一種基于fpga的無刷直流電機換向控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力傳動技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無刷直流電機控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 無刷直流電機既具有交流電機結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便等優(yōu)點，又具有直流 電機良好的調(diào)速性能，同時由于新型永磁材料的使用，其功率密度高，同樣功率下，體積更 小，故而得到了廣泛的應(yīng)用。
[0003] 附圖1所示的是基于FPGA的無刷直流電機控制系統(tǒng)，包括FPGA、驅(qū)動電路和霍爾 傳感器，其中，F(xiàn)PGA作為主控，其一方面接收來自上位產(chǎn)生的控制信號，另一方面執(zhí)行自己 的控制策略，控制無刷電機的運轉(zhuǎn)。
[0004] 目前，現(xiàn)有技術(shù)中的基于FPGA控制無刷直流電機換向邏輯是基于有限狀態(tài)機的 邏輯硬件設(shè)計，如附圖2所示，其工作原理是系統(tǒng)上電時，其工作在初始狀態(tài)，然后根據(jù)所 檢測的霍爾換向邏輯，跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的換向狀態(tài)。進行輸出控制驅(qū)動電路，進而控制逆變電 路，從而達到控制電機的目的。但是，這種采用有限狀態(tài)機實現(xiàn)的方式，換向邏輯所占用的 資源高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明一種基于FPGA的無刷直流電機換向控制方 法，能夠解決基于FPGA控制的無刷直流電機換時占用的資源過高的問題。
[0006] 本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0007] -種基于FPGA的無刷直流電機換向控制方法，所述方法應(yīng)用于基于FPGA的無刷 直流電機換向控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括FPGA和驅(qū)動電路；所述無刷直流電機采用星形連接 的UVW三相繞組勵磁結(jié)構(gòu)；所述驅(qū)動電路為六個開關(guān)管H_l、H_2、H_3、L_l、L_2、L_3構(gòu)成 的全橋拓撲結(jié)構(gòu)，開關(guān)管H_l、H_2、H_3的發(fā)射極與開關(guān)管L_l、L_2、L_3的集電極連接，開 關(guān)管H_1、H_2、H_3的集電極連接至一個電源的正極，開關(guān)管L_1、L_2、L_3的發(fā)射極連接至 所述電源的負極，從開關(guān)管H_1的發(fā)射極與開關(guān)管L_1的集電極之間結(jié)點上引出有導(dǎo)線連 接至三相繞組中的U相繞組上，從開關(guān)管H_2的發(fā)射極與開關(guān)管L_2的集電極之間結(jié)點上 引出有導(dǎo)線連接至三相繞組中的V相繞組上，從開關(guān)管H_3的發(fā)射極與開關(guān)管L_3的集電 極之間結(jié)點上引出有導(dǎo)線連接至三相繞組中的W相繞組上；所述驅(qū)動電路根據(jù)檢測到的所 述無刷直流電機換向信號切換通過三相繞組的電流；其特征在于，所述方法在所述FPGA中 執(zhí)行，當(dāng)檢測到換向信號時，根據(jù)所述換向信號輸出如下表所示的換向邏輯，然后將對應(yīng)的 換向邏輯與FPGA產(chǎn)生的PWM信號相與，產(chǎn)生相應(yīng)的輸出控制所述通過三相繞組的電流的通 斷；
[0008]
【主權(quán)項】
1. 一種基于FPGA的無刷直流電機換向控制方法，所述方法應(yīng)用于基于FPGA的無刷直 流電機換向控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括FPGA和驅(qū)動電路；所述無刷直流電機采用星形連接的 UVWS相繞組勵磁結(jié)構(gòu)；所述驅(qū)動電路為六個開關(guān)管H_l、H_2、H_3、L_l、L_2、L_3構(gòu)成的 全橋拓撲結(jié)構(gòu)，開關(guān)管H_l、H_2、H_3的發(fā)射極與開關(guān)管L_l、L_2、L_3的集電極連接，開關(guān) 管H_l、H_2、H_3的集電極連接至一個電源的正極，開關(guān)管L_l、L_2、L_3的發(fā)射極連接至 所述電源的負極，從開關(guān)管H_1的發(fā)射極與開關(guān)管L_1的集電極之間結(jié)點上引出有導(dǎo)線連 接至S相繞組中的U相繞組上，從開關(guān)管H_2的發(fā)射極與開關(guān)管L_2的集電極之間結(jié)點上 引出有導(dǎo)線連接至S相繞組中的V相繞組上，從開關(guān)管H_3的發(fā)射極與開關(guān)管L_3的集電 極之間結(jié)點上引出有導(dǎo)線連接至=相繞組中的W相繞組上；所述驅(qū)動電路根據(jù)檢測到的所 述無刷直流電機換向信號切換通過S相繞組的電流；其特征在于，所述方法在所述FPGA中 執(zhí)行，當(dāng)檢測到換向信號時，根據(jù)所述換向信號輸出如下表所示的換向邏輯，然后將對應(yīng)的 換向邏輯與FPGA產(chǎn)生的PWM信號相與，產(chǎn)生相應(yīng)的輸出控制所述通過S相繞組的電流的通 I巾廣 斷；
其中，換向信號A、B、C的0代表霍爾接近開關(guān)檢測轉(zhuǎn)子S極遠離，1代表霍爾接近開關(guān) 檢測轉(zhuǎn)子S極靠近；各開關(guān)管的工作狀態(tài)0代表關(guān)斷，1代表導(dǎo)通；各相通電狀態(tài)0代表對 應(yīng)的相流出，1代表電流從對應(yīng)的相流入，X代表該相沒有電流流過。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的換向控制方法，其特征在于，所述換向信號為=相繞組上的 霍爾傳感器信號。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的換向控制方法，其特征在于，所述換向信號為硬件電路獲取 的換向信號。
【專利摘要】本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)使用FPGA基于有限狀態(tài)機換向來控制無刷直流電機時，所占用的資源高的技術(shù)問題，提出了一種基于FPGA的無刷直流電機換向控制方法，其主要工作原理是檢測電機的換向信號（包括帶霍爾的霍爾信號、不帶霍爾傳感器通過硬件電路獲取的換向信號）經(jīng)過FPGA直接進行換向邏輯轉(zhuǎn)換控制全橋電路的開關(guān)，而不經(jīng)過現(xiàn)有有限狀態(tài)機存在初始狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程來達到驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動的目的，解決了基于FPGA控制的無刷直流電機換向時占用的資源過高的問題。
【IPC分類】H02P6-08, H02P6-14
【公開號】CN104796047
【申請?zhí)枴緾N201510170118
【發(fā)明人】江鵬, 徐文福, 韓亮, 潘爾振
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月10日