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基于FPGA的PMSM矢量控制技术设计实现
Design and implementation of PMSM vector control technology based on FPGA
针对目前永磁同步电机控制广泛采用MCU和DSP串行计算导致复杂矢量控制算法动态精度不够、移植性较差等问题,搭建了基于国产FPGA的永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motors,PMSM)矢量控制系统。采用硬件描述语言(Hardware Description Language,HDL)和电子设计自动化(Electronic Design Automation,EDA)的模块化设计方法,在国产FPGA上分别进行了前馈双闭环PI控制策略、空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)算法、坐标变换、编码器反馈等底层关键模块的自主设计开发,并通过Modelsim进行关键功能模块的逻辑与时序仿真测试。最终,构建了基于国产FPGA的PMSM矢量控制系统试验平台,分别进行SVPWM波形测试、在阶跃信号和方波信号等多信号输入下的速度跟踪精度测试以及芯片资源性能分析测试,验证了本系统的有效性。
In order to solve the problems of MCU and DSP serial calculation widely used in permanent magnet synchronous motor control, insufficient dynamic accuracy and long development cycle of complex vector control algorithms, a vector control technology of Permanent Magnet Synchronous Motors (PMSM) based on domestic FPGA is proposed. By adopting the modular design methods of Hardware Description Language (HDL) and Electronic Design Automation (EDA), the dual closed-loop feedforward PI control strategy, Space Vector Pulse Width Modulation (SVPWM) algorithm, and the underlying key modules such as coordinate transformation and encoder feedback are independently designed, and the logic and timing simulation tests of key functional modules are carried out by Modelsim respectively. Finally, a PMSM vector control hardware system based on domestic FPGA is constructed. The SVPWM waveform test, the dynamic accuracy under multiple signal inputs such as step signal and square wave signal, and the chip performance test analysis are conducted, which verified the effectiveness of the design and implementation results of the proposed vector control technology for permanent magnet synchronous motor based on domestic FPGA.
FPGA / 永磁同步电机 / 前馈双闭环 / 矢量控制 / 硬件测试
FPGA / permanent magnet synchronous motor / feed forward dual closed-loop / vector control / hardware experiment
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