地铁用多永磁同步电机旋转变压器解码系统研究

基于旋转变压器获得永磁同步电机转子位置是地铁永磁同步电机牵引系统的关键技术。在CORDIC算法基础上,克服传统旋转变压器解码系统中测量范围小的缺点,形成了覆盖360°范围的全硬件解码算法。利用旋转变压器输出数据的自身特点进行分类计算,并且将数据的位数由16位扩展至20位。应用该算法,提出了基于AD7606的多永磁同步电机旋转变压器解码系统。仿真结果显示,该系统可在短时间内以较高精度,同时完成对最多4台旋转变压器的解码操作。     

FPGA实现旋转变压器R2D变换方法的研究

旋转变压器到数字信号转换的过程称之为R2D变换,也可称之为解码。实现R2D有专用的解码芯片,但实际使用中发现解码芯片很难通过电磁兼容实验,尝试采用软件的方式来实现。软件实现关键是对反三角函数的求解,经典方法是采用CORDIC算法实现,CORDIC在求解超越函数有一定的优越性,流水线结构更是可以满足高速运算,因此应用较为广泛。但解码方法是多样的,还同时介绍了一种角度跟随实现解码的方法,该方法通过构建反馈模型实现角度的逐渐逼近,最终实现解码。这两种方法都很容易在FPGA内实现,仿真分析表明它们的精度都能够满足需求,适合于大多数应用场合。     

基于求模运算的旋转变压器解码算法的研究

文中提出了一种基于求模运算的旋转变压器解码算法并进行了研究。首先分析了旋转变压器求模运算解码算法的原理,给出了转角的正弦、余弦函数和转速的计算方法。然后在CORDIC算法基础上简化了求模运算,提高了FPGA求模运算的速度和减少硬件实现的资源量。接着旋变解码算法进行了FPGA纯硬件实现,即基于Quartus II平台用Verilog实现语言编程。最后利用Modelsim软件验证了该设计模块的可行性和正确性。通过与基于转子位置角进行解码的方法进行相比,证实了本文所提出的对旋变信号进行基于求模运算的解码方法不仅可以简化永磁电动机矢量控制系统的硬件和软件,而且可以提高控制的实时性。     

基于FPGA的旋转变压器解码算法研究与系统设计

大规模集成电路近年的发展开辟了计算复杂的科学算法的硬件实现新领域,包括被称为坐标旋转数字算法（CORD IC）的一组移位和求和的算法。基于CORD IC算法的基础上,针对传统的旋转变压器解码算法中解码算法复杂、周期长的缺点,提出了一种旋转变压器解码全硬件算法实现的方案。利用移位寄存器和加法器实现解码算法,并且采用流水线技术,具有算法速度快和精度高的特点。使用所提出的新解码方案,以FPGA为平台搭建了旋转变压解码系统。试验结果证明了这种基于FPGA平台实现的旋转变压器解码系统具有高速及高精度的特点。     

永磁同步电机旋转变压器解码算法优化设计

针对旋转变压器解码电路误差对永磁同步电机(PMSM)转子位置检测精度的影响,深入分析了解码电路工作原理,基于角度/速度观测器,设计了一种高精度快响应的旋转变压器信号估算方法。电路采用低电压运放MCA33202对旋变输出正弦和余弦信号进行解码,基于解码后的估算角度构建了单位反馈闭环系统,优化了解码电路关键器件参数,提高了PMSM转子位置检测精度。通过1台2.5 kW高速PMSM验证了该算法的有效性和可行性。     

一种高精度、低成本旋转变压器信号解算器设计

针对目前旋转变压器测角系统成本高或解码精度不足的缺点,采用信号调理电路和软件解算算法相结合的方法,设计一种用于旋转变压器信号解码的解算器,该设计在保证测角系统解码精度的同时,又能大大降低成本.最后,采用Maflab仿真软件对该设计方案进行验证,证实了该设计方案的可行性.     

CORDIC算法在基于FPGA的旋变解码和PMSM矢量控制中的应用

在永磁同步电机(PMSM)矢量控制中,对旋变进行直接解码需要做反正切运算,CLARK-PARK变换需要做正余弦运算,SVPWM的扇区判断以及对电流电压的限幅输出等需要从直角坐标到极坐标的转换,这些运算使用传统方法难以在FPGA中实现。在DSP中通常采用查表方式,往往也难以达到预期精度要求。Coordinate rotation digitalComputer(CORDIC)算法很适合在FPGA中直接进行旋变解码和矢量控制算法运算。论文阐述了CORDIC算法的基本原理,在旋变解码、坐标变换、SVPWM、输出限幅等算法中的应用,并给出了实现方法及运算值与实际值的对比,证明了CORDIC算法具有运算精度高,占用资源少,运算速度快等特点。最后通过一台额定9kW的电动车用永磁同步电机实验验证了算法的正确性和实用性。     

基于改进CORDIC算法的DDS设计

针对基本CORDIC算法的DDS计算速度随迭代次数增加而降低的问题,对CORDIC算法提出了一些改进.采用了角度分解预测旋转方向和多级迭代并行计算的方法,代替传统算法的多重迭代.时序仿真结果表明:改进的算法实现相位幅度转换;与基本CORDIC算法相比,在保持数据较高精度的同时提高了运算速度.此种设计具有运算速度快、计算...     

