基于FPGA的直流电机控制电路设计(4)
第五章——重点展示了FPGA内部逻辑电路，涵盖了其中组成各个部分的电路模块和各个模块的仿真图形。
第吹冰章——本课题硬件仿真，通过用实验所得数据与软件仿真数据进行比较和分析，进而有力的证明了本设计的正确性。
2 直流电机的基本理论研究
2.1 直流电机的特点
具有良好的调速性能和启动性能和控制能力——这是直流电动机相比较于交流电动机的最大优势。
但是，直流电机同时也有其不可避免的缺点——①工作时，电刷与换向器之间相互作用，促使了火花的产生，带来安全隐患；②制造工艺复杂；③生产成本高；④消耗有色金属较多；⑤可靠性比较差；⑥文护困难等等[7]。
但是，宽广的调速范围、平滑的无级调速特性却是直流电动机所具有的优点，它可以实现快速启动、频繁反转等高难度技术指标。直流电机可以在频繁的冲击中保持正常工作和运转，有极其出色的承受力。然而，其超大的过载能力使得直流电动机对于其他相似功能的器件拥有强有力的竞争力。除此之外，在自动化运行时，直流电机还能轻易地满足各种系统中生产的特殊要求。另外，直流发电机还能对输出的电压进行十分精确地调节以及准确的控制，以此可以提供出大功率的直流电源。
因此，交流变频调速系统已经在一些对速度调整、频繁切换等技术要求不高的电气设计和电子器件中被所取代。不过目前，遇到要求：①控制性能优异；②快速性高；③调速范围大；④精密度好等的场合，使用更多的，范围更广的依旧是直流电动机技术。
2.2 直流电机的基本结构
图2.1所示的，正是由两大基本结构——定子和转子这两部分构成的基本直流电机的说明模型[7]。
图2.1 直流电机的基本结构
1 定子
定子——由1 机座；2 换向极；3 主磁极和4 电刷装置等构成。下面依次介绍他们各自的定义及性质[7]。
（1）机座
机座的功能：
① 存在于电机磁路系统；
② 用来固定主磁极、起支撑的作用。
因此对使用的机座材料的电磁传导性能有很高的要求，并且须要具有较强的承受能力。刚座，机座通常用铸钢或厚
钢板焊成[7]。
（2）换向极
换向极——在有些书上也会被称为附加极或间极。。其作用是以改善换向。换向极在两主磁极N和S之间，由铁心和绕组两部分组成[7]。
（3）主磁极
主磁极——也就是电磁铁，固定在机座上，主磁极的铁芯用厚度大约为一至一点五毫米的低碳类钢板加压叠制而成。主磁极即为电磁铁的这种现象出现在大多数的直流电机之中。如图2.1的N、S就是主磁极[7]。
主磁极的作用：①于定子和转子之间，建立存在于空隙间的磁场；②通过磁场作用在绕组上，在电磁场的作用下产生感应电动势并完成电磁转换。
（4）电刷装置
电刷——即在图2.1中用A、B表示的元件。
它的作用是——将运作中的电枢绕组和静止不动的外部电路相连接，通过二者的连接，使电刷与换向器一同进行工作，进而实现逆变器的作用[7]。
2 转子
转子——在直流电机中称为电枢[7]（包括：①风扇；②电枢铁芯；③轴和轴承；④电枢绕组；⑤换向器等。）
2.3直流电机重要技术指标
国内有众多电机厂家，几乎所有厂家都根据国家标准来确定相应的技术参数，电流，工作功率，工作转速等指标规定了固定量（这些固定量也就是直流电机得核心理论指标），这是为了让其安全而可靠地工作，同时有稳定、高效的运行性能。