基于A(yíng)ctel Fusion FPGA的無(wú)刷電機控制器

　　2．3 三相PWM產(chǎn)生

　　設計方案中采用Fusion的邏輯門(mén)電路實(shí)現了PWM頻率和占空比可連續調節的PWM發(fā)生模塊。其中，設定的頻率參數和占空比可根據A/D轉換器采集的電位器電壓值轉換為相應的參數值，只要調節外部電位器就能產(chǎn)生6路占空比可調的PWM信號波形。下面給出的相關(guān)代碼是采用VerilogHDL語(yǔ)言編寫(xiě)的一部分三相PWM的源碼。圖2示出用示波器測出的其中兩路PWM信號波形。

　　2．4 反電動(dòng)勢檢測

　　實(shí)現反電動(dòng)勢檢測原理是：無(wú)刷直流電動(dòng)機在運轉過(guò)程中，同一時(shí)間只有兩相繞組處于工作狀態(tài)，即該兩相所對應的功率器件處于PWM狀態(tài)，而第三相處于懸空狀態(tài)，其端電壓等于感應電動(dòng)勢。反電動(dòng)勢的過(guò)零點(diǎn)就發(fā)生在該相繞組懸空期間。此時(shí)通過(guò)檢測端電壓就能間接檢測該相反電動(dòng)勢的過(guò)零點(diǎn)。該控制器的反電動(dòng)勢檢測采用Fusion系列FPGA器件內部的模擬模塊，三相端電壓經(jīng)過(guò)電阻分壓濾波后送入Fusion系列FPGA器件內的12位A／D轉換器進(jìn)行分時(shí)采樣。Fusion系列FPGA器件內部采用分時(shí)循環(huán)采樣電位器設定電壓和三相繞組的反電動(dòng)勢電壓，A／D轉換器將轉換結果分別存入相應的數據寄存器。A／D轉換器循環(huán)采樣部分的

　　圖3示出用示波器測量到的實(shí)際反電動(dòng)勢μ1和μ2的波形，由于反電動(dòng)勢信號經(jīng)過(guò)一定的模擬濾波處理，信噪比較好，便于FPGA進(jìn)行過(guò)零點(diǎn)檢測。

　　2．5 控制軟件設計

　　上述有關(guān)PWM產(chǎn)生模塊和A／D轉換器循環(huán)采樣模塊都是用Verilog HDL語(yǔ)言編寫(xiě)的，在Actel Libero IDE集成開(kāi)發(fā)環(huán)境下編譯通過(guò)并作為模塊調用，而調速控制算法的實(shí)現則使用了Fusion系列FPGA器件內部的8051軟核實(shí)現，開(kāi)發(fā)工具是Keil C。圖4示出51軟核的算法流程。

　　3 結論

　　無(wú)刷電機控制器硬件平臺基礎上分別編制開(kāi)發(fā)了FPGA內部各功能單元，并進(jìn)行了編譯鏈接和引腳分配。經(jīng)過(guò)實(shí)驗實(shí)現了對無(wú)刷電機的平穩啟動(dòng)和轉速調節。所用無(wú)刷電機24 V供電，額定轉速l 600 r／min。由該FPGA控制器控制的調速范圍為760~1 600 r／min內連續可調。該控制器的實(shí)現充分體現了Actel Fusion系列混合信號FPGA在模數混合系統應用中的高度集成性，真正單片SoC的優(yōu)點(diǎn)，為Fusion系列FPGA器件的應用提供了參考價(jià)值。