隨著經(jīng)濟的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進步，永磁電機的研發(fā)和控制技術(shù)都有了快速的發(fā)展。永磁電機的發(fā)展也帶來了永磁電機控制器的發(fā)展，電機控制器已經(jīng)由傳統(tǒng)的模擬元件控制器，逐漸轉(zhuǎn)向數(shù)模混合控制器、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)字電機控制技術(shù)得到越來越多的關(guān)注。現(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)無刷直流電機控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，分析了采用FPGA實現(xiàn)電機控制的優(yōu)點。詳細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速度閉環(huán)控制的基礎(chǔ)上，本文在一片F(xiàn)PGA芯片上實現(xiàn)了多臺永磁無刷直流電機的速度閉環(huán)獨立控制系統(tǒng)。介紹了采用FPGA進行多臺電機控制具有獨特的優(yōu)勢，這些優(yōu)勢使得FPGA在實現(xiàn)多臺電機控制時非常方便，具有單片機(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控制系統(tǒng)分別進行了實驗驗證。
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。從電路方面詳細分析了采用不同的PWM調(diào)制，換相時無刷直流電機母線的反向電流問題。借助FPGA平臺，對各種PWM調(diào)制方式進行了實驗，對理論分析進行了驗證。
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FPGA中運行。本文借助XSG軟件設(shè)計在XSG/Simulink中實現(xiàn)了永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)的混合建模算法，并進行了仿真。
標簽：
FPGA
永磁電機
控制系統(tǒng)
上傳時間：
2013-04-24
上傳用戶：wangyi39
