CN201403064Y - 基于永磁无刷直流电机的无刷伺服控制***和驱动装置 - Google Patents

Abstract

一种永磁无刷直流伺服电机的驱动装置，包括控制单元、接口单元、驱动单元，控制单元通过接口单元与驱动单元连接，所述控制单元采用现场可编程门阵列FPGA，集成度高，功耗低，运算实时性好，在控制***的设计上，重点围绕电流环、速度环、位置环的三环控制以及它们的整体配合，可以实现力矩、速度及定位的三种控制模式，不仅可用于简单的调速场合，而且可应用于高精度的定位控制场合；采用上述驱动装置的无刷伺服控制***，从安装于永磁无刷直流电机上的反馈元件直接获取电流检测反馈信号和磁极检测反馈信号，区别于传统的伺服***的反馈信号采样方法，既保证了信号采样精度又降低了成本。

Description

基于永磁无刷直流电机的无刷伺服控制***和驱动装置

技术领域：

本发明属于工业自动化控制领域，特别是涉及一种以FPGA为核心控制单元的，以永磁无刷直流伺服电机为控制对象的无刷伺服控制***和驱动装置。

背景技术：

随着我国科技的不断进步和经济的飞速发展，在工业控制领域，伺服***的应用领域越来越广。根据我国的国情，大量情况下需要使用的是小型自动化设备，要求低成本，但又要满足自动控制的高精度和快速响应。为了适应这种国情，本发明人首先对伺服***的控制对象即电动机本体进行设计改进，目前广泛使用的交流伺服电机由于使用带U、V、W信号的增量式光电编码器作为磁极位置的检测元件，成本居高不下，因此本发明人首先对于永磁无刷直流电机的结构进行了改进，在制造时就在其定子上由模具冲压出三条互差60°或120°机械角且精度很高的凹槽，用于安装开关型霍尔元件，作为磁极位置反馈元件，而避免使用价格昂贵的带U、V、W信号的增量式编码器，使电机制造成本大大降低，而且凹槽由模具冲压而成，精度也可以得到保证；同时在电机定子上同样由模具冲压出三条互差60°或120°机械角的凹槽，用于安装电流型霍尔元件，作为电流环采样元件，用来检测电机的相电流，改变了传统的电流采样方法，同时使永磁无刷直流电机用于高精度的定位控制场合成为可能。

以往以永磁无刷直流电机作为控制对象的电力拖动***，虽然成本低，但传统的无刷直流电机，由于没有电流采样元件，因此无法进行相电流采样，因此大都只用于简单调速的电力拖动场合，其驱动器多采用电流环和速度环双闭环控制，难以应用在定位控制等高精度控制场合。尽管如此，由于永磁无刷直流电机具有结构简单，运行可靠，维护方便，不受机械换向限制，调速性能好的特点，而且，近年来随着微电子技术的发展，MCU、DSP、FPGA得到了广泛应用，特别是FPGA的出现，它体积小，容量大，能最大限度的集成***逻辑，同时能实现复杂的控制算法，可以提高***的整体可靠性和控制精度，性能越来越好，容量越来越大，成本越来越低，因此将FPGA应用于伺服***的控制中，将永磁无刷直流电机结构进行改进后，基于永磁无刷直流电机的无刷伺服控制***在小型自动化设备或低成本应用领域，具有广阔的应用前景。

发明内容：

本发明针对上述永磁无刷直流电机，提供了一种以永磁无刷直流电机为控制对象的伺服***的驱动装置和采用该驱动装置的无刷伺服控制***，其以FPGA为核心控制单元，实现了位置环、速度环和电流环的三个闭环控制，能够达到交流伺服***的优越性能，可以应用在转矩、速度、位置等高精度、高性能要求的控制场合，同时生产成本又远远低于交流伺服***。

