基于fpga的開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)-免費(fèi)閱讀
【正文】 （4）能量回饋制動(dòng)：當(dāng)采用有源逆變技術(shù)控制電機(jī)時(shí)，將制動(dòng)時(shí)再生電能逆變?yōu)榕c電網(wǎng)同頻率同相位的交流電回送電網(wǎng)，并將電能消耗在電網(wǎng)上從而實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。機(jī)械制動(dòng)是通過機(jī)械裝置來卡住電機(jī)主軸使其減速，如電磁抱閘、電磁離合器等電磁鐵制動(dòng)。在調(diào)試函數(shù)過程中，出現(xiàn)的誤差相對(duì)較大并且不穩(wěn)定，為此，在對(duì)讀取的15組數(shù)據(jù)當(dāng)中，首先進(jìn)行一個(gè)排序處理，按照讀取速度值的大小，從小到大依次排序。倍頻信號(hào)高電平期間使能計(jì)數(shù)器，對(duì)固定頻率的時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù)，低電平期間進(jìn)行速度值的計(jì)算（除法運(yùn)算），最后得到速度值。/360176。當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要的控制量是增量，而不是位置量的絕對(duì)數(shù)值時(shí)，可以使用增量式PID控制算法進(jìn)行控制。其原理是：三角波發(fā)生器的值小于比較值時(shí)，輸出低電平，高于比較值時(shí)輸出高電平，如圖所示。圖8 基于SOPC的嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、FPGA的NIOS處理器的定制本設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要應(yīng)用到Altera公司的FPGA芯片EP3C40F484C8內(nèi)部所嵌入的NIOS ii軟核CPU、定時(shí)器2個(gè)、鎖相環(huán)（PLL）、PIO口、RAM和ROM幾個(gè)模塊，其中NIOS與FPGA內(nèi)部電路進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的主要是PIO口，通過PIO口可以控制PWM模塊的使能及輸出，讀取速度計(jì)算電路模塊的計(jì)算結(jié)果，PID調(diào)節(jié)的信號(hào)的輸入等。由于光耦合器輸入輸出間互相隔離，電信號(hào)傳輸具有單向性等特點(diǎn)，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。在本設(shè)計(jì)中所需要是四相不對(duì)稱半橋，所以只需要連接TX21,TX11和TX41，TX31就能組成四相不對(duì)稱半橋。圖 1開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（一） 硬件設(shè)計(jì)原理圖、FPGA開發(fā)板原理圖FPGA開發(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開發(fā)板頂層的接口電路的分配關(guān)系。此模塊在本設(shè)計(jì)中有著至關(guān)重要的作用，通過PWM脈沖功率橋的驅(qū)動(dòng)模塊來控制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。也是實(shí)現(xiàn)弱電對(duì)強(qiáng)電的控制的重要部件，所以采用光電隔離輸出PWM波可以避免外界信號(hào)干擾FPGA ，避免了電磁對(duì)FPGA程序的干擾，導(dǎo)致的程序跑飛現(xiàn)象，提高了系統(tǒng)的可靠性。本系統(tǒng)的定制原理圖如圖9所示：圖9 開關(guān)磁阻電機(jī)NIOS系統(tǒng)2．鎖相環(huán)倍頻、分頻電路鎖相環(huán)電路系統(tǒng)構(gòu)成主要是由Altera公司的FPGA內(nèi)部所包含的免費(fèi)的IP核，通過ALT_PLL鎖相環(huán)IP核可以很容易地實(shí)現(xiàn)分頻和倍頻的功能，只需要通過設(shè)置Pll內(nèi)的相關(guān)參數(shù)即可。其中，三角波作為載波，比較值寄存器的值作為調(diào)制，可以根據(jù)需要改變PWM脈沖的寬度。 增量式PID控制算法可以通過式（59）推導(dǎo)出。,單位r；是該路信號(hào)上升沿和下降沿之間經(jīng)過的時(shí)間差，單位min；是計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘頻率；由于測(cè)速范圍為256~2047r/min，當(dāng)n=2048r/min時(shí)，計(jì)數(shù)值N=256，系統(tǒng)能正常運(yùn)行。圖16 電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊 基于N
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