FPGA实现SPWM控制交流电机伺服系统

"基于FPGA的交流电动机伺服控制系统的研究与设计" 本文主要探讨了基于FPGA（现场可编程门阵列）技术的交流电动机伺服控制系统的研发与设计。其中，核心的技术是PWM（脉冲宽度调制）及其派生的SPWM（正弦脉宽调制）技术。PWM是一种通过调整输出方波的占空比来调节等效输出电压的调制方法，常用于电动机速度调控和阀门控制。例如，当前电动车的电机调速即采用此技术。 SPWM则是在PWM基础上的改进，它通过按照正弦规律调整脉冲宽度时间占空比，使得经过滤波后的输出波形接近正弦波。这种技术广泛应用于直流交流逆变器，如高端的UPS（不间断电源系统）等。三相SPWM是SPWM的一种应用形式，用于模拟三相交流电源输出，特别在变频器领域中得到广泛应用，因其能减少低次谐波含量，降低噪声，且能将直流电源转换为稳定的交流电源，因此在高速和大规模的工业控制中起到关键作用。 随着FPGA和数字信号处理器（DSP）等高性能数字控制芯片的发展，逆变电路的控制已进入全数字控制时代。虽然DSP可以提供精确的控制和稳定性，但其可能面临复杂的控制算法导致的计算量大、响应时间长等问题。相比之下，FPGA具备高速并行处理能力，能有效解决这些问题，故在电机伺服控制系统中，FPGA逐渐成为优选方案。 文章中，研究者利用FPGA芯片设计了一个SPWM驱动的三相逆变器，以此控制三相交流电动机。通过调整SPWM的频率命令，可以灵活改变电机的转速，从而实现精确的伺服控制。这种方法不仅可以提高系统的响应速度，还能优化系统的效率和稳定性，是现代自动化控制领域的重要技术进步。