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研究生:吳柏鋒
論文名稱:以FPGA晶片為基礎之無刷直流馬達PWM驅動器之設計與量測
論文名稱(外文):The Measurements and PWM Controller Driver of an FPGA-Based BLDC Motor Drive
指導教授:蔡明發蔡明發引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:明新科技大學
系所名稱:電機工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:45
中文關鍵詞:無刷直流馬達FPGA晶片
外文關鍵詞:Brushless DC motorFPGA
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本論文設計一個以FPGA晶片為基礎之數位PWM控制器來控制無刷直流馬達,首先利用Matlab/simulink軟體工具建構無刷直流馬達模型方塊;包含一無刷直流馬達數學建構模型、三相換流器,反流器與控制器,馬達模型是由霍爾元件模擬信號產生器、反電動式產生器和PWM產生器組合而成,以模擬出馬達控制特性,再以PSIM軟體工具,將其結果做交叉模擬與驗證,以此做為PWM控制器之設計依據。
系統之控制核心採用FPGA數位控制晶片,使用Altera公司的QuartusⅡ軟體來撰寫VHDL程式語言,最後下載至Altera Cyclone EP1C12F256之FPGA晶片測試。本文利用PM-3000馬達驅動模組,來驅動三種不同馬達,以可變電組改變PWM大小來控制馬達的轉速,驗證系統設計之正確性。

This thesis presents the design and implementation of an FPGA-based PWM controller to control the brushless DC motor. The model of the BLDC motor has been constructed using MATLAB/SIMULINK, so that one can evaluate the performance of the BLDC motor control with various control scheme using MATLAB/SIMULINK. The construced model consist of a BLDC motor dynamics block, a Hall-sensor signals generation block, a back-emf block, and a PWM generation logic block. Then the PSIM is used to cosimulation. The results are
compared to verify the design and analysis of the PWM controler.
The digital control circult has been designed using VHDL hadware description language. The designed control circult has been implemend on Altera Cyclone EP1C12F256 FPGA logic device. The motor drive uses PM-3000 modules to drive three types of motors. The system can change the PWM command to control the motor speed so as to verify the
correctness of system.

摘要
Abstract
誌 謝
目錄
圖目錄
第一章 緒論
1.1 研究背景
1.2 研究動機與目的
1.3 論文貢獻
1.4 論文大綱
第2章 無刷直流馬達介紹與驅動電路設計
2.1 無刷馬達簡介
2.3 無刷直流馬達之模型
2.4 無刷直流馬達運轉特性之Simulink模擬
2.4.1 Simulink之馬達驅動模型建模
2.4.2 Simulink之馬達反電動勢與角度產生器之建模
2.4.3 Simulink之馬達霍爾信號判斷器建模
2.4.4 Simulink之反流器開關控制器建模
2.4.5 Simulink之反流器之模型
2.4.6 Simulink之馬達驅動模型建模
2.6.7 模擬結果與分析
2.5 無刷直流馬達運轉特性之PSIM模擬
第3章 馬達驅動電路之設計
3.1 利用Quartus II數位設計驅動電路
3.1.1 PWM產生器
3.1.2 除頻器
3.1.3 正反轉控制器之設計(含PWM調速功能)
3.1.4 馬達驅動電路
第4章 無刷直流馬達量測實驗方法
4.1馬達驅動器開發模組介紹
4.2無刷直流馬達量測實測結果
第5章 馬達控制測試系統量測馬達
5.1 測試系統說明
5.2無刷直流馬達量測實測結果
第6章 結論

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