MD380总体技术方案设计

1、总体技术方案产品总体技术方案编制的说明：1、产品总体技术方案的制定与更改控制：在计划阶段，系统工程师项目经理组织相关人员根据产品规格书，并在考虑本 钱分析和资源计划要求的情况下，进展系统设计，编制产品总体技术方案。经过评审的产品总体技术方案必须归档并纳入更改控制。在开发的后续阶段，如有必需，产品总体技术方案也会被更新，但必须经过系统工程师审核，召集系统组或 总体组评审，由总体办备案。产品总体技术方案的每一次更改，应由系统工程师进展一次版本升级和发布，保证 项目组与相关部门使用的总体技术方案为有效版本。2、产品总体技术方案的容要求：产品总体技术方案包括对产品的名称和型号、系统组成和接口关系、主回

2、路初步设 计和关键器件选型、系统测试方案、整机结构工艺方案、单元的技术规格、EMC 、防护和可靠性方案的设计以与存在的风险进展全面描述。产品总体技术方案的 描述应该全面、清晰，各单元之间接口关系的定义只能有唯一 的解释。总体技术方案的容应明确产品的规格书提出各项要求的实现方式或过程。 单元的规格描述应按产品规格书描述的方法进展。总体技术方案不应再描述实现单元规格的方式或过程，以与单元部的接口关系，这 些将在单元的设计中描述 。3、产品总体技术方案的用途： 产品总体技术方案是产品开发过程中最重要的文档之一。 它将作为开发活动任务分 解的依据，各个分解单元概要设计的依据和实现的目标，也将作为开发计

3、划和单元 测试验收的依据，还将作为产品宣传、产品维护、技术培训、技术交流以与技术积 累的资料来源。4、要求： 产品总体技术方案属于文件，所有文档的创作者与使用者都负有责任。目录1、设计背景 41.1 总体技术方案编制的依据 41.2 总体技术方案描述的产品名称和型号 41.3 引用的标准和规 61.4 缩略词和术语定义 62、电气方案设计 72.1 系统原理 72.1.1 系统原理图 错误! 未定义书签。2.2 系统架构 72.3 系统组成 82.3 系统接口 82.3.1 主回路端子 82.3.2 控制端子 82.4 电气关系 82.5 主回路设计 83、结构方案设计 84、系统测试方案 9

4、4.1 开发阶段样机系统测试 94.2 中试阶段样机型式试验 95、单元技术规格 105.1 控制板技术规格 105.1.1 单板名称和型号 105.1.2 单板电气性能和功能描述 105.1.3 输入输出接口 105.1.4 单板结构工艺要求 125.1.5 软件接口 125.2 位置控制扩展板技术规格 135.2.1 单板名称和型号 135.2.2 输入输出接口 135.2.3 单板结构工艺要求 145.3 驱动板技术规格 145.5 散热器技术规格 14156、电磁兼容性EMC、可靠性和可维护性、防护性和安规的方案设计6.1 EMC的方案设计156.2 可靠性和可维护性的方案设计 156

5、.3 防护性和安规的方案设计 157、风险分析和评估 157.1 风险分析 157.2 风险评估和缓解措施 158、附件 151、设计背景1.1总体技术方案编制的依据MD38总体技术方案是依据产品规格书和需求分析报告，并考虑到产品的本钱分析报告，以与公司现有的开发人员、技术储藏和测试装备的条件和MD38产品开发计划的要求而编制的。MD38是 MD32啲升级版本，MD38相对于MD32有如下改变: 表 1-1 MD380 vs MD320 比拟项目子项MD380相对MD320的改变总体功率段MD380覆盖MD320全部功率段电压等级覆盖MD320电压等级，新增加三相 480VAC电压等级主拓扑:

6、不变，借用MD320驱动局部结构借用BCD结构借用MD320N塑胶Size E改为塑胶结构钣金全新优化设计，保持 320N风格，盖板全改为上下盖板结构硬件DSP平 台:选用280XDSP平台，相对于2403资源更丰富，性能更强大硬件性能增加硬件逐波限流，双编码器接口设计等软件软件性能:更快速的系统响应，控制精度提高等软件功能增加位置扩展，更多实用功能等非标整合:将80%的非标整合进通用产品中生产支持自动测试，自校正，更短的的测试时间等MD38借用MD32功率驱动局部，结构上 Size B/C/D借用MD320结构，后续新设计的结构风格与 MD320保持一致。因此本总体技术方案侧重于控制系统架构

