CN104167970A - 可视化监控反电势的永磁同步电机矢量控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种可视化监控反电势的永磁同步电机矢量控制系统及其方法，非接触式霍尔效应电流传感器分别同带有SCI模块的基于DSP的数据采集系统的输入引脚相连接，电压传感器也分别同基于DSP的数据采集系统的输入引脚相连接,所述的基于DSP的数据采集系统同上位机相连接，所述的上位机带有基于LabVIEW的定子的反电势检测模块，所述的上位机中还包含有VISA模块，所述的基于DSP的数据采集系统还通过RS232接口同上位机相连接，所述的上位机带有基于LabVIEW的定子的反电势检测模块，并结合其方法可有效避免现有技术中的目前还没有一种实现容易并且维护性好的结构来实现直观的跟踪永磁同步电机定子的反电势的方法的缺陷。

Description

可视化监控反电势的永磁同步电机矢量控制系统及方法

技术领域

本发明属于永磁同步电机定子反电势技术领域，具体涉及一种可视化监控反电势的永磁同步电机矢量控制系统及其方法。

背景技术

永磁同步电机其实就是同步交流伺服电动机的一种。所谓永磁同步电机就是转子上不是线圈或感应材料，而是永磁体。在永磁同步电机中，定子的反电势对推力质量影响很大，这样定子的反电势就需要实时跟踪，但是目前还没有一种实现容易并且维护性好的结构来实现直观的跟踪永磁同步电机定子的反电势的方法。

发明内容

本发明的目的提供一种可视化监控反电势的永磁同步电机矢量控制系统及其方法，非接触式霍尔效应电流传感器分别同带有SCI模块的基于DSP的数据采集系统的第一输入引脚、第二输入引脚和第三输入引脚相连接，电压传感器分别同基于DSP的数据采集系统的第四输入引脚、第五输入引脚和第六输入引脚相连接,所述的基于DSP的数据采集系统还通过RS232接口同上位机相连接，所述的上位机带有基于LabVIEW的定子的反电势检测模块，所述的上位机中还包含有VISA模块，所述的基于DSP的数据采集系统还通过RS232接口同上位机相连接，所述的上位机带有基于LabVIEW的定子的反电势检测模块，所述的上位机中还包含有VISA模块，并结合其方法可有效避免现有技术中的目前还没有一种实现容易并且维护性好的结构来实现直观的跟踪永磁同步电机定子的反电势的方法的缺陷。

为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种可视化监控反电势的永磁同步电机矢量控制系统及其方法的解决方案，具体如下：

一种可视化监控反电势的永磁同步电机矢量控制系统，包括在永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组、B相绕组和C组绕组旁分别设置有第一非接触式霍尔效应电流传感器1、第二非接触式霍尔效应电流传感器2和第三非接触式霍尔效应电流传感器3，所述的第一非接触式霍尔效应电流传感器1、第二非接触式霍尔效应电流传感器2和第三非接触式霍尔效应电流传感器3能够分别感应出三相绕组的A相绕组、B相绕组和C组绕组的电流，所述的第一非接触式霍尔效应电流传感器1、第二非接触式霍尔效应电流传感器2和第三非接触式霍尔效应电流传感器3分别同带有SCI模块的基于DSP的数据采集系统4的第一输入引脚5、第二输入引脚6和第三输入引脚7相连接，另外第一电压传感器11连接在永磁同步电机定子的三相绕组的A相绕组和B相绕组之间,第二电压传感器12连接在永磁同步电机定子的三相绕组的B相绕组和C相绕组之间,第三电压传感器13连接在永磁同步电机定子的三相绕组的A相绕组和C相绕组之间,所述的第一电压传感器11、第二电压传感器12和第三电压传感器13分别同基于DSP的数据采集系统4的第四输入引脚14、第五输入引脚15和第六输入引脚16相连接,所述的基于DSP的数据采集系统4还通过RS232接口8同上位机9相连接，所述的上位机9带有基于LabVIEW的定子的反电势检测模块10，所述的上位机9中还包含有VISA模块。

