Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

2 Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

2 2017

Znaleziono wyników: 2

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Sprzętowa implementacja transformacji Clarka i Parka

Góra G., Karpiel G., Mars P., Sitek R., Goczał M.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

2017

Nr 1 (113)

23--28

Wykorzystanie układu FPGA jako platformy sprzętowej pozwala na równoległe przetwarzanie zadań oraz implementację wielu systemów na jednym układzie fizycznym. Te zalety układów reprogramowalnych skłoniły autorów do przedstawienia koncepcji systemu, który pozwala na implementację wielu sterowników dla napędów bezpośrednich małych i średnich mocy na jednym układzie fizycznym. Implementacja transformacji Clarka i Parka jest konieczna, aby proponowany system dawał możliwość zaprojektowania sterowników pracujących w trybie prądowym. Elementami zaprojektowanego modułu sprzętowej transformacji prądów fazowych do współrzędnych (d,q) są: komponent wykorzystujący algorytm CORDIC do wyznaczania wartości funkcji trygonometrycznych kąta wejściowego, zaimplementowany algorytm mnożenia sekwencyjnego oraz maszyna stanu, której zadaniem jest wyznaczenie transformaty przy pomocy wcześniej opisanych komponentów oraz podstawowych operacji arytmetycznych i logicznych. W celu weryfikacji zaimplementowanego modułu sprzętowego przygotowano system bazujący na softprocesorze Nios II umożliwiający: przygotowanie pseudolosowych danych wejściowych, weryfikację poprawności otrzymywanych wyników oraz pomiar czasu wykonywania transformacji przez testowany moduł. W podsumowaniu omówiono otrzymane błędy numeryczne oraz przedstawiono zalety i wady opracowanego modułu.

The FPGA chip utilization as a hardware platform enables the parallel processing of tasks and multiple systems on a single chip implementation. These advantages of the reprogrammable chips led authors to present the concept of the system, which allows the implementation of multiple controllers for the small and medium power direct drives on a single physical system. The Clarke and Park transformations implementation is essential to gives the possibility to design the working in current mode controllers for the proposed system. The designed module elements for hardware transformation of phase currents to the (d,q) coordinates are: component utilizing CORDIC algorithm for the calculation of trigonometric functions values of the input angle, the implemented sequential multiplication algorithm as well as the state machine which aims to determine the transform using the previously described components and basic arithmetic and logic operations. In order to verify the implemented hardware module, the system based on soft-processor Nios II was prepared which enables: preparation of pseudo-random input data, verification of the correctness of the obtained results, and the transformation execution time measurement of the tested module. In the conclusion, the obtained numerical errors were discussed as well as advantages and disadvantages of the developed module was presented.

Aproksymacja funkcji trygonometrycznych w algorytmach komutacji elektronicznej napędów bezpośrednich

Góra Grzegorz, Karpiel G., Mars P., Sitek R., Goczał M.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

2017

Nr 1 (113)

15--21

W przypadku funkcji trygonometrycznych, które są wykorzystywane w algorytmach komutacji elektronicznej napędów bezpośrednich już aproksymacja wielomianem stopnia drugiego pozwala na uzyskanie dobrego przybliżenia, a powstałe różnice nie muszą w niekorzystny sposób wpływać na pracę napędu. W celu przeanalizowania rezultatów aproksymacji, zaimplementowano trzy moduły sprzętowe SPWM, w których do obliczania wartości funkcji trygonometrycznych wykorzystano następujące algorytmy: CORDIC z dokładnością 16-bitową i 12-bitową oraz proponowaną aproksymację wielomianem kwadratowym. Badanie wpływu zastosowanych algorytmów na pracę silnika przeprowadzono na trzech wersjach sterownika pozycyjnego, bazujących na regulatorze typu PI, wykorzystujących wcześniej zaprojektowane bloki sprzętowe elektronicznej komutacji SPWM. Jako platformę sprzętową do budowy sterownika pozycyjnego wykorzystano układ FPGA Cyclone IV firmy Altera oraz prototyp stopnia mocy oparty na tranzystorach typu Power MOSFET. Eksperyment przeprowadzono wykorzystując trajektorię, która dobrze testuje zarówno stany statyczne jak i przejściowe o zmiennej dynamice. W podsumowaniu omówiono otrzymane różnice w rezultatach oraz przedstawiono zalety i wady zastosowania aproksymacji wielomianem kwadratowym w module elektronicznej komutacji.

In the case of trigonometric functions which are utilized in the direct drives’ electronic commutation algorithms, the using of quadratic polynomial approximation allows obtaining a good approximation, and the arising differences do not adversely affect the drive operation. In order to analyze the results of approximation, the three SPWM hardware modules were implemented inside which the calculation of trigonometric functions is realized by the following algorithms: CORDIC with the accuracy of 16-bit and 12-bit, as well as the proposed quadratic polynomial. The study of the utilized algorithms impact on the drive operation was carried out on the three different positional controllers which are based on PI regulators, using pre-designed SPWM electronic commutation hardware blocks. As a hardware platform for the positional controller building, the Altera’s Cyclone IV FPGA chip and the power stage prototype based on the Power MOSFET transistors were utilized. The experiment was performed using the trajectory that tests well both static and transient with variable dynamics states. In the conclusion, the obtained differences from results were discussed as well as advantages and disadvantages of the quadratic polynomial approximation application in the electric commutation module were presented.