CN105429524A - 基于fpga的无刷直流电机调速系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于FPGA的无刷直流电机调速系统，包括FPGA芯片、触摸屏电路、驱动电路、电流检测电路、位置检测电路、串口通信电路、上位机，触摸屏电路与FPGA芯片相连接，FPGA芯片内设有PWM速度调制单元，PWM速度调制单元通过驱动电路与无刷直流电机相连接，电流检测电路、位置检测电路内的传感器分别与无刷直流电机相连接，电流检测电路、位置检测电路的输出端分别与FPGA芯片内的电流处理单元、位置处理单元相连接，所述FPGA芯片还通过串口通信电路与上位机相连接。本发明控制响应速度快、可靠性高、灵活性强，电路简单，具有良好的应用前景。

Description

基于FPGA的无刷直流电机调速系统
技术领域
本发明涉及一种基于FPGA的无刷直流电机调速系统，属于直流电机控制技术领域。
背景技术
无刷直流电机具有结构简单、体积小、效率高、无级调速、调速范围广、过载能力强等优点，因此，得到了广泛的运用，特别是在高性能的伺服驱动领域，但是，在伺服驱动中需要要求控制器体积小，现有的无刷直流电机控制系统，体积较大，电路设计复杂，而且，对处理器芯片的编程复杂，控制精度低，开发周期长。
发明内容
本发明目的是为了克服现有的无刷直流电机控制系统，体积较大，电路设计复杂，而且，对处理器芯片的编程复杂，控制精度低，开发周期长的问题。本发明的基于FPGA的无刷直流电机调速系统，利用可编程逻辑器件的FPGA芯片对无刷直流电机进行控制，采用VHDL硬件描述语言实现了转子位置检测电路、驱动电路和电流检测电路，控制响应速度快、超调小、稳态误差小、可靠性高、灵活性强，而且，体积小，电路简单，具有良好的应用前景。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种基于FPGA的无刷直流电机调速系统，其特征在于：包括FPGA芯片、触摸屏电路、驱动电路、电流检测电路、位置检测电路、串口通信电路、上位机，所述触摸屏电路与FPGA芯片相连接，所述FPGA芯片内设有PWM速度调制单元，所述PWM速度调制单元通过驱动电路与无刷直流电机相连接，所述电流检测电路、位置检测电路内的传感器分别与无刷直流电机相连接，所述电流检测电路、位置检测电路的输出端分别与FPGA芯片内的电流处理单元、位置处理单元相连接，所述FPGA芯片还通过串口通信电路与上位机相连接。
前述的基于FPGA的无刷直流电机调速系统，其特征在于：所述FPGA芯片为Spartan-3处理器。
前述的基于FPGA的无刷直流电机调速系统，其特征在于：所述电流检测电路内的传感器为基于霍尔效应的线性电流传感器ACS712芯片。
前述的基于FPGA的无刷直流电机调速系统，其特征在于：所述位置检测电路采用三个霍尔位置传感器实现位置检测。
前述的基于FPGA的无刷直流电机调速系统，其特征在于：还包括看门狗电路和时钟电路，所述看门狗电路和时钟电路分别与FPGA相片相连接。
前述的基于FPGA的无刷直流电机调速系统，其特征在于：所述驱动电路为三相桥式驱动电路。
本发明的有益效果是：本发明的基于FPGA的无刷直流电机调速系统，利用可编程逻辑器件的FPGA芯片对无刷直流电机进行控制，采用VHDL硬件描述语言实现了转子位置检测电路、驱动电路和电流检测电路，控制响应速度快、超调小、稳态误差小、可靠性高、灵活性强，而且，体积小，电路简单，具有良好的应用前景。
附图说明
图1是本发明的基于FPGA的无刷直流电机调速系统的系统框图。
具体实施方式
下面将结合说明书附图，对本发明做进一步说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，本发明的基于FPGA的无刷直流电机调速系统，包括FPGA芯片、触摸屏电路、驱动电路、电流检测电路、位置检测电路、串口通信电路、上位机，所述触摸屏电路与FPGA芯片相连接，所述FPGA芯片内设有PWM速度调制单元，所述PWM速度调制单元通过驱动电路与无刷直流电机相连接，所述电流检测电路、位置检测电路内的传感器分别与无刷直流电机相连接，所述电流检测电路、位置检测电路的输出端分别与FPGA芯片内的电流处理单元、位置处理单元相连接，所述FPGA芯片还通过串口通信电路与上位机相连接。
所述FPGA芯片为Spartan-3处理器，处理器功能大，便于采用硬件编程语言VHDL编程，而且，成本低廉。
所述电流检测电路内的传感器为基于霍尔效应的线性电流传感器ACS712芯片。
所述位置检测电路采用三个霍尔位置传感器实现位置检测。
本发明还包括看门狗电路和时钟电路，所述看门狗电路和时钟电路分别与FPGA相片相连接。
所述驱动电路为三相桥式驱动电路，用于驱动无刷直流电机转动。
本发明的基于FPGA的无刷直流电机调速系统，以FPGA芯片为控制中心，配有电流检测电路、位置检测电路、驱动电路，利用电流检测电路、位置检测电路来检测无刷直流电机的电流和电机转子位置，把采集的信号送给FPGA芯片进行处理从而按照触摸屏电路的电机初始速度来发出相应的加、减速和电机正、反转命令并执行，体积小，功耗低，成本低。
综上所述，本发明的基于FPGA的无刷直流电机调速系统，利用可编程逻辑器件的FPGA芯片对无刷直流电机进行控制，采用VHDL硬件描述语言实现了转子位置检测电路、驱动电路和电流检测电路，控制响应速度快、超调小、稳态误差小、可靠性高、灵活性强，而且，体积小，电路简单，具有良好的应用前景。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.基于FPGA的无刷直流电机调速系统，其特征在于：包括FPGA芯片、触摸屏电路、驱动电路、电流检测电路、位置检测电路、串口通信电路、上位机，所述触摸屏电路与FPGA芯片相连接，所述FPGA芯片内设有PWM速度调制单元，所述PWM速度调制单元通过驱动电路与无刷直流电机相连接，所述电流检测电路、位置检测电路内的传感器分别与无刷直流电机相连接，所述电流检测电路、位置检测电路的输出端分别与FPGA芯片内的电流处理单元、位置处理单元相连接，所述FPGA芯片还通过串口通信电路与上位机相连接。
2.根据权利要求1所述的基于FPGA的无刷直流电机调速系统，其特征在于：所述FPGA芯片为Spartan-3处理器。
3.根据权利要求1所述的基于FPGA的无刷直流电机调速系统，其特征在于：所述电流检测电路内的传感器为基于霍尔效应的线性电流传感器ACS712芯片。
4.根据权利要求1所述的基于FPGA的无刷直流电机调速系统，其特征在于：所述位置检测电路采用三个霍尔位置传感器实现位置检测。
5.根据权利要求1所述的基于FPGA的无刷直流电机调速系统，其特征在于：还包括看门狗电路和时钟电路，所述看门狗电路和时钟电路分别与FPGA相片相连接。
6.根据权利要求1所述的基于FPGA的无刷直流电机调速系统，其特征在于：所述驱动电路为三相桥式驱动电路。
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