基于FPGA的无刷直流电机驱动控制系统设计与实现

摘要

无刷直流电机因其所具有的良好调速性能、简单的控制方法、超高的功率密度以及其在中小功率电机中所表现出来的效率优势，而备受业界广泛关注。
　　 论文通过分析电机驱动控制系统的发展及现状，以无刷直流电机为控制对象，设计和实现了一种以FPGA 为控制核心的无刷直流电机驱动控制系统。文中首先简单介绍了无刷直流电机、电机控制器以及驱动器的发展及现状，系统地论述了无刷直流电机的工作原理、控制系统结构及数学模型，并在Matlab/simulink 环境下建立了以PI 为控制器的无刷直流电机转速、电流双闭环驱动控制系统仿真模型，在此基础上，对系统进行了仿真分析。然后设计了以FPGA 芯片XC3S250E 作为控制电路核心、以智能功率模块（IPM）作为逆变电路核心的系统硬件电路；基于制作的系统硬件平台，采用模块化编程思想将系统总体任务分成速度采样、电流采样、换相控制、PWM 调制、通信模块、人机交互及数字PI 控制器等几个功能模块，使用VHDL 语言对各个功能模块的实现进行了详细描述，并在Modelsim 下对其进行仿真验证。最后在该控制系统上实现了对无刷直流电机的双闭环控制实验，并给出了实验波形，实验结果验证了所设计控制系统的正确性和可行性。
　　 基于FPGA的无刷直流电机驱动控制系统，适应了电机驱动控制向数字化、模块化方向发展的趋势，提供了更灵活的软硬件方案，并大大降低了控制系统成本，具有较高的实用价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

第二章无刷直流电机工作原理及驱动控制系统研究

第三章系统硬件电路设计

第四章系统软件设计

第五章系统调试

第六章总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

附录：控制电路原理图