MD380总体技术方案

1、word格式文档总体技 术方案专业整理word格式文档产品总体技 术方案编制的 说明：1、产品 总体技 术方案的制定及更改控制：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 虑成本分析和 资源计 划要求的情况下， 进行系 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 行一次版本升 级和发布，保 证项 目组及相关部 门使用的

2、 总体技 术方案 为有效版本。2、产品 总体技 术方案的内容要求：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 以及存在的 风险进 行全面描述。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 术方案的内容 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 进行。总体技术方案不 应再描述 实现单 元规格的方式或 过程，以及 单 元内部的接口关

3、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、技术交流以及技 术积累的 资料来源。4、保密要求：产 品总体技 术方案属于机密文件，所有文档的 创作者及使用者都 负有保密 责任。专业整理word格式文档目录1 、设计 背景 . 51.1 总体技 术 方案 编制的依据 . 51.2 总体技 术 方案描述的 产 品名称和型号 . 51.3 引用的 标准和

4、 规范 . 71.4 缩略词和术语 定义 . 72 、电气方案 设计 . 92.1 系 统原理 . 9 系统原理 图 . 错 误！未定义书签。2.2 系 统架构 . 9 2.3 系统组 成 . 1 0 2.3 系 统接口 . 1 1 主回路端子 . 1 1 控制端子 . 1 1 2.4 电 气关系 . 1 1 2.5 主回路 设计 . 1 13 、结构方案 设计 . 1 14 、系统测试 方案 . 1 2 4.1 开发阶 段 样机系 统测试 . 1 2 4.2 中试阶 段 样机型式 试验 . 1 25 、单元技 术规 格 . 1 3 5.1 控制板技 术规格. 1 3 单 板名称和型号 . 1

5、 3 单 板电 气性能和功能描述 . 1 3 输 入输出接口 . 1 4 单 板结构工 艺要求 . 1 5 软 件接口 . 1 6 5.2 位置控制 扩 展板技 术规 格. 1 7 单 板名称和型号 . 1 7 输 入输出接口 . 1 7 单 板结构工 艺要求 . 1 8 5.3 驱动 板技 术规格. 1 8 5.5 散 热器技 术规格. 1 96 、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 . 1 9 6.1 EMC 的方案 设计 . 1 9 6.2 可靠性和可 维护 性的方案 设计 . 1 9 6.3 防 护性和安 规 的方案 设计 . 1 97 、

6、风险 分析和 评估. 1 9 7.1 风险 分析 . 1 9 7.2 风险评 估和 缓 解措施 . 1 9专业整理word格式文档8 、附件. . 2 0专业整理word格式文档1、设计 背景1.1 总 体技 术方案 编制的依据MD380 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 品的成本分析 报 告，以及公司 现 有的开 发 人员、技术储备 和测试 装 备的条件和 MD380 产 品开 发计 划的要求而 编 制的。MD380 是MD320 的升 级版本， MD380 相对于MD320 有如下改 变：表 1-1 MD380 vs MD320 比较项目 子项 MD3

7、80 相对 MD320 的改变功率段 MD380 覆盖 MD320 全部功率段总体 电压 等级 覆盖 MD320 电压 等级，新增加三相 480VAC 电压 等级主拓扑 不变，借用 MD320 驱动 部分借用 BCD 结 构借用 MD320N结构 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 设计等软件性能 更快速的系 统 响 应 ，控制精度提高等软件 软件功能 增加位置 扩 展，更多 实 用功能

8、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MD380 借用MD320 功率 驱动 部分， 结构上Size B/C/D 借用MD320N 结 构，后 续新设计 的结构风格与MD320N 保持一致。因此本 总体技 术方案 侧 重于控制系 统 架构， 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)单相220V三相220V电压等级(V)三相380V三相 三相480V 690V0.4 G B0.7 G B B1.5 G B B单机2.2 G B B3.7

