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            基于PSoC4的空間矢量脈寬調(diào)制方案

            作者: 時(shí)間:2016-12-19 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏


            基于PSoC4的設(shè)計(jì)實(shí)例

            我們使用TCPWM模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)SVPWM。TCPWM模塊提供了電機(jī)控制常用的中央對(duì)齊、邊沿對(duì)齊PWM,并可實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的同步功能。支持靈活的死區(qū)控制,并可與ADC同步。TCPWM包括四個(gè)16位的周期長(zhǎng)度用戶可編程的計(jì)數(shù)器,這些計(jì)數(shù)器之間可以進(jìn)行功能同步。每個(gè)模塊包含一個(gè)捕獲寄存器、一個(gè)周期寄存器以及一些比較寄存器。每個(gè)模塊都支持互補(bǔ)的可編程的死區(qū),還支持一個(gè)關(guān)斷輸入信號(hào)來(lái)強(qiáng)迫輸出信號(hào)進(jìn)入預(yù)先設(shè)定的狀態(tài)。

            如圖5所示,從PSoC Creator中拖放三個(gè)TCPWM模塊,配置TCPWM的工作模式為中央對(duì)齊,帶死區(qū)的雙路互補(bǔ)輸出模式。三對(duì)PWM輸出可分別作為U、V和W相橋臂驅(qū)動(dòng)信號(hào)(如PWM_U_Upper, PWM_U_Lower)。同時(shí)在任一TCPWM模塊的UN事件輸出(下溢信號(hào),用來(lái)指示計(jì)數(shù)器向下計(jì)數(shù)達(dá)到“0”)觸發(fā)PWM中斷(PWM_MainLoop_ISR),用于進(jìn)行FOC計(jì)算并更新占空比。


            圖5:三相PWM原理圖。

            “PWM_UPDATE”信號(hào)可在UN事件時(shí)觸發(fā)TCPWM的Switch事件,周期和比較寄存器上的值會(huì)自動(dòng)與緩存周期和比較器寄存器的值更換。利用此特性,我們可以在TC事件之前更新緩存寄存器,然后用同一信號(hào)觸發(fā)不同PWM的Switch事件,由此保證各路PWM更新的嚴(yán)格實(shí)時(shí)同步。

            圖中的控制寄存器(PWM_Ctrl_Reg)還可以同時(shí)使能或禁止六路PWM輸出。PSoC靈活的可編程特性可輕松實(shí)現(xiàn)了三對(duì)嚴(yán)格同步的互補(bǔ)對(duì)稱PWM及其更新邏輯,這樣可以使工程師將更多的時(shí)間專注于算法層面,提供產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。

            主控程序首先會(huì)初始化和配置PSoC4的內(nèi)部資源,然后進(jìn)入主循環(huán)。主循環(huán)主要檢測(cè)用戶的起停命令,決定電機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài);并完成一定的調(diào)試輸出功能。FOC主算法全部在PWM中斷中完成,主要完成坐標(biāo)變換,SVPWM輸出及更新占空比等操作。中斷程序會(huì)人工生成一個(gè)周期性變化的角度,用于電機(jī)開(kāi)環(huán)運(yùn)行。圖6顯示了主控程序流程圖。


            圖6:程序流程圖。

            實(shí)驗(yàn)結(jié)果

            在PSoC Creator環(huán)境下編譯工程,并連接PSoC4開(kāi)發(fā)板,三相全橋驅(qū)動(dòng)板與PMSM電機(jī),通電后電機(jī)可正常運(yùn)行,圖7電機(jī)相電流波形。從測(cè)試結(jié)果可以看出,電流波形平滑,正弦度很好。


            圖7相電流波形圖。

            小結(jié)

            上述實(shí)例介紹了如何在PSoC4 平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)空間矢量脈寬調(diào)制。PSoC4針對(duì)電機(jī)控制做出了富有特色的優(yōu)化。憑借片內(nèi)豐富的資源及高度的靈活性,用戶可以輕松設(shè)計(jì)出高度集成化、低成本、性能優(yōu)越的PMSM矢量控制系統(tǒng),提高產(chǎn)品的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

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