基于FPGA的無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

3.2 PWM調(diào)速仿真

如波形仿真圖8可知，當(dāng)電機的速度小于設(shè)定值時，計數(shù)器數(shù)字比較器輸出高電平，從而使計數(shù)器計數(shù)增加，PWM輸出為高電平，改變占空比，使電機加速;當(dāng)電機的速度大于設(shè)定值時，計數(shù)器數(shù)字比較器輸出低電平，從而使計數(shù)器計數(shù)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時電機正轉(zhuǎn)，Z輸出為1;Z_F為0時電機反轉(zhuǎn)，F(xiàn)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。

在時鐘脈沖的作用下，計數(shù)器CNTA和CNTB都能按照事設(shè)定數(shù)值進行計數(shù)。CNTA是可控的加減計數(shù)器，U_D控制其計數(shù)的方向，EN1用于設(shè)定其初值，當(dāng)EN1由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，就完成了設(shè)定值。CNTB是5位二進制計數(shù)器，在時鐘脈沖CLK0的作用下一直加數(shù)，當(dāng)它加到32時就自動返回到0再重新加數(shù)。兩路計數(shù)器同時加到數(shù)字比較器COMPARE上，當(dāng)CN TB的值小于設(shè)定值時，數(shù)字比較器輸出高電平，當(dāng)CNTB的值大于設(shè)定值時，數(shù)字比較器輸出低電平。改變設(shè)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(diào)速。Z_ F是電機的方向控制按鍵，選擇PWM波形的進入方向，當(dāng)其為1時，電機正轉(zhuǎn)，為0電機反轉(zhuǎn)。至于電機的控制，是在它的輸入端加上兩個與門來控制電機的啟動與停止。當(dāng)按下鍵Z_F鍵，電機正轉(zhuǎn)，松開鍵時，電機反轉(zhuǎn)。當(dāng)按下鍵START時，電機開始工作，松開時，電機停止工作。通過按鍵EN1的閉合與斷開可以改變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(jié)論

通過在理論上對無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)電路設(shè)計、分析，以及軟件的編程，并對軟件和硬件進行調(diào)試后，實現(xiàn)了一個以FPGA為核心控制器的無刷直流電機的調(diào)速，這個系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)檢測電機的電流和轉(zhuǎn)子位置和自動調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速且可以實現(xiàn)控制電機正反轉(zhuǎn)。該系統(tǒng)整個系統(tǒng)運行時鐘頻率可達到100 MHz以上，控制器可以使控制周期達縮短到40 μs，并且具有良好的動態(tài)和靜態(tài)性能，整個系統(tǒng)具有控制簡單，操作方便的特點。