[發明專利]可視化監控兩相反電動勢的永磁同步電機控制系統及方法

有效

• 申請號: 201410364552.0
• 申請日: 2014-07-28
• 公開（公告）號: CN104201951B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 宋奇吼;戴麗君;童巖峰;徐百釧;陳莉
• 申請（專利權）人: 南京鐵道職業技術學院
• 主分類號: H02P23/14
• 分類號: H02P23/14;H02P25/022
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司32252
• 代理人: 戴朝榮

1.一種可視化監控兩相反電動勢的永磁同步電機控制系統的方法，步驟如下：

步驟1：首先啟動可視化監控兩相反電動勢的永磁同步電機控制系統，第一羅氏線圈電流傳感器、第二羅氏線圈電流傳感器和第三羅氏線圈電流傳感器、第一電壓變送器、第二電壓變送器和第三電壓變送器分別對永磁同步電機定子的三相繞組中的A相繞組的電流、B相繞組的電流、C組繞組的電流、A相和B相之間的線電壓、B相和C相之間的線電壓以及A相和C相之間的線電壓進行數據采集，并把采集到的永磁同步電機定子的三相繞組中的A相繞組的電流值、B相繞組的電流值、C組繞組的電流值、A相和B相之間的線電壓值、B相和C相之間的線電壓值以及A相和C相之間的線電壓值傳遞到基于DSP的數據采集系統，并通過基于LabVIEW的定子的兩相靜止坐標下的反電動勢檢測模塊運行人機交互界面，在人機交互界面上串口參數設置部分選擇串行端口號和串口通信波特率，并讓串口通信波特率同基于DSP的數據采集系統中的SCI模塊內設置的串口通信波特率一致；

步驟2：在基于LabVIEW的定子的兩相靜止坐標下的反電動勢檢測模塊的其他地方對串口通信的奇偶校驗位、數據比特位和停止位進行設置，所述的對串口通信的奇偶校驗位、數據比特位和停止位設置的值分別同基于DSP的數據采集系統中的SCI模塊內設置的串口通信的奇偶校驗位、數據比特位和停止位設置的值一致；

步驟3：另外在用來設置數據IQ格式的轉換模式的文本框、用來設置緩存大小的文本框以及用來設置采樣頻率的文本框中分別進行對數據IQ格式的轉換模式、緩存大小以及采樣頻率的設置，通過用來選擇基于DSP的數據采集系統的通道的選擇按鈕進行對基于DSP的數據采集系統的通道的選擇，通過用來選擇是否對被選擇的基于DSP的數據采集系統的通道的幅值進行測量的游標開關按鈕、用來選擇是否對被選擇的基于DSP的數據采集系統的通道的時間進行測量的游標開關按鈕以及用于設置游標刻度值的文本框分別進行是否對被選擇的基于DSP的數據采集系統的通道的幅值進行測量做出選擇、是否對被選擇的基于DSP的數據采集系統的通道的時間進行測量做出選擇以及設置游標刻度值；

步驟4：通過點選用于選擇顯示永磁同步電機定子的三相繞組中的兩相靜止坐標下的α軸反電動勢波形的點選框或者用于選擇顯示永磁同步電機定子的兩相靜止坐標下的β軸反電動勢波形的點選框來選擇在波形顯示窗口顯示的反電動勢波形類別，這樣就完成了初始化設置；

步驟5：然后當點擊了開始按鈕后，所述的基于LabVIEW的定子的兩相靜止坐標下的反電動勢檢測模塊就把測量指令通過RS232接口發送到基于DSP的數據采集系統，所述的測量指令包括有初始化設置的信息，并且基于LabVIEW的定子的兩相靜止坐標下的反電動勢檢測模塊在內存中設置有用來保存當前初始化設置的信息的數組，每次在保存當前初始化設置的信息之前，先把當前初始化設置的信息同上一次保存在該數組中的上一次初始化設置的信息相比較，如果有差異，就將當前初始化設置的信息保存到用來保存當前初始化設置的信息的數組中，如果沒有差異，用來保存當前初始化設置的信息的數組的數據保持不變；

步驟6：當基于DSP的數據采集系統接收到經由RS232接口傳遞來的包括有初始化設置的信息的測量指令，就會根據初始化設置的信息中的選擇在波形顯示窗口顯示的反電動勢波形類別和對基于DSP的數據采集系統的通道的選擇把實時采集的同能推導出與反電動勢波形類別相對應的反電動勢相關的永磁同步電機定子的三相繞組中的A相繞組的電流、B相繞組的電流、C組繞組的電流、A相和B相之間的線電壓、B相和C相之間的線電壓以及A相和C相之間的線電壓數據通過選擇的通道發送到上位機中；

