基于FPGA的永磁同步电机矢量控制IC的设计.pdfVIP

工业 自 DOI：10．3969／j．issn．1009-9492．2013．06．003 基于FPGA的永磁同步电机矢量控制IC的设计 覃曾攀，曾岳南，吴礼智 (广东工业大学 自动化学院，广东广州 510006) 摘要：介绍了一种基于FPGA的永磁同步电机单芯片控制器的设计方案，详述了永磁同步电机数学模型及矢量控制原理。系统 通过使用硬件描述语言 (VHDL)，采用硬件模块化的方式来设计永磁同步 电机控制器，并利用Altera公司的Cyclone111 EP3C25Q240CSN型FPGA，结合功率驱动板实现对交流永磁同步电机的双闭环控制。 关键词：FPFA；永磁同步电机；空间矢量控制；硬件描述语言 中图分类号：TM301．2 文献标识码：A 文章编号：1009—9492(2013)06—0011—04 DesignofaFPGA—BasedVectorControlICf0rPMSM QINZeng—pan，ZENGYue—nan，WULi—zhi (FacultyofAutomationGuangdongUniversityofTechnology，Guangzhou510006，China) Abstract：A single—chipcontrollerforthepermanentmagnetsynchronousmotorisdescribesbased on FPGA．Thepaperanalysethe mathematicalmodelandthevectorcontrolprincipleofthepermanentmagnetsynchronousmotor．Thesystem usehardwaredescription language and hardware modularapproach to design the pemr anentmagnetsynchronousmotorcontroller， making use of Ahera CorporationtheCyclonelflEP3C25Q24OC8NbasedFPGAandpowerdriverboardtoachievethedualclosed—loopcontrolofAC pemr anentmagnetsynchronousmotor． Keywords：FPFA；PMSM；SVPWM；VHDL 0引言 1永磁同步电机数学模型及其矢量控制策略 随着 电力电子技术的发展 、新材料的出现 、 1．1永磁同步电机在同步旋转坐标系中的数学模型 微处理器水平的不断提高和交流控制理论研究不 永磁同步电机在同步旋转坐标系中的电压方 断地深入 ，永磁同步电机在航空航天、数控机 程 ： 床 、加工制造、机器人等方面获得了广泛应用。 d M = iq扎 q +toLdid+ 由于数字控制技术的发展，使得数字控制器在处 。 理速度、抗干扰 、系统稳定性等方面都是模拟控 M +L +wL 制器无法 比拟的 。近年来 ，基于FPGA的电机 控制得到越来越多的关注，它不仅实现了软件需 永磁同步电机电磁转矩方程为： 求和硬件设计的完美集合 ，还实现了高速与灵活 = P +Ld-Li】 性的完美结合，使其超越了ASIC器件的性能和规 、 为电机直轴 、交轴同步电感 ， 为 模，也超越了传统意义