9、G C5.5 P C5.5 G C7.5 P C专业整理word格式文档功率等级(kW)单相220V三相220V电压等级(V)三相380V三相 三相480V 690V7.5 G D11P D11G D15P D15G D18.5 P D18.5 G E22P E22G E30P E30G E37P E37G F45P F45G F55P F55G F75P F75G G90P G90G G110P G110G H132P H132G H H160P H H160G H H200P I H200G I H220P I H220G I H250P I H250G I H280P I I280G I

10、 I315P I I专业整理word格式文档功率等级(kW)单相220V三相220V电压等级(V)三相380V三相 三相480V 690V315G J I355P J I355G J I400P J J400G J J450P J J450G J500P J500G J560P J450G I500P I500G I560P I560G J I630P J I630G J J710P J J710G J J并联800P J J800G J900P J500DY I560DY I630DY I710DY J I800DY J J900DY J J1000DY J1100DY J1.3 引用的 标

11、准和 规范无1.4 缩略词和术语 定义专业整理word格式文档专业整理word格式文档2、电气方案 设计2.1 系 统原理电源输入单相220AC整流单元 逆变单元三相220AC三相380AC三相480AC驱动单元三相690AC制动单元控制单元人机界面 通讯 用户给定 故障输出 状态输出 编码器LED Profibus DI输入 DO AO反馈键盘 MODBUS AI输入图2-1 系统 原理 图变频 器主 电 路拓扑采用交直交 整流逆 变型拓扑。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，逆 变单 元通 过PWM 调 制将直流逆变为频 率，幅 值 可 变的三相交流 电。控

12、制 单元通 过用户设 置，系 统给 定， 编码 器反 馈，电压电 流采 样，实时计 算产生PWM 脉冲波控制逆 变单 元产生三相交流 驱动电 机。2.2 系 统架构专业整理word格式文档人机界面制动PWM信号(LED、键盘 )本机IOPWM输出输出使能功率驱动单元制动单元扩展接口扩展IO位置PG接口28xx平台逐波限流保护中断单元电路UVW电流, 母线电压 , 温度采样模拟量归一化 硬件保护单元保护中断SCI(485) 通讯 过压过流 ,VCE差分/OC/UVW/旋变ABZ信号及正余弦信号扩展卡 1ProfBUSP G卡反馈给系统MODBUS缺相检测 虚拟IOABZ信号位置控制接口调试接口主

13、电路继电器图2-2 系统框图MD380 采用 单 芯片架构，避免 MD320 双芯片架构所 带 来的系 统响应的问题 。双芯片方案中由于 电机性能控制和 电 机功能控制是由不同的 CPU完成，相互之 间通过SPI 连 接，数据交 换的瓶 颈使的MD320 在一些要求高速响 应的情况下不能快速响 应 系 统控制指令。MD380 采用一片 TMS320F2808 完成 电 机性能和功能控制，通 过内部RAM 数据交 换 ，快速响应 系统控制指令。 MD380 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、 O

14、C、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 MD380 比MD320 有更广 阔的市 场应用 领域。MD380 除支持通用的 MODBUS 协议 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。MD380 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 内部厂家 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 过内部特殊的控制 变 量可以

15、更灵活控制变频 器。MD380 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MD380 是MD320 升 级 而来，在系 统组 成上基本相同，如下表表 MD380 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专业整理word格式文档控制板 新设计 ，采用 TMS320F2808 DSP 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 新设计塑胶 Si

16、ze 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MD380 开发规 格书6.12.3.2 控制端子参见MD380 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 MD320 一致3、结构方案 设计MD380 功率等 级从0.4kW 450kW ，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，在此基 础上Size E J在外 观 造型上沿用 MD320N 的 风格。Size E 由钣金结构改 为塑胶 结构Size

