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【毕业设计】基于FPGA的SVPW算法的实现 【毕业设计】基于FPGA的SVPW算法的实现

格式:word 上传:2022-06-24 20:09:06

《【毕业设计】基于FPGA的SVPW算法的实现》修改意见稿

1、“.....所以这里需要种快速器件才能满足性能要求。现场可编程门阵列可编程逻辑器件是世纪年代发展起来的种新型的集成器件。是大规模集成电路技术发展的产物,同时也是种半定制的集成电路,结合计算机软件技术技术可以快速方便地构建数字系统。不论是简单的还是复杂的数字电路系统都是由基本门构成的,如与门或门非门传输门等。其中由基本门可构成两类数字电路类是组合电路另类是时序电路,含有存储元件,经过实践,人们发现在数字电路当中并不是所有的基本门都是必需的,其中,用单的基本门与非门也可以构建成其它的基本门任何的组合逻辑都是可以通过与或这种逻辑关系来组合,即任何组合电路都可用门或门这种二级电路实现同样,任何时序电路都可以由组合电路加上存储元件锁存器触发器等构成。由此,人们提出种可编程电路二〇三年十月十九日星期二结构,即乘积项逻辑可编程结构,其原理结构如图......”

2、“.....此后又从的工作原理地址信号与输出数据间的关系以及的们阵列法中获得启发,构造除了另种可编辑的逻辑结构,即查找表的可编程逻辑构建方式。此类可编程逻辑的逻辑函数发生是采用了数据查找方式,并使用多个查找表构成了个查找表阵列,成为可编程们阵列,随着可编程器件的规模不断扩大,随着发展也就应运而生。现今,实现空间矢量控制主要采用的芯片是公司生产的芯片,其独特的结构为空间矢量控制提供了个较好的硬件平台。但是,芯片实现空间矢量控制当中仍然有它的不足之处。与相比有以下几个特点只能产生固定路或者路的波,只要硬件资源足够则可产生多路需要占用资源,而以其独特的结构特点硬件实现功能纯硬件并行处理,可靠性高,速度快设计灵活,可任意定制硬件。所以,对于完成些单的运算过程或者功能,能够在几个时钟周期内完成,实时控制上完全能够满足性能要求,在些大型系统的应用当中,完全能担任各种固定不变的功能,在些多微机相互配合使用的大型系统应用中......”

3、“.....所以基于的的算法的实现具有定的前景。本文研究内容对于现今已有的多种的实现算法中,在保证完全能正常工作的前提下选取种运算量较小,便于数字实现,便于实现的算法。本文所采取的算法主要是通过了前人的验证和大量资料的搜集以确保算法可行,其中所需要的算法主要有恒压频比坐标变换导通持续时间计算扇区计算,信号发生等,二〇三年十月十九日星期二其中信号发生则主要采用七段式的开关模式进行矢量合成以达到减少谐波的目的。在的软件编程实现过程中,在保证性能的前提下,尽可能地提高硬件资源的利用率。由于主要是消耗硬件资源来完成各项功能,所以提高硬件资源的利用率是必要的个环节。在各模块的设计当中,文中主要采用型状态机的结构,在运算编写当中,使用移位求和的方法代替乘法除法运算。在软件编程过程中,充分利用现有的软件资源,通过软件仿真验证等方法减少软件开发周期。文中主要采用公司的这款仿真软件对所编写的软件进行功能仿真......”

4、“.....提高设计效率。完成软件设计后进行有效可靠的硬件验证,文中将输出的信号接入个低通滤波电路,通过滤波电路滤波后的波形观察间接地检验软件编写的正确性。空间矢量控制本章内容主要是叙述了空间矢量控制的基本原理和相对应的算法其中逆变器的开关电压矢量合成参考电压空间矢量的过程将会在本章节的内容有详细的讲解和推导。本章中还给出了具体的几何数学关系公式等都将会详细给出,有了这些公式作为我们下章节所讲述的软件实现提供个理论基础。空间矢量控制基本原理空间矢量的定义交流电机绕组的电压电流磁链等物理量都是随时间变化,但如果考虑到它们所在绕组的空间位置,我们建立个空间坐标轴则可以将电压电流磁链等定义为空间矢量。如图二〇三年十月十九日星期二图电压空间矢量合成图分别表示在空间静止的电机定子三相绕组的轴线,它们在空间中互差,三相定子正弦波相电压分别加在三相绕组上。可以定义三个定子电压空间矢量使它们的方向始终位于各相绕组的轴线上......”

