矢量控制速度伺服系统的FPGA实现

为了研究与实现高性能、全数字化的速度伺服系统,在永磁同步电动机的数学模型基础上,依据矢量控制理论,采用现代EDA设计方法,利用可编程逻辑阵列(FPGA)、智能功率模块(IPM)和增量式光电编码器等,实现了基于转子磁场定向控制(FOC)策略的全数字化速度伺服系统,给出了位置检测、调节器、矢量变换、电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)和通讯等模块的实现方法.实验结果表明,该系统能够在8 μs内完成矢量控制算法,其电流环带宽达到4kHz,具有响应快速,调速范围宽等优点.     

五相电压源逆变器SVPWM优化算法

为使五相电压源逆变器同时获得最大电压利用率及最小输出电压谐波,在分析两种SVPWM算法调制机理的基础上,设计了一种改进的相邻最近四矢量SVPWM算法。该算法在调制比为0~1.051 4范围内,通过消除谐波空间合成矢量,使得输出电压谐波为零;在调制比为1.051 4~1.23 1范围内,通过优化重新分配电压矢量作用时间来合成参考电压矢量,保证了谐波空间的合成矢量最小,使逆变器工作在最优状态。构建了五相电压源逆变器仿真模型以及FPGA实验平台,仿真和实验结果表明:在整个线性调制范围内,优化算法能够使五相电压源逆变器的输出电压谐波最小。     

PMSM扩展状态滑模观测器及转子位置和速度估算

针对永磁同步电机(PMSM)反电势滑模观测器抖振问题,提出一种基于电流和磁链为变量的 PMSM扩展状态方程的自适应滑模观测器.以实际电流与观测电流之差构成滑模面,当滑模运动发生时,电流观测误差为零,等效控制信号包含磁链误差相关信息.通过反馈矩阵将等效信号输入到磁链观测方程中,磁链观测误差渐进收敛到零.在磁链观测结果中,抖振现象被很好的抑制,转子角度可以由磁链直接计算.分析了速度估计误差对磁链观测影响,并以此为基础进行反馈矩阵的计算.建立了速度自适应率,并采用Lyapunov方法证明了算法的收敛性.仿真和实验结果表明,通过该观测器和速度辨识方法能够准确计算出电机角度和速度,具有良好的稳态精确度和动态性能.     

基于绕组并联方式的功率步进电动机驱动方法

提出了一种用小容量功率器件驱动功率步进电动机的方法，利用两片集成双全桥式驱动器Ｌ２９８构成了一种结构简单、体积小、性能可靠的四相混合式步进电动机驱动器，实验证明了这种方法的可行性。本文提出的方法同样适合于其它种类步进电动机的驱动。     

双三相永磁同步发电机的矢量控制与数字实现

针对相移30°Y型连接双三相永磁同步发电机(DTP-PMSG),分别采用双d-q变换和空间矢量结构方法建立了不完全解耦和完全解耦的DTP-PMSG数学模型。对双三相PMSG进行空间矢量解耦分析,并分析了各子空间与机电能量的关系。分别对双三相PMSG的两种数学模型的矢量控制数字实现进行了理论分析。针对离散型最大四矢量法在一个开关周期内存在单个IGBT全开的现象,提出了一种改进的离散型的最大四矢量方法。最后对两种矢量控制方式进行了实验验证,实验结果表明在达到相同的母线电压时,两种控制方案的控制效果相同,谐波成分不同,验证了两种矢量解耦方式在双三相永磁同步发电机中的有效性。     

《电机数字控制系统集成设计》系列讲座（十三） 第6章 基于MCU架构交流电机数字控制系统集成设计

本节介绍基于Infineon 32位嵌入式微处理器XMC4500在全数字轴角变换（RDC）系统中的应用。重点分析基于ΔΣ调制原理的旋转变压器数字转换实现方法,完成基于XMC4500的低成本、高性能全数字轴角变换电路设计。     

《电机数字控制系统集成设计》系列讲座（十五） 第7章基于FPGA架构交流电机数字控制系统集成设计

本节介绍一种低成本、高集成度的全数字轴角变换系统。使用△∑调制技术构建了频率、幅值连续可调的激磁信号发生器,对采样点进行优化控制及滤波处理。使用CORDIC算法进行鉴相,通过PI调节器实现快速闭环跟踪,实现了一种基于FPGA的全数字闭环角度解算算法。     

基于UML的现代交流伺服驱动器开发

为了处理现代交流伺服驱动器的设计复杂度，提出了一种基于通用建模语言的伺服驱动系统开发方法。应用该方法，从多角度对伺服器系统建模，有效地设计了一套交流伺服驱动器，包括基于PC的人机接口软件、控制网络支持和多种伺服功能，展示了该方法所具有的明确性和一致性的特点。     

《电机数字控制系统集成设计》系列讲座（十一） 第6章 基于MCU架构交流电机数字控制系统集成设计

上一节以Infineon公司嵌入式微处理器为例，介绍了8、16及32为MCU的结构、特点及开发应用工具及编程环境。本节介绍基于Infineon8为嵌入式微处理器XC878在滚筒洗衣机驱动控制系统中的应用，重点分析滚筒洗衣机工况、技术要求及相应的控制策略，完成基于XC878的低成本、高性能滚筒洗衣机用永磁同步电动机驱动控制系统集成设计。