摘 要 直流電動機調速范圍廣泛，能夠有效的用于現代生產生活中拖動各種機械負載。本文選用PWM的調速方法，編寫了verilog HDL程序描述直流電動機轉速控制的PWM電路，來調節電樞供電電壓，從而調節直流電動機轉速。通過QuartusⅡ軟件平臺進行模塊仿真，得到不同占空比的仿真波形。

關鍵詞 verilog；直流電動機調速；PWM
中圖分類號 TM3 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）162-0171-02
電動機是把電能轉化為機械能的設備，能夠有效的用于現代工業生產和家庭生活中拖動各種機械負載，為人們的生產生活帶來巨大的便利[ 1 ]。改變參數就是相當于改變電動機運行的機械特性，常用PWM的方法來調節電樞供電電壓，如若采用硬件搭建PWM輸出，電路復雜調試費時費力，采用軟件形式設計硬件系統，具有方便更改參數的靈活性，本文采用verilog HDL編寫直流電動機轉速控制的程序，較好的實現了PWM調速。
1 PWM轉速控制方法及其原理
要改變電樞電壓，常用脈寬調制（PWM）方法，把恒定的直流電源電壓Us調制成頻率一定、寬度可變的脈沖電壓系列，從而可以改變平均輸出電壓的大小，以控制直流電動機轉速[2]。這里，改變脈沖電壓寬度是電路里利用IGBT等開關器件的導通和關斷，導通時電路通路，電樞電壓為Us，關斷時電路開路，電樞電壓為零。一個周期里的平均電樞電壓即：
ton為開關導通時間，toff為開關關斷時間，T為一個周期時間，ρ稱為占空比，PWM電壓輸出波形如圖1所示。
2 硬件電路設計
可以使用帶有可預置數的兩個計數器分別為開關的導通和關斷時間計數，計數個數是時鐘信號的個數，那么導通或關斷時間就是時鐘周期乘以計數個數[ 3 ]。這里，用4位計數器為例設計硬件電路，輸出out可以作為PWM電路開關器件的控制信號，如圖2所示。
啟動時輸出out為0，計數器2清零開始從0計數，且計數器2輸出c2=0；計數器1可以輸入預置數Don，當計數器2從0計到15時，輸出c2= 1，使D觸發器輸出out為1。之后正常工作，out=1使計數器1從預置數Don開始計數，且計數器1輸出c1=0，計數器2可以輸入預置數Doff，當計數器1從預置數計到15時，輸出c1=1，使D觸發器清零輸出out為0；out=0使計數器2從預置數Doff開始計數，且計數器2輸出c2=0，計數器1可以輸入預置數，當計數器2從預置數計到15時，輸出c2=1，使D觸發器輸出out為1。正常工作后這相當于一個周期時間，計數器1計數時間作為PWM電路開關導通時間，計數器2計數時間作為PWM電路開關關斷時間，如此反復計數，就可得PWM電路占空比：
3 verilog HDL軟件模塊編程
module PWM（clock，Don，Doff，out）；
input clock；
input [3：0] Don，Doff；
output out；
4 仿真結果
利用QuatusⅡ開發工具提供的軟件平臺，仿真結果如下。圖3表示輸入預置數Don=6，Doff=8的仿真波形，圖4表示輸入預置數Don=10，Doff=4的仿真波形。
5 結論
隨著EDA技術的發展與普及，采用軟件形式來設計硬件系統的方式能夠方便運用于各種數字電子系統的設計中。本文基于硬件描述語言verilog HDL，編寫PWM輸出電路，用以調節直流電動機轉速?？梢杂行У奶岣逷WM電路控制信號的穩定性與參數修改的靈活性，使得直流電動機轉速控制更為可靠。
參考文獻
[1]李發海，王巖.電機與拖動基礎[M].4版.北京：清華大學出版社，2012.
[2]阮毅，陳伯時.電力拖動自動控制系統[M].4版.北京：機械工業出版社，2010.
[3]周永宏，肖順文，宋述義.直流電機PWM調速設計及其VHDL實現[J].西華師范大學學報：自然科學版，2006（4）.