【正文】 (3)ia+ib+ic=0因此，我們得到了首相無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的電壓方程，如(4)所示 ：Ua Rs ia L－M ia ea Ub = Rs ib + L－M ib + eb (4)Uc Rs ic L－M ic ec無(wú)刷直流電機(jī)得拓?fù)淠Ｐ褪怯?4)得到的，其模型如圖1所示。前兩種模式，實(shí)現(xiàn)起來非常簡(jiǎn)單，但缺點(diǎn)是，在每個(gè)電周期，相電流脈動(dòng)都很大。光學(xué)耦合器肯定會(huì)產(chǎn)生信號(hào)遲延，從而降低系統(tǒng)特性。傳統(tǒng)的控制方案是采用三相六拍和120度導(dǎo)電模式。目前，幾種主要的PWM調(diào)制有：上橋臂調(diào)制，下橋臂120度恒通(H_PWM)。圖2 PWM_ON控制信號(hào)時(shí)序電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩可用(5)表達(dá) ：Te =(eaia+ebib+ecic) (5)其中，Te代表電磁轉(zhuǎn)矩， P是磁極對(duì)， ω代表電機(jī)轉(zhuǎn)速，ea ,eb和 ec代表反饋電動(dòng)勢(shì)，ia, ib 和 ic代表三相電流。 ]為例進(jìn)行推導(dǎo)。采樣電流，速度和位置信號(hào)通過光電耦合器傳送到控制部分，然后輸出信號(hào)也通過光耦合器，并被驅(qū)動(dòng)器放大，最后控制逆變器的開關(guān)。因此，系統(tǒng)的性能變差。共同接地閉環(huán)系統(tǒng)如圖4所示 。圖5對(duì)比共同接地驅(qū)動(dòng)器和隔離驅(qū)動(dòng)器之間的階躍響應(yīng)根據(jù)(10)和(11)進(jìn)行系統(tǒng)仿真，設(shè)兩個(gè)T1和T2都是2us。第四章PWM_ON共同接地?zé)o刷直流電機(jī)系統(tǒng)這部分介紹了設(shè)計(jì)的系統(tǒng)基于FPGA芯片的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)。數(shù)字控制系統(tǒng)模塊圖如圖6所示。圖7 硬件結(jié)構(gòu)PID算法的FPGA實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電路包括IR2130和其他周邊電路。因此降低了無(wú)刷直流電機(jī)系統(tǒng)的成本。IR2130有一些很好的特點(diǎn)：它可以驅(qū)動(dòng)在高電壓環(huán)境下工作的三個(gè)上管和三個(gè)下管；它具有低壓和過流保護(hù)，可以防止交叉?zhèn)鲗?dǎo)；最重要的是，它沒有隔離器件，可以直接接收控制信號(hào)和三相逆變器的輸出信號(hào)，至此，公共接地原理就可以實(shí)現(xiàn)了。PID在S域的傳遞函數(shù)算法可以表示為(12)HPID=KP(1++τDS) (12)為了在FPGA芯片上實(shí)現(xiàn)PID調(diào)節(jié)，（12）要轉(zhuǎn)變?yōu)殡x散形式。其基本工作原理可以被描述為：無(wú)刷直流電機(jī)輸出的位置信號(hào)輸入在FPGA芯片中設(shè)計(jì)的解碼器和位置/速度轉(zhuǎn)換器，誤差是速度指令減去位置/速度轉(zhuǎn)換器輸出的經(jīng)過PID控制器放大的速度反饋信號(hào)，然后輸入到PWM信號(hào)發(fā)生器中，位置解碼器根據(jù)位置信號(hào)同時(shí)輸出六個(gè)120 176。由圖5可知，如果使用共地驅(qū)動(dòng)原理，系統(tǒng)將具有更好的性能。圖3光耦隔離驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)框圖圖4共同接地驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)框F(S) = (10)其中，G(s)是開環(huán)的傳遞函數(shù)?？刂撇糠趾万?qū)動(dòng)部分之間不使用光纖耦合器進(jìn)行隔離。光電耦合器在系統(tǒng)中應(yīng)用會(huì)造成一段時(shí)間的延遲，即使使用高速光耦，所產(chǎn)生的時(shí)間延遲還是超過2us 。ia(t)=i(2ke+2Rsi+DU)tib(t)= （DUke）t (7)ic(t)=i+(4ke+3Rsi+DU)t這里，U是總線電壓， D是PWM的占空比。為了描述由pwm_on調(diào)制引起的相移而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，本文將以[60 176。研究表明，PWM_ON調(diào)制具有最小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和開關(guān)損耗的優(yōu)點(diǎn)。不過，由于機(jī)繞組電感和可能會(huì)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，相電流的整流需要一定限度的時(shí)間。下面介紹 PWM_ON調(diào)制策略和共同接地控制方案。