基于VHDL的SVPWM发生器的实现
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系统硬 件 电路 主要 是 是 由系 统 的主 电路 和 控 制 电路 两 大部 分 组 成 ， 中主 电路 是 有 整 流器 ， 其 中
模 块 、 ＷＭ 波输 出模块 、 Ｐ 同步 脉 冲模 块 ， 下面将 分 别
进 行详 细的说 明 。 前 面介 绍 了 Ｓ Ｐ Ｖ ＷＭ 的 基 本 原 理 ， 用 Ｖ Ｌ 采 ＨＤ
计 而不必 改动硬 件 电路 。使 用 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ来 开发 数字 电 路 ， 以大大缩 短设计 时 间 ， 少 Ｐ Ｂ面积 ， 可 减 Ｃ 提高 系
统 的可靠 性 。
了广 泛应 用 。但 使 用 Ｄ Ｐ单 核 心 的控 制 方 法 存 在 Ｓ
一
些 缺陷 ： 的硬 件 已完 全 固化 ， 开 发 利 用 的 功 它 可
种 基于 Ｆ Ｇ 的无 速 度 传 感 器 矢 量 控 制 系 统 的 ＰＡ
目的 。
３ ＳＰ Ｖ ＷＭ 模块设计及其仿真结果
ＳＰ Ｖ ＷＭ模 块是 整个 设 计 的难 点 与 重 点 ， 这 在
里 主要分 为作 用时 间 及输 出状 态 模块 、 间过 调 制 时
１ 无速度传感器矢量控制 系统硬件结构
机的转矩脉 动。所 以在 电机 的矢量控制系统中得到 了广泛的应用。结合 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ数据处理速度高的特 点， Ｖ Ｄ 以 Ｈ Ｌ硬件语言来
编写 Ｓ Ｐ Ｖ ＷＭ， 过 Ｑ Ａ Ｔ ＳＩ自带 仿 真 软 件进 行 仿 真 。结 果 表 明 ： 方 法 可 以有 效 地 控 制 逆 变 器桥 臂 开 关 。 通 Ｕ Ｒ ＵＩ 该
⑥
２ １ Ｓ ｉ ｅｈ Ｅ ｇｇ ０ ０ ｃ Ｔ ｃ． ｎｎ． ．
机 电技 术
基 于 Ｖ Ｌ的 Ｓ Ｐ ＨＤ Ｖ ＷＭ 发 生 器 的实 现
王建华 付 宁 宁 刘卫 法
（ 江苏科技 大学 电信学院 ， 江 ２ ２ ０ ） 镇 １０ ３
摘
要
空间矢量脉宽调制 （Ｖ ＷＭ） ＳＰ 技术可 以提高 电压型逆变器 的电压利用 率和 电动机 的动态响应 性能， 还可 以减 小电动
在考 虑 每次切 换 时 只有 一 个 开关 动 作 ， 每 个 且
第 １ ０卷
第３ ５期
２１ ００年 １ ２月
科
学
技
术
与
工
程
Ｖｏ．１ Ｎｏ ３ Ｄｅ ． ０１ １ ０ ．５ ｃ２ ０
１７ 一 １１ （０ ０ ３ — ８４０ ６ ｌ ８ ５ ２ １ ） ５８０ —４
Ｓ ｉｎ ｅ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ ａ ｄ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｃｅ ｃ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ｇ ｎ ｅｉ ｇ
扇 区判 断 、 矢量 作 用 时 问计 算 、 开通 时 间计 算 、 开通
３ ５期
王建华 ， ： 于 Ｖ Ｄ 等 基 Ｈ Ｌ的 Ｓ Ｐ Ｖ ＷＭ 发 生 器 的 实 现
８０ ８５
时 问分配及 Ｐ ＷＭ 生 成 等 模 块 的设 计 方 法 ， 现 了 实
一
矢 量 的角度 ， 它们作 用 时 间 的长 短 决 定 了 电压 空 问 矢 量旋转 速度 的快慢 。
导致 Ｐ ＷＭ 脉 冲的相位 抖动 ¨ 。 Ｊ 而 ＦＧ Ｐ Ａ的最大优 势在 于硬件 实现 以及 通过 并
行处 理实 现 的效 率 增 益 。使 用 Ｆ Ｇ 并 非 进 行 算 Ｐ Ａ，
法设计与优化 ， 而是逻辑设计 与时序约束等等。用
户 可对 Ｆ Ｇ 内部 的 逻 辑 模 块 和 ＩＯ模 块 重 新 配 ＰＡ ／ 置， 以实 现 用 户 的需 要 。Ｆ Ｇ Ｐ Ａ还具 有 静 态 可 重 复 编 程和动 态在 系统 重构 的特 性 ， 使得 硬 件 的 功能 可 以像 软件 一样 通过 编 程来 修 改 ， 既解 决 了定制 电 它 路 的不足 ， 克服 了原 有 可编 程 器件 门 电路 数有 限 又 的缺点 。而且 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ有 在 线 修 改 能力 ， 时修 改 设 随
