萊迪思FPGA助力屢獲殊榮的超級高鐵及電機設計

作為低功耗可編程器件的領先供應商，可持續發展始終是萊迪思產品創新的一個核心指導原則。在過去幾年里，萊迪思與Swissloop合作，一如既往地支持他們的超級高鐵研究項目。對于該學生組織而言，過去的一年又是成果豐碩的一年。本文將介紹該團隊2022年的一些項目進展及Swissloop領導人Roger Barton和Hanno Hiss開展的卓有成效的工作。

Swissloop團體照片

Swissloop是一個由蘇黎世聯邦理工學院（ETH Zurich）贊助的學生組織，主要從事超級高鐵技術及其現實應用方面的研究。他們的項目在SpaceX Hyperloop競賽和巴倫西亞舉行的歐洲超級高鐵活動周（European Hyperloop Week）中大獲成功。其最新的“Lavinia Heisenberg”號車艙在荷蘭代爾夫特的超級高鐵活動周上憑借最佳的機械設計和驅動系統斬獲機械子系統獎和牽引力獎。該車艙不僅首次展示了貨物運輸，還擁有線性磁阻馬達等其他多項創新。

Swissloop 21/22 Lavinia Heisenberg車艙亮相2022年歐洲超級高鐵周

他們總結了去年的一些經驗，其中一點就是在FPGA上實現更多的逆變器控制功能。通過利用大量的引腳和最大程度的并行，他們成功使用單個FPGA運行8相電機。他們還實現了一個超高控制頻率的遲滯帶控制器。測試后，他們成功地以1MS/s對電流進行采樣，并在該頻率下運行控制環路。

FPGA比微控制器更適合應用于發生錯誤時的快速響應以及EMC的信號同步應用。在控制系統開發的過程中，他們大量使用各種測試平臺，包括使用電力電子仿真軟件 PLECS以及萊迪思版本的ModelSim實現協同仿真。從而提前測試控制器的行為，包括誤控制時的安全關鍵場景。這節省了大量的測試時間，讓新電機快速順利運行。

搭載萊迪思MachXO3器件的通用PCB板

他們還使用萊迪思SPI IP與微控制器實現了雙向通信，因此可以在刷新FPGA后設置各種配置參數，在不同的模式下快速運行車艙。拓展到整個電機層面，他們在芯片上實現了很多功能并達到了預期的性能。萊迪思提供了更大容量的器件，幫助他們輕松運行控制器，無需在硬件方面做出妥協。

FPGA下方的PCB底層