变频控制系统集成模块及其控制芯片技术的分析

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1、浙江大学博士学位论文摘要大力开发电力电子系统集成技术实现系统的高功率密度、高效率、高可靠性、低成本、低污染的性能是新世纪电力电子技术发展的趋势。电力电子系统集成技术的关键就是要发展标准化的电力电子功率模块，利用这种标准化功率模块可以构成灵巧的、智能化的系统配置。电机调速在电力电子应用领域占有十分重要的地位，这促使我们关注电机调速控制系统集成模块的研究，特别是在中、小功率应用领域。功率模块中控制电路的单芯片化实现可以极大地促成系统的集成化并降低各种电磁干扰。研制基于可编程逻辑器件的ASIC芯片以及功能可复用的IP核是具有实际意义的探索性工作。在介绍了一种标准化的功率模块并提出基于这种模块的分布式

2、数字控制系统概念后，介绍了模块内各控制芯片实现的功能。分别采用变频调速专用集成芯片SA866AE、专用微控制器8X196MC和DSPTMS320F240作为控制芯片，研制了异步电机变频调速系统，比较了各电机调速控制芯片的功能特点，指出了调速控制芯片的发展趋势。可编程逻辑器件PLD成为专用集成电路ASIC芯片设计的一个有效的方法。本文基于CPLD芯片研制了变频调速控制系统SPWM和SVM两种调速控制ASIC芯片，并分别构成了电机控制系统，实验结果表明了控制芯片良好的工作性能。随着在集成电路芯片设计中可重复使用IP核的范围日趋广泛与复杂，在保持各种IP核的通用性的同时，也越来越要求IP核的专用性。

3、具有知识产权的IP核库的建设已成为芯片设计发展的一个重要目标。本文研制了10bit和12bit两种精度的基于模型参考自适应的速度估算IP核，并进行功能和时序验证，比较了它们所占用的芯片资源的大小，MAX+PLUSII的仿真确定了实际的电路硬件结构。这种速度估算IP核作为～种通用的片内外设形式(以硬件形式完成软件功能)，和裸MCU(或DSP)核制成电机控制专用芯片，可应用于各种无速度传感器的电机控制场合。同时考虑到功率模块问或嵌入控制芯片间的接口通讯，研制了数模转换芯片与外部设备、12C器件与外部设备的接口IP核的研制。关键词：电力电子系统集成；感应电机控制；功率模块；芯片设计；专用集成电路；复

4、杂可编程逻辑器件；知识产权IP浙江大学博士学位论文AbstractDevelopingthetechnologyofpowerelectronicintegrationisaquiteimportanttendencyinnewcenturyinordertOimprovethehighpowerdensity、efficiencyandreliabilityofsystem，meanwhile，todecreasethecostandpollution，Themainpointofpowerelectronicintegrationtechnologyistonormalizethepowe

5、rmodule．WeCanusethestandardmoduletocompriseaflexibleandintelligentsystem．Motordrivesystemplaysaveryimportantroleinpowerelectronicapplicationfield．Weshouldpaygreatattentiontothesystemintegrationaboutmotordrive，especiallyonmediumandlowpowerapplicationfield．Integratingspecialfunctionblockinonechipcarlg

6、reatlypromotethesystemintegratedandeliminateanykindsofEMI．ItisasignificantresearchtodesignASICandre·usedIPcorebasedonPLD．WeintroducethefunctionsofcontrolICembeddedinmoduleafterintroducingastandardmodule—PowerElectronicBuildingBlock(PEBB)andrelevanceconceptaboutdistributedcontrolsystem(DCS)．Thesystem

7、ofvariablespeedcontr01forasynchronyinductionmotorhasbeencarriedoutrespectivelyusingmotorcontrolICSA866AE，MCU8X196MCandDSPTMS320F240．Withthehelpofexperiment,thefeaturecomparisonhasalsobeendone．Thedevel