关键词 电机控制 中图法分类号
Ｖ Ｄ Ｈ Ｌ
ＳＰ Ｖ ＷＭ 文献标志码
矢量控制 Ａ
Ｔ３； Ｍ ４
近年 来 ， 由于 Ｄ Ｐ具有 其 对 于新 型及 复 杂算 法 Ｓ 时更 短 的开发 时间 ， 以及 能够 运 行 多种 算 法 的灵 活 性 ， ＳＰ 在 Ｖ ＷＭ（ 间矢 量 脉 宽 调制 ） 制 领 域 得 到 空 控
能 只是在 这 个 固定 的 硬 件 平 台上 实 现 其 功 能 的 最
优化 ， 以及 算 法 改 进 与 优 化 等 待 ， 件 实 现 的 灵 活 硬 性很 差 。而且 Ｄ Ｐ在 实现 Ｓ Ｐ Ｓ Ｖ ＷＭ 触发信 号 时需 要 较 长 的时 钟周期 ； 处 理器 中不 确定 的 中断 响应 会 微
２１ ０ ０年 ｌ Ｏ月 １ 日收 到 ３
图 １ 异 步 电机 无 速 度 传 感 器 矢 量 控 制 系 统硬 件 结 构
结合 ＦＧ Ｐ Ａ数 据 处 理速 度 高等 的优 点 ， 文 提 本
出了一种 在 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ基 础上 以纯硬 件方 式实 现交 流 电
机 ＳＰ Ｖ ＷＭ 调速控 制 的 电路 方 案 ， 能有 效 降 低 系 它 统对 电机 速度 的要 求 ， 使 软 件设 计 大 大简 化 。依 并 据 电压 空 间矢 量 脉 宽 调 制 （ Ｖ ＷＭ） 理 ，给 出 了 ＳＰ 原
第 一 作 者 简 介 ： 建 华 （ ９４ ） 男 ， 苏 丹 阳人 ， 王 １５ 一 ， 江 副教 授 ， 究 方 研
向 ： 力 电子 技 术 。 电
通 信 作 者 简 介 ： 宁 宁 （９ ５ ） 女 ， 付 １８ 一 ， 河南 濮 阳人 ， 士 研 究 生 ， 硕 研 究方 向： 电力 电 子技 术 。
间储 能 环 节 和 逆 变 器 组 成 ， 制 电路 包 括 运 算 电 控 路、 检测 电路 、 制 信 号 的输 入 和 输 出和 驱 动 电路 控 组成 。系统 硬件 电路 的整体框 图如 １ 所示 。
编 程时 ， 以把 对扇 区 的判 断 和作 用 时 间长 短 进 行 可 综 合考虑 。
模 块 、 ＷＭ 波输 出模块 、 Ｐ 同步 脉 冲模 块 ， 下面将 分 别
进 行详 细的说 明 。 前 面介 绍 了 Ｓ Ｐ Ｖ ＷＭ 的 基 本 原 理 ， 用 Ｖ Ｌ 采 ＨＤ
计 而不必 改动硬 件 电路 。使 用 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ来 开发 数字 电 路 ， 以大大缩 短设计 时 间 ， 少 Ｐ Ｂ面积 ， 可 减 Ｃ 提高 系
统 的可靠 性 。
了广 泛应 用 。但 使 用 Ｄ Ｐ单 核 心 的控 制 方 法 存 在 Ｓ
一
些 缺陷 ： 的硬 件 已完 全 固化 ， 开 发 利 用 的 功 它 可
种 基于 Ｆ Ｇ 的无 速 度 传 感 器 矢 量 控 制 系 统 的 ＰＡ
目的 。
３ ＳＰ Ｖ ＷＭ 模块设计及其仿真结果
ＳＰ Ｖ ＷＭ模 块是 整个 设 计 的难 点 与 重 点 ， 这 在
里 主要分 为作 用时 间 及输 出状 态 模块 、 间过 调 制 时
１ 无速度传感器矢量控制 系统硬件结构
机的转矩脉 动。所 以在 电机 的矢量控制系统中得到 了广泛的应用。结合 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ数据处理速度高的特 点， Ｖ Ｄ 以 Ｈ Ｌ硬件语言来
编写 Ｓ Ｐ Ｖ ＷＭ， 过 Ｑ Ａ Ｔ ＳＩ自带 仿 真 软 件进 行 仿 真 。结 果 表 明 ： 方 法 可 以有 效 地 控 制 逆 变 器桥 臂 开 关 。 通 Ｕ Ｒ ＵＩ 该
⑥
２ １ Ｓ ｉ ｅｈ Ｅ ｇｇ ０ ０ ｃ Ｔ ｃ． ｎｎ． ．
机 电技 术
基 于 Ｖ Ｌ的 Ｓ Ｐ ＨＤ Ｖ ＷＭ 发 生 器 的实 现
王建华 付 宁 宁 刘卫 法
（ 江苏科技 大学 电信学院 ， 江 ２ ２ ０ ） 镇 １０ ３
摘
要
空间矢量脉宽调制 （Ｖ ＷＭ） ＳＰ 技术可 以提高 电压型逆变器 的电压利用 率和 电动机 的动态响应 性能， 还可 以减 小电动
