電機驅(qū)動系統(tǒng)廣泛應(yīng)用在裝備制造、航空航天、自動化等領(lǐng)域,沿著智能化、高功率密度、高可靠性的發(fā)展趨勢快速發(fā)展。而作為電機驅(qū)動系統(tǒng)中的重要組成部分,當(dāng)前的功率變換系統(tǒng)基本采用基于Si材料的功率器件,開關(guān)頻率低,很難兼顧高功率密度和高效率等需求。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展,基于氮化鎵（GaN）材料的功率器件具有優(yōu)良的開關(guān)特性和高頻工作性能。若將GaN功率器件應(yīng)用于電機驅(qū)動領(lǐng)域,將能夠顯著降低系統(tǒng)體積、降低損耗、提升系統(tǒng)的功率密度,并降低電機驅(qū)動系統(tǒng)工作時的音頻噪聲。因此,基于GaN功率器件的高頻電機驅(qū)動系統(tǒng)研究,對電機控制性能的提升具有重要意義。本文研制了基于GaN功率器件的伺服驅(qū)動器,并對驅(qū)動器關(guān)鍵的控制算法進行了研究。首先,分析了驅(qū)動電路及功率電路中寄生參數(shù)對GaN功率器件驅(qū)動性能的影響,給出了寄生參數(shù)的優(yōu)化順序及優(yōu)化方法,并設(shè)計了基于GaN功率器件伺服驅(qū)動器的硬件電路,完成了伺服驅(qū)動器樣機的研制。其次,在逆變器輸出側(cè)與電機輸入側(cè)之間串入LC輸出濾波器,以減小開關(guān)管高速開關(guān)產(chǎn)生的dv/dt和di/dt并實現(xiàn)電機的正弦波驅(qū)動。與此同時,本文研究了由LC輸出濾波器帶來的諧振問題,分析了電流環(huán)延... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

基于GaN功率器件的伺服驅(qū)動器PCB圖

表 4-1 SINC3 數(shù)字濾波器模塊的管腳描述表管腳名稱 屬性 二進制位數(shù)shshushushu數(shù)管腳說明CLK_100M Input 1 時鐘輸入Rst Input 1 復(fù)位信號Mdata Input 1 采樣信號輸入Mclk Output 1 采樣時鐘輸出Data Output 16 電流轉(zhuǎn)換值輸出本文應(yīng)用 Modelsim仿真軟件對 SINC3數(shù)字濾波器模塊進行了仿真檢驗，這里 SINC3 數(shù)字濾波器模塊的輸入時鐘頻率為 100MHz，與此同時，在 SINC3模塊中對其進行六分頻，得到約為 16MHz 的采樣時鐘。與此同時，編寫測試文件用于模擬產(chǎn)生 AD7401A 輸出的 16MHz 串行數(shù)據(jù)信號 Mdata，用于SINC3 數(shù)字濾波器的輸入。當(dāng) Mdata 的占空比設(shè)定為 3/8 時，如圖 4-3 所示，SINC3 模塊輸出的 diff3 為 98304，占濾波器直流增益的 3/8。當(dāng) Mdata 的占空比設(shè)定為 5/8，如圖 4-4 所示，輸出的 diff3 為 163840，占濾波器直流增益的 5/8。

圖 4-4 64 倍過采樣，5/8 占空比仿真波形由于抽取率為 64 時，總線位數(shù)為 19 位，這里截取高 16 位作為 Data 輸出，低位舍棄。由圖 4-3、圖 4-4 可知，輸出的 Data 分別為 24576 和 40960，占其濾波器直流增益(65536)的 3/8 和 5/8，與 Mdata 信號的占空比相等。由此，證明了 SINC3 數(shù)字濾波器模塊的正確性。用 FPGA 實現(xiàn)的三相 SINC3 數(shù)字濾波器模塊的資源占用量如圖 4-5所示。圖 4-5 三相 SINC3 數(shù)字濾波器模塊的資源占用量4.3.2 位置采樣模塊4.3.2.1 絕對式解碼模塊

【參考文獻】：
期刊論文
[1]寬禁帶碳化硅功率器件在電動汽車中的研究與應(yīng)用[J]. 王學(xué)梅.  中國電機工程學(xué)報. 2014(03)
[2]CORDIC算法在基于FPGA的PMSM控制器中的應(yīng)用[J]. 吳恒,王淦泉,陳桂林.  電機與控制學(xué)報. 2009(S1)
[3]在DSP與FPGA之間做出設(shè)計選擇[J]. Bamdad Afra,Amit Kapadiya.  世界電子元器件. 2008(09)

碩士論文
[1]全電飛機驅(qū)動用永磁同步電機高功率密度設(shè)計方法研究[D]. 孫沛亮.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[2]寬禁帶功率半導(dǎo)體器件損耗研究[D]. 張寧.浙江大學(xué) 2016
[3]電動汽車用高功率密度永磁同步電機設(shè)計研究[D]. 張力.天津大學(xué) 2016
[4]碳化硅功率器件在永磁同步電機驅(qū)動器中的應(yīng)用研究[D]. 聶新.南京航空航天大學(xué) 2015
[5]基于FPGA的交流伺服電機驅(qū)動技術(shù)[D]. 宋建慶.山東大學(xué) 2014
[6]基于FPGA的數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)設(shè)計[D]. 劉懌恒.湖南大學(xué) 2013
[7]基于FPGA的永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 覃曾攀.廣東工業(yè)大學(xué) 2013
[8]基于FPGA的永磁同步電機模糊控制研究[D]. 喬海.黑龍江大學(xué) 2013
[9]基于FPGA的交流伺服系統(tǒng)電流環(huán)設(shè)計[D]. 伍慶.華中科技大學(xué) 2013



本文編號：3464303