论文针对目前信息技术的发展,结合交流电机方面的实际应用,设计了一个基于矢量控制算法的交流电机速度伺服系统的IP软核。该软核由电流PI控制器、速度PI控制器、坐标变换模块、测速模块和SVPWM模块等单元构成。该软核既可以单独作为伺服系统的速度控制器来使用,也可放在系统芯片中作为位置型伺服控制系统的一部分。 本课题采用Top down设计方法学,对系统按功能划分模块来进行设计。先对各功能模块进行设计、模拟、验证,再对整个系统组合起来进行模拟、验证,最后利用FPGA进行硬件验证。结果表明设计正确,功能良好。 全文共分六章,其中第二章、第四章和第五章是本文的重点。主要阐述了课题研究的方法、内容和结果。 第一章,论文通过分析目前国内外电机伺服系统发展的情况和交流电机控制芯片的广泛应用,论证了设计数字伺服系统IP软核的必要性。 第二章,阐述了交流速度伺服系统的结构,详细讨论分析了交流电机矢量控制理论和电压空间矢量脉宽调制方法。 第三章,按照设计思想,阐明怎样具体设计该系统。首先根据设计要求,阐述了数字伺服系统IP核的主要设计指标。接着根据系统的设计要求将系统划分为坐标变换模块、PI控制模块、M/T测速模块和SVPWM脉冲产生模块几部分。在算法级设计中,采用CORDIC算法来实现矢量的旋转变换,这有效解决了矢量旋转变换的难题。采用电压空间矢量法设计PWM脉冲发生器,结果显示电压空间矢量算法可有效减少器件的开关损耗。西安理工大学硕士学位论文第四章,给出了各功能模块的功能和时序仿真图,结果证明设计的工}:确性。 第五章,分析讨论了基于FPGA硬件验证的方法。使用Veri 109一川)I语言编写代石马来实现模块功能,使用All’ERA公司的MAXI〕IUSll软f,1几来完成功能仿真平l一}1寸Ji‘Tj]真。使月JAITREA公司的epf一Ok3oRZOS芯片进行硬了‘}验证,经过FpGA的实现济汗,;,,把配置文件配置到ePflok3oR208芯片中,最后川示波器观察其输出波形。验证结果表明设计完全满足预先的要求。 第六章,总结了课题所作的l作和取得的成果,也对课题进行中得到的一些心得进行J’总结,最后进行了课题展望。关键i司:矢量扮制,CORDIC算法,SVPWM