基于FPGA的无刷直流电机驱动控制系统的研究与实现

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无刷直流电动机利用电子换相代替机械换相,克服了传统直流电动机由于电刷摩擦而产生的一系列问题,提高了电机的寿命和控制系统的稳定性,并且具有调速性能好、运行可靠、效率高、体积小等优点,因而在工业控制和日常生活中得到广泛应用。随着FPGA(Field Programmable Gate Arraay,现场可编程门阵列)等可编程器件的发展,使得在一片芯片上实现复杂的控制功能成为可能,在控制领域中呈现出良好的应用前景。基于此,本文设计实现了基于FPGA的无刷直流电动机驱动控制器。   本文首先阐述了电机驱动控制系统的发展现状和趋势,分析了无刷直流电动机驱动控制器实现技术的发展趋势以及各种实现技术的优缺点,确定了以FPGA作为无刷直流电动机驱动控制器的核心处理器的系统设计方案。   其次,分析了无刷直流电动机基本组成结构、工作原理和数学模型,确定了转速、电流双闭环的控制策略。进而设计实现了驱动无刷直流电动机的硬件电路,并为此搭建了基于FPGA的全数字的小功率无刷直流电动机驱动控制器试验测试平台。   最后,提出了基于FPGA的无刷直流电动机驱动控制器控制策略的硬件逻辑设计方案,在此基础上,以纯硬件方式实现了无刷直流电动机驱动控制器。在试验测试平台上对控制器进行了试验调试,实验结果充分验证了控制系统方案的可行性和正确性。   从实验结果来看,本文所设计的驱动控制器在快速性、稳定性以及抗干扰方面有良好的性能,为进一步实现高性能、高可靠性的电机驱动控制系统奠定了坚实的基础。
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