永磁同步電機控制器的研究與芯片設計.pdf

1、永磁材料的迅速發(fā)展以及各種控制策略的產(chǎn)生，使得永磁同步電機在交流伺服領域得到越來越廣泛的應用。隨著電子設計自動化（EDA）技術和現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）器件的不斷發(fā)展和進步，使用單片F(xiàn)PGA已經(jīng)可以完全實現(xiàn)復雜的控制算法，并且具有靈活、可重構、運行速度快、可靠性高等優(yōu)點。FPGA經(jīng)配置后，以硬件方式工作，比DSP軟件運行方式具有更高的可靠性。因此，研究高性能交流伺服驅動系統(tǒng)的FPGA實現(xiàn)，具有深刻的意義，為永磁同步電機控制專用芯片（

2、ASIC）的開發(fā)奠定基礎。 本文為研制永磁同步電機控制專用芯片（ASIC），完成了控制芯片F(xiàn)PGA原型設計的前期研究工作，主要研究工作如下： 1.介紹永磁同步電機的結構和分類，通過建立永磁同步電機的數(shù)學模型，詳細分析介紹了電壓空間矢量脈寬調制（SVPWM）的基本原理及其實現(xiàn)。 2.以ALTERACycloneIIEP2C35F672為基礎，根據(jù)設計要求把控制芯片劃分為坐標變換、PI控制器、空間矢量脈寬調制、轉子位

3、置及速度檢測和A/D轉換及電流采樣等功能模塊，并用VHDL語言對這些功能模塊進行了設計。在算法設計中，采用正余弦查表電路實現(xiàn)矢量的旋轉變換，采用有限狀態(tài)機（FSM）實現(xiàn)電壓空間矢量脈寬調制。 3.利用ALTERAQuartusII開發(fā)軟件對設計的永磁同步電機控制芯片各功能模塊進行功能及時序仿真，并對仿真結果進行了分析。仿真結果表明電機芯片設計的正確性。 4.在ALTERADE2開發(fā)板上對芯片進行了物理驗證和調試，以測試電