3-Phase AC Indudction Vector Control Drive with Single Shunt Current Sensing, Rev. 0
Freescale Semiconductor 7
List of Figures
2-1 Three-Phase AC Induction Motor — Cross Section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2-2 AC Induction Motor Speed-Torque Characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2-3 Stator Current Space-Vector and Its Projection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2-4 Application of the General Reference Frame . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2-5 Induction Motor Space-Vector Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2-6 Induction Motor Equivalent Circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2-7 Vector Control Transformations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2-8 Vector Control Algorithm Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2-9 Rotor Mag. Flux Estimator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2-10 Power Stage Schematic Diagram. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2-11 Basic Space Vectors and Voltage Vector Projection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3-1 System Concept . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
4-1 Hardware System Configuration. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
4-2 MC56F8013/23 Controller Board Top View . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
4-3 Block Diagram of the MC56F8013/23 Controller Board . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
4-4 3-Phase AC/BLDC High Voltage Power Stage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
4-5 3-Phase AC/BLDC Power Stage Block Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
5-1 Main Data Flow. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
5-2 ADC Triggering. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
5-3 ADC End Of Scan and PWM Reload Interrupts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
5-4 DC-Link Current Shunt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
5-5 Current Amplifier for DC-Link Current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
5-6 Current Sampling Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
5-7 Passing Active Vector. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
5-8 Low Modulation Index. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
5-9 Edge Moving when Passing Active Vector . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
5-10 Edge Moving when Low Modulation Indexes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
5-11 Quadrature Encoder Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
5-12 QuadTimer Channels Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
5-13 Speed Processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
5-14 State Diagram — General Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
5-15 FreeMASTER Control Screen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
6-1 Demo Application Setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
6-2 MC56F8013/23 Controller Board View. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
6-3 Demo Application Connection Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66