基于FPGA的無(wú)刷直流電機調速系統設計與實(shí)現

3.2 PWM調速仿真

如波形仿真圖8可知，當電機的速度小于設定值時(shí)，計數器數字比較器輸出高電平，從而使計數器計數增加，PWM輸出為高電平，改變占空比，使電機加速;當電機的速度大于設定值時(shí)，計數器數字比較器輸出低電平，從而使計數器計數減小，PWM輸出為低電平，改變占空比，使電機減速;Z_F是電機的方向按鍵，Z_F為1時(shí)電機正轉，Z輸出為1;Z_F為0時(shí)電機反轉，F輸出為1;START為電機控制端，START為1電機工作，為0電機停止，Z、F均為0。

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

4 結論

通過(guò)在理論上對無(wú)刷直流電機調速系統電路設計、分析，以及軟件的編程，并對軟件和硬件進(jìn)行調試后，實(shí)現了一個(gè)以FPGA為核心控制器的無(wú)刷直流電機的調速，這個(gè)系統能夠實(shí)現檢測電機的電流和轉子位置和自動(dòng)調節電機的轉速且可以實(shí)現控制電機正反轉。該系統整個(gè)系統運行時(shí)鐘頻率可達到100 MHz以上，控制器可以使控制周期達縮短到40 μs，并且具有良好的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能，整個(gè)系統具有控制簡(jiǎn)單，操作方便的特點(diǎn)。