基于fpga的svpwm算法的實(shí)現(xiàn)畢業(yè)論文-wenkub
2022-09-08 19:25:01 本頁(yè)面
【正文】 給出了輸出信號(hào)的示波器波形圖 和借助硬件電路驅(qū)動(dòng)一臺(tái)三相交流電機(jī) 以說(shuō)明其算法實(shí)現(xiàn) 的準(zhǔn)確性 。 Verilog HDL 目 錄 1 緒論 ............................................................ (1) 空間矢量控制技術(shù) .............................................. (1) 現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列 .............................................. (2) 本文研究?jī)?nèi)容 .................................................. (3) 2 空間矢量控制 .................................................... (4) 空間矢量控制基本原理 .......................................... (4) 空間矢量的定義 .............................................. (4) 電壓與磁鏈空間矢量的關(guān)系 .................................... (5) 六拍階梯波逆變器與正六邊形空間旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) ...................... (6) 電壓空間矢量的 線性組合 ...................................... (8) 空間矢量控制算法 ............................................. (10) 恒壓頻比 ................................................... (10) Clark 變換 ................................................. (10) 開關(guān)矢量持續(xù)時(shí)間計(jì)算 ....................................... (11) 扇區(qū)判斷 ................................................... (12) 合成參考矢量 ............................................... (12) 3 基于 FPGA 的 SVPWM 算法的軟件設(shè)計(jì) ................................ (12) 運(yùn)算模塊 ..................................................... (13) 三相參考電壓峰值計(jì)算 模塊 ................................... (13) 三相電壓矢量 發(fā)生模塊 ....................................... (14) 坐標(biāo)變換 模塊 ............................................... (15) 開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間計(jì)算模塊 ....................................... (15) 參考矢量位置判斷模塊 ....................................... (17) PWM 信號(hào) 發(fā)生模塊 ............................................. (18) 死區(qū)模塊 ..................................................... (19) 軟 件總系統(tǒng) ................................................... (19) 4 硬件與調(diào)試 ..................................................... (20) 5 總結(jié)與展望 ..................................................... (22) 致 謝 ........................................... (錯(cuò)誤 !未定義書簽。在出現(xiàn)全控式電力電子開關(guān)器件后，脈寬調(diào)制 （ PWM） 技術(shù)也相應(yīng)得到了廣泛 的 應(yīng)用，對(duì)交流電機(jī) 的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)起到了很大的推動(dòng)作用。 而 這里所說(shuō)的效果基本相同，是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同。 ? ( t )O t? ( t )O t? ( t )O t? ( t )O tδ ( t )a ) b )c )d ) 28 圖 形狀不同而沖量相同的各種窄脈沖 在眾多的 PWM技術(shù)中， 其中正弦波脈寬調(diào)制 (SPWM)技術(shù)廣泛應(yīng)用于逆變器，而經(jīng)典的 正弦脈寬調(diào)制 主要著眼于使變壓變頻器的 輸出電壓盡量接近正弦波，并未 考慮到 輸出電流的波形。 SVPWM 控制相比于 SPWM 控制主要 有以下優(yōu)點(diǎn) [7]： (1)直流側(cè)電壓利用率相比于 SPWM 高出 15%左右 ； (2)開關(guān)次數(shù)減少 1/3 左右 ； (3)能獲得較好的諧波抑制等特點(diǎn)。PLD是大規(guī)模集成電路技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物， 同時(shí)也 是一種半定制的集成電路，結(jié)合計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)（ EDA 技術(shù)）可以快速、方便地構(gòu)建數(shù)字系統(tǒng) [3]。 輸 入緩 沖電 路輸 出緩 沖電 路或 陣列與 陣列輸入輸出 現(xiàn)今， 實(shí)現(xiàn) 空間矢量控制 主要采用 的芯片是 TI 公司生產(chǎn)的 DSP 芯片，其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)為空間矢量控制提供了一個(gè)較好的硬件平臺(tái)。 本文研究?jī)?nèi)容 對(duì)于 現(xiàn) 今 已有的多種 SVPWM 的實(shí)現(xiàn)算法中，在保證完全能正常工作的前提下選取一種運(yùn)算量較小，便于數(shù)字實(shí)現(xiàn)，便于 FPGA 實(shí)現(xiàn)的算法 。 在各模塊的設(shè)計(jì)當(dāng)中， 文中 主要采用 Mealy型狀態(tài)機(jī)的結(jié)構(gòu)， 在運(yùn)算編寫當(dāng)中，使用移位求和的方法代 替 乘法、除法 運(yùn)算。 2 空間矢量控制 本章內(nèi)容主要是敘述了 SVPWM（空間矢量）控制的基本原理和相對(duì)應(yīng)的算法其中逆變器的開關(guān)電壓矢量合成參考電壓空間矢量的過(guò)程將會(huì)在本章節(jié)的內(nèi)容有詳細(xì)的講解和推導(dǎo)?？梢远x三個(gè)定子電壓空間矢量 Ua， Ub,Uc使它們的方向始終 位 于各相繞組的軸線上，而 其幅值則隨時(shí)間按正弦規(guī)律脈動(dòng)，時(shí)間相位 相互 錯(cuò)開的角度也是 2π /3。 當(dāng) 三相 異步電 機(jī)的三相對(duì)稱定子繞組由 三相平衡正弦電壓供電時(shí)，對(duì)每一相都可以寫出電壓平衡方程式，三相 電壓平衡方程式相加，即得用 合成空間矢量表示定子電壓方程式為 : refref ref ref du R I dt??? () 式中 uref 定子三相電壓合成空間矢量 ； 式中 Iref 定子三相電流合成空間矢量 ； 式中 Ψ ref 定子三相磁鏈合成空間矢量 。這樣， 我們可以看到電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的問題就轉(zhuǎn)化為電壓矢量旋轉(zhuǎn)的問題 [2]。 開關(guān)狀態(tài)的合成 矢量 原理如圖 ： ACBu1uaucub 圖 開關(guān)合成矢量 我們以 100 這種開關(guān)模式為例，如圖 N點(diǎn)為電壓參考點(diǎn)， VT1 導(dǎo)通， 28 VT4關(guān)斷，在空間坐標(biāo)系中形成 ua矢量，其 幅 值為 2Udc/3， VT3 關(guān)斷 ， VT6 導(dǎo)通 ，VT5關(guān)斷， VT2 導(dǎo)通分別形成 uc， ub矢量，其 幅值 為 Udc/3，在空間坐標(biāo)軸 當(dāng)中通過(guò)矢量合成矢量 u1， u1的幅值為 Udc。公式如下 : 1212ref ttTu u uTT?? () u11 1tT2 2t uTu2Turef 圖 電壓矢量線性組合 同樣其他不同的參考矢量位置我們采取離參考矢量最近的開關(guān)電壓矢量來(lái)進(jìn)行線性合成。如下圖 f1Usf1 NUs N 圖 頻率與電壓關(guān)系圖 Clark 變換 三相靜止坐標(biāo)系變換到兩相靜止坐標(biāo)系在滿足 總 功率不變的條件 [2][9]其公式 28 如下 A111 2 22=3 33022BCUUUUU???? ?????? ???? ???????????? () 開關(guān)矢量 持續(xù)時(shí)間計(jì)算 開關(guān)矢量持續(xù)時(shí)間我們按照公式 1 1 2 2refTu t u t u?? () ??ur e f11t
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