17、 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 MD320 一致。初步外形尺寸如下表。表 3.1 外形尺寸及安装尺寸功率(kW) SizeH(mm)W(mm)D(mm)H1(mm)W1(mm)H2(mm)W2(mm)0.40.751.5B 186 125 164 172 113 204 762.23.75.5C 248 160 183 236 148 266 1007.511 D 322 208 192 305 190 342 13615专业整理word格式文档功率(kW) SizeH(mm)W(mm)D(mm)H1(mm)W1(mm)H2(mm)W2(mm)18.522 E

18、 430 280 220 412 265 / /303745 F 575 385 260 600 250 / /557590G 700 460 320 730 340 / /110132 H 880 580 370 910 450 / /160200220250I 980 650 380 1030 420 / /280315355 J 1200 800 400 1300 540 / /400H：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

19、 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MD380 系 统测试 方案。4.2 中试阶段样机型式 试验参见MD380 系 统测试 方案。专业整理word格式文档5、单元技术规格MD380 系列 变频 器在功率模 块，驱动单 元借用 MD320 。在MD320 的基 础上更改了 结 构，控制单元。控制 单元的 单板基本重新 设计 ，MD380 新增 单 板如下表所示。表 5-1 MD380 新增 单板列表项目 描述 单 板名称MST552KZ 全系列通用控制板1通用 MST552GA塑胶件 键盘显 示板1参数拷 贝卡 MD38CPPG接口 扩展卡， OC与差

20、分 输入兼容， 选件 MD38PG1扩 PG接口 扩展卡，差分 输入， 带差分分 频输 出， 选件 MD38PG2展接PG接口 扩展卡， 实现UVW 编码 器，选件 MD38PG3口1PG接口 扩展卡， 实现 旋转变压 器接口， 选件 MD38PG4扩PG接口扩展卡， 实现SIN/COS 码盘接口， 选件 MD38PG5展卡不隔离 PG卡：满足Size B 结构， 实现 位置控制 (带RS485? ) MD38PGB扩 DP 卡：SIZE-C 及以上通用， Size B 外置， 选件 MD38DP展接口 2简易IO 卡： 满足Size B 结构， 仅DI x 2 ，DO x 1 、AI x 1

21、( 带RS485? ) MD38EIO定位 PG卡：隔离的差分 PG卡，并 带IO 卡相同的 IO 资 源，无分 频输出 MD38DWPLC卡：用 户可编程扩展卡 MD38PLC驱动 MD380 Size E 专用驱动 板MST183QD15.1 控制板技 术规格5.1.1 单 板名称和型号MD380 全系列共用一 块 控制板， 单板名称 为：MST552KZ15.1.2 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

22、 DSP 接口，通 过 34PIN 排线连 接输入输出 IO 兼容 MD320 ：2xAI,1xAO,5xDI,2xDO,1xRELAY扩展接口 兼容老 扩 展卡，同 时可增加 编码 器接口PG 接口 满 足差分， OC，UVW ，旋变等编码 器输入专业整理word格式文档键盘显 示接口 满足 5 x LED ，9 x KEY具体参 见MD380 开发规格书5.1.3 输 入输 出接口表 通用 PG 接口PIN 标号 描述1 QEP1A2 QEP1B3 QEP1Z DSP 通用 GPIO, 可通 过设置定 义为 QEP，SCI ，CAN ，SPI 等功能4 GP225 GP3467 VCC8

23、GND5V 电源9 UU410 UU511 UU6模拟 量输入，做 Sin/Cos 模拟量 输入，也做 UVW 数字量 输入12 UU7131415 COM16 COM17 24V24V 隔离 电源18 24V表 扩展板接口PIN 标号 描述1 COM2 COM3 24V24V 隔离 电源4 24V5 DI6 普通 DI,5V HC 电平6 DI7 普通 DI,5V HC 电平7 QEP-B 通用 GPIO, 可做 SPIMI, 也可做 QEPB8 QEP-Z 通用 GPIO, 可做 SPICLK, 也可做 QEPZ9 CANATXD 通用 GPIO, 可做 SPIHL, 也可做 CANATX

