一种母线全电流采样策略的研究

针对传统母线电流采样存在调制系数可控范围受限,电流重构算法复杂,对电流反馈通道带宽要求严格等缺点,提出一种电流采样策略,并对其原理、电路拓扑结构、电流转换和电流重构等环节进行分析。与传统母线电流采样方法相比,所提出的电流采样方法可采集包括续流电流在内的全部电流信息,因此可用于电磁转矩的精确控制;在调制系数m∈[01,]范围内实现准确电流采样,解决传统方法中调制系数受限的问题;可以有效降低对电流反馈通道带宽的要求。该方法硬件可以集成到功率模块中,从而实现功率驱动与电流检测的集成。实验结果表明该采样策略具有良好的性能。

基于FPGA的交流伺服驱动系统的设计与实现

提出了一种基于旋转变压器的全数字交流伺服系统设计方案。采用VerilogHDL硬件描述语言及EDA工程设计方法,将一个完整的永磁同步电机的矢量控制算法集成在一片FPGA上,实现了电机系统的高密度、小型化设计,其在航空、航天等高性能伺服系统中有较大的实用价值。论文详细介绍了位置、速度检测单元,矢量变换单元,PI调解器,SVPWM单元等基本模块的结构和设计方法。实验结果表明,该系统具有良好的动态和静态性能。

多轴伺服控制器的片上系统设计

针对数字伺服控制算法及片上系统集成技术的问题,依据矢量控制和伺服系统设计理论,建立了磁场定向矢量控制器、速度控制器和位置控制器等高性能IP核模型,开发了坐标变换、速度测量、SVPWM、反时限保护、PID调节器、电子齿轮、前馈控制及滤波器等关键算法模块,详细规划了各模块的调度时序。在此基础上,进一步集成了RISC微处理器模块,并采用时分复用设计方法,在FPGA工艺平台中最终实现了多轴伺服控制器片上系统。实验结果表明,该芯片能够接收脉冲命令、模拟命令或数字命令,既可以工作在位置控制模式,也可以配置为速度伺服或力矩驱动模式,每个轴的运行是相对独立的,并且控制参数在线可编程。

卫星反作用飞轮总线化驱动及可重构性

通过研究卫星反作用飞轮的总线化伺服驱动及其系统重构问题,构建了可靠的无刷直流电动机功率驱动主回路,研制了可以采样三相绕组电流的磁感应式传感器及泵生电压自动抑制电路。对普通的M/T测速算法进行了改进,并仅以两组相互备份的六个位置传感器完成了数字转速测量和换相控制。规划了现场总线协议,设计了总线式的全数字化飞轮力矩/速度双模式伺服驱动器的知识产权内核及系统级专用芯片,构造了冗余型可重构控制器,提出了多种重构方案以及相应的实现算法。在现场可编程门阵列工艺中最终实现了飞轮的片上伺服系统;测试结果表明,该系统在整个四象限区域内均具有良好的动态和静态运行性能。