所述的基于LabVIEW的定子的反电势检测模块10包括有人机交互界面，所述的人机交互界面包括操作界面部分与显示界面部分，所述的操作界面部分为通过对操作界面的进行操作后就能经过基于LabVIEW的定子的反电势检测模块10对上位机9发送指令；所述的显示界面部分分为波形显示部分和仪表显示部分，所述的波形显示部分能够检测到选定范围内永磁同步电机的定子的反电势数据的整个变化过程；所述的仪表显示部分能够稳定显示永磁同步电机的定子的反电势的数据。

所述的波形显示部分通过波形显示窗口显示永磁同步电机的定子电流的幅值-时间曲线，所述的仪器显示部分包括有三个圆弧状刻度区域，所述的三个圆弧状刻度区域分别用来表示永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的的反电势值范围、永磁同步电机定子的三相绕组中的B相绕组的的反电势值范围以及永磁同步电机定子的三相绕组中的C相绕组的的反电势值范围，所述的三个圆弧状刻度区域的下方各自设置有一个指针状图标，所述的三个圆弧状刻度区域的上方分别设置有用来显示永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的反电势值的文本框、永磁同步电机定子的三相绕组中的B相绕组的反电势值的文本框以及永磁同步电机定子的三相绕组中的C相绕组的反电势值的文本框。

所述的操作界面部分包括串口参数设置部分、波形选择部分、波形调整部分、控制部分以及波形显示参数设置部分，所述的串口参数设置部分用于对串口通信的参数的初始化，所述的串口参数设置部分包括有用于串行端口号选择的选择框和用于设置串口通信波特率的文本框，所述的用于串行端口号选择的选择框中预设的选择值为上位机9能够识别的串行端口号，所述的波形显示参数设置部分包括用来设置数据IQ格式的转换模式的文本框、用来设置缓存大小的文本框以及用来设置采样频率的文本框，所述的波形调整部分包括用来选择基于DSP的数据采集系统的通道的选择按钮、用来选择是否对被选择的基于DSP的数据采集系统的通道的幅值进行测量的游标开关按钮、用来选择是否对被选择的基于DSP的数据采集系统的通道的时间进行测量的游标开关按钮、用来显示被选择的基于DSP的数据采集系统的通道的幅值的文本框、用来显示被选择的基于DSP的数据采集系统的通道的时间的文本框、用于设置游标刻度值的文本框以及用于波形移动的左右拉条，所述的控制部分包括开始按钮、暂停按钮和停止按钮，所述的开始按钮、暂停按钮和停止按钮分别对被测波形执行启动、暂停运行和终止运行的控制，所述的波形选择部分包括用于选择显示永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的反电势波形的点选框、用于选择显示永磁同步电机定子的三相绕组中的B相绕组的反电势波形的点选框和用于选择显示永磁同步电机定子的三相绕组中的C相绕组的反电势波形的点选框，这样就能通过选择后在波形显示窗口显示对应选择的绕组的反电势波形图。

所述的可视化监控反电势的永磁同步电机矢量控制系统的方法，步骤如下：

步骤1：首先启动可视化监控反电势的永磁同步电机矢量控制系统，第一非接触式霍尔效应电流传感器1、第二非接触式霍尔效应电流传感器2和第三非接触式霍尔效应电流传感器3、第一电压传感器11、第二电压传感器12和第三电压传感器13分别对永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的电流、B相绕组的电流、C组绕组的电流、A相和B相之间的线电压、B相和C相之间的线电压以及A相和C相之间的线电压进行数据采集，并把采集到的永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的电流值、B相绕组的电流值、C组绕组的电流值、A相和B相之间的线电压值、B相和C相之间的线电压值以及A相和C相之间的线电压值传递到基于DSP的数据采集系统4，并通过基于LabVIEW的定子的反电势检测模块10运行人机交互界面，在人机交互界面上串口参数设置部分选择串行端口号和串口通信波特率，并让串口通信波特率同基于DSP的数据采集系统4中的SCI模块内设置的串口通信波特率一致；

步骤2：在基于LabVIEW的定子的反电势检测模块10的其他地方对串口通信的奇偶校验位、数据比特位和停止位进行设置，所述的对串口通信的奇偶校验位、数据比特位和停止位设置的值分别同基于DSP的数据采集系统4中的SCI模块内设置的串口通信的奇偶校验位、数据比特位和停止位设置的值一致；

