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好运城|基于FPGA水磁无刷直流电机控制电路

本文摘要:本文主要阐述了基于现场可编程门阵列和电子设计自动化方法的永磁无刷DC电机控制系统的电子电路设计。根据永磁无刷DC电机模块化设计的思想,下面说明基于FPGA的控制系统的电子电路设计方法,其控制系统结构如图1右图所示。

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本文主要阐述了基于现场可编程门阵列和电子设计自动化方法的永磁无刷DC电机控制系统的电子电路设计。FPGA是一种高密度可编程逻辑器件,它的逻辑功能构造是通过将设计分解的数据文件排列到芯片内部的静态数据存储器中来完成的,具有可重复性,可以灵活构造各种逻辑功能。与ASIC不同,PCA本身只是一个标准的单元阵列,不具备一般IC的功能。但用户可以根据需要,通过专门的版图工具,在里面开始新的编程,在最短的时间内设计出自己的专用集成电路,大大提高了产品的竞争力。

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因为它以显式硬件的方式开发并行处理,不闲置CPU资源,可以让系统超高性能。这种新的设计方法可以在一个芯片上搭建A/D模块、驱动模块和通信接口,同时完成方位、速度甚至电流的算法,从而搭建出真正的SoPC。这将成为下一代高性能控制器控制器集成设计的趋势。根据永磁无刷DC电机模块化设计的思想,下面说明基于FPGA的控制系统的电子电路设计方法,其控制系统结构如图1右图所示。

图1控制系统结构图电路由电源模块、电压转换模块、FPCA模块、驱动电路模块、斩波电流电压检测模块、绕组电流检测模块、a/d模块、通信模块、宽记忆模块等组成。图2永磁无刷DC电机斩波电感电流检测电路电枢电流检测信号调理电路和DC/DC/直流降压变换器输入电压检测信号调理电路参见图3-16c和d,其电源电路如图3右图所示。首先,FPGA产生五个PWM波,其中三个用作永磁无刷DC电机,一个用作斩波器,另一个用作调节制动电流的再生能耗。三相相互切换通过驱动电路控制电机的相互切换。

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这三个PWM电路只用于切换回相位,不展开调制,斩波器环节展开调制。电机绕组电流经过比例、滤波、PID调节器控制后,通过a/d (ads7864)切换到FPGA(XC3S200)。斩波后的电压和电流经过一定程度的滤波,通过A/D切换输入FPGA。在图2的右边,显示了FPCA的大于系统的电路,XCF02S是FPGA的配备芯片,TPS767D325是电源芯片,它将5v电源电压切换到FPGA的+2.5V和+3.3V,电源芯片LM317将5V电源电压切换到FPGA的+1.2V。

FPGA的时钟额定为50MHz,晶振为50MHz有源晶振,输入时钟信号电压高电平为+3.3V.。


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