Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ・电力电子 基于ＦＰＧＡ的无刷直流电机控制系统实现 文／徐弈辰李红斌刘红月 置时，无刷直流电机会自动产生反方向的作用 本文通过对无刷直流电机控 制系统的分析，确定系统控制能 力和应用模式，进而提出ＦＰＧＡ无 刷直流电机控制系统的实现内容， 对无刷直流电机控制系统不同时 期产生的转矩脉动加以抑制，实 现无刷直流电机控制系统顺利运 行的标准。 态机的实现就要与寄存器的输出保持同步，对 组合逻辑风险进行有效的控制，确保整个电路 可以在安全、稳定的环境下运行，得到更新状 力，换向之后，换成另外两个绕组相连，持续 此过程，无刷直流电机就会维持在运行状态下。 为了确保无刷直流电机正常的运行，需要对供 电电源进行详细的检查，本文研究的无刷直流 电机利用三相供电的方式提供运行电源，在任 态后，换向逻辑状态即会对换向逻辑进行描述， 最后根据不同的状态，确定输出的动作，换向 逻辑状态机的这一实现过程需要在ＱｕａｒｔｕｓｌＩ 中建模，得到准确的状态机运行数据。 何时刻，三相电源根据转子位置使其中两相导 通，大大简化了电源控制的过程。 １．３无刷直流电机的控制分析 ３结语 通过上文的分析，笔者明确了无刷直流 【关键词】ＦＰＧＡ无刷直流电机控制系统实现 无刷直流电机控制系统就是利用设备自 身的控制能力，在转矩脉动抑制中，发挥出更 随着我国电力电子技术及新型永磁材料 大的控制功能，转矩脉动了无刷直流电机 的快速发展，无刷直流电机已经运用机械电刷 和机械换向器来体现出自身的性能，使无刷直 流电机可以在安全可靠的交流电机中运行，同 的高精度要求，而在无刷直流电机运行的过程 中，产生转矩脉动问题的原因有很多。主要包 插电磁因素、电流换向、齿槽效应、电枢反应、 电机的运行原理，并且在转矩脉动抑制问题中， 总结了造成抑制现象的因素，基于此，对无刷 直流电机控制系统的设计和实现就会更加贴合 实际需求，达到预期的效果。实践与现代化科 学技术的结合，必然会简化系统实现的流程和 难度，在此基础上，研究人员必须要充分利用 ＦＰＧＡ技术，使其对无刷直流电机控制系统结 时也扩大了使用范围。无刷直流电机控制系统 机械加工等，所以无刷直流电机的控制就要从 的研究和实现必须要基于现代化科学技术，通 转矩脉动抑制控制出发，综合电磁因素、电流 构的实现可以达到科学性和合理性的标准，同 过对实践应用模式的分析，确定可行的实现方 换向、齿槽效应等问题出现的情况，在电流波 时，针对系统实现的要求对控制器进行调整， 在很大程度上提高了无刷直流电机运行的稳定 性。 案，利用ＦＰＧＡ技术完成无刷电机高精度控制 逻辑的设计。基于ＦＰＧＡ技术的无刷直流电机 控制系统的实现就是要满足无刷直流电机对转 形和感应电动势波中，对供电电源进行控制。 ２基于ＦＰＧＡ的无刷直流电机控制系统实现 ２．１基于ＦＰＧＡ才支术的无刷直流电机控制系统结构 为了体现出控制系统的实时性，满足无刷 直流电机多场合的使用标准，基于ＦＰＧＡ技术 的无刷直流电机控制系统的结构设计内容是： 矩脉动的抑制要求，使系统中的各个模块都可 以高效、稳定的完成电机运行工作，提高整个 电机控制系统的性能。 参考文献 【１】倪飞，高庆杰，关志宇等．基于ＦＰＧＡ的 无刷直流电机控制系统实现［Ｊ］．微计算 机信息，２０１ ３，０１（１ ３）：２ ３４—２３５． 【２】刘丽娜，郑水晶，何利民．基于ＦＰＧＡ的 １无刷直流电机控制问题分析 １．１无刷直流电机的组成结构 首先，建立与无刷直流电机可以通信的模块， 通过ＦＰＧＡ控制器的作用，及时采集到无刷直 无刷直流电机控制系统的设计［Ｊ】．自动 化技术与应用，２０１ ３，０５（１８）：２ ３０－２ ３９． 无刷直流电机由定子和转子组成，定子 流电机运行数据，然后把数据信息传输到三闭 中还包括电枢绕组，转子中带有永磁极，无刷 直流电机的线圈中会包围在转子外，分别形成 三个相同的结构，三个绕组通过中心连接的作 用，共同对无刷直流电机进行控制。 １．２无刷直流电机的工作原理 环ＰＩＤ控制中，通过换向控制，在ＰＷＭ生成 器模块中对数据进行分类，最后通过逆变模块 将分类数据传输到Ｍｏｔｏｒ中。ＰＩＤ控制利用自 身的Ｖｅｒｉｌｏｇ ＨＤＬ语言实现可以更加准确的定 位数据信息，在闭环控制系统中对常用的控制 器进行革新，使其可以承接更全面的无刷直流 电机运行数据。 【３】赵思聪，孙佳明，何莉莉．无载无刷直流 电机控制策略的研究与系统实现［Ｊ］．控 制工程技术，２０１０，０３（１２）：１ ２０－１ ２２． ［４］李凡，陈爱静，徐志明．基于ＦＰＧＡ的全数 字无刷直流电机控制系统研究［Ｊ］Ｊ．重庆大 学学报（社会科学版），２０１０，０１（１６）：２００— ２１０． 分析无刷直流电机的工作原理首先要明 确转子的受力特点，在运行的线路回路中，两 头的线圈通上电流之后，会产生方向指向右的 ［５】徐俊，马天琪，刘家祥．基于ＦＰＧＡ的无 位置无刷直流电机控制系统设计［Ｊ］．东 北林业大学学报，２０ｌ１，０１（２０）：１２０—１２９． ２．２换向逻辑状态机的实现 无刷直流电机通过检测电机转子位置信 号给出换向信号，进而保持长久的运行，传感 外加磁感应强度，这时无刷直流电机会发生运 动现象，通过电流强度的不断增加无刷直流电 的磁场内且无刷直流电机每一个运行行为都会 机的运行幅度越大。这时，电流处于转子产生 器会传输出转子信号，实现无刷直流电机正确 的换向行为，但是只有逻辑合理的状态机实现， 作者单位 苏州健雄职业技术学院 江苏省苏州市 ２１５４００ 受到电磁力的影响，当到达转子磁极的边缘位 才能提高换向的准确性。基于此，换向逻辑状 ・苏州健雄职业技术学院青年科研基金项目。项目编号２０１ ３ＱＮＪＪ３５。 Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ电子技术与软件工程・１７１
