直流无刷电机(英文Brushless DC Motor,简称BLDCM)使用定子绕组、转子磁铁取代有刷电机的定子磁铁、转子绕组,摒弃了电刷结构,大大延长了电机的使用寿命。它不但拥有直流电机启动性能、调速性能优越的特点,而且还兼具着交流电机结构简单、运行平稳、易于维护的优点。直流无刷电机近几年来发展迅速,广泛应用于电车、工业控制、自动化以及航空航天等领域,因此研究高性能的直流无刷电机模拟驱动器具有重要的现实意义和实际价值。首先,论文简述了直流无刷电机的结构,推导并建立了数学模型,分析了直流无刷电机的工作原理和控制技术。由于驱动器采用方波驱动直流无刷电机,不可避免的受到转矩脉动的影响,所以研究了转矩脉动的形成原因及抑制方法,在比较了常用的PWM调制方式的基础上提出了一种新的ON-PWM-ON调制方式,其完全消除了非换相期间非导通相续流现象,配合改进的组合式PWM调速控制策略,有效地减小了电机的换相转矩脉动,进一步提升了模拟驱动器系统的性能。其次,针对传统的软件控制方式速度慢、抗干扰能力差等特点,设计了一套全硬件电路的高性能模拟器,选用原ATMEL公司的复杂可编程逻辑器件(以下简称为CPLD)型号为ATF1502AS为主控芯片,速度、电流PI模块为运算放大器构成的比例积分电路,RC间歇振荡器与比较器构成硬件PWM生成电路,驱动器还包括采样放大电路、编码器速度反馈电路、功率驱动电路、供电及保护电路等。最后,确定控制逻辑即以六步梯形换相中Hall信号决定MOS开关管导通顺序;编码器速度反馈、采样模块电流反馈经过硬件PI电路与三角波信号相加生成PWM占空比信号传输给主控制器CPLD调节MOS管开关时间,实现了实时速度、电流双闭环调速。根据控制逻辑通过Verilog硬件描述语言编写CPLD主程序,并添加系统报警及输出保护措施完善硬件系统。为了对比全硬件模拟驱动器系统与传统的数字驱动器系统的性能差异,本文通过MATLAB/Simulink搭建驱动器模型,使用自定义封装的硬件电路模块与系统自带数字模块对比电机启动速度曲线、突加负载速度曲线和相电流波动等,并搭建实物实验平台对驱动器特性进行分析,仿真与实验结果表明基于CPLD的高性能模拟驱动器比传统的驱动器具有更快的响应速度、更好的跟随特性、更好的抑制了换相转矩脉动,验证了本文所设计的用于直流无刷电机高性能模拟驱动器的可行性。