基于FPGA的交流电机控制IP软核的设计

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论文适应目前大规模集成电路设计要求,结合交流电机方面的应用,利用EDA技术和可编程器件FPGA,设计交流电机控制IP软核,并可满足一般变频的要求。 本文共分六章,其中第三,第四和第五章是本文的重点。主要阐述了课题的研究方法和具体实现。 首先,论文分析了国内外电机控制芯片的发展情况和交流电机控制芯片的广泛应用,论证了设计三相交流电机控制IP核的必要性。 其次,对SPWM的发展概况及产生机理进行了介绍。 再次,按照FPGA的设计流程,具体实现了IP软核设计。 主要步骤包括:系统的划分,模块的设计和功能的仿真。系统划分根据电机控制的设计要求,把系统划分为三相SPWM产生电路,以及SPWM外围控制电路这两部分。然后又根据其具体功能细分模块,并对系统中的各模块进行信号连接。模块设计是设计每个模块内部电路结构,并用VHDL语言编写可综合,可复用的代码。功能仿真使用的是ALTERA的MAXPLUS Ⅱ,首先对每个功能模块进行仿真,通过后,把各模块以BLOCK或元件调用COMPONENT的形式组成一个整体,通过波形输入,对西安理工大学硕士学位论文整个系统进行功能仿真。在这一部分,还对产生二相正弦波的正弦表进行了优化,利用分时复用和正弦波的对称性,把所需的正弦表减少为原来的1/12,并保持优化后的精度不变。同时改进了单极性SPWM的产生方法。井通过把外部的控制电路集成到芯片内部,使系统可以无需单片机就可完成相应功能。最后,用FPGA对系统进行功能验证。使用的是ALTERA公司FLEX10K系列的EP曰OKIOLC84一4,通过MAXPLUSll软件把生成的文件下载到芯片中,最后用示波器观察其输出波形。验证结果表明设计完全满足预先的要求。
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