基于 HCORDIC 的浮点运算协处理器的设计

通信硬件、信号和图像处理上需要进行大量数学运算,坐标旋转数字计算机(CORDIC)算法可以在硬件上快速计算三 角、双曲线、自然对数和平方根函数,IEEE 754 标准是目前最常用的浮点数标准,所以提出了一种处理浮点运算的协处理器。 高基数自适应性 CORDIC(HCORDIC)算法具有收敛速度快的优点,通过设计用于该算法的浮点乘法器和浮点加法器,进而设计 出计算多种三角函数和超越函数的浮点运算协处理器架构。 该架构可以实现更快的收敛,同时减少了输出延时并具有低误差 精度。 设计已在现场可编程逻辑门阵列(FPGA)上实现,结果表明,相比于 Xilinx CORDIC IP 和其他 CORDIC 架构,在输出延 迟、最大工作频率、关键路径和计算精度等方面有更好的表现,该设计可以应用于多种计算场景,具有较强的工程价值。     

旋转变压器误差抑制与解码技术的研究

针对旋转变压器在工程应用中易受环境条件的影响,导致传统的解码方法不能有效抑制输出信号中存在的幅值、偏置、相位等误差,从而影响到解码效果等问题提出使用改进III型双广义二阶积分器配合自适应参数校正算法,对旋转变压器输出信号进行波形预测和重构,实现精确解码。首先带有噪声的旋转变压器输出信号,经过自适应参数校正算法后,对源输出信号进行预测重构,把重构后的信号在经过低通滤波器有效滤除前级携带有的高次谐波,然后通过改进III型广义二阶积分器通过提取和分离不平衡信号中的对称正序分量;其次利用锁相环技术进行跟踪计算;最后获取准确的转速和角度。其中,自适应拟合算法,也有效减弱了改进III型二阶积分器的超调和稳态误差的问题。Simulink仿真结果说明该方法能够在四种误差存在的情况下准确解码,证实了该方案的可行性。     

流水线双模CORDIC算法的FPGA实现

CORDIC算法将复杂的算术运算转化为简单的加法和移位操作,然后逐次逼近结果.这种方法很好地兼顾了精度、速度和硬件复杂度,它与VLSI技术的结合对DSP算法的硬件实现具有极大的意义,因而在数字信号处理领域得到了广泛应用.本文首先简要介绍了CORDIC算法的原理,然后详细描述了双模CORDIC算法的模式控制和范围扩展,并且基于FPGA实现了流水线双模CORDIC算法,给出了综合结果,最后下载到FPGA开发板中验证通过.这些结果表明,本算法具有良好的性能,并且已经应用到OFDM系统的频率偏移校正中.     

基于角度观测器的旋转变压器解码算法研究

根据旋转变压器的工作原理和伺服驱动系统的控制方式,研究了一种基于DSP TMS320F2812的Resolverto-digital解码算法,即角度跟踪观测器。该算法为二阶状态观测器,解码误差可渐近收敛至零。与反三角函数法、标定查表法和基于激励信号采样保持的估算法相比,该算法无需通过微分计算即可获得角度信息,具有更强的抗干扰能力,与基于锁相环的角度跟踪法相比解码精度更高,与专用的旋变解码芯片相比,简化了电路设计,降低了成本,提高了可靠性。仿真和实验结果表明了该算法的正确性。     

CORDIC算法及其展开结构的FPGA实现

针对FPGA系统中涉及三角函数等数学运算,而传统的查找表方法占用资源较多,计算精度不足等问题,提出了基于CORDIC算法的三角函数计算的实现方法.首先给出了CORDIC算法的硬件结构,然后使用Verilog HDL硬件描述语言,在Quartus ⅡⅢ 13.1中对算法进行编译和仿真,并对仿真结果和实际结果进行误差分析,最后选择Altera公司的Cyclone Ⅳ E系列中EP4CE30F23C6器件,完成了CORDIC算法的FPGA实现.实验结果表明,该算法能够利用较少的硬件资源,实现较高的计算精度,并且运算速度较快,可以满足实际应用中的计算需求.     

CORDIC算法在基于FPGA的PMSM控制器中的应用

在基于FPGA的交流永磁同步电机(PMSM)高精度控制器算法中,CLARK-PARK变换和空间矢量脉宽调制(SVPWM)运算是必须的.其中CLARK-PARK变换需要做正余弦运算,SVPWM运算中的扇区的判断和控制输出力矩的波动也需要从直角坐标到极坐标的转换,这些运算使用传统方法在FPGA中都难以实现.在此引入Coorclinate rotation digital computer(CORDIC)算法,设计适合PMSM控制器使用的CORDIC处理器,讨论CORDIC处理器实现过程中的定点数处理问题,以及迭代次数与精度的关系,并给出具体的实现方法和硬件测试结果.实验证明:CORDIC处理器可以在0.5μs内完成正余弦运算或者直角坐标系到极坐标系的转换,占用很少的FPGA硬件资源,速度快,精度高,对于解决这类问题非常有效.     

基于双核CPU的永磁电机转子角度检测研究

永磁电机转子角度对其控制具有重要影响,目前永磁牵引电机广泛采用旋转变压器进行转子角度和速度信息的检测。基于TMS320F28377D双核CPU结合AD2S1210解码芯片构成转子位置检测系统,并采用角度分段补偿对其误差进行校正,从而为永磁电机控制算法提供了准确的转子角度信息。通过半实物仿真平台对不同转子频率下解码芯片输出的转子角度信息进行了验证。该检测方法具有精度高、抗干扰能力强的特点,满足牵引系统高可靠性和稳定性的要求,具有一定的工程意义。仿真和试验结果表明了该方法的可行性和有效性。     

旋转变压器在数字伺服舵机系统中的应用

设计完成了一个采用旋转变压器检测舵反馈的数字伺服舵机系统,使用一款用于电机控制的SOCG105作为系统的控制核心,介绍了正余弦型旋转变压器的基本原理,设计了旋转变压器与G105的接口电路及相关外围电路,并利用G105内部的旋变解码模块实现舵面角位移的解算.试验证明,该方案简化舵机控制电路的设计,并能够精确地实现舵反馈的测量.