基于FPGA的SVPWM实现技术研究

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空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)在交流变频控制系统中的应用越来越广泛,提高SVPWM模块的可复用性、可靠性、并缩短其开发周期成为重要研究课题。现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Arrays)具有简洁、经济、高速度、低功耗等优势,又具有全集成化、适用性强、开发周期短等优点,利用FPGA实现SVPWM可以提高SVPWM的可复用性,有重要的现实意义。 本文给出了基于DSP和FPGA的交流变频控制系统的硬件设计方案,搭建了由DSP最小系统、FPGA最小系统、电流检测电路、转速和位置测量电路等组成的硬件平台,完成了印刷电路板的绘制,并对该系统进行了硬件调试。文中介绍了电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)原理,并重点研究了基于FPGA的SVPWM的实现方法。根据其算法将SVPWM按功能划分为扇区计算模块、基本电压矢量作用时间计算模块、过调制控制模块、SVPWM时间生成模块、调制波生成模块和脉冲生成模块等六个子功能模块。先对各个子模块进行设计、仿真、验证,再将整个系统组合起来进行仿真、验证,最后在设计的硬件平台上测试了PWM波形。 最后以电机为控制对象进行了开环变频试验,电机能够正常运行,且电机定子电流为正弦波,表明基于FPGA的SVPWM模块功能正确,达到了预期的目标。本文利用FPGA实现SVPWM,开发周期短,可移植性好,能够以IP核的形式嵌入到其它系统中去,具有很强的应用价值。
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