本发明的技术方案如下：

一种永磁无刷直流伺服电机的驱动装置，包括控制单元、接口单元、驱动单元，控制单元通过接口单元与驱动单元连接，所述控制单元采用现场可编程门阵列FPGA，其特征是所述FPGA为电流闭环、速度闭环、位置闭环由里到外环环相扣的二阶***；

所述FPGA中形成电流闭环的模块包括依次串联联接的2/3矢量转换模块、电流闭环控制模块、PWM电流控制模块和栅极驱动逻辑：电流检测反馈信号经模数转换后向FPGA输入两路电流信号，经2/3矢量转换模块生成三路电流反馈信号，作为电流闭环控制模块的反馈输入端，速度闭环控制模块的输出信号作为电流闭环控制模块的指令输入端，做比较后作为电流闭环控制模块的输入，由电流闭环控制模块运算生成的输出信号进入PWM电流控制模块，PWM电流控制模块的输出信号进入栅极驱动逻辑后，输出六路驱动信号；

所述FPGA中形成速度闭环的模块包括换相逻辑处理模块、倍频鉴相模块、频率采集模块、速度闭环控制模块：换相逻辑处理模块的输入端输入磁极检测反馈信号，输出端接速度闭环控制模块，用作速度闭环矢量控制变换的依据；倍频鉴相模块的输入端输入位置检测反馈信号，用于检测电机旋转方向，同时为提高频率采集模块的检测精度，该模块对位置检测反馈信号做四倍频处理后，其一输出端接频率采集模块，由频率采集模块最终产生与电机转速成正比的数字信号作为速度闭环控制模块的反馈输入端；速度闭环控制模块的指令输入端为位置闭环控制模块的输出端，做比较后作为速度闭环控制模块的输入，由速度闭环控制模块运算生成的输出信号即为电流闭环控制模块的指令输入端。

所述FPGA中形成位置闭环的模块包括位置反馈计数模块、位置指令计数模块和位置闭环控制模块：位置反馈计数模块的输入端接倍频鉴相模块的另一输出端，此模块实时记录电机增量角度，所产生的结果即为位置闭环控制模块的反馈输入端；位置指令输入位置指令计数模块的输入端，通过位置指令计数模块转换后作为位置闭环控制模块的指令输入端，做比较后作为位置闭环控制模块的输入，由位置闭环控制模块运算生成的输出信号即为速度闭环控制模块的指令输入端。

所述速度闭环控制模块的算法采用PD控制与PID控制分离的控制算法，在PID控制的基础上，实时读取电流闭环偏差值以及位置闭环偏差值，在控制上设定两个阈值：电流偏差阈值和位置偏差阈值，此阈值由实验得出；当电流闭环偏差值大于设定的电流偏差阈值或位置闭环偏差值大于设定的位置偏差阈值时，采用PD算法，当电流闭环偏差值小于等于设定的电流偏差阈值或位置闭环偏差值小于等于设定的位置偏差阈值时，采用PID算法；所述位置闭环偏差值为位置反馈计数值与位置指令计数值之间的偏差，所述电流闭环偏差值为任意一相的电流检测信号值的某一时刻与下一时刻的偏差，某一时刻与下一时刻的时间间隔由***时钟决定。

位置指令计数模块通过查表正弦波ROM输出纯正弦波位置指令，所述位置指令计数模块同时通过查表三角波ROM输出三角波位置指令，二者相叠加为“混合式正弦波”位置指令，作为速度闭环控制模块的补偿输入。

所述位置闭环控制模块的运算采用P控制算法，所述电流闭环控制模块的运算采用PID控制算法。

所述FPGA包括参数设定/模式选择模块，并具有与上位机通信的通信接口，参数设定/模式选择模块与该通信接口连接，所述参数设定/模式选择模块设有参数设定和模式选择指令，用于选择和控制各闭环的启动和运行参数。

