萊迪思FPGA助力屢獲殊榮的超級高鐵及電機(jī)設(shè)計(jì)

作為低功耗可編程器件的領(lǐng)先供應(yīng)商，可持續(xù)發(fā)展始終是萊迪思產(chǎn)品創(chuàng)新的一個核心指導(dǎo)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(xiàng)目。對于該學(xué)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(tuán)隊(duì)2022年的一些項(xiàng)目進(jìn)展及Swissloop領(lǐng)導(dǎo)人Roger Barton和Hanno Hiss開展的卓有成效的工作。

Swissloop團(tuán)體照片

Swissloop是一個由蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院（ETH Zurich）贊助的學(xué)生組織，主要從事超級高鐵技術(shù)及其現(xiàn)實(shí)應(yīng)用方面的研究。他們的項(xiàng)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(jī)械設(shè)計(jì)和驅(qū)動系統(tǒng)斬獲機(jī)械子系統(tǒng)獎和牽引力獎。該車艙不僅首次展示了貨物運(yùn)輸，還擁有線性磁阻馬達(dá)等其他多項(xiàng)創(chuàng)新。

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

他們總結(jié)了去年的一些經(jīng)驗(yàn)，其中一點(diǎn)就是在FPGA上實(shí)現(xiàn)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(yùn)行8相電機(jī)。他們還實(shí)現(xiàn)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(jìn)行采樣，并在該頻率下運(yùn)行控制環(huán)路。

FPGA比微控制器更適合應(yīng)用于發(fā)生錯誤時的快速響應(yīng)以及EMC的信號同步應(yīng)用。在控制系統(tǒng)開發(fā)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(shí)現(xiàn)協(xié)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(guān)鍵場景。這節(jié)省了大量的測試時間，讓新電機(jī)快速順利運(yùn)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(shí)現(xiàn)了雙向通信，因此可以在刷新FPGA后設(shè)置各種配置參數(shù)，在不同的模式下快速運(yùn)行車艙。拓展到整個電機(jī)層面，他們在芯片上實(shí)現(xiàn)了很多功能并達(dá)到了預(yù)期的性能。萊迪思提供了更大容量的器件，幫助他們輕松運(yùn)行控制器，無需在硬件方面做出妥協(xié)。

FPGA下方的PCB底層