РЕАЛІЗАЦІЯ БЛОКА ПРОСТОРОВО-ВЕКТОРНОЇ ШИРОТНО-ІМПУЛЬСНОЇ МОДУЛЯЦІЇ У СКЛАДІ КОНТРОЛЕРА ІНДУКЦІЙНОГО ДВИГУНА НА БАЗІ ПЛІС

УДК:621.3.07

Автор:

Яценко Сергій Ігорович, Чернігівський національний технологічний університет (вул. Шевченка, 95, м. Чернігів, 14035, Україна)

Войтенко Володимир Павлович, Чернігівський національний технологічний університет (вул. Шевченка, 95, м. Чернігів, 14035, Україна)

Єршов Роман Дмитрович, Чернігівський національний технологічний університет (вул. Шевченка, 95, м. Чернігів, 14035, Україна)

Мова статті: українська

Анотація:

Актуальність теми дослідження. Вдосконалення електромобілів і громадського електротранспорту відбувається за рахунок переходу на електричні тягові установки прямого частотно-керованого привода на основі індукційного двигуна із короткозамкненим ротором та векторною системою керування. Постановка проблеми. Якість роботи обмежує швидкодія цифрової системи керування, яка має виконувати велику кількість складних обчислень над векторами. Аналіз останніх досліджень і публікацій. У рішеннях на основі сигнальних мікроконтролерів із вбудованими апаратними модулями максимальна частота ШІМ обмежена архітектурою процесора послідовної дії. У структурах з використанням ПЛІС функції координатних перетворень реалізовано на основі логічних і арифметичних субблоків, які в результаті синтезу займатимуть надмірний обсяг ресурсів. Виділення недосліджених частин загальної проблеми. Більш ефективне рішення – із визначенням тригонометричних функцій табличним методом з перемиканням базових векторів за допомогою окремого детермінованого цифрового автомата. Постановка завдання. Метою дослідження є розробка алгоритмів побудови блоку просторово-векторної широтно-імпульсної модуляції у складі контролера індукційного двигуна на базі ПЛІС і реалізація окремих складових із використанням мови опису апаратури VHDL. Виклад основного матеріалу. Запропонована структура та алгоритм функціонування блоку у складі відслідковувача сектора векторної модуляції, детермінованого автомата векторної модуляції, реверсивного лічильника, таблиці відліків функції синуса, двоканального ШІ-модулятора, блоку розподілу сигналів модуляції. Усі блоки описано на VHDL і об’єднано у глобальну сутність. На часових діаграмах вихідних сигналів векторного модулятора присутнє заповнення ШІМ-сигналом, який промодульовано за синусоїдальним законом. Висновки відповідно до статті. Розроблено новий алгоритм побудови гнучкого блока просторово-векторної широтно-імпульсної модуляції у складі контролера індукційного двигуна на базі структур змінної розрядності в ПЛІС.

Ключові слова:

ПЛІС; VHDL; цифровий дизайн; просторово-векторна широтно-імпульсна модуляція (ПВШІМ); індукційний двигун; векторне керування; прямий (безредукторний) електропривод.

Список використаних джерел:

  1. Tesla Inc. [Електронний ресурс]. – Режим доступу : https://www.tesla.com.
  2. Сайт спільного українсько-німецького підприємства «Електронтранс» [Електронний ресурс]. – Режим доступу : http://eltrans.electron.ua.
  3. Induction motor [Електронний ресурс]. – Режим доступу : https://en.wikipedia.org/wiki/    Induction_motor.
  4. Анучин А. С. Системы управления электроприводов / А. С. Анучин. – М. : МЭИ, 2015. – 373 с.
  5. Park, Inverse Park and Clarke, Inverse Clarke Transformations MSS Software Implementation. User guide [Електронний ресурс]. – Режим доступу : https://www.microsemi.com/documentportal/doc_view/132799-park-inverse-park-and-clarke-inverse-clarke-transformations-mss-softwareimplementation-user-guide.
  6. Texas Instruments High Voltage Motor Control and PFC Developer's Kit – Retrieved from http://www.ti.com/tool/TMDSHVMTRPFCKIT.
  7. Яценко С. І. Контролер для векторного керування індукційним двигуном на базі програмованої логічної інтегральної схеми / С. І. Яценко, В. П. Войтенко, Р. Д. Єршов // Новітні технології сучасного суспільства (НТСС-2017) : науково-практична конференція (м. Чернігів, 1 грудня 2017 р.) : тези доповідей. – Чернігів : ЧНТУ, 2017. – С. 45–47.
  8. Chen W. Design of an FPGA-based space vector PWM generator for three-phase voltage-sourced inverters / Chen W., Pien C., Feng Y. // Proc. IEEE Power Energy Conf., Dec. – 2008. – P. 584–588.
  9. Yang G. The design of SVPWM IP core based on FPGA / Yang G., Zhao P., Zhou Z. // Proc. IEEE Embedded Softw. Syst. Symp. – 2008. – Jul.– P. 191–196.
  10. Tzou Y. FPGA realization of space-vector PWM control IC for three-phase PWM inverters / Tzou Y., Hsu H.-J. // IEEE Trans. Power Electron. – 1997. – Vol. 12, no. 6. – Nov. – P. 953–963.
  11. Rekha K. R. Vashishtha S. Survey on FPGA Based Space Vector PWM Motion Control /

K. R. Rekha // IJAREEIE. – 2015. – Vol. 4, issue 1. – Jan. – P. 282–288.

  1. Space Vector Modulation [Електронний ресурс]. – Режим доступу : https://en.wikipedia. org/wiki/Space_vector_modulation.
  2. How To Generate Sine Samples in VHDL. [Електронний ресурс]. – Режим доступу :

http://surf-vhdl.com/how-to-generate-sine-samples-in-vhdl/.

Завантажити