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研究生:張君源
研究生(外文):Chun-Yuan Chang
論文名稱:永磁式同步馬達驅動模擬器晶片設計與實現
論文名稱(外文):Design and Implementation of a Permanent Magnet Synchronous Motor Drive Simulator on Chip
指導教授:詹前茂
指導教授(外文):Chien-Mao Chan
學位類別:碩士
校院名稱:國立宜蘭大學
系所名稱:電機工程學系碩士班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:93
中文關鍵詞:同步馬達驅動器模擬器晶片VHDLFPGA
外文關鍵詞:permanent magnet synchronous motor drivesimulator on chipVHDLFPGA
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摘要

對於從事或學習以電機驅動控制為導向的μP 、DSP或FPGA晶片的研究者或學生而言,無論是採用何種平台實現驅動技術相關運算法則,終將藉由一套包含電能轉換器、馬達、感測器及負載系統等的實體電機驅動器來實測、驗證其可行性與系統性能;這套設備通常價格不菲、體積龐大,測試階段亦具潛在危險性。
本論文針對上述之問題,提出一種低價位、不佔空間,且無危險性的電機驅動模擬器晶片概念;同時,並以VHDL為設計入口,實際地設計出永磁式同步馬達驅動器內各功能方塊的VHDL模組,且實現於FPGA晶片內。所設計的同步馬達驅動模擬器晶片,其各模組經個別及整合測試後,與實體電機驅動器之對應信號比較,結果相當近似。


關鍵詞:同步馬達驅動器、模擬器晶片、VHDL、FPGA。
Abstract

For the researchers or students who are studying on the electrical drives oriented microprocessor, DSP or FPGA chip, no matter what platform be chosen to realize the relevant control algorithms, at the final stage, a real electrical drive system, including power converter, motor, sensors, and load system, is necessary to validate the performance as specified. Such equipment is usually worthy, bulky, and potentially dangerous during the testing phase.
To overcome the described problems, a low-cost, portable, and dangerous-less electrical drive simulator on chip with similar signals as areal electrical drive and with random loading capability is proposed in this thesis. Meanwhile, we took VHDL as design entry to design the whole functional blocks of a permanent magnet synchronous motor drive in VHDL modules. After individual and integrated testing, it showed that both the idea and the design approach proposed in this thesis are practrical.


Keywords: permanent magnet synchronous motor drive, simulator on chip, VHDL, FPGA.
目 錄

摘要 Ⅰ
Abstract Ⅱ
誌謝 Ⅲ
目錄 IV
符號索引 VII
圖目錄 IX
表目錄 XV
第一章 緒論 1
1.1 背景與動機 1
1.2 目的與方法 2
1.3 重要性 2
1.4 內容大綱 3
第二章 永磁式同步馬達驅動器 4
2.1 簡介 4
2.2永磁式同步馬達數學模式 4
2.2.1 空間相量及其轉換與運算 4
2.2.2 一般化交流馬達數學模式 6
2.2.3 永磁式同步馬達的動態方程式 10
2.3 電能轉換模組 10
2.3.1 主電力電路 10
2.3.2 脈寬調變技術 11
2.4 電流感測與轉換 14
2.5 轉速編碼器 16
第三章 FPGA晶片之設計與實現環境
3.1 簡介 17
3.2 FPGA硬體資源 17
3.2.1 FPGA的一般架構 17
3.2.2 FPGA發展板 21
3.3 軟體發展環境 22
3.4 設計流程 23
3.5 硬體描述語言 25
3.5.1 簡介 25
3.5.2 程式基本架構 26
3.5.3 基本資料型態 27
3.5.4 資料物件 29
3.5.5 階層式設計 30
3.5.6 函式、程序與套件 30
3.6 IEEE 程式庫套件介紹 32
第四章 永磁式同步馬達驅動模擬器晶片設計 35
4.1簡介 35
4.2 固定點數值運算 35
4.3 積分器實現策略 36
4.4 永磁式同步馬達驅動模擬器晶片各模組設計 38
4.4.1同步馬達模組 38
4.4.2 座標轉換模組 44
4.4.3 變頻器模組 47
4.4.4 電流與轉速SPI模組 49
4.4.5 轉速編碼器模組 50
4.4.6 同步器模組 51
4.5正弦脈寬調變器晶片之設計 52
4.5.1 正弦脈寬調變模組 52
4.5.2 角度估測模組 53
第五章 模擬與實測結果 55
5.1 簡介 55
5.2 實驗平台 55
5.3個別模組模擬與實測 57
5.3.1 三相弦波模組模擬與實測 58
5.3.2 正弦脈寬調變器模組模擬與實測 60
5.3.3 角度估測器模組模擬 62
5.3.4 變頻器模組模擬 63
5.3.5 電流與轉速SPI模組模擬與實測 64
5.3.6 轉速編碼器模組模擬與實測 67
5.4 永磁式同步馬達模擬器晶片之模擬與實測 68
5.4.1正轉無載自由加速之模擬與實測 71
5.4.2正轉穩態後加載之模擬與實測 75
5.4.3反轉無載自由加速之模擬與實測 79
5.4.4反轉穩態後加載之模擬與實測 83
5.4.5轉速編碼器之實測 87
第六章 結論 89
參考文獻 90
作者簡介 93
參考文獻

