无位置传感器无刷直流电机的FPGA控制实现

对于采用脉宽调制下降沿采样,反电动势法检测无位置过零点的算法而言,低速时由于反电动势斜率低,常常会出现电机低速运行不稳定甚至导致电机停转现象,如果此时再使用软件方式控制,就会由于采样偏离理想采样值较大,响应速度慢而导致速度不是很低时过零检测失败而使电机停转,为了能使电机在不改变算法的前提下降低到更低速,并且提高系统运行稳定可靠性,提出了一种全数字化的无刷直流电动机速度伺服系统控制器的数字硬件方案,同时通过算法优化,避免了乘法和除法运算,大大减少了FPGA逻辑资源消耗,并在一片低端现场可编程门阵列中得到了具体验证和实现。该方案充分运用FPGA丰富的逻辑资源,灵活运用Verilog硬件语言编程实现了PI调节模块、过零检测模块、脉冲宽度调制发生模块、换相模块、启动模块等功能,整个控制系统响应速度快、超调小、稳态误差小、可靠性高、灵活性强,实现了全数字控制,在无位置传感器直流无刷电机控制系统中有重要的应用价值。实验结果表明,该控制器控制电机运行速度能降低至84rp(m对于极对数是3的电机而言),具有良好的动态和静态性能。