永磁同步电机矢量控制的FPGA设计与实现

谭会生++申彦垒

【摘 要】为提高永磁同步电机对电磁转矩输出的准确控制，提高系统控制的稳定性和可靠性，提出了一种永磁同步电机矢量控制的FPGA设计与实现。构建了永磁同步电机矢量控制FPGA设计与实现的结构框架，阐述了矢量坐标变换和电压空间矢量脉宽调制的设计模块的设计方案及其总体设计结构，并对整个控制策略的设计进行逻辑综合、系统优化以及时序仿真。在数据的处理方面采用自定义的方式对小数运算进行处理，极大的提高系统的精度，同时兼顾了系统性能的优化和资源的分配。试验结果验证了该控制策略的有效性、准确性、合理性，且系统运行平稳，为应用于高性能要求的领域提供新的设计思路。

【关键词】永磁同步电机；FPGA；矢量控制

永磁同步电机具有高效、功率因数高、结构简单、体积小等优越特性外，还与其控制性能的优越性有必然联系[1]。FPGA在硬件方面以并行处理的方式对数据进行处理，具有高额集成度、可靠性、不占CPU资源、高速等特点，具有强大的逻辑实现能力。FPGA在软件方面成本低、良好的可复用性、开发周期短、结构简单灵活。FPGA的时钟延迟可达纳秒级，集合其并行工作方式，在超高速应用领域和实时测控方面有非常广阔的应用前景。

FPGA与DSP相比采用了纯硬件和并行数据处理方式，开发周期短，可以灵活的对I/O进行配置，较高的数据处理速度，较好的灵活性，可以简单灵活的构建高性能交流调速系统控制。

1 永……