基于FPGA的永磁同步电机控制器设计

文章摘要：． IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_data(start_BASE，start)；／／变量写入输出PIO寄存器；While()}3．2 电机硬件驱动模块电机硬件驱动模块实现clark，park，i_park坐标变换，PI调节器，SVPWM产生器，转速检测等硬件模块等双闭环结构。由于上述各个模块设计比较简单常见，因此，这里主要介绍SoPC时序控制部分。Reset按键为全局复位。复位后系统软件从主程序入口开始执行；而此时硬件驱动模块中的两个状态计数器为“-1”。这两个计数器计数时间对应50μs和1 ms，分别对应于电流环和速度环的采样时间。一旦检测到来自NiosⅡ处理器的start高

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　　． IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_data(start_BASE，start)；

　　／／变量写入输出PIO寄存器；

　　While()

　　}

　　3．2 电机硬件驱动模块

　　电机硬件驱动模块实现clark，park，i_park坐标变换，PI调节器，SVPWM产生器，转速检测等硬件模块等双闭环结构。由于上述各个模块设计比较简单常见，因此，这里主要介绍SoPC时序控制部分。Reset按键为全局复位。复位后系统软件从主程序入口开始执行；而此时硬件驱动模块中的两个状态计数器为“-1”。这两个计数器计数时间对应50μs和1 ms，分别对应于电流环和速度环的采样时间。一旦检测到来自NiosⅡ处理器的start高电平信号，该信号作为计数使能信号，这两个计数器从“0”开始计数，计数为“0”时产生一个高电平脉冲信号，电流环计数器脉冲用于锁存SVPWM中的Ta，Tb，Tc(三相占空比信号)，并启动A／D转换。速度环的计数器脉冲锁存一个反馈速度信号，然后计数器循环计数。

　　4 仿真结果

　　该系统设计对电机驱动部分进行开环验证。给定uq(旋转坐标中的力矩分量)为2 048(16位Q12的定点)，ud(旋转坐标中的励磁分量)为0。正余弦两个查找表各有720个地址，相邻地址相差0．5°。每相隔50μs查找地址增量为l，即电机每隔50μs转过0．5°，约为1 666 r／m。在QuartusⅡ中进行时序仿真可得到如图4和图5所示的波形。

　　由图4可知，A相上桥臂在每个PWM周期的占空比不同，具有从增到减，从减到增的规律；从图5可知，器件实际工作时，上下桥臂死区时间为2μs，而且死区时间可采用NiosⅡ处理器设置。由于有死区时间的控制，该PWM可接入电机进行开环调试。

　　5 结论

　　本设计的SoPC器件已产生PWM波，用于开环验证，为后续闭环验证提供条件。FPGA在高速数字信号处理领域逐显优越，且SoC已成为集成电路发展的主流，而SoPC是SoC一种灵活的解决方案。其具有软硬件协同工作，合理分配软硬件功能等特点，从而能够快速灵活实现系统设计。SoPC控制电机可提高电机动态响应，缩小系统面积，节省成本。(电子设计工程 陈平，曾岳南，杨志平)

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