基于fpga的開(kāi)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)-資料下載頁(yè)
2025-08-19 19:23本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】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)。分相輔相成構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體。路、RS-232電路接口、電源電路模塊、時(shí)鐘及時(shí)鐘分頻電路組成。板頂層的接口電路的分配關(guān)系。流電壓，供給FPGA硬件系統(tǒng)，保證開(kāi)發(fā)板的正常工作。持該協(xié)議，如單片機(jī)，DSP,FPGA等器件。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. 從而能夠根據(jù)PWM的占空比來(lái)調(diào)整IGBT導(dǎo)通或。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。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。從而使FPGA具有良好的工作環(huán)境，正常輸出PWM波等。主要是由6N137芯片完成光和電的隔離。根據(jù)PWM模塊電路工作原理，時(shí)鐘的輸入做為。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。實(shí)現(xiàn)了三角波生成的功能。
【正文】 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)實(shí)際編程截圖如下： 圖 19 捕獲中斷函數(shù) 進(jìn)捕獲中斷 清中斷標(biāo)志 換向函數(shù) 讀取捕獲值 、 讀速度中斷函數(shù) 進(jìn) 中 斷讀 15個(gè) 速 度 值速 度 值 排 序去 最 大 最 小 值求 平 均 值結(jié) 束 流程圖 在其中斷函數(shù)當(dāng)中，主要完成速度值的讀取、存儲(chǔ)、賦值給顯示變量及其算法處理。為了提高速度的精度，我們?nèi)?15 組數(shù)據(jù)，存放在數(shù)組當(dāng)中，用于求取速度的平均值。在調(diào)試函數(shù)過(guò)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。然后，在處理數(shù)據(jù)的時(shí)候，去掉最小的 4個(gè)數(shù)據(jù)和最大的 5個(gè)數(shù)據(jù)，剩下中間的 6個(gè)數(shù)據(jù)，求取平均值。這樣有效地避免了轉(zhuǎn)速計(jì)算過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)的壞值，解決了轉(zhuǎn)速值不穩(wěn) 定的現(xiàn)象，大大提高了控制精度。 、 正反轉(zhuǎn)相序轉(zhuǎn)換函數(shù) 正轉(zhuǎn)相序和反轉(zhuǎn)相序是根據(jù)電機(jī)結(jié)構(gòu)而定的，電動(dòng)機(jī)在出廠(chǎng)的時(shí)候就已經(jīng)確定了的。此函數(shù)是電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的重要函數(shù)。 電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)： 0010110100； 電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)： 0001111000； 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如下圖所示。 圖 22 電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)圖 電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的原理是根據(jù)檢測(cè)位置傳感器的狀態(tài)來(lái)確定，給電機(jī)的某相勵(lì)磁繞組通電，驅(qū)使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。 NIOS軟件編程如下： 圖 23 正反轉(zhuǎn)相序轉(zhuǎn)換函數(shù) 、 制動(dòng)相序轉(zhuǎn)換函數(shù) 電動(dòng)機(jī)的 制動(dòng)方式主要有機(jī)械制動(dòng)和電氣制動(dòng)。機(jī)械制動(dòng)是通過(guò)機(jī)械裝置來(lái)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)。而在實(shí)際應(yīng)用中多采用電氣制動(dòng)，常用的電氣制動(dòng)方式有： （ 1）短接制動(dòng)：制動(dòng)時(shí)將電機(jī)的繞組短接，利用繞組自身的電阻消耗能量。由于繞組的電阻較小，耗能很快，有一定的危險(xiǎn)性，可能燒毀電機(jī)。 （ 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。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(lèi)似。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(guò)程中沖擊力強(qiáng)烈，易損壞傳動(dòng)部件。 （ 3）能耗制動(dòng)：制動(dòng)時(shí)在電機(jī)的繞組中串接電阻，電動(dòng)機(jī)相當(dāng)于發(fā)電機(jī)，將擁有的能量轉(zhuǎn)換成電能消耗在所串接電阻上。這種方法在各種電機(jī)制動(dòng)中廣泛應(yīng)用，變頻控制也用到了。 （ 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)。 圖 24 制動(dòng)轉(zhuǎn)換函數(shù) 、 PID 調(diào)節(jié) PWM脈沖寬度的實(shí)現(xiàn) 由于本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中， PID 的計(jì)算過(guò)程是一個(gè)單獨(dú)搭建 的電路模塊，計(jì)算得到最終結(jié)果值有正負(fù)之分，通過(guò)一個(gè)比較器和 0進(jìn)行比較，根據(jù)比較計(jì)算結(jié)果，如果計(jì)算值大于 0輸出高電平，若小于 0 則輸出低電平。而在 NIOS 軟件編寫(xiě)當(dāng)中，只需要根據(jù)讀到的電平狀態(tài)，增加或減小 PWM的數(shù)值，從而實(shí)現(xiàn)脈沖寬度的調(diào)制，達(dá)到對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制的目的。 在 NIOS實(shí)際軟件編程當(dāng)中，在程序編寫(xiě)過(guò)程中讀取 PID計(jì)算的結(jié)果，改變 PWM的值。如圖所示： 圖 25 PWM調(diào)節(jié)函數(shù) （三）實(shí)物 設(shè)計(jì) 圖 電機(jī)轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)顯示 IGBT功率橋 IGBT驅(qū)動(dòng)電路 FPGA主控制板
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