永磁无刷直流电机具有功率密度大、效率高及调试方便等特点,在汽车、家用电器、机器人、航空航天和医疗器械等领域得到了广泛的应用。本文以FPGA作为主控芯片,主要对永磁无刷直流电机控制系统中的换流脉动和反接制动等问题做了深入研究。首先,本文以Xilinx公司的FPGA芯片SPARTAN XC3S500E为主控芯片,进行了无刷直流电机控制系统的软、硬件设计。硬件系统主要包括基于FPGA的控制电路、以IPM为核心的驱动电路、电流采样电路、A/D转换电路、D/A转换电路及其他外围电路设计;软件系统采用速度、电流双闭环控制,利用硬件描述语言Verilog HDL和EDA模块化设计思想,编写完成了测速模块、A/D转换模块、D/A转换模块、PWM模块、采样滤波模块、换相模块、双闭环PI控制模块及其它相关功能模块。其次,本文介绍了无刷直流电机中常用的五种PWM调制方式。针对常用调制方式中具有最小转矩脉动的PWM-ON调制方式,研究了其换相期间的换流特点,阐明了换流脉动产生的原因。提出了采用重叠换相法结合换相区非换相相恒导通,开通相和关断相分别进行PWM调制的三相电流控制策略,实现了对换相电流脉动的抑制。另外,本文还针对大转动惯量负载无刷直流电机的制动问题进行了研究。在采用反接制动的基础上,选择了对冲击电流控制效果更优的H_PWM_L_PWM调制方式,同时为了实现全程反接制动以缩短停车时间,提出了恒流反接制动控制方法,在保证制动电流大小稳定在给定值的前提下,实现了电机的快速平稳停车。