《电机数字控制系统集成设计》系列讲座（十六）第7章基于FPGA架构交流电机数字控制系统集成设计

介绍了一种基于FPGA的全数字单芯片交流伺服驱动系统。采用现代EDA设计方法,使用VerilogHDL硬件描述语言完成了永磁同步电动机矢量控制系统的坐标变换、空间矢量脉宽调制（SVPWM）、电流环、速度环以及串行通讯等电机控制模块的编程,在Xilinx3S400FPGA芯片中实现了永磁同步电动机转子磁场定向控制。     

无刷直流电动机集成霍尔传感器

介绍了一种基于双磁钢复合磁路设计的无刷直流电动机集成霍尔传感器,利用霍尔元件感应旋转磁钢产生的垂直磁场和平行磁场信息并输出反映转子运转信息的电压信号,通过内部电路对原始电压信号进行处理,可同时输出U、V、W换相信号和绝对角位置信号(模拟信号、脉宽调制(PWM)信号).电动机高速运行时由U、V、W、信号提供换相信息并进行位置预估,最高转速可达30000r/min;低速运行时由模拟信号或PWM信号提供绝对角位置信息,精度达10位,最高分辨率可达12位.     

无网侧电动势传感器的PWM可控整流的研究

针对由传感器带来的高成本、低稳定性等诸多缺点,提出一种无网侧电动势传感器的PWM可控整流控制策略.在对三相电网电动势方程分析的基础上,利用交流电流偏差调节法重构了网侧电动势的幅值和相角,建立了PWM可控整流的Matlab仿真模型验证理论的正确性.仿真结果表明,该系统能够迅速准确地辨识出电网电动势,并且能够以单位功率因数运行于整流和逆变,实现了能量的双向传输.     

基于正常解耦变换的双三相永磁同步电机缺相容错控制策略

常用的多相电机缺相容错控制策略需要建立缺相后的降维数学模型,双三相电机缺相时具有两种不同中性点连接方式,每种情况对应不同的解耦变换阵,需要分别进行建模。根据双三相电机开路故障时,如果保持系统解耦变换阵不变,则电压方程、磁链方程和转矩方程不会受到影响的特点,构建了一种基于正常解耦变换阵的缺相容错控制策略,该策略适用于不同中性点连接方式,只需要改变谐波子空间参考电流即可。分别对定子铜耗最小和最大转矩输出两种优化电流工作方式进行分析,并分析了3次谐波磁动势对电磁转矩的影响。对一相开路和正交两相开路情况分别进行理论分析和实验验证,证明了所提控制策略的有效性和可行性。     

单相功率因数校正电路的系统优化设计

在分析了单相功率因数校正电路结构及原理的基础之上,针对在恒功率输出的条件下输入电压调压范围小的问题,设计了电压增益环节.同时,为了提高电流环的动态响应,建立了Boost电路的控制模型,构造出滑模变结构控制器从而取代电流环中传统的PI调解器,并对滑模变结构控制器的抖振问题提出改进措施.最后,对电压增益环节的设计及滑模变结构控制器的设计进行了仿真验证,取得了良好的效果.     

单片轴角数字转换器(RDC)在离心机直接驱动系统中的应用

本文根据离心机驱动系统转距大，转距脉动低的特殊要求，采用跟踪型单片轴角数字转换器，构成了一种交流永磁伺服电机直接驱动系统，满足了离心机系统对驱动转距的要求。     

高性能磁编码器设计

本磁编码器采用奥地利micro systems公司的AS5040芯片,该芯片能够用于360°全角度精确定位,提供10位分辨率的瞬时位置指示,可以同时以两种不同的方式输出转速与位置信号增量输出(积分A/B输出、LSB输出、三相无刷直流电机转换模式输出)和绝对输出(PWM输出、同步串口输出);通过模拟输出,可以完全取代电位计,通过硬件和软件可实现磁场强度自诊断和电源故障的监测功能.实验证明,本磁编码器可完全取代同等精度的光电编码器,而且成本极低.     

一体化跟踪型测角系统的误差分析

为满足系统对位置检测的要求,有利于电机系统的小型化设计,提出了采用感应同步器与单片集成轴角变换器(AD2S80A)构成的跟踪型测角系统同时作为磁极位置检测环节和角度测量系统的一体化方案。分析了感应同步器及跟踪型测角系统误差,推导了由非有效电势产生的零位奇偶跳动导致的一次正弦变化测角误差等误差模型。实验结果证明了分析方法的正确性。     

采用混合码盘传感器的AC伺服系统

讨论了速度与位置传感器采用混合码盘、电机本体采用径向充磁的ＡＣ伺服系统的组成,混合码盘在实现轴角变换时的数字处理电路、软件流程框图,同时介绍了电机系统的自动动等一些关键技术问题,给出有关环节的实验结果,通过理论分析与系统设计,实现了采用混合码盘的ＡＣ伺服系统。