簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 周立達
Li-Da Zhou
論文名稱: 永磁同步馬達速度控制器場效可規劃邏輯陣列硬體電路設計
Permanent Magnet Synchronous Motor Speed Controller FPGA Hardware Circuit Design
指導教授: 施慶隆
Ching-Long Shih
口試委員: 劉昌煥
Chang-Huan Liu
李文猶
Wen-Yo Lee
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 電機工程系
Department of Electrical Engineering
論文出版年: 2008
畢業學年度: 96
語文別: 中文
論文頁數: 130
中文關鍵詞: 六步方波空間向量調變比例微分積分控制器場效可規劃邏輯陣列速度估測位置估測
外文關鍵詞: six-step, SVPWM, PID Controller, FPGA, Speed estimate, position estimate
相關次數: 點閱:350下載:13
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報

本研究目的為實現永磁同步馬達速度控制器,使用場效可規劃邏輯陣列硬體電路。第一種控制方式為六步方波調變法,此控制方式包括速度的估測、責任週期調整器、比例微分積分控制器、六步方波導通順序等。第二種控制方式為空間向量調變法,此控制方式包括位置估測、無效時間延遲器、比較器、三角波產生器、旋波查表等。最後實驗及比較此兩種控制方式再有負載和無負載的情況下達到永磁同步馬達閉迴路速度控制。


This research purpose is in order to realize the Permanent Magnet Synchronous Motor speed controller, use the field programmable gate array (FPGA). The first kind of control method is six-step square wave pulse width modulation method, this control method including the speed estimates, adjust duty-cycle, PID controller, six-step square wave table etc.. The second kind of control method is space vector pulse width modulation method, control method this including position estimate, dead time delay, comparator, triangular wave generator, sine wave lookup table etc.. Finally experiment and compare two control method this have again load and no-load reach permanent magnet synchronous motor close loop speed control.

目 錄 第一章 緒論 1 1.1 研究動機 1 1.2 研究目的 3 1.3 文獻回顧 3 1.4 內容大綱 5 第二章 永磁同步馬達控制原理與控制架構 6 2.1 永磁同步馬達簡介 6 2.2 永磁同步馬達動力方程式 8 2.3永磁同步馬達驅動原理 12 2.3.1 六步方波 12 2.3.2 正弦脈寬調變(SPWM) 21 2.3.3 空間向量脈波寬度調變 24 第三章 系統發展環境之介紹 36 3.1 永磁同步馬達介紹 37 3.2 馬達驅動板介紹 38 3.3 Altera DE2 Board 介紹 40 3.4 運算元件之設計 41 3.4.1 乘法器 41 3.4.2 除法器 45 3.4.3 積分器 47 第四章 永磁同步馬達之六步方波規劃與設計 49 4.1 系統架構與規劃 49 4.2 開迴路速度控制規劃與設計 50 4.2.1 程式設計規劃與實現 51 4.3 閉迴路速度控制規劃與設計 61 4.3.1程式設計規劃與實現 62 4.3.2 PID參數調整 64 4.3.3 PID模組模擬 65 4.4實驗結果 67 第五章 永磁同步馬達之空間向量PWM規劃與設計 83 5.1 系統架構與規劃 83 5.2 開迴路速度控制規劃與設計 84 5.2.1程式設計規劃與實現 86 5.2.2 空間向量調變模組模擬 95 5.3 閉迴路速度控制規劃與設計 98 5.4 實驗結果 102 第六章 結論與建議 119 6.1 結論 119 6.2 建議 121 參考文獻 122

參考文獻

[1] F. Blaschke, ”The principle of field orientation as applied to the new
TRANSVECTOR closed loop control system for rotating field
Machines,” Siemens Review, vol.34, pp. 217-220, May, 1972.
[2] J. Holtz, ”Pulse width modulation for electronic power conversion,”
IEEE Proc. , vol. 82, No. 8, pp. 138-203, Aug. 1997.
[3] J. Holtz, ” Pulse width modulation-A Surver,” IEEE Trans. on Ind.
Electr., vol. 39, No. 5, pp. 410-420, Aug. 1992.
[4] Ying-Yu Tzou and Tien-Sung Kuo, ”Design and implementation of
an FPGA-based motor control IC for permanent magnet AC servo
motors,” IEEE IECON Conf. Rec., vo1. 2, pp. 943-947. 1997.
[5] Y. Y Tzou and H. J. Hsu, ”FPGA realization of Space-Vector PWM
control IC fo Three-Phase PWM Inverters,” IEEE Trans. on Power
Electr., Vo1. 12, No. 6, pp. 953-963, 1997.
[6] Pinghua Tang; Tiecai Li, ”Common-grounded BLDCM Drive System Based on FPGA,” in proc. IEEE 2007 ,pp. 3050-3054.
[7] A. M. Trzynadlowski, ” An Overview of Module PWM Techniques
for Three-Phase, Voltage-Controlled, Voltage-Source Inverter,” in
proc. IEEE ISIE, pp. 25-39, 1996.
[8] A. H. Scottedward and C. E. Hall, "Variable-structure PID control to
prevent integrator windup," IEEE Trans. Ind. Electr., vol. 48. no. 2,
pp. 442-451, Apr. 2001.
[9] W. Sangchai, T. Wiangtong, A.Hongyapanun, and P.Wardkean,
"Design and implementation of FPGA-base control IC for 3-phase
PWM inverter with optimized SVM schemes," IEEE APCCAS
Conf. Rec., pp. 144-147, 2000.
[10] Yuen Fong Chan, M. Moallem, ”Design and Implementation of
Modular FPGA-Based PID Controllers,” Member, IEEE, and Wei
Wang, Member, IEEE.
[11] Ming-Shyan Wang, Chia-Ming Chang, and Shih-Hao Wang, 2004,
“CPLD-based Speed Control of a Brushless DC Motor,” Taiwan
Power Electronics Conference, TPEC’04, pp. 825-830, 2004.
[12] Y. Tzou and H-J. Hsu, "FPGA Realization of Space-Vector PWM
control IC for three-phase PWM Inverters," IEEE Trans. ON
Power Electr., Vol. 12, no. 6, pp.953-963, November 1997.
[13] 劉昌煥,交流馬達控制: 第三版,東華書局,台北市
(2005)。
[14] 鄭信源,Verilog硬體描述語言數位電路,設計實務 第五版,
儒林圖書公司,台北市 (2006)。
[15] 簡弘倫,Verilog晶片設計使用ModelSim,文魁資訊,台北市
(2005)。
[16] 陳威宇,以FPGA為基礎實現永磁同步馬達向量控制晶片
碩士論文,國立台灣科技大學電機工程系 (2006)。
[17] 游哲韋,以FPGA為基礎發展永磁同步馬達使用線性型霍爾
感測器與無感測控制方式,國立交通大學控制工程學系(2006)。
[18] 王士豪,以FPGA為基礎之無刷直流馬達驅動器設計與製
作,南台科技大學 (2004)。
[19] 陳建武,永磁式同步馬達伺服控制晶片之研製,南台科技
大學電機工程研究所 (2002)。
[20] AN1017 datasheet, Sinusoidal Control of PMSM Motors with
dsPIC30F DSC, Microchip Co., 2006.
[21] http://www.altera.com/

QR CODE