針對高可靠性和對計算速度要求較高場合,提出一種采用現(xiàn)場可編程邏輯門陣列（FPGA）實現(xiàn)的永磁同步電機（PMSM）全速范圍無位置傳感器控制策略,包括電流閉環(huán)預(yù)定位、恒電流變頻（I/F）啟動、平滑切換策略和龍伯格狀態(tài)觀測器。電流閉環(huán)預(yù)定位在定位階段可以限制電流幅值,并采用I/F啟動將PMSM拖動至一定轉(zhuǎn)速后平滑切換至龍伯格狀態(tài)觀測器閉環(huán)控制,所述龍伯格狀態(tài)觀測器建立在估計直交軸坐標(biāo)系的擴展反電動勢模型上。所提策略全部采用Verilog硬件描述語言進(jìn)行編程,并采用狀態(tài)機思想,降低FPGA邏輯單元消耗。實驗結(jié)果表明,在全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)所提策略在額定負(fù)載啟動、速度階躍、突加突減負(fù)載等情況下,具有良好的動、靜態(tài)性能。 

【文章來源】：電機與控制學(xué)報. 2020,24(07)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

本文所使用坐標(biāo)系

本文所提全速范圍無位置傳感器控制原理框圖

矢量控制算法實現(xiàn)需要根據(jù)轉(zhuǎn)子位置θe來實時計算Sin與Cos值。在傳統(tǒng)的微控制器中通常使用查表或泰勒級數(shù)展開的方式實現(xiàn)，這樣得到的結(jié)果精度受限制于表格的大小以及泰勒展開的階數(shù)[15]。為了提高Sin和Cos計算精度，本系統(tǒng)采用旋轉(zhuǎn)模式CORDIC算法來實時計算Sin和Cos值。CORDIC算法實現(xiàn)主要由數(shù)據(jù)寄存器、移位寄存器、累加器、計數(shù)器、查找表等五部分構(gòu)成，如圖4所示。圖4 CORDIC算法實現(xiàn)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]內(nèi)置式永磁同步電機低速無位置傳感器控制[J]. 魯家棟,劉景林.  電機與控制學(xué)報. 2018(03)
[2]基于FPGA技術(shù)的三電平自然采樣SPWM全數(shù)字化理論研究與實現(xiàn)[J]. 劉健,張?zhí)?曾華,唐偉,管增倫.  中國電機工程學(xué)報. 2017(05)
[3]考慮飽和效應(yīng)的永磁同步電機全程無位置傳感器控制[J]. 吳春,齊蓉,李兵強,馬冬麒.  電工技術(shù)學(xué)報. 2017(02)
[4]永磁同步電機全速范圍無速度傳感器控制[J]. 胡慶波,孫春媛.  電機與控制學(xué)報. 2016(09)
[5]永磁同步電機無傳感器控制及其啟動策略[J]. 張耀中,黃進(jìn),康敏.  電機與控制學(xué)報. 2015(10)
[6]永磁同步電機速度控制器的全數(shù)字化集成[J]. 李洪文,鄧永停,王建立.  光學(xué)精密工程. 2015(04)
[7]CORDIC算法在基于FPGA的旋變解碼和PMSM矢量控制中的應(yīng)用[J]. 楊運,唐曉春,鄧世剛.  微電機. 2013(07)
[8]基于FPGA的三電平風(fēng)電變流器三維空間矢量調(diào)制算法[J]. 高寧,羅悅?cè)A,王勇,蔡旭.  電工技術(shù)學(xué)報. 2013(05)
[9]FPGA在多軸步進(jìn)電機控制器中的應(yīng)用[J]. 王邦繼,劉慶想,周磊,李相強,張健穹.  電機與控制學(xué)報. 2012(03)
[10]基于矢量控制的高性能交流電機速度伺服控制器的FPGA實現(xiàn)[J]. 周兆勇,李鐵才,高橋敏男.  中國電機工程學(xué)報. 2004(05)



本文編號：3233304