所述FPGA还包括复位自检模块、故障处理模块和死区时间控制模块，三个模块的输出端分别与栅极驱动逻辑的输入端相连。

所述FPGA与上位机的通信接口为SPI和/或RS232和/或RS422。

所述接口单元采用光藕隔离电路，驱动单元包括开关电源单元和电机驱动单元两部分，开关电源单元为整个***提供电源，电机驱动单元由滤波回路、能耗制动回路、逆变回路及保护电路组成，滤波回路输入端接直流电源，输出端并联能耗制动回路，所述能耗制动回路为一个限流电阻和一个二极管并联后再串接一个功率开关管，能耗制动回路输出端再并联连接由六个功率开关管和六个二极管组成的三相桥式逆变回路，所述保护电路为逆变回路的每相输出上串接一个限流电阻和一个二极管。

采用上述驱动装置的无刷伺服控制***，其特征是包括所述永磁无刷直流伺服电机的驱动装置以及安装于永磁无刷直流伺服电机上的反馈元件，所述反馈元件为安装于电机凹槽上的电流型霍尔元件和分立的开关型霍尔元件，所述FPGA从安装于永磁无刷直流伺服电机上的电流型霍尔元件直接获取电流检测反馈信号，从安装于永磁无刷直流伺服电机上的分立的开关型霍尔元件直接获取磁极检测反馈信号。

所述反馈元件还包括与电机同轴安装的增量式编码器，所述FPGA从增量式编码器获取位置检测反馈信号。

本发明的技术效果：

本发明的驱动装置及采用该驱动装置的无刷伺服控制***，在降低制造成本的前提下，同时保证和提高了***的控制精度，尤其适用于小型自动化设备或低成本应用领域。具体体现在：

1.本发明的驱动装置的控制单元采用目前最先进的现场可编程门阵列FPGA，集成度高，功耗低，运算实时性好，在其设计上，重点围绕电流闭环、速度闭环、位置闭环的三环控制的实现以及它们的整体配合，可以实现力矩、速度及位置的三种控制模式，不仅可用于简单的调速场合，而且可应用于高精度的定位控制场合；具体地，FPGA为电流闭环、速度闭环、位置闭环由里到外环环相扣的二阶***：位置闭环的指令输入即为控制指令，所述控制指令为脉冲串指令或数据指令，反馈输入即为电机角度增量值，两者相比较后，输入到位置闭环控制模块经运算后作为速度闭环的指令输入，速度闭环的反馈输入即为频率采集模块输出的电机旋转角位移的速度值，二者相比较后输入速度闭环控制模块经运算后作为电流闭环的指令输入，电流闭环的反馈输入即为电机相电流值，二者相比较后输入电流闭环控制模块，电流闭环的输出经矢量变换后与三角载波比较，形成占空比变化的六路PWM基极驱动信号，最终驱动逆变器带动电机旋转。进一步，还可以通过FPGA中的参数设定/模式选择模块，控制三个闭环具有三种工作模式，当选择力矩控制模式时，电流环工作；选择速度控制模式时，电流环和速度环工作；选择定位控制模式时，三个闭环全部工作。

2.***的控制单元从安装于电机凹槽上的电流型霍尔元件和分立的开关型霍尔元件直接获取电流检测反馈信号和磁极检测反馈信号，区别于传统的伺服***的反馈信号采样方法，传统的交流伺服***的电流采样通过是通过检测串在绕组中的采样电阻上的分压来实现，本发明的电流采样方法优点在于传感器与电机绕组非接触，避免了对电机绕组电特性的影响；同时传统的伺服***采用价格昂贵的带U、V、W信号的增量式光电编码器获取磁极检测反馈信号和位置检测反馈信号，本发明采用分立的开关型霍尔元件直接获取磁极检测反馈信号，而采用普通的增量式编码器获取位置检测反馈信号，因此既保证了信号采样精度又降低了成本。

