永磁同步电机控制芯片的设计

《永磁同步电机控制芯片的设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要永磁材料的迅速发展以及各种控制策略的产生，使得永磁同步电机在交流伺服领域得到越来越广泛的应用。随着电子设计自动化(EDA)技术和现场可编程门阵列(FPGA)器件的不断发展和进步，使用单片FPGA已经可以完全实现复杂的控制算法，并且具有灵活、可重构、运行速度快、可靠性高等优点。FPGA经配置后，以硬件方式工作，比DSP软件运行方式具有更高的可靠性。因此，研究高性能交流伺服驱动系统的FPGA实现，具有深刻的意义，为永磁同步电机控制专用芯片(ASIC)的开发奠定基础。本文为研制永磁同步电机控制专用芯片(ASIC)，完成了控制芯

2、片FPGA原型设计的前期研究工作，主要研究工作如下：1．介绍永磁同步电机的结构和分类，通过建立永磁同步电机的数学模型，详细分析介绍了电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)的基本原理及其实现。2．以ALTERACycloneIIEP2C35F672为基础，根据设计要求把控制芯片划分为坐标变换、PI控制器、空间矢量脉宽调制、转子位置及速度检测和A／D转换及电流采样等功能模块，并用VHDL语言对这些功能模块进行了设计。在算法设计中，采用正余弦查表电路实现矢量的旋转变换，采用有限状态机(FSM)实现电压空间矢量脉宽调制。3．利用ALTE

3、RAQuartusII开发软件对设计的永磁同步电机控制芯片各功能模块进行功能及时序仿真，并对仿真结果进行了分析。仿真结果表明电机芯片设计的正确性。4．在ALTERADE2开发板上对芯片进行了物理验证和调试，以测试电机控制芯片的性能。实验结果表明，芯片可以满足设计的目标和要求，实现永磁同步电机的转子磁场定向控制，并且具有较好的机械特性、稳定性和线性控制特性，从而验证了设计的永磁同步电机控制芯片的正确性和可行性。关键词：永磁同步电机；FPGA；正余弦查表；空间矢量脉宽调制广东工业大学工学硕士学位论文ABSTRACTPermane

4、ntmagnetsynchronousmotor(PMSM)iswidelyusedinACservosystemwiththedevelopmentofpermanentmagnetismmaterialandcontrolmethod．AsthetechnologyofElectronicDesignAutomation(EDA)andFieldProgrammableGateArray(FPGA)develop，thecomplexcontrolalgorithmcouldberealizedwithFPGA—base

5、dsinglechip，whichisofadvantagesofflexibility，reconnguration，highspeedandhighreliability．Afterconfiguration，FPGAcouldworkinhardwareway，whichisofhigherreliabilitythanthatofDSP．So，toresearchtherealizationofhighperformanceACservosystemonFPGAisofprofoundsignificanceandl

6、aysafoundationforthedevelopmentofPMSMcontrolASIC．FPGA·basedprototypedesignofPMSMControlICwasimplemented，SOastogetthePMSMcontrolASIC．Themainresearchworkcanbesummarizedasfollow：1．IntroducedthestructureandclassificationofPMSMandanalyzethebasicprinciplesandrealizationo

7、fvoltageSpaceVectorPulseWidthModulationindetailbybuildingmathematicalmodelofPMSM．2．Accordingtothedesignrequirement，dividedthePMSMcontrolICintoseveralfunctionalmodulesbasedonALTERACycloneIIEP2C35F672，includingcoordinatetransformmodule，PIcontrollermodule，SpaceVectorP

8、ulseWidthModulationmodule，detectionofrotorpositionandspeedmoduleandA／Dtransformandcurrentcollectionmodule．A11thefunctionalmodulesweredesignedbyVH