基于fpga的無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于FPGA的無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)，屬于直流電機控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]無刷直流電機具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、效率高、無級調(diào)速、調(diào)速范圍廣、過載能力強等優(yōu)點，因此，得到了廣泛的運用，特別是在高性能的伺服驅(qū)動領(lǐng)域，但是，在伺服驅(qū)動中需要要求控制器體積小，現(xiàn)有的無刷直流電機控制系統(tǒng)，體積較大，電路設(shè)計復雜，而且，對處理器芯片的編程復雜，控制精度低，開發(fā)周期長。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的是為了克服現(xiàn)有的無刷直流電機控制系統(tǒng)，體積較大，電路設(shè)計復雜，而且，對處理器芯片的編程復雜，控制精度低，開發(fā)周期長的問題。本發(fā)明的基于FPGA的無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)，利用可編程邏輯器件的FPGA芯片對無刷直流電機進行控制，采用VHDL硬件描述語言實現(xiàn)了轉(zhuǎn)子位置檢測電路、驅(qū)動電路和電流檢測電路，控制響應(yīng)速度快、超調(diào)小、穩(wěn)態(tài)誤差小、可靠性高、靈活性強，而且，體積小，電路簡單，具有良好的應(yīng)用前景。
[0004]為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種基于FPGA的無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于:包括FPGA芯片、觸摸屏電路、驅(qū)動電路、電流檢測電路、位置檢測電路、串口通信電路、上位機，所述觸摸屏電路與FPGA芯片相連接，所述FPGA芯片內(nèi)設(shè)有PWM速度調(diào)制單元，所述PWM速度調(diào)制單元通過驅(qū)動電路與無刷直流電機相連接，所述電流檢測電路、位置檢測電路內(nèi)的傳感器分別與無刷直流電機相連接，所述電流檢測電路、位置檢測電路的輸出端分別與FPGA芯片內(nèi)的電流處理單元、位置處理單元相連接，所述FPGA芯片還通過串口通信電路與上位機相連接。
[0005]前述的基于FPGA的無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于:所述FPGA芯片為Spartan-3 處理器。
[0006]前述的基于FPGA的無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于:所述電流檢測電路內(nèi)的傳感器為基于霍爾效應(yīng)的線性電流傳感器ACS712芯片。
[0007]前述的基于FPGA的無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于:所述位置檢測電路采用三個霍爾位置傳感器實現(xiàn)位置檢測。
[0008]前述的基于FPGA的無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于:還包括看門狗電路和時鐘電路，所述看門狗電路和時鐘電路分別與FPGA相片相連接。
[0009]前述的基于FPGA的無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于:所述驅(qū)動電路為三相橋式驅(qū)動電路。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的基于FPGA的無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)，利用可編程邏輯器件的FPGA芯片對無刷直流電機進行控制，采用VHDL硬件描述語言實現(xiàn)了轉(zhuǎn)子位置檢測電路、驅(qū)動電路和電流檢測電路，控制響應(yīng)速度快、超調(diào)小、穩(wěn)態(tài)誤差小、可靠性高、靈活性強，而且，體積小，電路簡單，具有良好的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的基于FPGA的無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。
【具體實施方式】
[0012]下面將結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明做進一步說明。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。