7、，软件的优化、结构优化方面的描述。1.2总体技术方案描述的产品名称和型号表1.2 MD380系列型号功率等 级(kW)电压等级(V)单相220V三相220V三相380V三相480V三相690V单机0.4GB0.7GBB1.5GBB2.2GBB3.7GC5.5PC5.5GC7.5PC7.5GD11PD11GD15PD15GD18.5PD18.5GE22PE22GEr 30PE30GE功率等 级(kW)电压等级(V)单相220V三相220V三相380V三相480V三相690V37PE37GF45PF45GF55PF55GF75PF75GGP 90PG90GG110PG110GH132PH132GH

8、H160PHH160GHH200PIH200GIH220PIH220GIH250PIHP 250GIH280PII:280GII315PII315GJI355PJI355GJI400PJJ400GJJ450PJJ450GJ500PJ500GJ560PJ并联450GI500PIP 500GI560PI560GJI630PJI630GJJ710PJJr 7ioGJJ 1800PJJ功率等 级(kW)电压等级(V)单相220V三相220V三相380V三相480V三相690V800GJ900PJ500DYI:560DYI630DYI710DYJI800DYJJ900DYJJ1000DYJ1100DYJ

9、1.3引用的标准和规无1.4缩略词和术语定义系统原理图图2-1整流逆变型拓扑。图2-2系统框图MD38采用单芯片架构，防止 MD32双芯片架构所带来的系统响应的问题。双芯片方案中由于电2、电气方案设计2.1系统原理变频器主电路拓扑采用交-直-交PW调制将直流逆变为逆变单元通过三相交流电经不可控整流单元整流滤波后的到平稳的直流， 频率，幅值可变的三相交流电。控制单元通过用户设置， 系统给定，编码器反应，电压电流采样，实时计算产生PW脉冲波控制 逆变单元产生三相交流驱动电机。2.2系统架构机性能控制和电机功能控制是由不同的CPI完成，相互之间通过SPI连接，数据交换的瓶颈使的 MD320在一些要求

10、高速响应的情况下不能快速响应系统控制指令。MD38采用一片TMS320F280完成电机性能和功能控制，通过部RAM数据交换，快速响应系统控制 指令。MD38提供硬件逐波限流技术，使系统报故障的几率大大降低，同时还能有效的保护系统损坏。 同时还提供双编码器接口，兼容差分、OC UVW Sin/Cos、旋转变压器等编码器。一路用与连接被控电机，另外一路用于定位控制，这些使得MD38(比MD32有更广阔的市场应用领域。MD38除支持通用的MODBUS议外，还可以支持得到广泛应用的 Profibus总线，通过后续的开发 可以提供更丰富的总线支持。可以无缝集成到工厂集中控制环境中，便于工厂自动化建设。M

11、D38集成真正意义的可编程扩展卡，该可编程扩展卡是一个独立的PLC通过部厂家协议与变频器无缝连接在一起。可编程卡节省了用户投资，通过部特殊的控制变量可以更灵活控制变频器。MD38还增加了虚拟IO功能，可以将远程设备如数据采集单元采集的数字量、模拟量，控制系统中间变量做为本机IO或者变量。2.3系统组成MD38是 MD32升级而来，在系统组成上根本一样，如下表表系列系统组成项目描述功率单元借用MD320驱动电路借用MD320 Size E新设计，不完全借用散热器借用MD320控制板新设计，采用 TMS320F2808 DSF平台键盘显示新设计扩展板兼容老扩展板， 带位置控制的控制板是新设计PG卡

12、新设计塑胶Size 完全 BCD借用 MD320N,Size E 新设计钣金新设计，但外形尺寸保持和MD320兼容2.3系统接口2.3.1 主回路端子参见MD38开发规格书6.12.3.2 控制端子参见MD38开发规格书6.22.4电气关系参见图2-22.5主回路设计保持和MD32一致3、结构方案设计MD38功率等级从0.4kW450kW共分9个体积。其中Size B/C/D结构借用已经完成开发的MD320N结构，在此根底上Size EJ在外观造型上沿用MD320的风格。Size E由钣金结构改为塑胶结构Size FJ保持钣金结构，在满足需求的情况下外形尺寸最大程度保持与MD32一致。初步外形

13、尺寸如下表。表3.1外形尺寸与安装尺寸功率(kW)SizeH(mm)W(mm)D(mm)H1(mm)W1(mm)H2(mm)W2(mm)功率(kW)SizeH(mm)W(mm)D(mm)H1(mm)W1(mm)H2(mm)W2(mm)0.4B186125164172113204760.751.52.23.7C2481601832361482661005.57.5D322208192305190342136111518.5E430280220412265/223037F575385260600250/455575G700460320730340/90110H880580370910450/132

