基于FPGA的永磁電機(jī)控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，永磁電機(jī)的研發(fā)和控制技術(shù)都有了快速的發(fā)展。永磁電機(jī)的發(fā)展也帶來了永磁電機(jī)控制器的發(fā)展，電機(jī)控制器已經(jīng)由傳統(tǒng)的模擬元件控制器，逐漸轉(zhuǎn)向數(shù)?；旌峡刂破?、全數(shù)字控制器。基于現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA——Field Programmable Gate Array)的新一代數(shù)字電機(jī)控制技術(shù)得到越來越多的關(guān)注?，F(xiàn)在的FPGA不僅實現(xiàn)了軟件需求和硬件設(shè)計的完美集合，還實現(xiàn)了高速與靈活性的完美結(jié)合，使其已超越了ASIC器

2、件的性能和規(guī)模。在工業(yè)控制領(lǐng)域，F(xiàn)PGA雖然起步較晚，但是發(fā)展勢頭迅猛。
　　 本文在介紹了傳統(tǒng)無刷直流電機(jī)控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，分析了采用FPGA實現(xiàn)電機(jī)控制的優(yōu)點。詳細(xì)介紹了使用硬件編程語言，在FPGA中編程實現(xiàn)永磁無刷直流電機(jī)速度閉環(huán)控制的各個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如：PI調(diào)節(jié)器、數(shù)字PWM等等。在實現(xiàn)永磁無刷直流電機(jī)速度閉環(huán)控制的同時，將速度檢測環(huán)節(jié)采用FPGA實現(xiàn)，減小了系統(tǒng)硬件開銷。在實現(xiàn)單臺永磁無刷直流電機(jī)速度閉環(huán)控制的基礎(chǔ)上，本

3、文在一片F(xiàn)PGA芯片上實現(xiàn)了多臺永磁無刷直流電機(jī)的速度閉環(huán)獨立控制系統(tǒng)。介紹了采用FPGA進(jìn)行多臺電機(jī)控制具有獨特的優(yōu)勢，這些優(yōu)勢使得FPGA在實現(xiàn)多臺電機(jī)控制時非常方便，具有單片機(jī)(MCU)和數(shù)字信號處理器(DSP)無法比擬的優(yōu)點。文中對基于FPGA的單臺和多臺永磁無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)分別進(jìn)行了實驗驗證。
　　 FPGA編程靈活，設(shè)計方便，本文在FPGA中實現(xiàn)了各種不同的PWM調(diào)制方式。從電路方面詳細(xì)分析了采用不同的PWM調(diào)制

4、，換相時無刷直流電機(jī)母線的反向電流問題。借助FPGA平臺，對各種PWM調(diào)制方式進(jìn)行了實驗，對理論分析進(jìn)行了驗證。
　　 另外，本文介紹了目前非常流行的一種FPGA圖形化設(shè)計方法，即基于XSG(Xilinx System Generator)的FPGA設(shè)計。這種設(shè)計方法具有圖形化、模塊化的優(yōu)點，大大方便了用戶的FPGA開發(fā)設(shè)計。在XSG中建立的仿真系統(tǒng)，區(qū)別于傳統(tǒng)的Simulink仿真，可以直接生成相應(yīng)的硬件編程語言代碼下載到FP