要實(shí)現(xiàn)高效的牽引逆變器系統(tǒng)，必須進(jìn)行硬件和軟件兩方面的優(yōu)化。除了柵極驅(qū)動(dòng)器，其中一個(gè)關(guān)鍵元件是 MCU。除了具有精確的位置、電流和電壓檢測(cè)功能之外，快速控制環(huán)路對(duì)扭矩信號(hào)也有很大的影響。扭矩紋波可能會(huì)導(dǎo)致速度振蕩、噪聲和振動(dòng)。

此參考設(shè)計(jì)中使用 20kHz PWM 開(kāi)關(guān)頻率來(lái)控制 XM3 SiC 電源模塊。為了實(shí)現(xiàn)更高的控制性能，每 25us 便會(huì)調(diào)用一次 FOC 和 SVPWM 算法，這意味著 PWM 占空比以 40kHz 的頻率更新。由于 TI MCU（例如 F280039C 和 AM263P）有一個(gè)可加速三角函數(shù)計(jì)算的三角函數(shù)加速器 (TMU)，因此中央處理單元 (CPU) 負(fù)載可以保持在較低的百分比。

TI MCU 支持軟件旋轉(zhuǎn)變壓器數(shù)字轉(zhuǎn)換 (RDC)。為了提高 CPU 負(fù)載性能，F(xiàn)280039C 可以使用控制律加速器 (CLA) 來(lái)執(zhí)行 RDC 算法。CLA 是獨(dú)立、完全可編程的 32 位浮點(diǎn)數(shù)學(xué)處理器，為 C28x 系列實(shí)現(xiàn)了并發(fā)控制環(huán)路執(zhí)行功能。

在電機(jī)控制軟件中，為了在最高效率點(diǎn)控制電機(jī)，會(huì)使用一個(gè)查找表來(lái)實(shí)現(xiàn) MTPA（每安培最大扭矩）和 MTPV（每電壓最大扭矩）。最高效的工作點(diǎn)存儲(chǔ)在常量數(shù)據(jù)中。軟件根據(jù)扭矩、電氣速度和直流總線(xiàn)電壓獲取適當(dāng)?shù)闹陛S (d) 和交軸 (q) 定子電流命令。MTPA 和 MTPV 如圖 2-3 所示。

圖 2-3 MTPA 和 MTPV 曲線(xiàn)