[0013]如圖1所示，本發(fā)明的基于FPGA的無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)，包括FPGA芯片、觸摸屏電路、驅(qū)動電路、電流檢測電路、位置檢測電路、串口通信電路、上位機，所述觸摸屏電路與FPGA芯片相連接，所述FPGA芯片內(nèi)設(shè)有P麗速度調(diào)制單元，所述P麗速度調(diào)制單元通過驅(qū)動電路與無刷直流電機相連接，所述電流檢測電路、位置檢測電路內(nèi)的傳感器分別與無刷直流電機相連接，所述電流檢測電路、位置檢測電路的輸出端分別與FPGA芯片內(nèi)的電流處理單元、位置處理單元相連接，所述FPGA芯片還通過串口通信電路與上位機相連接。
[0014]所述FPGA芯片為Spartan-3處理器，處理器功能大，便于采用硬件編程語言VHDL編程，而且，成本低廉。
[0015]所述電流檢測電路內(nèi)的傳感器為基于霍爾效應(yīng)的線性電流傳感器ACS712芯片。
[0016]所述位置檢測電路采用三個霍爾位置傳感器實現(xiàn)位置檢測。
[0017]本發(fā)明還包括看門狗電路和時鐘電路，所述看門狗電路和時鐘電路分別與FPGA相片相連接。
[0018]所述驅(qū)動電路為三相橋式驅(qū)動電路，用于驅(qū)動無刷直流電機轉(zhuǎn)動。
[0019]本發(fā)明的基于FPGA的無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)，以FPGA芯片為控制中心，配有電流檢測電路、位置檢測電路、驅(qū)動電路，利用電流檢測電路、位置檢測電路來檢測無刷直流電機的電流和電機轉(zhuǎn)子位置，把采集的信號送給FPGA芯片進行處理從而按照觸摸屏電路的電機初始速度來發(fā)出相應(yīng)的加、減速和電機正、反轉(zhuǎn)命令并執(zhí)行，體積小，功耗低，成本低。
[0020]綜上所述，本發(fā)明的基于FPGA的無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)，利用可編程邏輯器件的FPGA芯片對無刷直流電機進行控制，采用VHDL硬件描述語言實現(xiàn)了轉(zhuǎn)子位置檢測電路、驅(qū)動電路和電流檢測電路，控制響應(yīng)速度快、超調(diào)小、穩(wěn)態(tài)誤差小、可靠性高、靈活性強，而且，體積小，電路簡單，具有良好的應(yīng)用前景。
[0021]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項】
1.基于FPGA的無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于:包括FPGA芯片、觸摸屏電路、驅(qū)動電路、電流檢測電路、位置檢測電路、串口通信電路、上位機，所述觸摸屏電路與FPGA芯片相連接，所述FPGA芯片內(nèi)設(shè)有PWM速度調(diào)制單元，所述PWM速度調(diào)制單元通過驅(qū)動電路與無刷直流電機相連接，所述電流檢測電路、位置檢測電路內(nèi)的傳感器分別與無刷直流電機相連接，所述電流檢測電路、位置檢測電路的輸出端分別與FPGA芯片內(nèi)的電流處理單元、位置處理單元相連接，所述FPGA芯片還通過串口通信電路與上位機相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于:所述FPGA芯片為Spartan-3處理器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于:所述電流檢測電路內(nèi)的傳感器為基于霍爾效應(yīng)的線性電流傳感器ACS712芯片。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于:所述位置檢測電路采用三個霍爾位置傳感器實現(xiàn)位置檢測。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于:還包括看門狗電路和時鐘電路，所述看門狗電路和時鐘電路分別與FPGA相片相連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于:所述驅(qū)動電路為三相橋式驅(qū)動電路。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于FPGA的無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)，包括FPGA芯片、觸摸屏電路、驅(qū)動電路、電流檢測電路、位置檢測電路、串口通信電路、上位機，觸摸屏電路與FPGA芯片相連接，F(xiàn)PGA芯片內(nèi)設(shè)有PWM速度調(diào)制單元，PWM速度調(diào)制單元通過驅(qū)動電路與無刷直流電機相連接，電流檢測電路、位置檢測電路內(nèi)的傳感器分別與無刷直流電機相連接，電流檢測電路、位置檢測電路的輸出端分別與FPGA芯片內(nèi)的電流處理單元、位置處理單元相連接，所述FPGA芯片還通過串口通信電路與上位機相連接。本發(fā)明控制響應(yīng)速度快、可靠性高、靈活性強，電路簡單，具有良好的應(yīng)用前景。
【IPC分類】H02P6/16, H02P6/08
【公開號】CN105429524
【申請?zhí)枴緾N201510928532
【發(fā)明人】李哲
【申請人】李哲
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年12月15日