基于矢量控制的高性能异步电机速度控制器

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图1 异步电机速度控制器系统的集成化结构

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图2 三相绕组与二相绕组的轴线设定
　　FPGA将半定制器件逻辑集成度高的优点与标准逻辑器件开发周期短和开发成本低的优点结合在一起后具有结构灵活、高密度、高性能、开发工具先进、编程完毕后的成品无需测试和可实时在线检验等优点本文介绍的异步电动机矢量控制调速系统按照模块化设计的基本思想研究电流矢量控制、速度PI调节、电流 PI调节、反馈速度测量、电流磁链转换、SVPWM、 Clarke变换、 Park变换和Park逆变换等几个主要功能模块的数字结构并在单片Xilinx FPGA 中完成了主要模块的布局布线实现异步电机矢量控制速度控制器的专用集成电路[3]

　　1 矢量控制的基本原理
　　设异步电机三相绕组(A、B、C)与二相绕组(α、β)的轴线设定如图2所示A相绕组轴线与α相绕组轴线重合都是静止坐标分别对应的交流电流为iA、iB、iC和iα、iβ采用磁势分布和功率不变的绝对变换三相交流电流在空间产生的磁势F与二相交流电流产生的磁势相等即采用正交变换矩阵则其正变换公式为:

 　　其逆变换公式为:
　　

 　　由二相静止坐标系(αβ)到二相旋转坐标系(d-q)的变换称为Park变换α、β为静止坐标系d-q为任意角速度ω旋转的旋转坐标系当α、β静止坐标系变换为d-q旋转坐标系时坐标轴的设定如图3所示图3中θ为α轴与d轴之间的夹角d、q绕组在空间垂直放置加上直流id和iq并让d、q坐标以同步转速ω旋转

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