基于FPGA的感應(yīng)電機(jī)特性分析硬件單元的設(shè)計(jì).pdf

1、電機(jī)作為一種重要的機(jī)電產(chǎn)品,廣泛的應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人們?nèi)粘Ｉ畹雀鱾€(gè)領(lǐng)域。為了保證電機(jī)的質(zhì)量,以及對(duì)電機(jī)的性能進(jìn)行研究分析,電機(jī)測(cè)試是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。近年來(lái),隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的大量應(yīng)用,為測(cè)試系統(tǒng)的發(fā)展開(kāi)拓了新的途徑；現(xiàn)代電子技術(shù)的迅速發(fā)展,為提高電機(jī)試驗(yàn)的精度和速度,進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性測(cè)試及采用新的測(cè)試方法提供了可能性,進(jìn)一步推動(dòng)了電機(jī)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展。在這種發(fā)展的大背景下,我們進(jìn)行了針對(duì)電機(jī)的綜合測(cè)試系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。
　　 本文主要

2、研究的是一個(gè)對(duì)感應(yīng)電機(jī)物理量進(jìn)行特性分析的硬件單元,是以基于FPGA的FFT處理器設(shè)計(jì)為主要研究對(duì)象。其核心算法是以快速傅里葉變換FFT(FastFourier Transforms)為理論基礎(chǔ)的諧波分析方法。具體方案是采用FPGA(Field-Programmable Gate Array)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的,對(duì)由ARM(Advanced RISCMachines)所采集到的感應(yīng)電機(jī)的物理量進(jìn)行分析的硬件單元。
　　 隨著FPGA技術(shù)

3、的普及,以及FFT算法在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,使用FPGA芯片設(shè)計(jì)FFT正在世界范圍內(nèi)興起。FPGA芯片具備在線可編程能力、可配置性強(qiáng)、速度快、密度高、功耗低等特點(diǎn),適合于運(yùn)算量大的數(shù)字信號(hào)處理。利用FPGA實(shí)現(xiàn)FFT運(yùn)算,使數(shù)字信號(hào)處理由軟件編程實(shí)現(xiàn)改為硬件邏輯實(shí)現(xiàn),從而使FFT的處理速度更快,應(yīng)用更廣。
　　 本文根據(jù)電機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)FFT處理器的實(shí)際需求,比較了傳統(tǒng)的FFT處理器算法及硬件架構(gòu)后,提出了一種用FPGA實(shí)現(xiàn)FFT

4、算法的新方案,即采用基-2 DIT-FFT算法、整體順序處理、蝶形運(yùn)算流水線處理的IEEE單精度浮點(diǎn)設(shè)計(jì)方案,設(shè)計(jì)了32位字長(zhǎng)8點(diǎn)復(fù)數(shù)FFT處理器,即感應(yīng)電機(jī)特性分析硬件單元設(shè)計(jì)。其中加法器單元用FPU(IEEE754浮點(diǎn)單元)實(shí)現(xiàn),從而使其運(yùn)算精度更高,并且設(shè)計(jì)了UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)核用來(lái)構(gòu)建對(duì)FFT算法的測(cè)試平臺(tái)。在QuartusⅡ軟件上通過(guò)了綜合,并且利