然而，應(yīng)用于上述調(diào)制系統(tǒng)中的控制系統(tǒng)，其控制部分與驅(qū)動(dòng)器部分是分離的。第三章 PWM_ON調(diào)制共同接地驅(qū)動(dòng)架構(gòu)作為三相逆變器而言， PWM控制方案被廣泛應(yīng)用于控制速度和目前的無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)。無(wú)刷直流電機(jī)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程如下：Te － Tl =J + B (1)TE是電磁轉(zhuǎn)矩，負(fù)載轉(zhuǎn)矩是TL， J是轉(zhuǎn)子和負(fù)載慣量， B是摩擦系數(shù),ω是無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。本文在推導(dǎo)無(wú)刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型之前提出以下三個(gè)假設(shè)，具體如下：(1)三相定子繞組A ，B ，C的空間分布是均勻?qū)ΨQ的，磁場(chǎng)的較高的諧波分量忽略不計(jì)。本文首先推導(dǎo)出了無(wú)刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，然后分析了用于無(wú)刷直流電機(jī)系統(tǒng)的PWM_ON調(diào)制策略和共同接地驅(qū)動(dòng)器的工作原理，對(duì)提出的設(shè)計(jì)原理進(jìn)行仿真分析，最后，開發(fā)了基于FPGA芯片的120W無(wú)刷直流電機(jī)系統(tǒng)原型，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。周期內(nèi)，前60 176。控制信號(hào)，提供給驅(qū)動(dòng)電路并且控制電源主電路。所以,該系統(tǒng)具有一定的優(yōu)勢(shì),比如降低了電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、簡(jiǎn)化了的驅(qū)動(dòng)電路使得信號(hào)的延遲變小、降低生產(chǎn)成本并且精簡(jiǎn)了大部分驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有兩大特點(diǎn):一是,前60176。 conducting signals according to position signals at the same time, PWM generator and decoder as an unit outputs six PWM_ON control signals。L_PWM and H_PWMamp。 conducted constantly in 120176。 FPGA。 of every drive lag applies pulse width modulation (PWM) and the latter 60176。 Abstract This paper proposed a kind of mongrounded brushless DC motor(BLDCM)drive system based on field programmed gate array(FPGA)control. The proposed system has two characteristics: one is that the former 60176。 BLDCM。 of every drive lag applies pulse width modulation (PWM) and the latter 60176。L_ON, H_ONamp。] for example to deduce it.Three phase currents showed in(7)can be obtained according the mathematical model of BLDCM.ia(t)=i(2ke+2Rsi+DU)tib(t)= （DUke）t (7)ic(t)=i+(4ke+3Rsi+DU)tWhere, U is bus voltage, D is duty cycle of PWM.According to (5) and (7), the electromagnetic torque of BLDCM system with PWM_ON modulation can be described by (8):Te=2pkei +[2UDt8ket6Rsit] (8)The ripple of electromagnetic torque can be expressed as:ΔTeT=[8ket+6Rsit 2UDt] (9)From (9), it is definite that the ripple of electromagnetic torque is determined by ω and D. So the minimal ripple of electromagnetic torque can be got in suitable condition of ω and D.B. Commongrounded drive schemeThe optical coupler driv