基于dsp-fpga永磁电机数字控制系统设计

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1、第6期组合机床与自动化加工技术No．62015年6月ModularMachineTool＆AutomaticManufacturingTechniqueJun．2015文章编号：1001—2265(2015)06—0096—05DOI：10．13462／j．cnki．mmtamt．2015．06．027基于DSP—FPGA的永磁电机数字控制系统设计半洪剑锋，宋凤林，黄劭刚(南昌大学信息工程学院，南昌330031)摘要：以交流永磁电机矢量控制原理为基础，介绍了一种基于DSP．FPGA的永磁电机数字控制系统的设计，完成了数字

2、控制系统的总体架构及相应的硬件、软件设计，同时为了提高控制系统的动态性能，采用了基于CORDIC变换的旋转变压器解码算法得到转角正余弦函数值与转速信息，且DSP与FPGA之间采用高速同步串行通信SPI来实现。在对总体设计分析的基础上，通过计算机软件仿真和对实际永磁电机的控制实验结果表明，所设计的数字控制系统具有结构简单、较好的动静态特性与快速性能，在实际应用中具有较好的应用前景。关键词：永磁电机；DSP—FPGA；矢量控制；CORDIC旋变解码中图分类号：TH166；TG506文献标识码：ADesignofDigital

3、ControlSystemofPermanentMagnetMotorBasedonDSP-FPGAHONGJian—feng，SONGFeng—lin．HUANGShao—gang(SchoolofInformationEngineering，NanchangUniversity，Nanchang330031，China)Abstract：ThispaperpresentsthedesignofdigitalcontrolsystemofpermanentmagnetmotorbasedonDSP—FPGAandper

4、manentmagnetmotorFOCprinciples．Itcompletestheoverallstructureandthedesignofcor—respondinghardwareandsoftwareofdigimlcontrolsystem．Inordertoimprovethedynamicperformanceofthecontrolsystem，ThispaperusesresolverdecodingalgorithmbasedonCORDICtoobtainanglecosineandsine

5、valueandspeedinformation，Anduseshigh—speedsynchronousserialcommunicationSPIbetweenDSPandFPGA．Basisontheoftheoveralldesignandanalysis，simulationbycomputersoftwareandcontrolexperimentalonactualpermanentmagnetmotorresultsshowsthatthedigitalcontrolsystemhasasimplede-

6、signedstructure，betterdynamicandstaticperformance．Therefore，thiscontrolsystemhasgoodprospectinpracticalapplications．Keywords：permanentmagnetmotor；DSP—FPGA；fieldorientationcontrol；CORDICresolverdecoding灵活，通用性强，运算速度高等。传统旋转变压器的解0引言码都是由专用芯片来完成，其过程复杂费时，本文采永磁同步电机具有体积小、

7、重量轻、高效率、高输用基于CORDIC变换的旋变解码算法来得到转角正余出转矩、高功率密度等优点。因此，在工业生产和交流弦函数值和转速信号，且其完全由FPGA纯硬件来完伺服控制领域得到了广泛应用⋯。成，提高了实时性。DSP与FPGA之间采用高速同步目前对永磁电机的控制技术主要有磁场定向矢量串行通讯SPI来实现，SPI通讯协议简单，连线少，且能控制技术与直接转矩控制技术，直接转矩控制是在定全双工通信。最后以TI公司的芯片TMS320F2812与子静止坐标系中针对电动机定子磁链和转矩实施独立ALTERA公司的CYCLONEIV

8、系列FPGA芯片控制，通过在适当的时刻选择合适的空间电压矢量来EP4CE6F17C8为核心控制板，通过仿真软件和对实际实现两者近似解耦的控制效果⋯。而矢量控制技术永磁电机的控制实验结果表明，该控制系统具有可行的核心是在转子磁场坐标系中对磁场电流i和转矩性与准确性，且动静态性能和控制效果好，在实际应用电流i分别进行控制