FPGA高速硬件在環仿真器實現電機控制器測試
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方案流程圖
下圖為創建基于FPGA電機仿真器的流程圖。
第一步，用戶需要采集電機參數及原始數據。通過浮點仿真來驗證仿真結果是否與測量數據相符。然后采用定點仿真來驗證定點電機模型，確定精度是否達到要求、輸出結果是否令人滿意。完成定點模型驗證后，就可以進入最終部署階段。
應對定點實現的挑戰
不同的電機通常具有相差較大的功率級，然而定點數據類型的范圍及精度是確定的，因此選擇合適的定點數據類型非常重要，否則量化誤差就會快速積累從而導致錯誤的仿真結果。用戶往往難以調整或校準所有的定點數配置來適應自己的情況。美國國家儀器公司提供以下方案來應對這些挑戰。
a. 歸一化系統
除了使用工程單位外，電氣工程師還使用歸一化系統。歸一化系統將電流、電壓、速率等統一度量，使其操作點的歸一化值接近1.0。歸一化系統的這一特點非常適用于定點實現。通過歸一化可將定點電機模型用于各類不同電機。
使用歸一化系統以后，用戶可為定點電機模型選擇確定的預定義定點數據類型。下表為部分選擇列表。
字長 | 整數字長 | 數據范圍 | |
歸一化電流 | 32 | 5 | [-16, 16) |
歸一化速率 | 32 | 4 | [-8, 8) |
歸一化電壓 | 24 | 4 | [-8, 8) |
以上選擇都為極端情況（如電流過載等）留有余量。
確定以上參數的定點數據類型可幫助用戶選擇內部計算單位的定點配置，如下圖中Idq至Iabc的轉換。
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