永磁同步電機(jī)控制器的研究與芯片設(shè)計(jì).pdf

1、永磁材料的迅速發(fā)展以及各種控制策略的產(chǎn)生，使得永磁同步電機(jī)在交流伺服領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。隨著電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）器件的不斷發(fā)展和進(jìn)步，使用單片F(xiàn)PGA已經(jīng)可以完全實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制算法，并且具有靈活、可重構(gòu)、運(yùn)行速度快、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。FPGA經(jīng)配置后，以硬件方式工作，比DSP軟件運(yùn)行方式具有更高的可靠性。因此，研究高性能交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的FPGA實(shí)現(xiàn)，具有深刻的意義，為永磁同步電機(jī)控制專用芯片（

2、ASIC）的開(kāi)發(fā)奠定基礎(chǔ)。 本文為研制永磁同步電機(jī)控制專用芯片（ASIC），完成了控制芯片F(xiàn)PGA原型設(shè)計(jì)的前期研究工作，主要研究工作如下： 1.介紹永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和分類，通過(guò)建立永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，詳細(xì)分析介紹了電壓空間矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）的基本原理及其實(shí)現(xiàn)。 2.以ALTERACycloneIIEP2C35F672為基礎(chǔ)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求把控制芯片劃分為坐標(biāo)變換、PI控制器、空間矢量脈寬調(diào)制、轉(zhuǎn)子位

3、置及速度檢測(cè)和A/D轉(zhuǎn)換及電流采樣等功能模塊，并用VHDL語(yǔ)言對(duì)這些功能模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)。在算法設(shè)計(jì)中，采用正余弦查表電路實(shí)現(xiàn)矢量的旋轉(zhuǎn)變換，采用有限狀態(tài)機(jī)（FSM）實(shí)現(xiàn)電壓空間矢量脈寬調(diào)制。 3.利用ALTERAQuartusII開(kāi)發(fā)軟件對(duì)設(shè)計(jì)的永磁同步電機(jī)控制芯片各功能模塊進(jìn)行功能及時(shí)序仿真，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了分析。仿真結(jié)果表明電機(jī)芯片設(shè)計(jì)的正確性。 4.在ALTERADE2開(kāi)發(fā)板上對(duì)芯片進(jìn)行了物理驗(yàn)證和調(diào)試，以測(cè)試電