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基于NiosII的SVPWM控制器的研究

作　者: 贾洪钢
导　师: 刘明
学　校: 山东科技大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 交流异步电机 SVPWM NiosⅡ 自定义组件 FPGA
分类号: TM571
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 28次
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内容摘要

交流电机控制器的发展经历了从分立元件的模拟电路到以专用微处理芯片(DSP/MCU)为核心的电路系统,并从数模混合电路过渡到纯数字控制的历程。但是,通用微处理芯片是为一般目的而设计,存在诸如处理速度慢和外设数量不足等局限。为此,近几年来交流电机专用控制芯片(ASIC)实现技术的研究越来越受到关注,已成为交流电机控制器发展的新方向之一。本文的研究内容是构建基于NiosⅡ软核的SVPWM控制器。论文在论述异步交流电机的SVPWM控制算法原理的基础上,提出了一种更适合在微处理器上实现的SVPWM快速算法。通过对典型异步交流电机的SVPWM控制系统的控制器所应具备的功能单元进行逻辑和时序分析,用VHDL硬件描述语言对其进行描述并编写了相应的驱动函数,使用QuartusⅡ进行了编译、综合和时序仿真。之后,利用SOPC Builder将这些功能单元连同其驱动程序封装成一些能被NiosⅡ处理器所访问的自定义组件,从而将自定义组件和SOPC Builder提供的标准组件移植到NiosⅡ软核处理器系统中。最后,将创建完成的NiosⅡ软核处理器系统转换成相应的配置文件并下载到FPGA硬件平台上,完成了一个“自定义”的SVPWM控制器。通过对组件进行仿真试验,结果表明各个组件的逻辑和时序满足系统的要求。由于控制器组件具有可移植性和复用性且功能是通过硬件来实现的,因此这种基于NiosⅡ软核的控制器在运算速度、灵活性等方面都优于传统的控制器。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-12
1 绪论  12-18
  1.1 选题依据  12-13
  1.2 交流调速理论及应用技术发展概述  13-14
  1.3 交流电机控制器发展概述  14-15
  1.4 EDA技术概述  15-16
  1.5 本论文的主要研究内容  16-18
2 交流异步电机变频调速原理  18-32
  2.1 变频调速的基本原理  18-20
  2.2 电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)原理与技术  20-32
3 SOPC技术与NiosⅡ嵌入式系统  32-40
  3.1 概述  32-33
  3.2 基于NiosⅡ的SOPC系统构架  33-38
  3.3 SOPC系统开发流程  38-40
4 基于NiosⅡ的SVPWM控制器的硬件平台设计  40-46
  4.1 FPGA器件的选择  40
  4.2 存储器电路  40-42
  4.3 配置电路  42-43
  4.4 复位与电源监控电路  43-44
  4.5 时钟电路  44-46
5 基于Avalon总线的自定义SVPWM控制器组件的定制  46-77
  5.1 基于Avalon总线自定义组件的定制流程  47-49
  5.2 基于Avalon总线的自定义SWPWM控制器组件的定制  49-77
6 基于Nios Ⅱ的SVPWM控制器的生成  77-85
  6.1 创建目标板Flash编程设计  77-78
  6.2 定制锁相环  78-79
  6.3 使用SOPC Builder创建NiosⅡ系统  79-83
  6.4 Nios Ⅱ系统的设置  83
  6.5 基于Nios Ⅱ的SVPWM控制器的生成  83-85
7 总结  85-86
致谢  86-87
攻读硕士学位期间发表的论文  87-88
参考文献  88-90
附录A FPGA硬件平台实物  90

基于NiosII的SVPWM控制器的研究

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