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)(專業(yè)版)
【正文】 交流電機(jī)制動(dòng)采用改變相序的方法產(chǎn)生反向轉(zhuǎn)矩，原理類似。由電機(jī)結(jié)構(gòu)決定，電機(jī)每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，進(jìn)24次中斷。本系統(tǒng)利用一個(gè)減法器，實(shí)現(xiàn)誤差值的求取，采用三個(gè)乘法器實(shí)現(xiàn)公式當(dāng)中的乘法，再利用一個(gè)加法器相加，最終得到計(jì)算結(jié)果，在通過一個(gè)比較器，當(dāng)計(jì)算結(jié)果大于0時(shí)輸出高電平，計(jì)算結(jié)果小于0時(shí)，輸出一個(gè)低電平，在NIOS當(dāng)中讀取該電平的狀態(tài)，根據(jù)該狀態(tài)值增加或者減小PWM脈沖寬度的值，達(dá)到脈寬調(diào)制的效果。（2）PWM電路模塊的工作時(shí)鐘頻率c1。此外M57962L還具有過壓保護(hù)功能。基于FPGA的開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)主要有開關(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。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。根據(jù)PWM模塊電路工作原理，時(shí)鐘的輸入做為三角波發(fā)生器的時(shí)鐘，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)得到三角波，再通過比較器比較得到PWM波，c1主要是保證計(jì)數(shù)器正常計(jì)數(shù)的需要。其中的、及 的 移位操作是通過乘法器的流水線時(shí)鐘選擇實(shí)現(xiàn)的。本設(shè)計(jì)中NIOS定制中的捕獲端口實(shí)際設(shè)計(jì)如下圖所示：圖18 捕獲IO口設(shè)置為雙沿同步捕獲首先進(jìn)入捕獲中斷函數(shù)后，完成讀取捕獲值、換相函數(shù)、清除中斷標(biāo)志。反接制動(dòng)制動(dòng)力強(qiáng)，制動(dòng)迅速，控制電路簡(jiǎn)單，設(shè)備投資少，但制動(dòng)準(zhǔn)確性差，制動(dòng)過程中沖擊力強(qiáng)烈，易損壞傳動(dòng)部件。（2）反接制動(dòng)：直流電機(jī)制動(dòng)，將電機(jī)的電源正負(fù)極反接，改變電樞電流的方向，這樣轉(zhuǎn)矩的方向也改變，使得轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的方向相反。在定制NIOS軟核系統(tǒng)中，將CAP_PIO端口設(shè)置為同步邊沿捕獲，并且上升沿和下降都捕獲，這樣在捕獲中斷函數(shù)當(dāng)中讀取捕獲值，同時(shí)完成電機(jī)換向。PID算法最終可以化簡(jiǎn)為,其可以很容易利用FPGA內(nèi)部的IP核實(shí)現(xiàn)。通過引腳PIN_G2接外部輸入20MHz的晶振，經(jīng)過5倍頻之后得到100MHz的頻率c0接入NIOS的時(shí)鐘輸入端，保證系統(tǒng)能夠正常工作。從而能夠根據(jù)PWM的占空比來調(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。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)。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，再經(jīng)過進(jìn)一步放大后輸出。通過外部接入的20MHz的頻率，經(jīng)過20分頻之后得到1MHz的頻率。 圖14 增量式PID算法電路、測(cè)速電路模塊兩路位置信號(hào)輸入，每一次跳變上升沿或下降沿都要產(chǎn)生一次計(jì)算過程，讀取計(jì)數(shù)器的數(shù)值即可計(jì)算出各路信號(hào)相鄰兩個(gè)跳變之間的標(biāo)準(zhǔn)脈沖個(gè)數(shù)N，脈沖個(gè)數(shù)的計(jì)算是在固定頻率的脈沖信號(hào)下計(jì)算的。捕獲功能的NIOS軟件編程流程圖：進(jìn)捕獲中斷讀取捕獲值換向
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