基于FPGA的永磁同步電機控制器設計
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3．2 電機硬件驅(qū)動模塊
電機硬件驅(qū)動模塊實現(xiàn)clark，park，i_park坐標變換，PI調(diào)節(jié)器，SVPWM產(chǎn)生器，轉(zhuǎn)速檢測等硬件模塊等雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)。由于上述各個模塊設計比較簡單常見，因此，這里主要介紹SoPC時序控制部分。Reset按鍵為全局復位。復位后系統(tǒng)軟件從主程序入口開始執(zhí)行；而此時硬件驅(qū)動模塊中的兩個狀態(tài)計數(shù)器為“-1”。這兩個計數(shù)器計數(shù)時間對應50μs和1 ms，分別對應于電流環(huán)和速度環(huán)的采樣時間。一旦檢測到來自NiosⅡ處理器的start高電平信號，該信號作為計數(shù)使能信號，這兩個計數(shù)器從“0”開始計數(shù)，計數(shù)為“0”時產(chǎn)生一個高電平脈沖信號，電流環(huán)計數(shù)器脈沖用于鎖存SVPWM中的Ta，Tb，Tc(三相占空比信號)，并啟動A／D轉(zhuǎn)換。速度環(huán)的
計數(shù)器脈沖鎖存一個反饋速度信號，然后計數(shù)器循環(huán)計數(shù)。本文引用地址：http://m.ptau.cn/article/191771.htm
4 仿真結(jié)果
該系統(tǒng)設計對電機驅(qū)動部分進行開環(huán)驗證。給定uq(旋轉(zhuǎn)坐標中的力矩分量)為2 048(16位Q12的定點)，ud(旋轉(zhuǎn)坐標中的勵磁分量)為0。正余弦兩個查找表各有720個地址，相鄰地址相差0．5°。每相隔50μs查找地址增量為l，即電機每隔50μs轉(zhuǎn)過0．5°，約為1 666 r／m。在QuartusⅡ中進行時序仿真可得到如圖4和圖5所示的波形。
由圖4可知，A相上橋臂在每個PWM周期的占空比不同，具有從增到減，從減到增的規(guī)律；從圖5可知，器件實際工作時，上下橋臂死區(qū)時間為2μs，而且死區(qū)時間可采用NiosⅡ處理器設置。由于有死區(qū)時間的控制，該PWM可接入電機進行開環(huán)調(diào)試。
5 結(jié)論
本設計的SoPC器件已產(chǎn)生PWM波，用于開環(huán)驗證，為后續(xù)閉環(huán)驗證提供條件。FPGA在高速數(shù)字信號處理領域逐顯優(yōu)越，且SoC已成為集成電路發(fā)展的主流，而SoPC是SoC一種靈活的解決方案。其具有軟硬件協(xié)同工作，合理分配軟硬件功能等特點，從而能夠快速靈活實現(xiàn)系統(tǒng)設計。SoPC控制電機可提高電機動態(tài)響應，縮小系統(tǒng)面積，節(jié)省成本。
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