無(wú)刷直流電機驅動(dòng)控制器的S0PC技術(shù)研究

無(wú)刷直流電機具有無(wú)電刷和換相火花，體積小，低噪聲等諸多優(yōu)點(diǎn)，廣泛應用在當今的控制系統中。目前對無(wú)刷直流電機的控制主要由單片機和DSP實(shí)現。但是其外圍電路復雜，對系統的穩定性和可靠性有較大的影響。近年來(lái)，基于可編程門(mén)陣列(FPGA)的硬件設計技術(shù)已經(jīng)成為一種全新的設計思想。與專(zhuān)用集成電路(ASIC)不同的是，FPGA本身只是標準的單元陣列，沒(méi)有一般集成電路所具有的功能，但用戶(hù)可以根據需要，通過(guò)專(zhuān)門(mén)的布局布線(xiàn)工具對其內部進(jìn)行重新編程，在最短的時(shí)間內設計出自己專(zhuān)用的集成電路，從而提高產(chǎn)品的競爭力。由于它以純硬件的方式進(jìn)行并行處理，而且不占用CPU的資源，所以可以使系統達到很高的性能。本文用純硬件的方式設計實(shí)現了無(wú)刷直流電機驅動(dòng)控制器，包括PI調節算法，外圍電路簡(jiǎn)單，實(shí)時(shí)控制速度快，系統穩定可靠。

1 無(wú)刷直流電機的工作原理
無(wú)刷直流電機主要由電動(dòng)機本體、位置傳感器和電子開(kāi)關(guān)線(xiàn)路三部分組成。其基本工作原理就是借助反映轉子位置的位置信號，通過(guò)驅動(dòng)電路，驅動(dòng)逆變電路的功率開(kāi)關(guān)元件，使電樞繞組依一定順序通電，從而在氣隙中產(chǎn)生旋轉磁場(chǎng)，拖動(dòng)永磁轉子旋轉。
三相四極星型連結的無(wú)刷直流電機采用兩兩導通方式，位置傳感器在無(wú)刷直流電機中起著(zhù)測定轉子磁極位置的作用，為邏輯開(kāi)關(guān)電路提供正確的換相信息。無(wú)刷直流電機轉子位置信號由3只在相位上差120°的霍爾傳感器(Sa，Sb，Sc)檢測，霍爾傳感器一個(gè)周期內的開(kāi)關(guān)信號有6個(gè)狀態(tài)，如圖1所示。無(wú)刷直流電機控制系統工作原理如圖2所示，其中VF為逆變器，根據霍爾信號，FPGA控制器產(chǎn)生PWM信號，經(jīng)過(guò)驅動(dòng)電路放大送至逆變器各功率開(kāi)關(guān)管(Th1～Th6)，從而控制電機各相繞組按照一定順序工作，實(shí)現無(wú)刷直流電機正常運轉。