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基于FPGA的永磁同步电机无位置传感器技术的研究

发布时间:2018-01-04 19:38

  本文关键词:基于FPGA的永磁同步电机无位置传感器技术的研究 出处:《安徽理工大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文


  更多相关文章: PMSM 卡尔曼算法 无位置传感器 FPGA 矢量控制


【摘要】:在工业生产领域,电动机往往被用作各种设备的动力装置,其动力来源于电能。在电动机的繁杂种类中,永磁同步电机(PMSM)以其简单的结构、较高的可靠性和效率等优点被广泛的应用在工业的各种场合中。更多种类高性能的电力电子控制装置不断地被开发并推广,以及越来越完善的控制算法不断地被应用在电机的控制方面。这些因素使得永磁体同步电机的可控性、准确性得到更多的设计者的认可。而对于PMSM控制性能也在日益的提高,尤其在永磁同步电机的无位置传感器方向。这加强了广大使用者对于高性能的永磁同步电机的无位置传感器控制方案的渴望。如今PMSM控制方案改进的核心是控制芯片处理数据的快速性、准确性、系统的可扩展性等方面。由于FPGA强大的数据并行处理能力,以及开发的便利性,更多的基于FPGA的控制方案被应用在PMSM控制领域。本文以大量的工业领域的调查研究和相关论文的阅读为基础,设计了 PMSM无位置传感器控制系统。此方案可提高PMSM在各个应用领域的可靠性,尤其是在工作生产环境比较恶劣的条件下。本文对此研究领域的背景以及研究的现状进行了简要的叙述。选取了基于FPGA的卡尔曼无位置传感器控制方案。并采用矢量控制方法,以及id=0的控制策略。从卡尔曼算法的起源开始,到线性以及非线性理论的简介,再到此理论被应用到PMSM无位置传感器系统的介绍,最终确定了一种改进的降阶卡尔曼算法。根据所选取的控制原理,在Simulink/DSP Builder软件中对PI模块、SVPWM模块、EKF算法模块等进行建模,并通过Modelsim软件对生成的HDL代码进行验证。接着在Quartus Ⅱ中对文件进行编译、综合,在Simulink/DSP Builder中进行总系统的仿真。并对仿真结果进行分析,最终证实所设计方案能够比较准确的实现PMSM的无位置传感器控制。
[Abstract]:In the field of industrial production, the motor is often used as the power device of all kinds of equipment, and its power comes from electric energy. Among the complex kinds of motors, PMSMM (permanent Magnet synchronous Motor) has its simple structure. The advantages of high reliability and efficiency have been widely used in various industrial occasions. More kinds of high-performance power electronic control devices have been continuously developed and promoted. And more and more perfect control algorithm has been used in motor control. These factors make permanent magnet synchronous motor controllable. Accuracy has been recognized by more designers, and the performance of PMSM control is also improving day by day. Especially in the sensorless direction of PMSM. This strengthens the desire of users for the sensorless control scheme of PMSM with high performance. Now the core of the improvement of PMSM control scheme is PMSM. Is the speed of data processing on the control chip. The accuracy, extensibility of the system and so on. Because of the FPGA powerful data parallel processing ability, as well as the development convenience. More control schemes based on FPGA have been applied in the field of PMSM control. This paper is based on a large number of industrial research and reading related papers. The PMSM sensorless control system is designed, which can improve the reliability of PMSM in various application fields. In this paper, the background of this research field and the status quo of the research are briefly described. The Kalman sensorless control scheme based on FPGA is selected. And the vector control method is adopted. From the origin of Kalman algorithm to the introduction of linear and nonlinear theory, and then to the application of this theory to PMSM position sensorless systems. Finally, an improved reduced order Kalman algorithm is determined. According to the selected control principle, Pi module is implemented in Simulink/DSP Builder software. EKF algorithm module and other modeling, and through the Modelsim software to verify the generated HDL code. Then in Quartus II to compile the file, synthesis. The simulation of the general system is carried out in Simulink/DSP Builder, and the simulation results are analyzed. Finally, it is proved that the designed scheme can accurately realize the position sensorless control of PMSM.
【学位授予单位】:安徽理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM341

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本文编号:1379839

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