基于FPGA的無刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.2 PWM調(diào)速仿真

如波形仿真圖8可知，當(dāng)電機(jī)的速度小于設(shè)定值時(shí)，計(jì)數(shù)器數(shù)字比較器輸出高電平，從而使計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)增加，PWM輸出為高電平，改變占空比，使電機(jī)加速;當(dāng)電機(jī)的速度大于設(shè)定值時(shí)，計(jì)數(shù)器數(shù)字比較器輸出低電平，從而使計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)減小，PWM輸出為低電平，改變占空比，使電機(jī)減速;Z_F是電機(jī)的方向按鍵，Z_F為1時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)，Z輸出為1;Z_F為0時(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn)，F(xiàn)輸出為1;START為電機(jī)控制端，START為1電機(jī)工作，為0電機(jī)停止，Z、F均為0。

在時(shí)鐘脈沖的作用下，計(jì)數(shù)器CNTA和CNTB都能按照事設(shè)定數(shù)值進(jìn)行計(jì)數(shù)。CNTA是可控的加減計(jì)數(shù)器，U_D控制其計(jì)數(shù)的方向，EN1用于設(shè)定其初值，當(dāng)EN1由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，就完成了設(shè)定值。CNTB是5位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，在時(shí)鐘脈沖CLK0的作用下一直加數(shù)，當(dāng)它加到32時(shí)就自動(dòng)返回到0再重新加數(shù)。兩路計(jì)數(shù)器同時(shí)加到數(shù)字比較器COMPARE上，當(dāng)CN TB的值小于設(shè)定值時(shí)，數(shù)字比較器輸出高電平，當(dāng)CNTB的值大于設(shè)定值時(shí)，數(shù)字比較器輸出低電平。改變?cè)O(shè)定值的大小就可以改變PWM波形的大小，也就是完成了電機(jī)的調(diào)速。Z_ F是電機(jī)的方向控制按鍵，選擇PWM波形的進(jìn)入方向，當(dāng)其為1時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，為0電機(jī)反轉(zhuǎn)。至于電機(jī)的控制，是在它的輸入端加上兩個(gè)與門來控制電機(jī)的啟動(dòng)與停止。當(dāng)按下鍵Z_F鍵，電機(jī)正轉(zhuǎn)，松開鍵時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)。當(dāng)按下鍵START時(shí)，電機(jī)開始工作，松開時(shí)，電機(jī)停止工作。通過按鍵EN1的閉合與斷開可以改變H[4.0]的值，從而改變直流電機(jī)的PWM占空比，這樣就可以改變直流電機(jī)速度。

4 結(jié)論

通過在理論上對(duì)無刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)、分析，以及軟件的編程，并對(duì)軟件和硬件進(jìn)行調(diào)試后，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)以FPGA為核心控制器的無刷直流電機(jī)的調(diào)速，這個(gè)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)檢測(cè)電機(jī)的電流和轉(zhuǎn)子位置和自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速且可以實(shí)現(xiàn)控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)。該系統(tǒng)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)鐘頻率可達(dá)到100 MHz以上，控制器可以使控制周期達(dá)縮短到40 μs，并且具有良好的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能，整個(gè)系統(tǒng)具有控制簡單，操作方便的特點(diǎn)。