14、160200I9806503801030420/220250280315J12008004001300540/355400H:外形长度W外形宽度D:外形高度H1:普通安装时的安装长度W1:普通安装时的安装宽度H2:散热器外装时的安装长度W2散热器外装时的安装宽度具体详细结构方案设计参见各体积的结构方案设计4、系统测试方案4.1开发阶段样机系统测试参见MD38系统测试方案。4.2中试阶段样机型式试验参见MD38系统测试方案。5、单元技术规格MD38系列变频器在功率模块，驱动单元借用MD320在MD32啲根底上更改了结构，控制单元。控制单元的单板根本重新设计，MD38新增单板如下表所示。表5-1

15、MD380新增单板列表目 项扩展卡扩展接口 1差件 选 口 接 口昔扩展接口 2?5 S R 带 /_k件 选 外B S 水 D/_k X、1X o D 2X DI 仅 结 B zz s 足 满 % Q 易 简> 资 Q 的 样 H卜Q 带 *P 分 差 的 离 畐 3 一马5.1控制板技术规格单板名称和型号MD38全系列共用一块控制板，单板名称为：MST552KZ1单板电气性能和功能描述表控制板电气性能和功能描述项目描述电源输入:来自驱动板：5V，± 15V, GND和隔离24V, COM电源输出10V和隔离24V输出驱动板接口兼容MD320 DSP接口，通过 34PIN排线

16、连接输入输出IO兼容 MD320 2xAI,1xAO,5xDI,2xDO,1xRELAY扩展接口兼容老扩展卡，冋时可增加编码器接口PG接口满足差分，oc uvw旋变等编码器输入键盘显示接口满足 5 x LED , 9 x KEY具体参见MD38开发规格书5.1.3 输入输出接口表通用PG接口PIN号 标描述1QEP1ADSP通用GPIO,可通过设置定义为 QEP SCI, CAN SPI等功能2QEP1B3QEP1Z4GP225GP346PIN号 标描述7VCC5V电源8GND9UU4模拟量输入，做 Sin/Cos模拟量输入，也做 UVW数字量输入10UU511UU612UU713 ：1415

17、COM24V隔离电源16COM1724V1824V表扩展板接口PIN号 标描述1COM24V隔离电源2COM3 :24V424V5DI6普通 DI,5V HC电平6DI7普通 DI,5V HC电平7QEP-B通用GPI0,可做SPIMI,也可做QEPB8QEP-Z通用GPI0,可做SPICLK,也可做 QEPZ9CANATXD通用GPI0,可做SPIHL,也可做CANATXD10DI8普通 DI,5V HC电平11AI3± 3V模拟量输入12AO2AO2-PWM与 FM复用13RTS485RS485通讯接口14SCIARXD15SCIATXD16 :DI9普通 DI,5V HC电平1

18、7CANARXD通用GPI0,也可做CANARXD18 :RESET复位信号19QEP-A通用GPI0,可做SPIM0,也可做QEPA20RELAY2普通D0,5V HC电平，驱动继电器21DO2普通D0,5V HC电平22DI10普通 DI,5V HC电平2315V5V，± 15V，GND24-15V25 15V265V27GND28GND表用户端子分类端子记号端子功能说明r技术规格数字 输入DI1-DI4普通多功能输入端子隔离漏源极输入可编程端子，输入频率100HzDI5多功能咼速脉冲输入端子:最高输入频率100kHz分类端子记号端子功能说明:技术规格OP多功能输入端子公共端:部

19、与COM 24V隔离，出厂通过跳线与 +24V短接24V电源24V板提供24V24V± 10%空载虚电压不超过30V,最大输出电流200mA,部与 OP/CME/GN隔离COM板 24V地部与CME GN隔离数字 输出DO1DO1:开路集电极输出隔离漏源极输出可编程端子 24VDC/50mAFMFM:可编程脉冲频率输出作数字输出，部射极与 CO连(可作为普通可编程 开路集电集端子)，最高输出频率100kHzCME开路集电极输出公共端部与COM GN隔离，出厂通过跳线与 CO短接模拟输 入输出+10V10V模拟电压输出：10V± 10% 最大 10mAGND模拟地部与COM

20、CM隔离AI1模拟单端输入通道AI1：010V, 12位分辨率，校正精度 0.5 %AI2模拟单端输入通道AI2010V/020mA 12位分辨率，校正精度0.5 %AO1模拟输出1：010V(020mA,12位分辨率,校正精度1 %继电器输出TA/TB/TC继电器输出TA-TB:常闭；TA-TC:常开，触点容量：250VAC/3A COS=0.4单板结构工艺要求1、单板尺寸围与MD32控制板尺寸完全一致。2、单板布局控制板采用双面贴片，双面插件的方式布局。3、PCB层数和PCBA勺设计要求四层板1.6mm厚度；外表贴装和插装器件混合使用。4、单板生产工艺双面回流焊+单面波峰焊+手工后补焊的方