3.为进一步提高***的控制精度，保证***在额定转速下输出力矩恒定，本发明在速度闭环的输入端，在传统的正弦波PWM控制的基础上，叠加了一个与正弦波等周期的三角波，使得正弦波波峰与波谷上产生高于其振幅的尖峰，这又可称之为恒转矩控制。因为在实际使用中，可以发现，电机在接近额定转速时，力矩输出会变低，这种情况产生的原因是电机在高速旋转时每相励磁时间缩短，电机绕组中的感抗，阻止了电流的正常流过，降低了励磁的磁场强度，从而使得电机输出力矩变小。针对这种缺陷，本发明采用三角波补偿正弦波后，电机在高速旋转时，自动提高励磁电流值，以弥补感抗带来的电流衰减，可以实现电机真正恒转矩运行。

4、伺服控制***除硬件平台外，还需要有控制算法，控制算法是决定伺服***性能好坏的关键技术之一，无刷伺服***的控制对象为无刷直流电机，而无刷直流电机的数学模型不是简单的线性模型，而具有非线性、时变、耦合等特点，用传统的基于对象模型的控制方法难以进行有效的控制。伺服***的常规控制算法普遍是以PID控制为基础，在PID控制中，积分环节的作用是消除静态误差，提高***的控制精度。但是如果在***误差较大的初始阶段就引入积分环节，会造成PID的积分累积，从而引起***较大的超调，造成***的不稳定。本发明针对PID控制的特点，设计了一种PD控制与PID控制分离的控制方法，即当***误差较大时，采用PD控制，消除积分环节，避免由于积分累积引起***较大的动态误差，当***进入误差较小的整定阶段时，再引入积分环节，以快速消除静态误差，提高控制精度。实验表明，采用这种控制可有效避免电机低速运行出现的爬行、抖动现象，高速运行容易出现震荡的缺点，使得无刷伺服***动态特性和静态特性得到了更好的表现，提高了***的控制精度。

附图说明

图1为本发明驱动装置控制单元FPGA的原理框图。

图2为本发明的驱动装置结构示意图。

图3为本发明三角波补偿正弦波的波形示意图。

图4为本发明的无刷伺服***结构示意图。

具体实施方式

参见图1为本发明驱动装置控制单元采用的FPGA的工作原理框图。所述FPGA为电流闭环、速度闭环、位置闭环由里到外环环相扣的二阶***，三个闭环由下述模块实现：

电流闭环模块包括依次串联联接的2/3矢量转换模块、电流闭环控制模块、PWM电流控制模块和栅极驱动逻辑：电流检测反馈信号经模数转换后向FPGA输入两路电流信号FBU-I与FBV-I，首先进入2/3矢量转换模块生成三路电流反馈信号，该电流反馈信号作为电流闭环控制模块的反馈输入端，电流闭环控制模块的指令输入端是速度闭环模块中的速度闭环控制模块的输出信号，两者做比较后输入电流闭环控制模块，经P控制运算后，电流闭环控制模块输出信号与三角波(载波，区别于上述三角波位置指令)比较后进入PWM电流控制模块，PWM电流控制模块的输出信号进入栅极驱动逻辑后，输出六路驱动信号。FPGA具有参数设定/模式选择模块，参数设定/模式选择模块设有参数设定和模式选择指令，用于选择和控制各闭环的启动和运行参数。这里的电流闭环控制模块的指令输入端还可以通过参数设定/模式选择模块输入外部指令信号，当只选择力矩控制模式时，可以通过该模块控制速度环和位置环不工作。

速度闭环模块包括换相逻辑处理模块、倍频鉴相模块、频率采集模块、速度闭环控制模块：换相逻辑处理模块的输入端输入磁极检测反馈信号FBU/FBV/FBW，输出端接速度闭环控制模块，用作速度闭环矢量控制变换的依据；倍频鉴相模块的输入端输入位置检测反馈信号ENA/ENB，用于检测电机旋转方向，同时为提高频率采集模块的的检测精度，该模块对位置检测信号做4倍频处理后，其中一个输出端接频率采集模块，由频率采集模块最终产生与电机转速成正比的数字信号作为速度闭环控制模块的反馈输入端；速度闭环控制模块的指令输入端为位置闭环控制模块的输出端，它是反映电机角度误差的12位数字信号，两者做比较后作为速度闭环控制模块的输入，由速度闭环控制模块运算生成的输出信号即为电流闭环控制模块的指令输入端。这里的速度闭环控制模块的指令输入端还可以通过参数设定/模式选择模块输入外部指令信号，当选择速度控制模式时，通过参数设定/模式选择模块控制位置环不工作。