5、“.....时间相位相互错开的角度也是。与电机原理中三相脉动磁动势相加后产生旋转磁动势相仿,就可以证明,三相定子电压空间矢量相加的合成得空间矢量是个旋转的空间矢量,它的幅值不变,其幅值是每相电压值的倍。其中合成矢量以电源角频率为电气角速度作恒速旋转。用公式表示,则有与定子电压空间矢量相仿,可以定义定子电流和磁链的空间矢量和。电压与磁链空间矢量的关系当相电压矢量发生模块输入电压频率和时钟信号,模块将输入的频率通过运算转化为计数时钟脉冲的次数进行计数,以此达到改变参考三相电压矢量的旋转角度的周期变化,并且输出端口周期输出角度。模块主要是存储余弦表,其中存储的余弦值是以平移放大的值的方式存储,当接收到上个模块输出的角度和数值输出控制信号,端口输出对应角度的正弦值。模块将所接收到的余弦值通过运算将中的数值转化为放大倍的余弦真实值并且通过端口并行输出余弦值如图......”

6、“.....通过变换公式见,变换出,值输出。其中小数的乘除法运算通过移位相加的方式来逼近结果。仿真结果如图图仿真图从仿真结果可以看到变换后的三相余弦值合成两相仍然为按正弦波变化,其中幅值是原来的倍。开关导通时间计算模块图计算模块二〇三年十月十九日星期二开关时间导通时间计算模块主要由求解中间变量求解导通时间过调制处理三个功能模块组成。求解中间变量模块主要运算程序如下程序中则主要是按照公式至来编辑,其中的小数化成了整数运算。过调制处理模块主要程序当和的时间和或者任意个大于调制周期按倍减少按倍减少当导通的时间超过了范围则进行按比例缩减,直到满足要求,其中为调制周期,使用的时钟频率是所以计数次就是。如下图,输入坐标变换后的的值,求解出中间变量三个与导通时间相关的中间变量,同样与输入同频的正弦波并且幅值变小......”

7、“.....参考矢量由相邻两个开关矢量合成,随着参考矢量的转动,逐渐远离参考矢量的开关矢量的导通时间将越来越短,靠近的开关矢量反之。时间则随着扇区周期变化。图导通时间按比例缩减仿真图当计算出来的时间超出了限定范围,则循环进行按比例减少直至满足要求。参考矢量位置判断模块图扇区判断模块扇区判断模块主要程序扇区Ⅰ扇区Ⅱ扇区Ⅲ扇区Ⅳ扇区Ⅴ扇区Ⅵ二〇三年十月十九日星期二模块包含了两种功能种是通过电源频率值的输入,将频率转化为斜坡信号然后每个调制周期都将控制下个模块运作次,另外种则是扇区判断,这里使用了计数器从计数到这个过程所使用的时间来表示个周期,而将这个周期分为个时间段,即计数值分为段来对应每个扇区见程序,扇区分布见图。如图,参考电压矢量按ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ这样的扇区顺序旋转输出的扇区号同样按这样的顺序呈现周期的阶梯信号。ⅢⅠⅤⅣⅥⅡ图扇区分布图图扇区判断模块仿真图信号发生模块图信号发生模块信号发生模块输入开关导通时间......”

8、“.....二〇三年十月十九日星期二图信号仿真图仿真六路如图,在每个调制周期内六个开关电路都要导通段时间参与矢量合成,并且在每个调制周期内导通时间对称。死区模块图死区模块在信号投入实际运用当中,逆变器中的开关电路的开关器件并不是理想的器件,所以开通和关断都会有定的延时,所以必须增加个死区环节,以防止器件在导通后原本应该关断的器件可靠地关断。图死区模块仿真图如图,死区模块的作用是当开关导通的时候延时段时间再发出导通信号,而关断的时候则立即发出关断信号,以确保开关电路的可靠工作。软件总系统通过将本章所提的所有模块输入输出口连接,得到软件总图见附录,对整个程序进行仿真得到图中的仿真波形,呈现马鞍波,即我们所需要的波形。当电源频率上升到定的时候,开关矢量就无法通过线性组合的方式来合成参考矢量,在程序中的反映是两个开关矢量的持续时间之和超出了调制周期的时间,那么在这里,当它超出了调制周期的时间......”

9、“.....图为过调制时的仿真波形。二〇三年十月十九日星期二图软件总系统仿真图图过调制波形仿真图硬件与调试本文通过Ⅲ开发板进行硬件验证使用的硬件图片见附录,其中开发板的核心芯片为公司的这款芯片,其逻辑宏单元个数,内存容量万位左右,完全满足所编写程序所需要的硬件条件。其中,将输出的信号接入滤波电路后则在不过调制的情况下,用示波器观察可呈现出马鞍波。其中滤波电路要满足以下公式其中电阻与电容的乘积略小即可,本文以,来搭建硬件测试电路,其示波器测得波形如图二〇三年十月十九日星期二图波形图图波形图图与中分别为和时的输出波形图,电源频率由变化到,其周期越来越短的同时,幅值也跟着上升,就满足三相异步电机的在基频以下调速需要保持电压的有效值与频率的比值恒定。图过调制波形图见图示波器所测得的波形图,跟仿真结果致,算法的实现准确。见附录,这里使用了单片机给定频率信号,频率输入到开发板,经过算法运算后输出出六路信号......”

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