無刷直流電機(jī)驅(qū)動控制器的S0PC技術(shù)研究
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位置信號通過三個霍爾傳感器得到，每一個霍爾傳感器都會產(chǎn)生180°脈寬的輸出信號，如圖9所示。Sa，Sb，Sc分別表示三相霍爾信號，Clk為高頻時鐘脈沖。電機(jī)測速分為M法、T法和M／T法，T法測速適用于低速段，本設(shè)計(jì)采用T法測速。通過對霍爾信號Sa的每個周期用一個計(jì)數(shù)器對主時鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，通過除法器計(jì)算轉(zhuǎn)速，計(jì)算公式如下：
Speed_out=60×f0／Z×Count_reg
式中：f0為系統(tǒng)時鐘；Count_reg為霍爾信號一個周期內(nèi)的脈沖計(jì)數(shù)值；Z為電機(jī)轉(zhuǎn)一圈輸出的霍爾信號個數(shù)，因?yàn)槭俏鍖O電機(jī)，所以Z=5。
圖10為位置與速度檢測硬件邏輯結(jié)構(gòu)圖，三相霍爾信號通過數(shù)字濾波模塊后，以霍爾信號Sa為條件的計(jì)數(shù)器啟動計(jì)數(shù)，作為16位除法器的分母輸入，經(jīng)過除法運(yùn)算，在下一個霍爾信號Sa周期內(nèi)輸出速度計(jì)算結(jié)果Speed_out及模塊輸出有效信號OutValid_Speed。運(yùn)算時間與除法器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/162957.htm
4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
采用額定功率PN=300 W，額定電壓UN=220 V，額定轉(zhuǎn)速nN=3000 r／min，額定電流IN=1．6 A，額定轉(zhuǎn)矩TN=O．96 Nm的無刷直流電機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，整個實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)還包括以FPGA為主的控制單元、功率電路和測功機(jī)負(fù)載實(shí)驗(yàn)平臺，實(shí)驗(yàn)中采用轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)節(jié)方式。電機(jī)給定轉(zhuǎn)速1000 r／min時，空載啟動響應(yīng)波形如圖11所示，調(diào)節(jié)時間為300 ms，穩(wěn)態(tài)性能良好；利用測功機(jī)對系統(tǒng)進(jìn)行加載測試，負(fù)載0．3 Nm時A相和B相電流波形如圖12所示，充分證明了該控制器的正確性，也說明電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定。
5 結(jié)語
采用FPGA硬件可編程邏輯器件，以純硬件的方式實(shí)現(xiàn)無刷直流電機(jī)的控制，對無刷直流電機(jī)控制的結(jié)果表明，該電路能有效地對無刷直流電機(jī)進(jìn)行雙閉環(huán)控制。設(shè)計(jì)特點(diǎn)是控制電機(jī)的所有外圍電路包括PI調(diào)節(jié)算法均采用FPGA實(shí)現(xiàn)，真正實(shí)現(xiàn)電機(jī)的SOPC控制，系統(tǒng)實(shí)時性高、可靠性強(qiáng)。
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