[1]Hwang, C. C., and Cho, Y. H.,“Effects of leakage flux on magnetic fields of interior Permanent magnet Synchronous motors,”IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 37, No. 4, pp. 3021-3024, 2001.
[2]Blaschke, F.,“The principle of field orientation as applied to the new TRANSVECTOR closed loop control system for rotating field machines,”Siemens Review, Vol. 34, pp. 217-220, 1972.
[3]陳威宇,「以FPGA為基礎實現永磁式同步馬達向量控制晶片」,碩士論文,國立臺灣科技大學,台北,2006。
[4]Shireen, W., Arefeen, M. S., and Figoli, D., “Controlling multiple motors utilizing a single DSP controller,” IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 18, Issue 1, pp. 124-130, 2003.
[5]Dubey, R., Agarwal, P., and Vasantha, M. K., “AC Drive System on Chip – A Peripheral Based Approach,” IEEE APEC, Vol. 3, Issue 6-10, pp. 1877-1882, 2005.
[6]Rashinkar, P., Paterson, P., and Singh, L., System-on-a-chip Verification, Kluwer Academic Publishers, New York, USA, 2001.
[7]Madisetti, V., and Arpnikanondt C., A Platform-Centric Approach to System-on-Chip (SOC) Design, Springer, New York, USA, 2005.
[8]Cirstea, M., Aounis, A., McComick, P., Urwin,M. “Vector Control System design and analysis using VHDL,” in Conf.IEEE PESC 32nd Annual., pp. 81-84, 2001.
[9]Std_Logic_1164 Multi-valued logic system, IEEE Model Standards Group, Par 1164, 1992.
[10]Standard VHDL Synthesis Package (1076.3, numeric_std), IEEE DASC Synthesis Working Group, 1995.
[11]詹前茂,電機驅動控制理論與實驗,新文京開發出版股份有限公司,台北,台灣,2003。
[12]Leonhard, W., Control of Electrical Drives, Springer-Verlag: Berlin, New York, USA, 2001.
[13]Fitzgerald, A. E., Jr, C. K., and Umans, S. D., Electric Machinery, McGRAW-Hill, New York, USA, 2003.
[14]Chapman, S. J., Electric Machinery Fundamentals, McGRAW-Hill, New York, USA, 2005.
[15]江炫樟,電力電子學,全華圖書有限公司,台北,台灣,2004。
[16]王偉修、劉昌煥,PC-Based馬達控制器即時發展系統Simu-Drive,微鋒自動科技股份有限公司,台北,台灣,1998。
[17]詹前茂,「以複數運算為基礎的轉子場導控制暨電壓空間向量調變感應馬達驅動器設計與實現」,技術學刊,第十八卷,第一期,第103–110頁,2003。
[18]Tzou, Y. Y., and Hsu, H. J.,“FPGA-based SVPWM control IC for PWM inverters,”IEEE Transaction on. Power Electronics, Vol. 12, No. 6, pp. 953-963, 1997.
[19]涂弘燃,「內藏式永磁同步馬達的驅動及轉軸角/速度估測法則之研究」,碩士論文,國立臺灣科技大學,台北,2003。
