1 引言
无刷直流电机(BLDC)具有体积小,无机械触点,寿命长,安装方便的优点,一直都是电机应用的研究热点。目前无刷电机控制基本上都是采用霍尔
近年来,采用数字控制的无位置传感器控制技术,已逐渐成为今后无刷电机控制的发展趋势。在此采用Actel公司的Fusion系列混合信号FPGA为控制器核心,设计了一款无位置传感器无刷电机控制器。采用Fusion内部特有的12位多路高速A/D转换器,实现电机反电动势检测,使用内嵌的51软核实现速度闭环控制算法,成功实现无刷电机无位置传感器控制方案,具有系统硬件方案简单,集成度高,可靠性好,调速精度高等优点。
2 系统方案设计
2.1 Fusion FPGA简介
Actel Fusion系列器件是业界首款也是唯一具有
2.2 控制器方案设计
根据无刷电机反电动势检测法原理,结合Actel FusionFPGA的内部功能特性,设计了图1所示的无刷电机控制方案。
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在该设计方案中,Fusion AFS600作为控制器核心,用内嵌的软核8051 MCU实现控制算法,高速12位A/D转换器分别检测三相绕组的反电动势和外部电位器设定电压。电位器设定电压用于确定电机的转动方向和转速。通过FPGA逻辑实现LCD液晶屏接口,用于显示设定转速和实际转速。此外一个重要的模块是三相PWM波形发生模块,通过可编程计数器实现。PLL模块用于向单片机、A/D转换器和PWM模块提供基准时钟信号。
外围电路主要包括:LCDl602字符型液晶
2.3 三相PWM产生
设计方案中采用Fusion的逻辑门电路实现了PWM频率和占空比可连续调节的PWM发生模块。其中,设定的频率参数和占空比可根据A/D转换器采集的电位器电压值转换为相应的参数值,只要调节外部电位器就能产生6路占空比可调的PWM信号波形。下面给出的相关代码是采用VerilogHDL语言编写的一部分三相PWM的源码。图2示出用示波器测出的其中两路PWM信号波形。
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