一种基于fpga的无刷直流电机换向控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力传动技术领域，尤其涉及一种无刷直流电机控制方法。
【背景技术】
[0002] 无刷直流电机既具有交流电机结构简单、运行可靠、维护方便等优点，又具有直流 电机良好的调速性能，同时由于新型永磁材料的使用，其功率密度高，同样功率下，体积更 小，故而得到了广泛的应用。
[0003] 附图1所示的是基于FPGA的无刷直流电机控制系统，包括FPGA、驱动电路和霍尔 传感器，其中，FPGA作为主控，其一方面接收来自上位产生的控制信号，另一方面执行自己 的控制策略，控制无刷电机的运转。
[0004] 目前，现有技术中的基于FPGA控制无刷直流电机换向逻辑是基于有限状态机的 逻辑硬件设计，如附图2所示，其工作原理是系统上电时，其工作在初始状态，然后根据所 检测的霍尔换向逻辑，跳转到相应的换向状态。进行输出控制驱动电路，进而控制逆变电 路，从而达到控制电机的目的。但是，这种采用有限状态机实现的方式，换向逻辑所占用的 资源高。
【发明内容】
[0005] 为了解决现有技术中的问题，本发明一种基于FPGA的无刷直流电机换向控制方 法，能够解决基于FPGA控制的无刷直流电机换时占用的资源过高的问题。
[0006] 本发明通过以下技术方案实现：
[0007] -种基于FPGA的无刷直流电机换向控制方法，所述方法应用于基于FPGA的无刷 直流电机换向控制系统，所述系统包括FPGA和驱动电路；所述无刷直流电机采用星形连接 的UVW三相绕组励磁结构；所述驱动电路为六个开关管H_l、H_2、H_3、L_l、L_2、L_3构成 的全桥拓扑结构，开关管H_l、H_2、H_3的发射极与开关管L_l、L_2、L_3的集电极连接，开 关管H_1、H_2、H_3的集电极连接至一个电源的正极，开关管L_1、L_2、L_3的发射极连接至 所述电源的负极，从开关管H_1的发射极与开关管L_1的集电极之间结点上引出有导线连 接至三相绕组中的U相绕组上，从开关管H_2的发射极与开关管L_2的集电极之间结点上 引出有导线连接至三相绕组中的V相绕组上，从开关管H_3的发射极与开关管L_3的集电 极之间结点上引出有导线连接至三相绕组中的W相绕组上；所述驱动电路根据检测到的所 述无刷直流电机换向信号切换通过三相绕组的电流；其特征在于，所述方法在所述FPGA中 执行，当检测到换向信号时，根据所述换向信号输出如下表所示的换向逻辑，然后将对应的 换向逻辑与FPGA产生的PWM信号相与，产生相应的输出控制所述通过三相绕组的电流的通 断；
[0008]
【主权项】
1. 一种基于FPGA的无刷直流电机换向控制方法，所述方法应用于基于FPGA的无刷直 流电机换向控制系统，所述系统包括FPGA和驱动电路；所述无刷直流电机采用星形连接的 UVWS相绕组励磁结构；所述驱动电路为六个开关管H_l、H_2、H_3、L_l、L_2、L_3构成的 全桥拓扑结构，开关管H_l、H_2、H_3的发射极与开关管L_l、L_2、L_3的集电极连接，开关 管H_l、H_2、H_3的集电极连接至一个电源的正极，开关管L_l、L_2、L_3的发射极连接至 所述电源的负极，从开关管H_1的发射极与开关管L_1的集电极之间结点上引出有导线连 接至S相绕组中的U相绕组上，从开关管H_2的发射极与开关管L_2的集电极之间结点上 引出有导线连接至S相绕组中的V相绕组上，从开关管H_3的发射极与开关管L_3的集电 极之间结点上引出有导线连接至=相绕组中的W相绕组上；所述驱动电路根据检测到的所 述无刷直流电机换向信号切换通过S相绕组的电流；其特征在于，所述方法在所述FPGA中 执行，当检测到换向信号时，根据所述换向信号输出如下表所示的换向逻辑，然后将对应的 换向逻辑与FPGA产生的PWM信号相与，产生相应的输出控制所述通过S相绕组的电流的通 I巾广 断；
其中，换向信号A、B、C的0代表霍尔接近开关检测转子S极远离，1代表霍尔接近开关 检测转子S极靠近；各开关管的工作状态0代表关断，1代表导通；各相通电状态0代表对 应的相流出，1代表电流从对应的相流入，X代表该相没有电流流过。
2. 根据权利要求1所述的换向控制方法，其特征在于，所述换向信号为=相绕组上的 霍尔传感器信号。
3. 根据权利要求1所述的换向控制方法，其特征在于，所述换向信号为硬件电路获取 的换向信号。
【专利摘要】本发明针对现有技术使用FPGA基于有限状态机换向来控制无刷直流电机时，所占用的资源高的技术问题，提出了一种基于FPGA的无刷直流电机换向控制方法，其主要工作原理是检测电机的换向信号（包括带霍尔的霍尔信号、不带霍尔传感器通过硬件电路获取的换向信号）经过FPGA直接进行换向逻辑转换控制全桥电路的开关，而不经过现有有限状态机存在初始状态转移过程来达到驱动电机转动的目的，解决了基于FPGA控制的无刷直流电机换向时占用的资源过高的问题。
【IPC分类】H02P6-08, H02P6-14
【公开号】CN104796047
【申请号】CN201510170118
【发明人】江鹏, 徐文福, 韩亮, 潘尔振
【申请人】哈尔滨工业大学深圳研究生院
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月10日