基于fpga的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)(已修改)
2025-06-30 14:12 本頁(yè)面
【正文】 基于FPGA的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)主要有開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)、功率變換器、液晶顯示、按鍵操作、位置檢測(cè)和FPGA控制器等六大部分組成, 如圖1所示。功率變換器向SRM提供運(yùn)轉(zhuǎn)所需的能量，由蓄電池或交流電整流后得到的直流電供電；轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器負(fù)責(zé)位置信號(hào)的檢測(cè)是SRM同步運(yùn)行和系統(tǒng)控制的重要基礎(chǔ)。FPGA主控制器是系統(tǒng)的中樞，它綜合處理速度指令速度反饋信號(hào)及電流傳感器，轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器的反饋信息電，流檢測(cè)器負(fù)責(zé)檢測(cè)實(shí)時(shí)電流，是SRM安全運(yùn)行的保障和系統(tǒng)閉環(huán)的基礎(chǔ)，以上各部分相輔相成 構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體。圖 1開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（一） 硬件設(shè)計(jì)原理圖、FPGA開(kāi)發(fā)板原理圖FPGA開(kāi)發(fā)板頂層原理圖主要由JTAG接口、主板數(shù)碼管、發(fā)光二極管、鍵盤(pán)電路VGA電路、RS232電路接口、電源電路模塊、時(shí)鐘及時(shí)鐘分頻電路組成。如圖2所示，F(xiàn)PGA開(kāi)發(fā)板頂層的接口電路的分配關(guān)系。圖 2 開(kāi)發(fā)板頂層原理圖、FPGA電源電路電源電路是保證整個(gè)FPGA硬件系統(tǒng)正常工作的核心部件。沒(méi)有電源電路系統(tǒng)是無(wú)法工作的，本系統(tǒng)將交流電源經(jīng)過(guò)整流濾波之后到到直流電壓，使用三端穩(wěn)壓管，得到5V的直流電壓，供給FPGA硬件系統(tǒng)，保證開(kāi)發(fā)板的正常工作。圖 3 FPGA電源電路、JTAG電路JTAG是一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試協(xié)議，主要用于芯片的內(nèi)部測(cè)試，現(xiàn)在許多的高級(jí)器件都支持該協(xié)議，如單片機(jī)，DSP,FPGA等器件。標(biāo)準(zhǔn)的JTAG接口是4線(xiàn)：TMS、TCK、TDI、TDO,分別是模式選擇、時(shí)鐘、數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)輸出線(xiàn)。JTAG電路是下載程序所必須的電路，在PC機(jī)上編寫(xiě)好的程序，經(jīng)過(guò)編譯處理之后，生成相應(yīng)的可執(zhí)行文件，通過(guò)JTAG電路將文件下載到芯片內(nèi)部。如圖4所示：圖 4 JTAG電路、功率橋模塊原理圖此模塊是由六個(gè)IGBT組成的多用橋，可以通過(guò)跳線(xiàn)連接成所需要的H橋，三相全橋，四相不對(duì)稱(chēng)半橋等。在本設(shè)計(jì)中所需要是四相不對(duì)稱(chēng)半橋，所以只需要連接TX21,TX11和TX41，TX31就能組成四相不對(duì)稱(chēng)半橋。此模塊在本設(shè)計(jì)中有著至關(guān)重要的作用，通過(guò)PWM脈沖功率橋的驅(qū)動(dòng)模塊來(lái)控制IGBT的導(dǎo)通與關(guān)斷從而能達(dá)到讓電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)目的。如圖5所示：圖5多功能功率橋、IGBT驅(qū)動(dòng)電路圖本模塊是多用橋的驅(qū)動(dòng)模塊主要由M57962L芯片構(gòu)成，如果M57962L的第十三管腳PWM輸入引腳為低電平時(shí)B1和E1產(chǎn)生15V的電壓驅(qū)使IGBT的導(dǎo)通，而當(dāng)PWM輸入為高電平時(shí)B1和E1產(chǎn)生9V的電壓驅(qū)使IGBT的關(guān)斷。從而能夠根據(jù)PWM的占空比來(lái)調(diào)整IGBT導(dǎo)通或關(guān)斷的時(shí)間，進(jìn)而能夠改變輸出的電流大小。此外M57962L還具有過(guò)壓保護(hù)功能。如圖6所示：圖6 IGBT驅(qū)動(dòng)電路、光電隔離原理圖光耦合器一般由三部分組成：光的發(fā)射、光的接收及信號(hào)放大。輸入的電信號(hào)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管（LED），使之發(fā)出一定波長(zhǎng)的光，被光探測(cè)器接收而產(chǎn)生光電流，再
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