FPGA的交流伺服驱动系统的设计与实现.docx

PAGE 1 PAGE 1

FPGA的交流伺服驱动系统的设计与实现 本文提出了一种基于旋转变压器的全数字交流伺服系统设计方案。采用VerilogHDL硬件描述语言及EDA工程设计方法，将一个完整的永磁同步电机的矢量掌握算法集成在一片FPCA上，实现了电机系统的高密度、小型化设计，其在航空、航天等高性能伺服系统中有较大的实用价值。论文具体介绍了位置、速度检测单元，矢量变换单元，PI调解器，SVPWM单元等基本模块的结构和设计方法。试验结果表明，该系统具有良好的动态和静态性能。 0引言 航天器、太空机器人等装置日趋微型化，而基于FPGA的交流伺服驱动系统的高密度、高精度运动掌握电路为其供应了牢靠的技术支持。采用FPGA的交流伺服驱动系统，可依据不同的需求来订制运动掌握系统的结构和参数，以满意各种复杂的硬件解耦掌握，充分发挥其可复用、可重构、高速、高动态响应和高密度、高牢靠性的特点。FPCA已经广泛应用于各类卫星、航天飞机和太空探测器中。 旋转变压器具有稳定性好、牢靠性高、抗干扰能力强、价格廉价等优点，适合应用于能在有冲击、振动、温度范围大、潮湿既有盐碱等苛刻条件下牢靠运行的军工产品中，因此被广泛应用于航空、航天等各种掌握系统中作为位置检测装置。 而将旋转变压器用作永磁同步电动机的测角装置，采用矢量掌握技术和基于FPGA与EDA方法学的数字硬件技术实现的高性能交流伺服系统结合了两者的优点，因此在航空航天中的电机驱动掌握系统中具有很大的实际应用价值。 本文针对采用表面贴片式永磁同步电动机的数字交流伺服系统进行模块化设计，具体介绍了实现数字伺服系统的基本模块的结构及其实现方法，主要包括矢量变换，电流、速度环的PI调解器，位置、速度检测单元，SVPWM生成单元等几个模块，并且在XC3S400上进行设计与实现。 1系统实现 1.1转子磁场定向的矢量掌握原理 目前，转子磁场定向掌握方法是同