集成FPGA的永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)是一個(gè)交叉多門(mén)工程學(xué)科的研究領(lǐng)域，隨著國(guó)內(nèi)外的科研人員，機(jī)構(gòu)和企業(yè)進(jìn)入該領(lǐng)域，其理論方法和實(shí)現(xiàn)技術(shù)不斷取得新突破。本文圍繞矢量控制策略，對(duì)永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，摒棄傳統(tǒng)的DSP主控方案，利用單片高性能FPGA芯片，在硬件和代碼上實(shí)現(xiàn)電機(jī)的控制系統(tǒng)。詳細(xì)內(nèi)容如下所述：
　　1.文章首先建立永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型并對(duì)比經(jīng)典的矢量控制方法，選擇id=0的電流策略定向控制轉(zhuǎn)子磁鏈，利用坐標(biāo)系變換的方法在理論上解

2、除電流轉(zhuǎn)矩分量與勵(lì)磁分量的耦合關(guān)系。引入SVPWM技術(shù)，通過(guò)仿真驗(yàn)證算法實(shí)現(xiàn)矢量控制技術(shù)的有效性。
　　2.分析電機(jī)控制系統(tǒng)內(nèi)各環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型和等效條件，系統(tǒng)電流環(huán)節(jié)采用雙內(nèi)環(huán)結(jié)構(gòu)，速度環(huán)節(jié)作為外環(huán)。運(yùn)用工程方法設(shè)計(jì)電流控制器，利用零極點(diǎn)配置法設(shè)計(jì)速度控制器，通過(guò)仿真分析獲得穩(wěn)定裕度大，抗擾動(dòng)能力強(qiáng)的零極點(diǎn)位置。針對(duì)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)能力對(duì)控制器輸出的約束，導(dǎo)致系統(tǒng)對(duì)超調(diào)響應(yīng)緩慢的問(wèn)題，設(shè)計(jì)兩種抗飽和控制器，通過(guò)仿真波形比較兩者的性能。為提

3、高電機(jī)調(diào)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)，提出參數(shù)自整定模糊PI控制器，并對(duì)其結(jié)構(gòu)、變量與參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
　　3.為電機(jī)控制設(shè)計(jì)硬件電路，分為主控制板和功率驅(qū)動(dòng)板。主控板上以單片F(xiàn)PGA器件為核心，并設(shè)計(jì)最小系統(tǒng)電路。功率驅(qū)動(dòng)板主要實(shí)現(xiàn)整流與逆變功能，向電機(jī)提供驅(qū)動(dòng)電源。輔助電路包括電流檢測(cè)、位置信號(hào)反饋電路，電壓轉(zhuǎn)換電路和隔離電路。
　　4.為電機(jī)控制設(shè)計(jì)HDL代碼。前期需要制定運(yùn)算數(shù)據(jù)的數(shù)制格式，采用VHDL語(yǔ)言描述坐標(biāo)變換模塊，SVP