位置闭环模块包括位置指令计数模块、位置反馈计数模块、位置闭环控制模块：位置反馈计数模块的输入端接倍频鉴相模块的另一输出端，此模块实时记录电机增量角度，所产生的结果即为位置闭环控制模块的反馈输入端；位置指令输入位置指令计数模块的输入端，通过位置指令计数模块转换后作为位置闭环控制模块的指令输入端，两者做比较后作为位置闭环控制模块的输入，由位置闭环控制模块运算生成的输出信号即为速度闭环控制模块的指令输入端；两路正交的位置检测反馈信号ENA、ENB经倍频鉴相模块还进入位置反馈计数模块，输出位置反馈信号，外部输入的位置指令经位置指令计数模块输出位置指令信号，位置反馈信号和位置指令信号做比较后作为位置闭环控制模块的输入，由位置闭环控制模块运算生成的输出信号即为速度闭环控制模块的指令输入端。当选择参数设定/模式选择模块的定位控制模式时，三个控制环全部工作。

在上述速度闭环控制模块的算法上采用PD控制与PID控制分离的控制算法。传统意义上的速度环PID算法在参数自整定以及电机运行遇突变负载都有很大的局限性，主要原因是参数一次调整后固化，在时变性较快场合难以满足要求。PD控制与PID控制分离的控制算法是在PID控制的基础上，实时读取电流闭环偏差值以及位置闭环偏差值，在控制上设定两个阈值：电流偏差阈值和位置偏差阈值，此阈值由实验得出；当电流闭环偏差值大于设定的电流偏差阈值或位置闭环偏差值大于设定的位置偏差阈值时，采用PD算法，当电流闭环偏差值小于等于设定的电流偏差阈值或位置闭环偏差值小于等于设定的位置偏差阈值时，采用PID算法；所述位置闭环偏差值为位置反馈计数值与位置指令计数值之间的偏差，所述电流闭环偏差值为任意一相的电流检测信号值的某一时刻与下一时刻的偏差，某一时刻与下一时刻的时间间隔由***时钟决定。

分离式PID控制的传递函数可表示为

$u\left(k\right)=\mathrm{Kp}\·e\left(k\right)+\mathrm{aKi}\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}e\left(i\right)+\mathrm{Kd}[e\left(k\right)-e(k-1)]$

式中u(k)为k时刻控制器的输出量；Kp，Ki，Kd分别为比例系数、积分系数和微分系数；e(K)为当前时刻位置反馈计数值与位置指令计数值之差或任意一相的当前时刻电流检测信号值的与下一时钟时刻电流检测信号值之差；e(k-1)为上次采样时刻位置反馈计数值与位置指令计数值之差或任意一相的上次采样时刻电流检测信号值的与下一时钟时刻电流检测信号值之差

a为积分分量的开关系数，条件为：

|e(k)|＞ε；             a＝0，采用PD控制；

|e(k)|≤ε；             a＝1，采用PID控制

ε为设定的电流偏差阈值或位置偏差阈值，由实验得出。

位置闭环控制***采用P控制算法，电流闭环控制***采用PID控制算法。

如图3所示，为提高电机低速运转输出转矩与高速运转输出转矩的平稳性，本发明采用三角波(位置指令，区别于载波)补偿正弦波的“混合式正弦波”控制方法。位置指令计数模块通过查表正弦波ROM输出纯正弦波位置指令，该计数模块同时通过查表三角波ROM输出三角波位置指令，二者相叠加，即为“混合式正弦波”位置指令，作为速度闭环控制模块的补偿输入。

