基于FPGA的變頻調(diào)速系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新的電力電子器件不斷出現(xiàn)，自動(dòng)化控制理論技術(shù)不斷成熟，全數(shù)字化的微控制器產(chǎn)品也日新月異，這些發(fā)展都決定了電氣傳動(dòng)系統(tǒng)會(huì)有新格局的產(chǎn)生。交流傳動(dòng)系統(tǒng)有著節(jié)能、環(huán)保、高性能并且更適應(yīng)惡劣的環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，這使得交流傳動(dòng)會(huì)逐漸取代傳統(tǒng)的直流傳動(dòng)，交流傳動(dòng)將在電氣傳動(dòng)領(lǐng)域中扮演主角。
　　 本文研究基于FPGA變頻調(diào)速系統(tǒng)，系統(tǒng)以大規(guī)模集成芯片F(xiàn)PGA為控制核心，設(shè)計(jì)基于矢量控制技術(shù)和SVPWM脈寬調(diào)制技術(shù)的新一代交流變

2、頻調(diào)速系統(tǒng)。
　　 研究了三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)特性，在此基礎(chǔ)上研究了矢量控制策略和空間電壓矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)算法。矢量控制系統(tǒng)基本思想是將三相異步電動(dòng)機(jī)模型通過(guò)等效變換變?yōu)橹绷麟妱?dòng)機(jī)模型，對(duì)強(qiáng)耦合的變量實(shí)現(xiàn)解耦，從而將復(fù)雜的異步電機(jī)模型簡(jiǎn)單化?？臻g電壓矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)算法是利用伏秒原理，通過(guò)六個(gè)基本空間電壓矢量和零電壓矢量共同合成所希望的空間電壓矢量。合成過(guò)程中需要選擇扇區(qū)、選擇主輔矢量、計(jì)算主輔矢量作用

3、時(shí)間、計(jì)算開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)刻以及利用七段式矢量合成法完成SVPWM波的生成。
　　 設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的主電路。主要包括三相不可控整流電路，直流濾波電路，三相逆變電路以及LC濾波電路，對(duì)各電路中元器件進(jìn)行了選型計(jì)算。
　　 完成了以大規(guī)模集成現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA芯片為核心的控制電路部分的設(shè)計(jì)?？刂齐娐返暮诵牟糠质荈PGA芯片，F(xiàn)PGA選用的是Xilinx(賽靈思)公司Spartan-Ⅱ系列的XC2S100-5PQ208芯片，它有著

4、低功耗、高頻率和大規(guī)模等優(yōu)點(diǎn)，將一些硬件電路可以通過(guò)硬件描述語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以使得硬件電路的設(shè)計(jì)更加靈活。還有對(duì)控制電路中輔助硬件電路的設(shè)計(jì)，包括光耦合隔離驅(qū)動(dòng)電路、過(guò)流保護(hù)電路、過(guò)壓保護(hù)電路以及溫度檢測(cè)電路等。
　　 利用MATLAB/SIMULINK仿真軟件對(duì)整個(gè)變頻調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行建模和仿真，得出了理想的仿真波形，包括三相異步電機(jī)的定子電流波形，轉(zhuǎn)速波形以及電磁轉(zhuǎn)矩波形，從而驗(yàn)證了基于矢量控制策略和SVPWM脈寬調(diào)制技術(shù)所設(shè)計(jì)的