论文部分内容阅读
随着现代电力电子技术以及永磁体材料的不断发展,目前永磁同步电机(PMSM)在国民经济各个领域得到广泛应用。由于可编程逻辑器件(FPGA)具有并行处理数据、灵活性高、低耗能等优势,因此更多的基于FPGA的控制方案被应用在PMSM控制领域。然而空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术作为PMSM控制系统中的重要组成部分,其公式复杂并带有大量三角函数运算,这非常不利于FPGA实现。本文基于以上问题,首先提出了一种利于FPGA实现的改进SVPWM算法,并基于FPGA实现此算法。此种算法摒弃了原有算法中利用两相静止坐标系下电压来判断合成矢量所在扇区和相邻矢量作用时间的方式,直接利用自然坐标系下三相电压间大小关系进行扇区判断,利用三相电压和开关周期进行相邻矢量作用时间计算;其次对传统和改进后的SVPWM算法在Simulink平台下仿真研究。为了进一步验证算法的可行性,在Simulink平台下搭建了一种基于参考模型自适应(MARS)的PMSM无传感器控制系统,在此系统下进行对比仿真;再次设计一种改进SVPWM算法的FPGA实现框图,并利用Verilog HDL语言实现。电路中包括深度为15bits*1024深度的COS＿ROOM模块、ROM＿CTR模块、串行转并行输出电压SERAIL＿PARALL模块以及后面的各个逻辑计算模块等;最后基于FPGA对控制系统中的其他重要模块给予实现并且在硬件平台对设计的电路框图进行硬件验证。Simulink的仿真结果可以证明提出的改进算法具有正确性和可行性。Modelsim仿真可以看出相较于传统算法,改进算法占用总的逻辑元件数减少26%,降低了资源消耗。在硬件平台的对比验证中,当SVPWM模块采用改进算法时,电机的转速达到稳定状态时间大约减少0.2 s,整个系统稳定,证明设计的电路框图在硬件平台实施的可行性。