[20]范存堯,「永磁式同步馬達位置控制之FPGA晶片研製」,碩士論文,國立交通大學,新竹,2006。
[21]Virtex-II Pro and Virtex-II Pro X Platform FPGAs:Complete Data Sheet, 2007.
[22]Virtex-II Pro Development System Hardware Reference Manual, Xilinx Inc., 2005.
[23]Spartan-3 Starter Kit Board User Guid, Xilinx Inc., 2005.
[24]胡振華,VHDL與FPGA設計,全華科技圖書股份有限公司,台北,台灣,2001。
[25]ChipScope Pro Software and Cores User Guid, Xilinx Inc., 2005.
[26]鄭群星,FPGA/CPLD數位晶片設計入門-使用Xilinx ISE發展系統,全華科技圖書股份有限公司,台北,台灣,2005。
[27]Simulink user’s Guide, Natick, The Math Works Inc., 1997.
[28]Xilinx ISE 8 Software Manual and Help, 2006.
[29]蕭如宣,VHDL數位系統電路設計,儒林圖書有限公司,台北,台灣,1999。
[30]蕭如宣,VHDL數位電路設計,儒林圖書有限公司,台北,台灣,2002。
[31]陳慶逸,VHDL數位電路設計實務教本,儒林圖書有限公司,台北,台灣,2003。
[32]Pedroni, V. A., Circuit Design with VHDL, MIT Press, USA, 2004.
[33]唐佩忠,VHDL與數位邏輯設計,高立圖書有限公司,台北,台灣,2004。
[34]賈證主,VHDL數位系統設計與應用,台科大圖書股份有限公司,台北,台灣,2004。
[35]詹前茂、張君源和江茂欽,VHDL-based電機驅動器負載控制系統晶片設計技術,第二十七屆電力工程研討會,新竹,2006。
[36]Kreyszig, E., Advanced Engineering Mathematics, John Wiley&Sons,.lnc., New York, USA, 1999.
[37]詹前茂、葉佳和和彭世興,VHDL-based電機驅動模擬器晶片設計,第二十七屆電力工程研討會,新竹,2006。
[38]Rajashekara, K., Karamura, A., and Matsuse, K.,“Sensorless Control of AC Motor Drives,”IEEE Press, pp. 259-268, 1996.
[39]Nakashima, S., Inagali,. Y. and Miki, I.,“Sensorless initial rotor position estimation of surface permanent-magnet synchronous motor,”IEEE Trans. On Ind., Vol. 36, No. 6, pp. 1598-1603, 2000.
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1. [17] 詹前茂,「以複數運算為基礎的轉子場導控制暨電壓空間向量調變感應馬達驅動器設計與實現」,技術學刊,第十八卷,第一期,第103–110頁,2003。
2. 46. 蘇彩足(1994),「政府決策模式之探討_從中央政府總預算編製談起」,中山學術論叢,第12期,頁229-244。
3. 44. 劉振興(2005),「恐怖主義對國家安全影響之探討」,憲兵半年刊,第61期,頁58-66。
4. 39. 蔡宗儒、楊志清(2001),「時間數列模型在台灣國防預算編列上之應用」,淡江人文社會學刊,第7期。
5. 32. 張中勇(1993),「國家安全政策制定過程之研究_一個研究途徑的理論分析」,警政學報第22期,頁353-382。
6. 30. 呂輝堂、張致文(2003),「影響境外決戰目標的預算規模變數之研究」,景文技術學院學報,頁13-24。
7. 18. 莫大華(1998),「“安全研究”論戰的評析」,問題與研究,第37卷第8期,頁19-33
8. 17. 孫克難(1985),「國民所得與政府支出間因果關係之測定」,企銀季刊,第9卷第2期,頁80-92。
9. 15. 韋端(1989),「國家安全、國防政策及經濟發展」,理論與政策,第3卷第2期,頁116-127。
10. 14. 胡瑞舟(2003),「反恐戰爭對美國內外互動關係的影響:一年後的分析性概述」,遠景基金會季刊,第4卷第1期,頁41-63。
11. 10. 林博文(1999),「我國國防預算的政策制定過程之研究」,行政管理學報,第2期,頁182-218。
12. 8. 汪進揚、趙一鳴(2005),「經濟發展與國防安全需求關係之研究」,真理財經學報,頁23-52。