。确认是否存在RE超标问题,并记录超标频段和幅度。二、电缆检查与处理若存在信号电缆:步骤一:拔掉所有信号电缆,仅保留电源线,再次测量整机的辐射发射。若测量合格:判定问题出在信号电缆上,可能是电缆的共模电流导致。逐一连接信号电缆,每次连接后测量,定位具体哪根电缆或接口导致超标。对问题电缆进行处理,如加共模扼流圈、滤波器,或优化电缆布局和屏蔽。重新连接所有电缆,再次测量
    时源芯微 2024-12-11 17:11 70浏览
  • 我的一台很多年前人家不要了的九十年代SONY台式组合音响,接手时只有CD功能不行了,因为不需要,也就没修,只使用收音机、磁带机和外接信号功能就够了。最近五年在外地,就断电闲置,没使用了。今年9月回到家里,就一个劲儿地忙着收拾家当,忙了一个多月,太多事啦!修了电气,清理了闲置不用了的电器和电子,就是一个劲儿地扔扔扔!几十年的“工匠式”收留收藏,只能断舍离,拆解不过来的了。一天,忽然感觉室内有股臭味,用鼻子的嗅觉功能朝着臭味重的方向寻找,觉得应该就是这台组合音响?怎么会呢?这无机物的东西不会腐臭吧?
    自做自受 2024-12-10 16:34 136浏览
  • 智能汽车可替换LED前照灯控制运行的原理涉及多个方面,包括自适应前照灯系统(AFS)的工作原理、传感器的应用、步进电机的控制以及模糊控制策略等。当下时代的智能汽车灯光控制系统通过车载网关控制单元集中控制,表现特殊点的有特斯拉,仅通过前车身控制器,整个系统就包括了灯光旋转开关、车灯变光开关、左LED前照灯总成、右LED前照灯总成、转向柱电子控制单元、CAN数据总线接口、组合仪表控制单元、车载网关控制单元等器件。变光开关、转向开关和辅助操作系统一般连为一体,开关之间通过内部线束和转向柱装置连接为多,
    lauguo2013 2024-12-10 15:53 78浏览
  • 全球知名半导体制造商ROHM Co., Ltd.(以下简称“罗姆”)宣布与Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited(以下简称“台积公司”)就车载氮化镓功率器件的开发和量产事宜建立战略合作伙伴关系。通过该合作关系,双方将致力于将罗姆的氮化镓器件开发技术与台积公司业界先进的GaN-on-Silicon工艺技术优势结合起来,满足市场对高耐压和高频特性优异的功率元器件日益增长的需求。氮化镓功率器件目前主要被用于AC适配器和服务器电源等消费电子和
    电子资讯报 2024-12-10 17:09 84浏览
  • 天问Block和Mixly是两个不同的编程工具,分别在单片机开发和教育编程领域有各自的应用。以下是对它们的详细比较: 基本定义 天问Block:天问Block是一个基于区块链技术的数字身份验证和数据交换平台。它的目标是为用户提供一个安全、去中心化、可信任的数字身份验证和数据交换解决方案。 Mixly:Mixly是一款由北京师范大学教育学部创客教育实验室开发的图形化编程软件,旨在为初学者提供一个易于学习和使用的Arduino编程环境。 主要功能 天问Block:支持STC全系列8位单片机,32位
    丙丁先生 2024-12-11 13:15 45浏览
  • 近日,搭载紫光展锐W517芯片平台的INMO GO2由影目科技正式推出。作为全球首款专为商务场景设计的智能翻译眼镜,INMO GO2 以“快、准、稳”三大核心优势,突破传统翻译产品局限,为全球商务人士带来高效、自然、稳定的跨语言交流体验。 INMO GO2内置的W517芯片,是紫光展锐4G旗舰级智能穿戴平台,采用四核处理器,具有高性能、低功耗的优势,内置超微高集成技术,采用先进工艺,计算能力相比同档位竞品提升4倍,强大的性能提供更加多样化的应用场景。【视频见P盘链接】 依托“
    紫光展锐 2024-12-11 11:50 44浏览
  • 一、SAE J1939协议概述SAE J1939协议是由美国汽车工程师协会(SAE,Society of Automotive Engineers)定义的一种用于重型车辆和工业设备中的通信协议,主要应用于车辆和设备之间的实时数据交换。J1939基于CAN(Controller Area Network)总线技术,使用29bit的扩展标识符和扩展数据帧,CAN通信速率为250Kbps,用于车载电子控制单元(ECU)之间的通信和控制。小北同学在之前也对J1939协议做过扫盲科普【科普系列】SAE J
    北汇信息 2024-12-11 15:45 73浏览
  • RK3506 是瑞芯微推出的MPU产品,芯片制程为22nm,定位于轻量级、低成本解决方案。该MPU具有低功耗、外设接口丰富、实时性高的特点,适合用多种工商业场景。本文将基于RK3506的设计特点,为大家分析其应用场景。RK3506核心板主要分为三个型号,各型号间的区别如下图:​图 1  RK3506核心板处理器型号场景1:显示HMIRK3506核心板显示接口支持RGB、MIPI、QSPI输出,且支持2D图形加速,轻松运行QT、LVGL等GUI,最快3S内开
    万象奥科 2024-12-11 15:42 66浏览
  • 习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习笔记&记录学习习笔记&记学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记
    youyeye 2024-12-10 16:13 105浏览
  • 【萤火工场CEM5826-M11测评】OLED显示雷达数据本文结合之前关于串口打印雷达监测数据的研究,进一步扩展至 OLED 屏幕显示。该项目整体分为两部分: 一、框架显示; 二、数据采集与填充显示。为了减小 MCU 负担,采用 局部刷新 的方案。1. 显示框架所需库函数 Wire.h 、Adafruit_GFX.h 、Adafruit_SSD1306.h . 代码#include #include #include #include "logo_128x64.h"#include "logo_
    无垠的广袤 2024-12-10 14:03 69浏览
  • 概述 通过前面的研究学习,已经可以在CycloneVGX器件中成功实现完整的TDC(或者说完整的TDL,即延时线),测试结果也比较满足,解决了超大BIN尺寸以及大量0尺寸BIN的问题,但是还是存在一些之前系列器件还未遇到的问题,这些问题将在本文中进行详细描述介绍。 在五代Cyclone器件内部系统时钟受限的情况下,意味着大量逻辑资源将被浪费在于实现较大长度的TDL上面。是否可以找到方法可以对此前TDL的长度进行优化呢?本文还将探讨这个问题。TDC前段BIN颗粒堵塞问题分析 将延时链在逻辑中实现后
    coyoo 2024-12-10 13:28 101浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