MD380总体技术方案

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 ......................................................................... 4

1.1 总体技术方案编制的依据 ...................................................... 4 1.2 总体技术方案描述的产品名称和型号 ............................................ 4 1.3 引用的标准和规范 ............................................................ 6 1.4 缩略词和术语定义 ............................................................ 6 2、电气方案设计 ..................................................................... 7

2.1 系统原理 .................................................................... 7

2.1.1 系统原理图 ........................................... 错误!未定义书签。 2.2 系统架构 .................................................................... 7 2.3 系统组成 .................................................................... 8 2.3 系统接口 .................................................................... 8

2.3.1 主回路端子 ............................................................ 8 2.3.2 控制端子 .............................................................. 8 2.4 电气关系 .................................................................... 8 2.5 主回路设计 .................................................................. 8 3、结构方案设计 ..................................................................... 8 4、系统测试方案 ..................................................................... 9

4.1 开发阶段样机系统测试 ........................................................ 9 4.2 中试阶段样机型式试验 ........................................................ 9 5、单元技术规格 .................................................................... 10

5.1 控制板技术规格 ............................................................. 10

5.1.1 单板名称和型号 ....................................................... 10 5.1.2 单板电气性能和功能描述 ............................................... 10 5.1.3 输入输出接口 ......................................................... 10 5.1.4 单板结构工艺要求 ..................................................... 12 5.1.5 软件接口 ............................................................. 12 5.2 位置控制扩展板技术规格 ..................................................... 13

5.2.1 单板名称和型号 ....................................................... 13 5.2.2 输入输出接口 ......................................................... 13 5.2.3 单板结构工艺要求 ..................................................... 14 5.3 驱动板技术规格 ............................................................. 14 5.5 散热器技术规格 ............................................................. 14 6、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 ..................... 15

6.1 EMC的方案设计 .............................................................. 15 6.2 可靠性和可维护性的方案设计 ................................................. 15 6.3 防护性和安规的方案设计 ..................................................... 15 7、风险分析和评估 .................................................................. 15

7.1 风险分析 ................................................................... 15 7.2 风险评估和缓解措施 ......................................................... 15 8、附件 ............................................................................ 15

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:

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

1.3 引用的标准和规范

1.4 缩略词和术语定义

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 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

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、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

2.3 系统接口

2.3.1 主回路端子

参见《MD380开发规格书》6.1 2.3.2 控制端子

参见《MD380开发规格书》6.2

2.4 电气关系

参见图2-2

2.5 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 F~J 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

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《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。

5.1 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:MST552KZ1 5.1.2 单板电气性能和功能描述

5.1.3 输入输出接口

机密文件,注意保密!

5.1.4 单板结构工艺要求

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。

机密文件,注意保密!

5.2 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:MD38DW 5.2.2 输入输出接口

机密文件,注意保密!

5.2.3 单板结构工艺要求

1、单板尺寸范围

148mm x 89mm 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。

5.3 驱动板技术规格

除Size E外,MD380各功率等级借用相同功率等级的MD320驱动板 Size E 驱动板电路主要部分不变,功率模块选用不变。

相对MD320 Size E驱动板,MD380 Size E驱动板有如下变化。 1 单板名称

单板名称:MST183QD1 2 端子台选择

选用PCB 焊接型端子台,可以降低成本,经过计算需要100A 的端子来满足37KW 功率输出,但市面上没有100APCB 焊接型端子台标准品,只能开模设计。

3 整流单元

同样也是为了降低成本,整流单元选用和功率模块相同高度(17mm )的整流单元。具体型号待定。

5.5 散热器技术规格

借用MD320

机密文件,注意保密!

6、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

同MD320

6.2 可靠性和可维护性的方案设计

同MD320

6.3 防护性和安规的方案设计

同MD320

7、风险分析和评估

7.1 风险分析

7.2 风险评估和缓解措施

8、附件

附件1:《Size E结构设计方案书》 附件2:《钣金结构设计方案书》 附件3:《MD380变频器测试方案》 附件4:《MD380开发规格书》

机密文件,注意保密!


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