MD380总体技术方案.doc
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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
2、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
3、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。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 引用的标准和规范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72.2 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94.1 开发阶段样机系统测试94.2 中试阶
4、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146、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156.1 EMC的方案设计156.2 可靠性和可维护性的方案设计156.3 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1
5、57.2 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电压等级主拓扑不变,借用MD320驱动部分结构借用BCD结构借用MD320N塑胶Size E
6、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
7、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0.4GB0.7GBB1.5GBB2.2GBB3.7GC5.5PC5.5GC7.5PC7.5GD11PD11GD15PD15GD18.5PD18.5GE22PE22GE30PE30GE37PE37GF45PF45GF55PF55GF75PF75GG90PG90GG110PG110GH132PH132GHH160PHH160GHH200PIH200GIH220PIH220GIH250PIH250GIH280PII280GII315PII315GJI355PJI355GJI400PJJ4
8、00GJJ450PJJ450GJ500PJ500GJ560PJ并联450GI500PI500GI560PI560GJI630PJI630GJJ710PJJ710GJJ800PJJ800GJ900PJ500DYI560DYI630DYI710DYJI800DYJJ900DYJJ1000DYJ1100DYJ1.3 引用的标准和规范无1.4 缩略词和术语定义2、电气方案设计2.1 系统原理人机界面LED键盘电源输入单相220AC三相220AC三相380AC三相480AC三相690AC整流单元通讯ProfibusMODBUS逆变单元控制单元编码器反馈驱动单元制动单元用户给定DI输入AI输入故障输出DO
9、状态输出AO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28xx平台人机界面(LED、键盘)本机IO扩展接口扩展IOSCI(485)通讯调试接口ProfBUSMODBUSPWM输出输出使能功率驱动单元制动单元逐波限流单元电路缺相检测扩展卡1PG卡主电路继电器反馈给系统模拟量归一化UVW电流,母线电压,温度采样ABZ信号及正余弦信号保
10、护中断位置控制接口制动PWM信号硬件保护单元过压过流,VCE保护中断ABZ信号差分/OC/UVW/旋变位置PG接口虚拟IO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
11、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
12、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2.3.1 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MD380开发规格书6.12.3.2 控制端子参见MD380开发规格书
13、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0.4kW450kW,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,在此基础上Size EJ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 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)0.4B186125164172113204760.751.52.23
14、.7C2481601832361482661005.57.5D322208192305190342136111518.5E430280220412265/223037F575385260600250/455575G700460320730340/90110H880580370910450/132160200I9806503801030420/220250280315J12008004001300540/355400H: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
15、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。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通用全系列通用控制板MST552KZ1塑胶件键盘显示板MST552GA1参数拷贝卡MD38CP扩展卡扩展接口1PG接口扩展卡,OC与差分输入兼容,选件MD38PG1PG接口扩展卡,差分输入,带差分分频输出,选件MD38PG2PG接口扩展卡,实现
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