参见图2为本发明的驱动装置结构示意图。包括控制单元、接口单元、驱动单元，控制单元通过接口单元与驱动单元连接，控制单元为上述永磁无刷直流电机的驱动装置的FPGA芯片，接口单元为光藕隔离电路。驱动单元包括开关电源单元和电机驱动单元两部分，开关电源单元为整个***提供电源，电机驱动单元由滤波回路DC-AC逆变回路、能耗制动回路及保护电路组成，由C1、C2、R2组成的滤波回路的输入端接直流电DC+、DC-，输出端并联能耗制动回路，能耗制动回路为一个限流电阻R1和一个二极管并联后再串接一个功率开关管，能耗制动回路两端并联连接由六个功率开关管和六个二极管组成的三相桥式逆变回路，每相输出上串接一个开关K、一个限流电阻R3和一个二极管作为保护电路。

参见图4为本发明的无刷伺服控制***结构示意图，包括上述永磁无刷直流伺服电机的驱动装置，M为永磁无刷直流电机，其中驱动单元连接伺服永磁无刷直流电机M，本实施例的永磁无刷直流电机的定子相对于转子的侧壁上具有凹槽，电流检测元件和磁极检测元件两种反馈单元分别分离安装于电机凹槽内，位置检测元件与电机同轴安装；本实施例电流检测元件为电流型霍尔元件HALL1，磁极检测元件为分立的开关型霍尔元件HALL2，位置检测元件为增量式编码器PG。FPGA从安装于永磁无刷直流伺服电机上的电流型HALL1直接获取电流检测反馈信号，从安装于永磁无刷直流电机上的分立的开关型HALL2直接获取磁极检测反馈信号，从与电机同轴安装的增量式编码器PG上获取位置检测反馈信号。

应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换；而一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。

Claims (10)

1.一种永磁无刷直流伺服电机的驱动装置，包括控制单元、接口单元、驱动单元，控制单元通过接口单元与驱动单元连接，所述控制单元采用现场可编程门阵列FPGA，其特征是所述FPGA为电流闭环、速度闭环、位置闭环由里到外环环相扣的二阶***；

所述FPGA中形成电流闭环的模块包括依次串联联接的2/3矢量转换模块、电流闭环控制模块、PWM电流控制模块和栅极驱动逻辑：电流检测反馈信号经模数转换后向FPGA输入两路电流信号，经2/3矢量转换模块生成三路电流反馈信号，作为电流闭环控制模块的反馈输入端，速度闭环控制模块的输出信号作为电流闭环控制模块的指令输入端，做比较后作为电流闭环控制模块的输入，由电流闭环控制模块运算生成的输出信号进入PWM电流控制模块，PWM电流控制模块的输出信号进入栅极驱动逻辑后，输出六路驱动信号；

所述FPGA中形成速度闭环的模块包括换相逻辑处理模块、倍频鉴相模块、频率采集模块、速度闭环控制模块：换相逻辑处理模块的输入端输入磁极检测反馈信号，输出端接速度闭环控制模块，用作速度闭环矢量控制变换的依据；倍频鉴相模块的输入端输入位置检测反馈信号，用于检测电机旋转方向，同时为提高频率采集模块的检测精度，该模块对位置检测反馈信号做四倍频处理后，其一输出端接频率采集模块，由频率采集模块最终产生与电机转速成正比的数字信号作为速度闭环控制模块的反馈输入端；速度闭环控制模块的指令输入端为位置闭环控制模块的输出端，做比较后作为速度闭环控制模块的输入，由速度闭环控制模块运算生成的输出信号即为电流闭环控制模块的指令输入端。

所述FPGA中形成位置闭环的模块包括位置反馈计数模块、位置指令计数模块和位置闭环控制模块：位置反馈计数模块的输入端接倍频鉴相模块的另一输出端，此模块实时记录电机增量角度，所产生的结果即为位置闭环控制模块的反馈输入端；位置指令输入位置指令计数模块的输入端，通过位置指令计数模块转换后作为位置闭环控制模块的指令输入端，做比较后作为位置闭环控制模块的输入，由位置闭环控制模块运算生成的输出信号即为速度闭环控制模块的指令输入端。

