СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 2011-7

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ В настоящее время существует боль шое многообразие программируемых устройств и специализированных про грамм, применяемых в регулируемом электроприводе. Фирма Altera пред лагает комплекс мероприятий по оп тимизации структуры систем управ ления электродвигателями, содержа щих ПЛИС, условно сводимых к схеме, представленной на рисунке 2. Оптимизация структур систем управ ления электродвигателями на ПЛИС предполагает наличие следующих тех нических возможностей: ● гибкость конструкции с многократ ным использованием IP блоков и DSP блоков переменной точности. Выполнение операций с фиксиро ваннойилиплавающей точкой в бло ках векторного управления (объект но ориентированного управления, Field Oriented Control, FOC); ● наличие набора инструментов для моделирования Simulink, DSP Builder Altera и универсального инструмен та интеграции системы в пакеты программ Qsys или SOPC Builder, оп тимизирующих работу электродви гателей с помощью систем управле ния, содержащих ПЛИС; ● конструктивная интеграция встро енного ЦПОС, энкодера, интерфей сов и алгоритмов ЦОС для управле ния вращением и каналом связи In dustrial Ethernet в одном устройстве; ● масштабирование с использованием функции параллелизма, позволяю щее повысить производительность и эффективность различных типов регулируемых электродвигателей. Использование ПЛИС со встроенны ми ЦПОС позволяет разработчикам ре ализовать параллельное управление несколькими подсистемами в регулиру емыхэлектроприводах, обеспечитькон троль необходимого числа различных интерфейсов, датчиков и энкодеров. Разработчики, используя ЦПОС пе ременной точности с плавающей точ кой в блоках для векторного управ ления (FOC), могут обеспечить вы полнение сложных математических алгоритмов. На рисунке 3 приведены элементы FOC, интегрированные в ПЛИС для создания единой системы управления электроприводом. Представленная на рисунке 3 струк тура поддерживает интеграцию следу ющих IP блоков: ● IGBT управление электродвигателя ми переменного тока. Использова ние методов пространственно век торноймодуляции (SVM) в ПЛИС для ШИМ напряжения на затворе IGBT транзисторов и создания синусои дального напряжения, необходимо го для управления электроприводом; ● интерфейс внешнего АЦП для изме рения тока обратной связи с элек тродвигателя; ● сетевой интерфейс, позволяющий осуществлять загрузку в ПЛИС про мышленных протоколов стандартов Ethernet в режиме реального време ни, что требуется для таких прило жений, как Ethernet/IP, PROFINET IO/IRT и EtherCAT; ● датчик обратной связи (энкодер) для передачи позиционных данных ро тора электродвигателя. Приреализациирегулируемого элек тропривода непременным условием нормальной работы системы управле ния является точное измерение ско рости, ускорения и положения ротора электродвигателя. В схеме управления 55 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2011 DSP Buider Оптимизация алгоритма Логическая свёртка Плавающая и фиксированная запятая SOPC Bullder/Qsys Системная интеграция Встроенные процессоры Сеть и интерфейсы IP Интеграция Quatrus II HDL синтез Сборка Формирование программных файлов Компиляция прооекта FPGA Размещение на ПЛИС Matlab/Simulink Модель проекта Разработка алгоритма Модель алгоритма Оптимизация реализации Рис. 2. Последовательность мероприятий по оптимизации структуры систем управления электродвигателями на основе ПЛИС Реклама © СТА-ПРЕСС