步驟7：上位機接收到電流數據后，基于LabVIEW的定子的兩相靜止坐標下的反電動勢檢測模塊就設置緩存區來存儲接收到的永磁同步電機定子的三相繞組中的A繞組的電流、B相繞組的電流、C組繞組的電流、A相和B相之間的線電壓、B相和C相之間的線電壓以及A相和C相之間的線電壓數據，串口4通信每次以4個字節為一組的收發數據，接收到的電流輸數據為IQ格式的數據，這樣再經過格式轉化將接收到的永磁同步電機定子的三相繞組中的A相繞組的電流、B相繞組的電流、C組繞組的電流、A相和B相之間的線電壓、B相和C相之間的線電壓以及A相和C相之間的線電壓數據轉換成普通十進制有符號數所表示的波形真實數據，格式轉化的具體方式為先判斷接收到的永磁同步電機定子的三相繞組中的A相繞組的電流、B相繞組的電流、C組繞組的電流、A相和B相之間的線電壓、B相和C相之間的線電壓以及A相和C相之間的線電壓數據的正負號屬性來導出有符號數，有符號數再經過逆運算即可得到永磁同步電機定子的三相繞組中的A相繞組的電流、B相繞組的電流、C組繞組的電流、A相和B相之間的線電壓、B相和C相之間的線電壓以及A相和C相之間的線電壓的真實數據，而永磁同步電機定子的三相繞組中的A相繞組的電流、B相繞組的電流、C組繞組的電流、A相和B相之間的線電壓、B相和C相之間的線電壓以及A相和C相之間的線電壓的真實數據分別為ia、ib、ic、uab、ubc以及uac，而基于LabVIEW的定子的兩相靜止坐標下的反電動勢檢測模塊就通過公式(1)、公式(2)和公式(3)來分別導出永磁同步電機定子的三相繞組中的A相繞組的反電動勢、B相繞組的反電動勢或者C相繞組的反電動勢，所述的永磁同步電機定子的三相繞組中的A相繞組的反電動勢、B相繞組的反電動勢和C相繞組的反電動勢分別表示為ea、eb以及ec：

ea=uab-uac2-3Ria2-3Lpia2---(1)]]>

eb=ubc-uab2-3Rib2-3Lpib2---(2)]]>

ec=uac-uab2-3Ric2-3Lpic2---(3)]]>

其中p為微分算子，L為永磁同步電機定子相繞組自感和互感之差，這樣導出的永磁同步電機定子的三相繞組中的A相繞組的反電動勢、B相繞組的反電動勢或者C相繞組的反電動勢,再通過導出的永磁同步電機定子的三相繞組中的A相繞組的反電動勢、B相繞組的反電動勢或者C相繞組的反電動勢結合公式(4)導出永磁同步電機定子的三相繞組中的兩相靜止坐標下的α軸反電動勢eα和永磁同步電機定子的三相繞組中的兩相靜止坐標下的β軸反電動勢eβ:

eαeβ=231-12-12032-32eaebec---(4)]]>

這樣導出的永磁同步電機定子的三相繞組中的兩相靜止坐標下的α軸反電動勢eα和永磁同步電機定子的三相繞組中的兩相靜止坐標下的β軸反電動勢eβ就形成了波形真實數據，再把波形真實數據保存于緩存區中以備生成觀測波形，在數據存放時，每一次循環，數組都會經過向后移位將新讀取到的數據存放在緩存區最前面，數組尾部移出的數據將被剔除；

步驟8：把緩存區中的波形真實數據送到波形顯示窗口針對對應的永磁同步電機的定子的反電動勢以幅值-時間曲線的形式進行顯示，或者在儀器顯示部分通過指針狀圖標在圓弧狀刻度區域內標示并在對應的用來顯示永磁同步電機定子的兩相靜止坐標下的α軸反電動勢值的文本框或者用來顯示永磁同步電機定子的兩相靜止坐標下的β軸反電動勢值的文本框顯示反電動勢值；

