基于FPGA的永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)的實現(xiàn).pdf

1、隨著新型永磁性材料的研發(fā)及電機相關控制技術的迅猛發(fā)展，永磁同步電機在交流驅(qū)動領域得到廣泛的應用。電機控制系統(tǒng)從模擬元件控制器向全數(shù)字控制器技術轉(zhuǎn)變。隨著現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)器件和現(xiàn)代電子設計自動化(EDA)技術的發(fā)展，單片F(xiàn)PGA芯片即可實現(xiàn)矢量控制算法。此技術能夠克服模擬伺服系統(tǒng)的零點漂移、可靠性低和分散性大的不足，且改善控制電路的可靠性、控制精度、設計體積和開發(fā)周期。通過FGPA芯片的技術驗證，以軟件方式實現(xiàn)硬件電路測試，避

2、免設計時出現(xiàn)流片風險，較好的與硬件設計相結(jié)合。通過FPGA實現(xiàn)永磁同步電機的高性能控制，具有重要的應用價值和研究意義，在軍事和工業(yè)領域具有廣闊的應用前景。
　　 本文首先闡述永磁同步電動機的數(shù)學模型和空間矢量控制理論，對內(nèi)置式永磁同步電機的最大轉(zhuǎn)矩電流比控制進行研究，提出變階次分段曲線擬合算法。該算法在最大轉(zhuǎn)矩電流比控制下，采用多段由一階和二階所組成多項式曲線，擬合轉(zhuǎn)矩與交、直軸電流的關系曲線。通過仿真驗證，證明該算法比傳統(tǒng)的單

3、段四次多項式擬合方法更優(yōu)化，且計算量明顯減小。
　　 其次，介紹永磁同步電機矢量控制算法在ISE開發(fā)平臺上的設計流程，詳細講解系統(tǒng)各模塊的數(shù)字化實現(xiàn)方法，其中包括速度檢測、位置檢測、矢量變換、PI調(diào)節(jié)器和電壓空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)模塊。在滿足設計要求的基礎上優(yōu)化各模塊的設計，以降低其所占有用的芯片資源。矢量變換模塊使用CORDIC(CoordinateRotation Digital Computer)算法，即坐標旋轉(zhuǎn)計