24、D10 DI8 普通 DI,5V HC 电平11 AI3 ±3V 模拟 量输入12 AO2 AO2-PWM 与 FM 复用13 RTS485 RS485 通讯 接口专业整理word格式文档PIN 标号 描述14 SCIARXD15 SCIATXD16 DI9 普通 DI,5V HC 电平17 CANARXD 通用 GPIO, 也可做 CANARXD18 RESET 复位信号19 QEP-A 通用 GPIO, 可做 SPIMO, 也可做 QEPA20 RELAY2 普通 DO,5V HC 电平,驱动继电 器21 DO2 普通 DO,5V HC 电平22 DI10 普通 DI,5V HC

25、 电平23 15V24 -15V25 5V26 5V5V ，±15V ，GND27 GND28 GND表 用户 端子分类 端子记号 端子功能 说明 技术规 格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<100Hz数字 DI5 多功能高速脉冲 输 入端子 最高 输入频率100kHz输入OP 多功能 输 入端子公共端内部与 COM 、24V 隔离，出厂通 过跳线与+24V短接24V ±10% ，空 载虚电压 不超过30V ，最大 输出24V电流200mA, 内部与 OP/CME/GND 隔离电源 COM 板内24V 地 内部与 CME

26、 、GND 隔离24V 板内提供 24VDO1 DO1: 开路集 电极 输出 隔离漏源极 输出可 编程端子 24VDC/50mA数字输出FM FM: 可 编程脉冲 频率输出CME 开路集 电 极输出公共端作数字 输 出，内部射极与 COM 连(可作 为 普通可编 程开路集 电 集端子 ) ，最高 输出频 率100kHz内部与 COM 、GND 隔离，出厂通 过跳线与COM短接+10V 10V 模 拟电压输 出 10V ±10% ，最大 10mA模拟输入输出GND 模拟地 内部与 COM 、CME隔离AI1 模拟单 端 输入通道 AI1 0 10V ，12 位分辨率，校正精度 0.5

27、AI2 模拟单 端 输入通道 AI2 0 10V/0 20mA 12 位分辨率 ,校正精度 0.5 AO1 模拟输出1 0 10V(0 20mA, 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 ）5.1.4 单板结构工 艺要求专业整理word格式文档1、单 板尺寸范 围与MD320 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 的设计 要求四层 板（ 1.6mm 厚度）；表面 贴装和插装器件混合使用。4、单 板生

28、产工艺双面回流 焊 单 面波峰 焊 手工后 补焊 的方式生 产。5、单板测试 策略和工装夹具 设计进行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。5.1.5 软 件接口MD380 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 DSP 资 源分配Pin 管脚功能 用途(MD380)F1 F2 F3 F447 GPIO0 EPWM1A - -44 GPIO1 EPWM1B SPISIMOD -45 GPIO2 EPWM2A - -48 GPIO3 EPWM2B SPISO

29、MID -PWM51 GPIO4 EPWM3A - -53 GPIO5 EPWM3B SPICLKD ECAP156 GPIO6 EPWM4A EPWMSYNCI EPWMSYNCO DRIVE58 GPIO7 EPWM4B SPISTED ECAP2 HDO-1/AO-260 GPIO8 EPWM5A CANTXB ADCSOCAO BREAK61 GPIO9 EPWM5B SCITXDB ECAP3 AO-1/HDO-264 GPIO10 EPWM6A CANRXB ADCSOCBO RELAY70 GPIO11 EPWM6B SCIRXDB ECAP4 HDI-11 GPIO12 TZ1

