基于FPGA的無刷直流電機控制系統(tǒng)的設(shè)計.pdf

1、MPU中使用的電機控制系統(tǒng)越來越多地讓理想變?yōu)楝F(xiàn)實,其實許多復(fù)雜的和可用的控制算法得于應(yīng)用。然而,通用SCM信號處理速度太慢,造成了電機的一些性能上的應(yīng)用局限。通用SCM的功能限制電機控制系統(tǒng)的深入研究,許多設(shè)計理念和控制算法不能工作。
　　本文分析了無刷直流電機的發(fā)展、結(jié)構(gòu)、工作原理和控制方法,并設(shè)計了一種基于FPGA的無刷直流電機控制系統(tǒng)。本文對比一些主要的無刷直流電機控制的方法,選擇了通用的一般直流電機控制方案,并驗證了整體

2、的控制系統(tǒng)。
　　設(shè)計和實現(xiàn)的無刷直流電機控制系統(tǒng)的硬件電路,如FPGA外圍電路,驅(qū)動電路,電流檢測電路等。設(shè)計電流環(huán),位置環(huán)和速度換的控制算法,并實現(xiàn)了閉環(huán)控制的無刷直流電機控制系統(tǒng)的硬件。
　　該無刷直流電機的控制系統(tǒng)采用PWM方式實現(xiàn)對無刷直流電機的控制。其基本原理是FPGA輸出的PWM信號經(jīng)過推挽放大電路,然后驅(qū)動六個功率MOSFET,由功率MOSFET組成的三相全橋式逆變電路控制電機定子的換相,位置檢測信號和電流檢

3、測信號作為反饋信號送回電機控制系統(tǒng)的前端與輸入信號共同作用于電機的控制系統(tǒng)。由于電機采用的是無位置傳感器的,所以位置參數(shù)由無位置傳感器專用檢測電路測出,并由FPGA的端口進行捕捉定位,電流的反饋信號是通過檢測主回路中的采樣電阻上的電壓降間接得到的,由FPGA的端口進行采樣。位置信號用于控制換相,由位置參數(shù)計算出電機轉(zhuǎn)速,和給定轉(zhuǎn)速信號進行比較,修正偏差產(chǎn)生電流參考量,再與電流反饋量進行比較,其偏差經(jīng)電流調(diào)節(jié)后的信號控制PWM占空比,實現(xiàn)