所述的可視化監控兩相反電動勢的永磁同步電機控制系統包括在永磁同步電機定子的三相繞組中的A相繞組、B相繞組和C組繞組旁分別設置有第一羅氏線圈電流傳感器、第二羅氏線圈電流傳感器和第三羅氏線圈電流傳感器，所述的第一羅氏線圈電流傳感器、第二羅氏線圈電流傳感器和第三羅氏線圈電流傳感器能夠分別感應出三相繞組的A相繞組、B相繞組和C組繞組的電流，所述的第一羅氏線圈電流傳感器、第二羅氏線圈電流傳感器和第三羅氏線圈電流傳感器分別同帶有SCI模塊的基于DSP的數據采集系統的第一輸入引腳、第二輸入引腳和第三輸入引腳相連接，另外第一電壓變送器連接在永磁同步電機定子的三相繞組的A相繞組和B相繞組之間,第二電壓變送器連接在永磁同步電機定子的三相繞組的B相繞組和C相繞組之間,第三電壓變送器連接在永磁同步電機定子的三相繞組的A相繞組和C相繞組之間,所述的第一電壓變送器、第二電壓變送器和第三電壓變送器分別同基于DSP的數據采集系統的第四輸入引腳、第五輸入引腳和第六輸入引腳相連接,所述的基于DSP的數據采集系統還通過RS232接口同上位機相連接，所述的上位機帶有基于LabVIEW的定子的兩相靜止坐標下的反電動勢檢測模塊，所述的上位機中還包含有VISA模塊；所述的基于LabVIEW的定子的兩相靜止坐標下的反電動勢檢測模塊包括有人機交互界面，所述的人機交互界面包括操作界面部分與顯示界面部分，所述的操作界面部分為通過對操作界面進行操作后就能經過基于LabVIEW的定子的兩相靜止坐標下的反電動勢檢測模塊對上位機發送指令；所述的顯示界面部分分為波形顯示部分和儀表顯示部分，所述的波形顯示部分能夠檢測到選定范圍內永磁同步電機的定子的兩相靜止坐標下的反電動勢數據的整個變化過程；所述的儀表顯示部分能夠穩定顯示永磁同步電機的定子的兩相靜止坐標下的反電動勢的數據；所述的波形顯示部分通過波形顯示窗口顯示永磁同步電機的定子電流的幅值-時間曲線，所述的儀表顯示部分包括有兩個圓弧狀刻度區域，所述的兩個圓弧狀刻度區域分別用來表示永磁同步電機定子的兩相靜止坐標下的α軸反電動勢值范圍和永磁同步電機定子的兩相靜止坐標下的β軸反電動勢值范圍，所述的兩個圓弧狀刻度區域的下方各自設置有一個指針狀圖標，所述的兩個圓弧狀刻度區域的上方分別設置有用來顯示永磁同步電機定子的兩相靜止坐標下的α軸反電動勢值的文本框和用來顯示永磁同步電機定子的兩相靜止坐標下的β軸反電動勢值的文本框；

所述的操作界面部分包括串口參數設置部分、波形選擇部分、波形調整部分、控制部分以及波形顯示參數設置部分，所述的串口參數設置部分用于對串口通信的參數的初始化，所述的串口參數設置部分包括有用于串行端口號選擇的選擇框和用于設置串口通信波特率的文本框，所述的用于串行端口號選擇的選擇框中預設的選擇值為上位機能夠識別的串行端口號，所述的波形顯示參數設置部分包括用來設置數據IQ格式的轉換模式的文本框、用來設置緩存大小的文本框以及用來設置采樣頻率的文本框，所述的波形調整部分包括用來選擇基于DSP的數據采集系統的通道的選擇按鈕、用來選擇是否對被選擇的基于DSP的數據采集系統的通道的幅值進行測量的游標開關按鈕、用來選擇是否對被選擇的基于DSP的數據采集系統的通道的時間進行測量的游標開關按鈕、用來顯示被選擇的基于DSP的數據采集系統的通道的幅值的文本框、用來顯示被選擇的基于DSP的數據采集系統的通道的時間的文本框、用于設置游標刻度值的文本框以及用于波形移動的左右拉條，所述的控制部分包括開始按鈕、暫停按鈕和停止按鈕，所述的開始按鈕、暫停按鈕和停止按鈕分別對被測波形執行啟動、暫停運行和終止運行的控制，所述的波形選擇部分包括用于選擇顯示永磁同步電機定子的三相繞組中的兩相靜止坐標下的α軸反電動勢波形的點選框和用于選擇顯示永磁同步電機定子的兩相靜止坐標下的β軸反電動勢波形的點選框，這樣就能通過選擇后在波形顯示窗口顯示對應選擇的繞組的反電動勢波形圖。