30、 CANTXB SPISIMOB 过流95 GPIO13 TZ2 CANRXB SPISOMIB CBC8 GPIO14 TZ3 SCITXDB SPICLKB CBC9 GPIO15 TZ4 SCIRXDB SPISTEB CBC50 GPIO16 SPISIMOA CANTXB TZ5 DI,DO, 显示， 键盘专业整理word格式文档Pin 管脚功能 用途(MD380)52 GPIO17 SPISOMIA CANRXB TZ654 GPIO18 SPICLKA SCITXDB -57 GPIO19 SPISTEA SCIRXDB -63 GPIO20 EQEP1A SPISIMOC CA

31、NTXB67 GPIO21 EQEP1B SPISOMIC CANRXB71 GPIO22 EQEP1S SPICLKC SCITXDBQEP1/ 旋变 RDVEL72 GPIO23 EQEP1I SPISTEC SCIRXDB83 GPIO24 ECAP1 EQEP2A SPISIMOB QEP2-A/HDI-191 GPIO25 ECAP2 EQEP2B SPISOMIB QEP2-B99 GPIO26 ECAP3 EQEP2I SPICLKB QEP2-I79 GPIO27 ECAP4 EQEP2S SPISTEB 485-R/T92 GPIO28 SCIRXDA - TZ5 SCI ，

32、编程4 GPIO29 SCITXDA - TZ6 DP 卡/PLC 卡接口6 GPIO30 CANRXA - - GPIO 或者 监控7 GPIO31 CANTXA - - GPIO 或者 监控100 GPIO32 SDAA EPWMSYNCI ADCSOCAO5 GPIO33 SCLA EPWMSYNCO ADCSOCBOEEPROM43 GPIO34 - - - 旋变 sample5.2 位置控制 扩展板技 术规格5.2.1 单 板名称和型号选件，MD380 带 定位功能的 扩展IO 卡， 单 板名称 为：MD38DW5.2.2 输 入输 出接口表 用户 端子分类 端子 记号 端子功能 说

33、明 技术规 格通 讯 485 485 差分信号正端 标准RS-485 通讯 接口接口 485 485 差分信号 负端 标准RS-485 通讯 接口A+ 编码 器A相正端A- 编码 器A相负端 仅差分 ，可提 供5V 电源， 最大100mA, 输入频 率 编码 器接口 B+ 编码 器B相正端 <300kHzB- 编码 器B相负端专业整理word格式文档分类 端子 记号 端子功能 说明 技术规 格Z+ 编码 器Z相正端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光耦隔离 漏源极 输入可 编程端子 ，最高 输入频 率DI6-DI10 多功能 输 入端子100HzO

34、P1 多功能 输 入端子公共端 内部与 COM 、24V 隔离，出厂通 过跳线与+24V 短接24V电源24V ±10% ，空 载虚电压 不超 过30V ，最大 输出电流24V 板内提供 24V200mA, 内部与 OP/CME/GND 隔离COM 板内24V 地 内部与 CME 、GND 隔离DO2 开路集 电 极输出 光耦隔离漏源极 输出可 编程端子， 24VDC/50mA 数字输出 CME1 开路集 电 极输出公共端 内部与 COM 、GND 隔离，出厂通 过跳线 与COM 短接+10V 10V 模 拟电压输 出 10V ±10% ，最大 10mA模拟输入输出GND

35、模拟地 内部与 COM 、CME隔离AI3 模拟单 端 输入通道 ±10V, 1% 精度 ,可 选为电 机PTC输入AO2 模拟单 端 输出通道0 10V/0 20mA, 12 位分辨率 ,1% 精度,手动校正,与FM复用继电 器输出PA/PB/PC 继电器输出PA-PB ： 常 闭 ； PA-PC ： 常 开 ， 触 点 容 量 ：250VAC/3A （COS=0.4 ）屏蔽 PE 屏蔽接地 内部与主回路端子 PE相连5.2.3 单板结构工 艺要求1、单 板尺寸范 围148mm x 89mm2、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 的设计 要求四层 板（ 1.6mm 厚度）；表面 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 的方式生 产5、单板测试 策略和工装夹具 设计进行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。