[實用新型]基于DSP的開關磁阻電機教學實驗系統

有效

• 申請號: 201320163353.4
• 申請日: 2013-04-03
• 公開（公告）號: CN203179363U
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 莫曉暉
• 申請（專利權）人: 金陵科技學院
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本實用新型涉及一種教學實驗系統，特別涉及一種基于DSP的開關磁阻電機教學實驗系統。

背景技術

開關磁阻電機(SRM)是近年來發展起來的一種新型機電一體化調速系統，以其優良的技術性能、較高的經濟指標日益成為直流調速和普通交流調速的有力競爭者，并引起業內學者的廣泛的重視，也是大專院校“微特電機”課程重點講解的內容。但是，目前的開關磁阻電機調速應用系統，都已經在設計之初就優化并確定了各應用參數，將其引入實際教學中，因為控制器整體封裝，故無法對系統運行時的各參數進行直觀的觀測，而且一般不能對其控制參數進行所需的改變，這就使得在教學實驗中，無法讓學習者對開關磁阻電機調速系統進行控制方式選取及各種控制參數設置，并對其在不同參數下的運行性能進行比較，從而無法對開關磁阻電機調速系統有深入、直觀地了解。為了提高實驗教學水平，加深學習者對開關磁阻電機調速系統的認識，開發高性能的開關磁阻電機教學實驗系統就顯得十分必要。

發明內容

本實用新型針對現有開關磁阻電機教學實驗系統存在的問題，提出了一種基于DSP的開關磁阻電機教學實驗系統。利用該實驗系統，學習者可以方便的在PC機上對開關磁阻電機調速系統進行控制方式選取及參數設置，控制開關磁阻電機運行，并對開關磁阻電機調速系統在不同參數下的運行性能進行比較，從而對開關磁阻電機調速系統有更深入、直觀地了解，對提高實驗效率和提高研究水平效果明顯。

本實用新型的技術方案為：一種基于DSP的開關磁阻電機教學實驗系統，包括PC機、DSP、驅動隔離電路、功率變換器、開關磁阻電機、位置檢測電路、電流檢測調理電路、電源管理電路，其特征在于：PC機與DSP相連接，DSP的輸出端與驅動隔離電路連接，驅動隔離電路的輸出接功率變換器，功率變換器的保護信號與DSP連接，同時功率變換器的輸出接開關磁阻電機，開關磁阻電機的輸出分別通過位置檢測電路、電流檢測調理電路與DSP連接，電源管理電路分別與DSP、功率變換器連接。

在上述的技術方案中，PC機和DSP采用串行通信接口實現雙向通信，串行通信協議為RS-232標準。PC機作為上位機，對該教學實驗系統進行控制方式選取和參數設置，通過串行通信接口，向DSP發送運行模式、控制參數、數據采集類型；同時，PC機接收DSP發送的電機轉速、扭矩、電流、位置，完成數據的采集、存儲和圖形顯示，實現虛擬儀器的功能。DSP作為下位機，根據上位機給定的控制方式及控制參數要求，運行相應的系統控制程序，輸出驅動開關磁阻電機功率變換器的開通關斷信號，實現電機控制，從而實現對開關磁阻電機在采用不同控制模式下的電機運行性能的比較。

所述的功率變換器采用智能功率模塊(IPM)，型號為日本三菱公司的PM25RLA120，DSP采用美國TI公司的TMS320F2812芯片。

所述的PC機作為上位機包括：上位機通信處理模塊，操作平臺模塊，控制參數設置模塊，數據處理模塊；其中：上位機通信處理模塊用于實現它與下位機按照制定的數據傳輸協議和串行通信協議進行協同工作，操作平臺模塊用于實現系統狀態顯示、控制命令輸入、以及操作平臺參數設計，控制參數設置模塊，用于實現控制方式的選擇、以及在各種控制方式下控制參數的選取設定，數據處理模塊，用于實現虛擬儀器的圖形顯示功能。

所述的DSP作為下位機主要實現控制方式選擇，控制策略實現，轉子位置檢測，電機速度估算，脈沖寬度調制（PWM）控制，數據采集及通信設計，保護模塊處理功能。

所述的上位機PC機和下位機DSP之間采用MAX232芯片實現DSP與PC機的RS-232標準接口通信，上位機PC機向下位機DSP發送運行模式、控制參數、數據采集類型，下位機DSP向上位機PC機發送系統運行狀態、數據采集內容。

本實用新型的有益效果為：本實用新型的基于DSP的開關磁阻電機教學實驗系統，有利于學習者更深入、直觀地了解開關磁阻電機調速系統，對提高實驗效率和提高研究水平效果明顯。可以作為本科生相關課程的實驗設備以及課程設計、畢業設計的實驗平臺，同時也可以為研究生進行相關領域的研究創造條件。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構框圖。

圖2是本實用新型的DSP與PC機串行通信接口硬件電路圖。

圖3是本實用新型的上位機PC機操作界面示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的基于DSP的開關磁阻電機教學實驗系統作進一步說明。