[发明专利]一种基于FPGA的无刷直流电机节能控制系统及控制方法

摘要

本发明公开了一种基于FPGA的无刷直流电机节能控制系统及控制方法，包括电源模块、功率驱动模块、电流检测模块、AD转换模块、过压保护模块、以FPGA为核心的数据处理单元和无刷直流电机，电流检测模块采集无刷直流电机的电流，送入AD转换模块，得到无刷直流电机三相的相电流信号，传送给以FPGA为核心的数据处理单元；无刷直流电机产生的转子位置信号传送给以FPGA为核心的数据处理单元；以FPGA为核心的数据处理单元根据接收的信号得到PWM信号，将PWM信号与换相信号传送给功率驱动模块；功率驱动模块根据接收的信号产生控制信号，控制无刷直流电机。本发明结构简单、易于实现，并且能够提高电机功率。

主权项

一种基于FPGA的无刷直流电机节能控制系统，其特征在于：包括电源模块、功率驱动模块、电流检测模块、AD转换模块、过压保护模块、以FPGA为核心的数据处理单元和无刷直流电机，电源模块为功率驱动模块、电流检测模块、AD转换模块、以FPGA为核心的数据处理单元和无刷直流电机供电；过压保护模块采集电源模块的电压，产生过压信号传送给以FPGA为核心的数据处理单元；电流检测模块采集无刷直流电机的电流，送入AD转换模块，得到无刷直流电机三相的相电流信号，传送给以FPGA为核心的数据处理单元；无刷直流电机产生的转子位置信号传送给以FPGA为核心的数据处理单元；以FPGA为核心的数据处理单元根据接收的转子位置信号，产生换相信号，采用节能控制方法，得到三相电流控制量，以FPGA为核心的数据处理单元包括滞环电流调节模块，将三相电流控制量与三相的相电流信号的差值传送给滞环电流调节模块，得到PWM信号，将PWM信号与换相信号传送给功率驱动模块；功率驱动模块根据接收的信号产生控制信号，控制无刷直流电机；所述的节能控制系统的控制方法，包括以下几个步骤，步骤一：无刷直流电机正常运转，过压保护模块采集电源模块的电压，产生过压信号传送给以FPGA为核心的数据处理单元；步骤二：无刷直流电机自带的霍尔传感器检测电机的转子位置，然后把霍尔传感器产生的霍尔信号送到FPGA处理芯片，产生换相信号；步骤三：电流检测模块采集无刷直流电机的电流，送入AD转换模块，得到无刷直流电机三相的相电流信号ia(t)、ib(t)和ic(t)；步骤四：根据三相的相电流信号ia(t)、ib(t)和ic(t)计算得到三相电流控制量i'a(t)、i'b(t)和i'c(t)，ia′ib′ic′=g·eamebmecm]]>其中g是三相电流i'a(t)、i'b(t)和i'c(t)的增益，通过三相相电流信号ia(t)、ib(t)和ic(t)的均方根值跟不包含零序分量的反电动势eam(t)、ebm(t)、ecm(t)的均方根值的比值得到，eam(t)、ebm(t)、ecm(t)为不包含零序分量的三相反电动势；步骤五：将三相电流控制量i'a(t)、i'b(t)和i'c(t)与三相的相电流信号ia(t)、ib(t)和ic(t)的差值经过滞环电流调节，输出PWM信号；步骤六：功率驱动模块根据接收的PWM信号与换相信号，产生控制信号，控制无刷直流电机运转。