2.根据权利要求1所述的永磁无刷直流伺服电机的驱动装置，其特征是所述速度闭环控制模块的算法采用PD控制与PID控制分离的控制算法，在PID控制的基础上，实时读取电流闭环偏差值以及位置闭环偏差值，在控制上设定两个阈值：电流偏差阈值和位置偏差阈值，此阈值由实验得出；当电流闭环偏差值大于设定的电流偏差阈值或位置闭环偏差值大于设定的位置偏差阈值时，采用PD算法，当电流闭环偏差值小于等于设定的电流偏差阈值或位置闭环偏差值小于等于设定的位置偏差阈值时，采用PID算法；所述位置闭环偏差值为位置反馈计数值与位置指令计数值之间的偏差，所述电流闭环偏差值为任意一相的电流检测信号值的某一时刻与下一时刻的偏差，某一时刻与下一时刻的时间间隔由***时钟决定。

3.根据权利要求1或2所述的永磁无刷直流伺服电机的驱动装置，其特征是位置指令计数模块通过查表正弦波ROM输出纯正弦波位置指令，所述位置指令计数模块同时通过查表三角波ROM输出三角波位置指令，二者相叠加为“混合式正弦波”位置指令，作为速度闭环控制模块的补偿输入。

4.根据权利要求2所述的永磁无刷直流伺服电机的驱动装置，其特征是所述位置闭环控制模块的运算采用P控制算法，所述电流闭环控制模块的运算采用PID控制算法。

5.根据权利要求4所述的永磁无刷直流伺服电机的驱动装置，其特征是所述FPGA包括参数设定/模式选择模块，并具有与上位机通信的通信接口，参数设定/模式选择模块与该通信接口连接，所述参数设定/模式选择模块设有参数设定和模式选择指令，用于选择和控制各闭环的启动和运行参数。

6.根据权利要求5所述的永磁无刷直流伺服电机的驱动装置，其特征是所述FPGA还包括复位自检模块、故障处理模块和死区时间控制模块，三个模块的输出端分别与栅极驱动逻辑的输入端相连。

7.根据权利要求6所述的永磁无刷直流伺服电机的驱动装置，其特征是所述FPGA与上位机的通信接口为SPI和/或RS232和/或RS422。

8.根据权利要求7所述的永磁无刷直流伺服电机的驱动装置，其特征是所述接口单元采用光藕隔离电路，驱动单元包括开关电源单元和电机驱动单元两部分，开关电源单元为整个***提供电源，电机驱动单元由滤波回路、能耗制动回路、逆变回路及保护电路组成，滤波回路输入端接直流电源，输出端并联能耗制动回路，所述能耗制动回路为一个限流电阻和一个二极管并联后再串接一个功率开关管，能耗制动回路输出端再并联连接由六个功率开关管和六个二极管组成的三相桥式逆变回路，所述保护电路为逆变回路的每相输出上串接一个限流电阻和一个二极管。

9.采用权利要求1-8之一所述驱动装置的无刷伺服控制***，其特征是包括所述永磁无刷直流伺服电机的驱动装置以及安装于永磁无刷直流伺服电机上的反馈元件，所述反馈元件为安装于电机凹槽上的电流型霍尔元件和分立的开关型霍尔元件，所述FPGA从安装于永磁无刷直流伺服电机上的电流型霍尔元件直接获取电流检测反馈信号，从安装于永磁无刷直流伺服电机上的分立的开关型霍尔元件直接获取磁极检测反馈信号。

10.根据权利要求9所述的无刷伺服控制***，其特征是所述反馈元件还包括与电机同轴安装的增量式编码器，所述FPGA从增量式编码器获取位置检测反馈信号。

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