基于矢量控制的高性能异步电机速度控制器

再经过 SynPlify软件综合生成EDF网表文件最后在Xilinx的FPGA(SpartanⅡE一XC2S300E)器件中实现其中器件的布局和布线在Xilinx集成开发环境ISE5.li中完成系统资源利用情况如表1所示整个设计消耗的等效门数约为350 000基本接近饱和若考虑到将来的功能扩展则需要容量更大的芯片但现有设计可重复利用无需作较大的修改[7]
表1 XC2S300E器件的资源利用情况

XC2S300E资源使用情况/%GCLK
SLicx
LC
LUT
Flip-Flop
RAM
DLL
LOB5
3 074
6 916
6 148
6 148
64Kb
4
1882(40)
3 070(99)
6 838(82)
5 078(81)
3 328(54)
64K
bits(100)
2(50)
80(41)

　　　　　　　　　　　　　　　注:表内括弧中的数字为%数
　　本设计中异步电机速度控制器IC系统的时钟频率可以运行在33.33MHz下并且可以通过上位机访问内部寄存器来设置控制系统中的各种有关参数这种IC芯片既可以与TMS320L2812 DSP及其他电路共同构成一个完整的系统来实现位置随动控制也可以单独构成速度随动控制系统
　　在测试速度控制器性能的实验中驱动对象是一台最高转速为4 900r/min、编码器线数为4 900的1.5kW的异步电动机且开关频率与采样频率均设为12kHz图8和图9所示的是在不同转速指令下所测得的电动机转子速度跟踪曲线和α轴电流响应曲线图8中的转速指令为从0～1168r/min的阶跃输入动态响应时间不到0.5ms最大超调量低于0.8%稳态误差小于0.02%;图9中的转速指令为斜坡输入加速度为0.42 r/min/采样目标速度为495r/min动态跟踪误差在4%以内稳态误差约为0.03%若进一步提高开关频率和采样频率则控制系统的运行性能将会更加优良[8]

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图8 阶跃速度指令下的响应曲线

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图9 斜坡速度指令下的响应曲线
　　单片集成、混合集成和系统集成可看成是电力电子集成的不同层次和形式现阶段单片集成局限于小功率范围;中功率领域多采用混合集成或混合集成与系统集成相结合的形式;大功率领域仍以系统集成为主

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