基于矩阵求逆的电机FPGA实时仿真模型

FPGA实时仿真中通过查表法建立的电机非线性模型存在通用性不高、精确度受限于片上存储资源等问题,为此建立了基于矩阵求逆的电机FPGA实时仿真模型。为了减小电感矩阵求逆对仿真实时性的影响,算法中选择了前向欧拉离散方法以及基于LDL T分解的矩阵求逆方法;模型框架中设计了电感矩阵更新及其求逆与电机方程更新并行处理的顶层框架,设计了以高速浮点乘累加器和浮点除法器为基本单元的底层计算架构;程序实现中采用了数据驱动的方法控制基本计算单元的任务调度。以Xilinx Virtex7 xc7vx485t为目标芯片,评估了以三相感应电机为例建立的电机模型FPGA程序,进行了电感参数定常与饱和两种工况下的离线仿真与实时仿真。所建电机FPGA实时仿真模型能够达到320 MHz的运行频率、793.75 ns的仿真步长,定子电流和转子电角速度的最大相对稳态误差分别为3.13%、0.70%。