【正文】 ents advances, brushless dc motor obtained fast development, and because of its sim ple structure, reliable operation, convenient maintenance, makes it used more widely, such as industry, agriculture, national defense, aerospace, modern science and techno logy and the daily life in all areas, therefore, in motor technology field, reasonable co rrect design of brushless dc motor (BLDCM) has bee a more and more important issue. The design aims to use FPGA (programmable logic device) rich internal config uration and the advantages of the external interface, design a set of a position sensor brushless dc motor controller, to realize the brake, error of motor, speed, turn and the mutation control. I had designed the hardware circuit of the controller, including the periphery cir cuit of the control, control panel and drive board between circuit connection, over cur rent protection, etc. And according to the requirements of the design, I had used Altiu m Designer software to draw the principle diagram,and the Quartus software to progr amming and simulation. The design is based on the PWM technology speed control, use the regulation of empty than implement average voltage to take the motor control, and then control the motor speed, and that this design use the driver circuit board Si9979 chip, internal to achieve speed of double closed loop PID control for the whole circuit design reduces the workload. Through the programming and the use of buttons, the design pleted the mot or manual brake, and reversing control. Through to use the position sensor of the Hall switch mode , it has realized the brushless dc motor for the control of mutation. After the system designed, I took the piled programs load to the Quartus sof tware for the debugging simulation, through the observation waveform implements,I achieve the simple function of the brushless dc motor controller based on FPGA. Keywords: Brushless DC Motor, Programmable logic devices, Si9979, Hall sensors 中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 3 頁 共 53頁 目 錄 1 引言 .................................................................. 5 研究背景及意義 ...................................................... 5 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ...................................................... 6 所需要研究的內(nèi)容及安排 .............................................. 7 設計的總體方案 ...................................................... 9 2 主芯片的選型及外圍電路的設計 ......................................... 10 器件介紹及連接電路 ................................................. 10 霍爾位置傳感器的概述 ............................................. 10 霍爾位置傳感器的性能特點 ......................................... 10 霍爾集成電路圖 ................................................... 10 霍爾器件的分類 ................................................... 11 霍爾器件選用時注意事項 ........................................... 12 霍爾器件的安裝工藝 ............................................... 13 霍爾傳感器的外圍電路 ............................................. 13 Si9979 專用集成芯片 ............................................... 14 Si9979 外圍電路設計 ............................................... 17 控制芯片 EP2C8Q208C8 介紹 ........................................ 18 控制芯片 EP2C8Q208C8 的外圍電路設計 .............................. 19 verilog HDL 語言概述 ................................................ 23 3 硬件電路的設計 ....................................................... 24 本設計總結(jié)構(gòu)框圖 ................................................... 25 霍爾傳感器在設計中的工作情況 ....................................... 25 電動機換相輸出 TACH ................................................ 26 電動機的制動 BRK .................................................... 27 無刷直流電動機的設計 ............................................... 27 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ......................................................... 27 工作原理 ......................................................... 28 中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 4 頁 共 53頁 無刷直流電動機控制器的設計 ......................................... 31 無刷直流電動機的控制結(jié)構(gòu) ......................................... 31 無刷直流電動機的數(shù)字控制 ......................................... 32 開環(huán)控制 ......................................................... 32 帶電流負反饋的速度閉環(huán)控制器的設計 ............................... 33 4 軟件控制程序及仿真 ................................................... 37 剎車、報錯的實現(xiàn) ................................................... 37 正反轉(zhuǎn)的實現(xiàn) ....................................................... 38 換相的實現(xiàn) ......................................................... 39 轉(zhuǎn)速控制的實現(xiàn) ..................................................... 41 程序?qū)布娐穲D ................................................. 42 小結(jié) ............................................................... 43 5 結(jié)論 ................................................................. 44 工作總結(jié) ............................................................ 44 不足與展望 ......................................................... 44 附錄 A Verilog HDL 程序語言 ............................................. 45 附錄 B PCB 圖 ........................................................... 48 參 考 文 獻 ............................................................. 49 致 謝 .................................................................. 51 中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 5 頁 共 53頁 1 引言 研究背景及意義 隨著永磁材料性能的不斷提高，永磁交流同步電機的發(fā)展越來越引人注目。通過對霍爾開關(guān)型位置傳感器的使用，實 現(xiàn)了對無刷直流電動機人為換相的控制。 設計了基于 PWM 技術(shù)的轉(zhuǎn)速控制，調(diào)節(jié)占空比實現(xiàn)對電動機平均電壓的控制，進而控制電動機的轉(zhuǎn)速，值得說明的是，本設計中采用的驅(qū)動電路板即 Si9979 芯片，內(nèi)部實現(xiàn)對速度的雙閉環(huán) PID 控制，為整個電路的設計減少了工作量。 設計 了控制器中的硬件電路，包括控制板的外圍電路，控制板與驅(qū)動板之間的電路連接，過流保護等。中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 1 頁 共 53頁 基于 FPGA 的無刷直流電動機控制器的設計 摘要 ：隨著永磁材料和功率電子元器件的不斷進步，無刷直流電動機得到了快速的發(fā)展，且因其結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維修方便等優(yōu)點，使得它的應用越來越廣泛，如在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、航空航天、現(xiàn)代科技和日常生活的各個領域，因此，在電機技術(shù)領域內(nèi)，合理正確的設計無刷直流電動機就成為一個越來越重要的課題。 本設計旨在運用 FPGA（可編程邏輯器件）豐富的內(nèi)部配置及外部接口方面的有點，設計一套有位置傳感器的無刷直流電動機控制器，意在實現(xiàn)對電動機的剎車、報錯、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向以及換相的控制。并根據(jù)設計要求，采用 Altium Designer