基于SOPC的無(wú)刷直流電機(jī)控制器應(yīng)用研究.pdf

1、無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)不斷地演進(jìn)和發(fā)展，其優(yōu)良的性能使其在各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。直流電動(dòng)機(jī)具有良好的調(diào)速特性，簡(jiǎn)單的控制功能，較高的效率和優(yōu)異的動(dòng)態(tài)特性。是目前大多數(shù)調(diào)速電動(dòng)機(jī)的最優(yōu)選擇。加上電力電子器件的更新?lián)Q代、嵌入式系統(tǒng)和控制理論的發(fā)展，選用無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)作為控制對(duì)象的調(diào)速系統(tǒng)具有良好的發(fā)展前景。
　　 本課題按照川儀公司對(duì)屏蔽門/安全門系統(tǒng)門控電機(jī)的選擇，對(duì)選用的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)采用基于SOPC的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，研制

2、出滿足控制系統(tǒng)性能指標(biāo)要求的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)控制器。
　　 SOPC，即片上可編程系統(tǒng)，是在SOC(片上系統(tǒng))的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種集成系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。它繼承了硬核、軟核、DSP、存儲(chǔ)器外圍I/O及可編程邏輯。相對(duì)于SOC的專用性，SOPC設(shè)計(jì)更加靈活，更加通用。小型化、通用化，這是微電子領(lǐng)域發(fā)展的必然趨勢(shì)。基于SOPC技術(shù)的工業(yè)控制器設(shè)計(jì)由于其設(shè)計(jì)靈活、開發(fā)周期短、產(chǎn)品上市迅速，因而在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。
　　

3、 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)控制器主要包括主控電路、Hall信號(hào)檢測(cè)電路、電流采樣電路以及電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路等。主控電路的功能包括對(duì)Hall檢測(cè)電路的結(jié)果進(jìn)行邏輯判斷，完成無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的換相，控制外部A/D的采樣時(shí)序以及對(duì)PWM波形的控制及輸出等。主控電路是基于FPGA，采用Verilog HDL硬件描述語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的各個(gè)功能模塊的集成。Hall信號(hào)檢測(cè)電路完成對(duì)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置的檢測(cè)，并采用光耦隔離和分壓的方式，為主控電路提供正確的Hall脈沖

4、信號(hào)，據(jù)此來(lái)完成對(duì)電機(jī)的換相控制和轉(zhuǎn)速計(jì)。電流采樣電路包括對(duì)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)母線電流的采樣和電流的模數(shù)轉(zhuǎn)換。它將采集并轉(zhuǎn)換好的電流數(shù)字信號(hào)傳送給主控制器軟核進(jìn)行相應(yīng)的處理。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路以智能功率模塊為核心，接收到FPGA的PWM控制信號(hào)之后，輸出對(duì)應(yīng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)波形，完成對(duì)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制。
　　 本文針對(duì)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用PWM調(diào)制方式，通過(guò)對(duì)實(shí)際控制系統(tǒng)的調(diào)試，對(duì)得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文所設(shè)計(jì)的無(wú)