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本课题主要是进行同步永磁直线电机控制系统的设计,采用大规模复杂可编程逻辑器件CPLD结合DSP做为系统主控芯片。利用DSP实现复杂的坐标变换运算,电压、电流信号的实时采样,以及完成三相导通时间的计算,为了提高系统的精度,提高DSP的工作效率,提高系统的实时性能,保证三相输出严格同步,系统选用CPLD利用状态机来产生6路SVPWM波形。与传统的微处理器相比,CPLD指令功能强大,处理速度快,各模块并行运行,外围电路数据转换速度快,适用于同步直线电机控制系统的设计,控制系统实时性强,控制精度高。
本课题的硬件主要由主电路部分和DSP控制系统以及CPLD控制系统构成,包含DSP控制板,CPLD控制板,电源电路、过压过流保护电路、电流采样电路、IPM驱动电路、电机定位电路。由CPLD控制电路输出六路PWM信号(PWM1-PWM6)来控制逆变器的IGBT通断,通过电流电压互感器对输出进行反馈,再经A/D转换器进行采样,转换成为PWM导通时间信号,传给CPLD控制电路来调节输出,构成闭环控制系统。反馈信号一方面用于调节输出;另一方面则用于各种保护。
本课题的软件部分主要是选用C语言完成DSP软件程序设计,利用VHDL语言完成CPLD模块软件进行设计,系统主要由电压电流采样模块、参考电压计算模块、导通时间计算模块、PI调节控制模块、六路SVPWM脉冲产生模块(用VHDL语言的状态机来完成)以及键盘、显示模块等组成。在QUARTUSⅡ环境下完成整个系统的电路模拟仿真,并给出仿真波形。
在软硬件的基础上,对系统进行联合调试,经验证,软件及硬件系统都达到了预期的目标,实现了基本功能,效果较好。