[发明专利]基于FPGA的永磁同步电机矢量控制装置及方法

摘要

本发明公开了一种基于FPGA的永磁同步电机控制装置及方法，所述装置的控制端由FPGA构成的主控制电路板和采集电路构成，其中FPGA包括AD控制模块、clark模块、正余弦计算模块、Park模块、反Park模块、PI调节器、SVPWM数据处理模块和转子信息采集模块和时钟控制模块；采集电路包括SVPWM输出的隔离电路和采集电路，其中采集电路又包括编码器调理电路和定子电流采集电路。该装置及方法利用FPGA的丰富可编程逻辑资源和并行处理的方式大大提高了矢量控制算法的处理速度，能够适用于各种电机控制的需求。

主权项

一种基于FPGA的永磁同步电机控制装置，其特征在于所述装置的控制端由FPGA构成的主控制电路板和采集电路构成，其中FPGA包括AD控制模块、clark模块、正余弦计算模块、Park模块、反Park模块、PI调节器、SVPWM数据处理模块和转子信息采集模块和时钟控制模块；采集电路包括SVPWM输出的隔离电路和采集电路，其中采集电路又包括编码器调理电路和定子电流采集电路。 其中，AD控制模块后依次接有clark模块、Park模块，然后再经PI调节器输出给反Park模块，反Park模块接SVPWM数据处理模块，SVPWM数据处理模块输出的相应的PWM信号； 时钟控制信号则由时钟控制模块产生，经转子信息采集模块处理后，一路经正余弦计算模块处理，然后同时输出给Park模块和反Park模块；另一个路则直接输出给PI调节器，将目标速度值与反馈的速度值进行比较得到误差值，采用PI调节器消除或者降低这样的误差值； 隔离电路位于SVPWM数据处理模块后；SVPWM输出的隔离电路是实现数字和功率信号的隔离； 对于系统的电流内环：定子电流从采集电路依次经过AD控制模块、clark模块、Park模块、PI调节器、反Park模块后接SVPWM数据处理模块的输入端，编码器信号经过编码器调理电路到FPGA内的转子信息采集模块得到转子的速度和电角度空间位置，对于角度位置可通过正余旋计算模块得出具体的正余弦值，以供后续的Park模块和反Park模块的输入值； 在系统的速度外环：反馈的电机速度可以与给定的速度比较，得到误差值给速度环PI调节器，其输出可作为电流环q轴的输入。