在考 虑 每次切 换 时 只有 一 个 开关 动 作 ， 每 个 且
第 １ ０卷
第３ ５期
２１ ００年 １ ２月
科
学
技
术
与
工
程
Ｖｏ．１ Ｎｏ ３ Ｄｅ ． ０１ １ ０ ．５ ｃ２ ０
１７ 一 １１ （０ ０ ３ — ８４０ ６ ｌ ８ ５ ２ １ ） ５８０ —４
Ｓ ｉｎ ｅ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ ａ ｄ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｃｅ ｃ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ｇ ｎ ｅｉ ｇ
扇 区判 断 、 矢量 作 用 时 问计 算 、 开通 时 间计 算 、 开通
３ ５期
王建华 ， ： 于 Ｖ Ｄ 等 基 Ｈ Ｌ的 Ｓ Ｐ Ｖ ＷＭ 发 生 器 的 实 现
８０ ８５
时 问分配及 Ｐ ＷＭ 生 成 等 模 块 的设 计 方 法 ， 现 了 实
一
矢 量 的角度 ， 它们作 用 时 间 的长 短 决 定 了 电压 空 问 矢 量旋转 速度 的快慢 。
导致 Ｐ ＷＭ 脉 冲的相位 抖动 ¨ 。 Ｊ 而 ＦＧ Ｐ Ａ的最大优 势在 于硬件 实现 以及 通过 并
行处 理实 现 的效 率 增 益 。使 用 Ｆ Ｇ 并 非 进 行 算 Ｐ Ａ，
法设计与优化 ， 而是逻辑设计 与时序约束等等。用
户 可对 Ｆ Ｇ 内部 的 逻 辑 模 块 和 ＩＯ模 块 重 新 配 ＰＡ ／ 置， 以实 现 用 户 的需 要 。Ｆ Ｇ Ｐ Ａ还具 有 静 态 可 重 复 编 程和动 态在 系统 重构 的特 性 ， 使得 硬 件 的 功能 可 以像 软件 一样 通过 编 程来 修 改 ， 既解 决 了定制 电 它 路 的不足 ， 克服 了原 有 可编 程 器件 门 电路 数有 限 又 的缺点 。而且 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ有 在 线 修 改 能力 ， 时修 改 设 随
关键词 电机控制 中图法分类号
Ｖ Ｄ Ｈ Ｌ
ＳＰ Ｖ ＷＭ 文献标志码
矢量控制 Ａ
Ｔ３； Ｍ ４
近年 来 ， 由于 Ｄ Ｐ具有 其 对 于新 型及 复 杂算 法 Ｓ 时更 短 的开发 时间 ， 以及 能够 运 行 多种 算 法 的灵 活 性 ， ＳＰ 在 Ｖ ＷＭ（ 间矢 量 脉 宽 调制 ） 制 领 域 得 到 空 控
能 只是在 这 个 固定 的 硬 件 平 台上 实 现 其 功 能 的 最
优化 ， 以及 算 法 改 进 与 优 化 等 待 ， 件 实 现 的 灵 活 硬 性很 差 。而且 Ｄ Ｐ在 实现 Ｓ Ｐ Ｓ Ｖ ＷＭ 触发信 号 时需 要 较 长 的时 钟周期 ； 处 理器 中不 确定 的 中断 响应 会 微
２１ ０ ０年 ｌ Ｏ月 １ 日收 到 ３
图 １ 异 步 电机 无 速 度 传 感 器 矢 量 控 制 系 统硬 件 结 构
结合 ＦＧ Ｐ Ａ数 据 处 理速 度 高等 的优 点 ， 文 提 本
出了一种 在 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ基 础上 以纯硬 件方 式实 现交 流 电
机 ＳＰ Ｖ ＷＭ 调速控 制 的 电路 方 案 ， 能有 效 降 低 系 它 统对 电机 速度 的要 求 ， 使 软 件设 计 大 大简 化 。依 并 据 电压 空 间矢 量 脉 宽 调 制 （ Ｖ ＷＭ） 理 ，给 出 了 ＳＰ 原
第 一 作 者 简 介 ： 建 华 （ ９４ ） 男 ， 苏 丹 阳人 ， 王 １５ 一 ， 江 副教 授 ， 究 方 研
向 ： 力 电子 技 术 。 电
通 信 作 者 简 介 ： 宁 宁 （９ ５ ） 女 ， 付 １８ 一 ， 河南 濮 阳人 ， 士 研 究 生 ， 硕 研 究方 向： 电力 电 子技 术 。
间储 能 环 节 和 逆 变 器 组 成 ， 制 电路 包 括 运 算 电 控 路、 检测 电路 、 制 信 号 的输 入 和 输 出和 驱 动 电路 控 组成 。系统 硬件 电路 的整体框 图如 １ 所示 。
编 程时 ， 以把 对扇 区 的判 断 和作 用 时 间长 短 进 行 可 综 合考虑 。