資源描述：
《基于fpga步進電機spwm細分驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、學(xué)兔兔www.xuetutu.coml遑訇似基于FPGA的步進電機SPWM細分驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計DesignofFPGA-basedSPWMsubdivisionsteppingmotordrivesystem張萍ZHANGPing(江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子信息工程系，江陰214405)摘要：系統(tǒng)采用FPGA設(shè)計了步進電機正弦脈寬調(diào)制細分驅(qū)動電路，提高了步進電機的步進分辨率，并設(shè)計了功率驅(qū)動電路，對細分電路輸出信號進行了隔離和功率放大，以確保電機能夠穩(wěn)定可靠地運行。經(jīng)過對二相混合式步進電機測試表明，步進電機運行平
2、穩(wěn)，定位精度較高，改善了步進電機的運行性能，適用于要求較高的實時控制系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：SPWM細分驅(qū)動；雙口ROM；SPWM調(diào)制；橋式驅(qū)動中囝分類號：TM391．9文獻標識碼：B文章編號：1009—0134(2014)02(下)一0115—05Doi：10．3969／J．Issn．1009-0134．2014．02(下)．330引言恒幅均勻旋轉(zhuǎn)法是使電機各相繞組分別通以幅值步進電機在低頻工作時，分辨率不高，容易大小均相等且有一定相位差的正弦電流，使各相產(chǎn)生振蕩，運行不夠平穩(wěn)，無法滿足精確定位的電流合成矢量在空
3、間上作旋轉(zhuǎn)運動，且電流合成要求。而電流矢量恒幅均勻旋轉(zhuǎn)的SPWM正弦細矢量的幅值保持不變，從而能夠使細分后的步距分驅(qū)動技術(shù)n減小了步進電機的步距角，并且能夠角均勻，輸出力矩恒定。為了盡可能得到圓形的使細分后的步距角均勻，輸出力矩恒定，從而提合成磁場，使步距角變化均勻，各相繞組采用階高了電機的步進分辨率、運行的平穩(wěn)性和電機的梯狀正弦波電流驅(qū)動較為理想。采用階梯狀正弦定位精度，因此，SPWM細分驅(qū)動技術(shù)在步進電波對電流進行細分時，階梯越多，波形就越理機的驅(qū)動系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。想，越接近正弦波，步距角也就越
4、小，定位精度目前，步進電機驅(qū)動控制系統(tǒng)普遍采用微處也越高。如圖1所示。理器來構(gòu)成，對于比較簡單的步進電機控制應(yīng)用這是完全可行的，但是當(dāng)需要對步進電機進行高速、高精度、頻繁細分控制時，就要占用微處理器大量的運行時間和內(nèi)部資源，從而嚴重影響了系統(tǒng)其他應(yīng)用功能的執(zhí)行與實現(xiàn)。采用高速FPGA器件設(shè)計的細分電路取代微處理器的細分功能程序，圖1八細分正弦電流不但可以很好地解決這些問題，而且與程序相比SPWM技術(shù)是把正弦波劃分成寬度相等、幅硬件電路具有更好的快速性和可靠性。值不等的N個脈沖，再把這個序列脈沖用N個幅1S
5、PWM細分驅(qū)動原理值相等、寬度不等，寬度按正弦規(guī)律變化的脈沖步進電機細分驅(qū)動通常分為等電流細分驅(qū)動代替，即為SPWM脈沖。具體實現(xiàn)方法是：根據(jù)法和電流矢量恒幅均勻旋轉(zhuǎn)法。對于等電流細分電機運行所要求的最大細分數(shù)N，在最小相電流驅(qū)動法，由于電流合成矢量的幅值不斷變化，到最大相電流之間按正弦方式插入N個穩(wěn)定的中輸出力矩也隨之變化，不能實現(xiàn)步距角的均勻細間電流狀態(tài)，將對應(yīng)每個狀態(tài)的二進制量化值存分，從而使電機運行不穩(wěn)定，而且不均勻的步距入ROM中。理論上來講，細分數(shù)越多越好，兼顧角也容易引起電機的振蕩、甚至失步
6、，降低了步系統(tǒng)實現(xiàn)的可行性和電機定位的精確性，系統(tǒng)最進電機定位的精度，系統(tǒng)不予采用。而電流矢量大細分數(shù)確定為256，即在最小相電流和最大相電收稿日期：2013-09-15作者簡介：張萍(1975一)，女，湖北隨州人，副教授，工學(xué)碩士，主要從事微型計算機控制及其應(yīng)用方向的研究。第36卷第2期2014—02(下)【1151學(xué)兔兔www.xuetutu.coml勺似流之間劃分為256個正弦電流值，一個正弦周期共3SPWM細分驅(qū)動電路的FPGA設(shè)計插入1024個電流值。對于二相混合式步進電機，3．1地址發(fā)生器的設(shè)
7、計A、B兩相電流值相差四分之一個周期，即相位相地址發(fā)生器是為雙口ROM中存儲的一個正差n／2，A、B兩相電流I和I分別按如下細分控制弦周期的1024個電流值提供1024個地址，地址函數(shù)變化。范圍為0—1023。當(dāng)?shù)刂吩?—511之間時，表示電IA=Imsint流處于0～Ⅱ之間；當(dāng)?shù)刂吩?12-1023之間時，IB=Imcost表示電流處于n～2之間。圖2中的啟?？刂菩?系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)號是用來控制電機啟動和停止的，當(dāng)啟停控制信系統(tǒng)由FPGA、高速光耦隔離電路和高速橋式號為低電平時，地址發(fā)生器輸出電流值的地址，
8、驅(qū)動電路組成，而系統(tǒng)中的分頻器、倍頻器、電機運行；反之，電機停止運行。方向控制信號地址發(fā)生器、雙口ROM、數(shù)據(jù)變換器、SPWM是用來控制電機正反轉(zhuǎn)的，當(dāng)方向控制信號為調(diào)制器和電流分配器是由FPGA設(shè)計而成，如圖高電平時，地址遞增輸出，電機正轉(zhuǎn)；反之，2所示。系統(tǒng)中的FPGA采用的是ALTERA公司的電機反轉(zhuǎn)。輸入給地址發(fā)生器的時鐘速率決定Cyclone系~IJEPIC12Q240C8芯片M】，該芯片內(nèi)核了地址發(fā)生器產(chǎn)生地址的速