21、式生产。5、单板测试策略和工装夹具设计进展ICT测试和功能测试。详细过程由单板调试说明文件定义。6、新工艺、新材料、器件工艺 无。软件接口MD38为单芯片架构，由一片主控 MCU(TMS320F2808完成电机性能和功能控制，其资源分配如下。 表资源分配Pin管脚功能用途(MD380)F1F2F3F447GPIO0EPWM1A-PWM44GPIO1EPWM1BSPISIMOD-45GPIO2EPWM2A-48GPIO3:EPWM2BSPISOMID-51GPIO4EPWM3A-53GPIO5EPWM3BSPICLKDECAP156GPIO6EPWM4AEPWMSYNCIEPWMSYNCODRI

22、VE58GPIO7EPWM4BSPISTEDECAP2HDO-1/AO-260GPIO8EPWM5ACANTXBADCSOCAOBREAK61GPIO9EPWM5BSCITXDBECAP3AO-1/HDO-264GPIO10EPWM6ACANRXBADCSOCBORELAY70GPIO11EPWM6BSCIRXDBECAP4HDI-1Pin管脚功能用途(MD380)1GPI012:TZ1CANTXBSPISIMOB过流95GPI013TZ2CANRXBSPISOMIBCBC8GPI014PTZ3SCITXDBSPICLKBCBC9GPI015TZ4SCIRXDBSPISTEBCBC50GPI0

23、16SPISIM0ACANTXBTZ5DI,DO,显示，键盘52GPI017SPIS0MIACANRXBTZ654GPI018SPICLKASCITXDB-57GPI019SPISTEASCIRXDB-63GPI020EQEP1ASPISIMOCCANTXBQEP1/旋变 RDVEL67GPI021EQEP1BSPISOMICCANRXB71GPI022EQEP1SSPICLKCSCITXDB72GPI023EQEP1ISPISTECSCIRXDB83GPI024:ECAP1EQEP2ASPISIMOBQEP2-A/HDI-191GPI025ECAP2EQEP2BSPISOMIBQEP2-B9

24、9GPI026ECAP3EQEP2ISPICLKBQEP2-I79GPI027ECAP4EQEP2SSPISTEB485-R/T92GPI028SCIRXDA-TZ5SCI，编程DP卡/PLC卡接口4GPI029SCITXDA-TZ66GPI030CANRXA-GPIO或者监控7GPI031CANTXA-GPIO或者监控100GPI032SDAAEPWMSYNCIADCSOCAOEEPROM5GPI033LsclaEPWMSYNCOADCSOCBO43GPI034-旋变sample5.2位置控制扩展板技术规格单板名称和型号选件，MD380带定位功能的扩展10卡，单板名称为：MD38DW输入输出

25、接口表用户端子分类端子记号端子功能说明技术规格通讯 接口485 +485差分信号正端标准RS-485通讯接口485 -485差分信号负端标准RS-485通讯接口编码器接口A+编码器A相正端仅差分，可提供5V电源，最大100mA,输入频率300kHzA-编码器A相负端B+编码器Bt目正端B-编码器B相负端Z+编码器Z相正端分类端子记号端子功能说明技术规格Z-编码器Z相负端PGP编码器5V电源COM编码器电源数字 输入DI6-DI10多功能输入端子光耦隔离漏源极输入可编程端子，最咼输入频率100HzOP1多功能输入端子公共端部与COM 24V隔离，出厂通过跳线与 +24V短接24V电源24V板提供

26、24V24V± 10%空载虚电压不超过30V,最大输出电流200mA, 部与OP/CME/GN隔离COM板 24V地部与CME GN隔离数字 输出DO2开路集电极输出光耦隔离漏源极输出可编程端子，24VDC/50mACME1开路集电极输出公共端部与COM GN隔离，出厂通过跳线与 CO短接模拟输 入输出+10V10V模拟电压输出10V± 10% 最大 10mAGND模拟地部与COM CM隔离AI3模拟单端输入通道± 10V,1%精度，可选为电机PTC俞入AO2模拟单端输出通道010V/020mA,12位分辨率,1%精度,手动校正,与FM复 用继电器 输出 屏敝PA/PB/PC继电器输出PA-PB:常闭； PA-PC:常开，触点容量：250VAC/3ACOS=0.4PE屏敝接地