開(kāi)關(guān)磁阻電機全數字控制系統中FPGA的應用

目前國內外對于如何利用DSP實(shí)現模糊控制算法的研究相對比較成熟，可見(jiàn)，FPGA的設計與應用即成為整個(gè)設計成敗的關(guān)鍵。

FPGA片內的斬波滯環(huán)計數器模塊接收三路斬波信號，承擔CCC控制方式中的定△t斬波，并輸出邏輯綜合后的三相功率變換器驅動(dòng)信號；位置綜合與倍頻模塊接收經(jīng)整形的三路光電位置信號，綜合出256倍頻信號，送入DSP中用于角度控制；控制邏輯綜合模塊接收系統保護等信號，當電流超過(guò)上限值后產(chǎn)生低電平信號，FPGA利用此低電平信號封鎖輸出信號，實(shí)現斬波控制策略，同時(shí)也是一種對系統進(jìn)行電流保護的措施。

3 基于FPGA實(shí)現三相功率變換器驅動(dòng)的控制邏輯

此邏輯電路的作用是將控制開(kāi)關(guān)元件的四類(lèi)信號實(shí)現綜合，以使各信號均能有效發(fā)揮作用，下面列出了邏輯表達式：

TRA=A·ICA·IPA·PWMA

TRB=B·ICB·IPB·PWMA

TRC=C·ICC·IPC·PWMA

TRA’=A’·ICA·PWMB

TRB’=B’·ICA·PWMB

TRC’=C’·ICA·PWMB

式中：A，B，C，A’，B’，C’(前三個(gè)是圖2中上橋臂信號，后三個(gè)是下橋臂信號)為控制開(kāi)關(guān)元件通斷的信號；ICA，ICB，ICC為A，B，C三相電路提供的電流斬波控制信號；IPA，IPB，IPC為限流保護電路提供的控制信號，作用是在開(kāi)關(guān)元件中的電流超過(guò)設定值時(shí)直接關(guān)斷元件進(jìn)行保護；PWMA，PWMB是電壓斬波信號，該信號的寬度調制是由模糊邏輯調節控制的，實(shí)際運行與給定差值越大則脈寬越寬；TRA，TR B，TRC，TRA’，TRB’，TRC’是功率變換電路各主開(kāi)關(guān)管的驅動(dòng)控制信號。借助MAX+PLUSⅡ仿真軟件，得到斬波控制時(shí)的仿真波形如圖4所示。圖中觸發(fā)信號在各相導通期間發(fā)出脈沖信號，從而實(shí)現斬波控制方式。相位角控制方式是由相導通信號A，B，C，A’，B’，C’(決定導通相)和PWM(決定導通寬度)信號控制的，仿真波形如圖5所示。為了實(shí)現功率主電路的可靠工作，設計中不僅考慮了功率電路相導通的各種控制方式的實(shí)現，還考慮了電流保護功能。在起動(dòng)和制動(dòng)時(shí)，電機繞組內有可能產(chǎn)生較大的峰值電流，超過(guò)電流保護動(dòng)作值而輸出電流保護信號IP給邏輯綜合電路，關(guān)斷上橋臂開(kāi)關(guān)元件，讓電路開(kāi)始續流，直到電流降低到一定水平才恢復導通，從而可以保護功率開(kāi)關(guān)不會(huì )因過(guò)電流而損壞。