步骤3：另外在用来设置数据IQ格式的转换模式的文本框、用来设置缓存大小的文本框以及用来设置采样频率的文本框中分别进行对数据IQ格式的转换模式、缓存大小以及采样频率的设置，通过用来选择基于DSP的数据采集系统的通道的选择按钮进行对基于DSP的数据采集系统的通道的选择，通过用来选择是否对被选择的基于DSP的数据采集系统的通道的幅值进行测量的游标开关按钮、用来选择是否对被选择的基于DSP的数据采集系统的通道的时间进行测量的游标开关按钮以及用于设置游标刻度值的文本框分别进行是否对被选择的基于DSP的数据采集系统的通道的幅值进行测量做出选择、是否对被选择的基于DSP的数据采集系统的通道的时间进行测量做出选择以及设置游标刻度值；

步骤4：通过点选用于选择显示永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的反电势波形的点选框、用于选择显示永磁同步电机定子的三相绕组中的B相绕组的反电势波形的点选框和用于选择显示永磁同步电机定子的三相绕组中的C相绕组的反电势波形的点选框来选择在波形显示窗口显示的反电势波形类别，这样就完成了初始化设置；

步骤5：然后当点击了开始按钮后，所述的基于LabVIEW的定子的反电势检测模块10就把测量指令通过RS232接口8发送到基于DSP的数据采集系统4，所述的测量指令包括有初始化设置的信息，并且基于LabVIEW的定子的反电势检测模块10在内存中设置有用来保存当前初始化设置的信息的数组，每次在保存当前初始化设置的信息之前，先把当前初始化设置的信息同上一次保存在该数组中的上一次初始化设置的信息相比较，如果有差异，就将当前初始化设置的信息保存到用来保存当前初始化设置的信息的数组中，如果没有差异，用来保存当前初始化设置的信息的数组的数据保持不变；

步骤6：当基于DSP的数据采集系统4接收到经由RS232接口8传递来的包括有初始化设置的信息的测量指令，就会根据初始化设置的信息中的选择在波形显示窗口显示的反电势波形类别和对基于DSP的数据采集系统的通道的选择把实时采集的同能推导出与反电势波形类别相对应的反电势相关的永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的电流、B相绕组的电流、C组绕组的电流、A相和B相之间的线电压、B相和C相之间的线电压或者A相和C相之间的线电压数据通过选择的通道发送到上位机9中；

步骤7：上位机9接收到电流数据后，基于LabVIEW的定子的反电势检测模块10就设置缓存区来存储接收到的永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的电流、B相绕组的电流、C组绕组的电流、A相和B相之间的线电压、B相和C相之间的线电压或者A相和C相之间的线电压数据，串口通信每次以4个字节为一组的收发数据，接收到的电流输数据为IQ格式的数据，这样再经过格式转化将接收到的永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的电流、B相绕组的电流、C组绕组的电流、A相和B相之间的线电压、B相和C相之间的线电压或者A相和C相之间的线电压数据转换成普通十进制有符号数所表示的波形真实数据，格式转化的具体方式为先判断接收到的永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的电流、B相绕组的电流、C组绕组的电流、A相和B相之间的线电压、B相和C相之间的线电压或者A相和C相之间的线电压数据的正负号属性来导出有符号数，有符号数再经过逆运算即可得到永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的电流、B相绕组的电流、C组绕组的电流、A相和B相之间的线电压、B相和C相之间的线电压或者A相和C相之间的线电压的真实数据，而永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的电流、B相绕组的电流、C组绕组的电流、A相和B相之间的线电压、B相和C相之间的线电压或者A相和C相之间的线电压的真实数据分别为i_a、i_b、i_c、u_ab、u_bc以及u_ac，而基于LabVIEW的定子的反电势检测模块10就通过公式(1)、公式(2)和公式(3)来分别导出永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的反电势、B相绕组的反电势或者C相绕组的反电势，所述的永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的反电势、B相绕组的反电势和C相绕组的反电势分别表示为e_a、e_b以及e_c：

$e_a=\frac{u_{\mathrm{ab}}-u_{\mathrm{ac}}}{2}-\frac{3{\mathrm{Ri}}_a}{2}-\frac{3L{\mathrm{pi}}_a}{2}---\left(1\right)$

$e_b=\frac{u_{\mathrm{bc}}-u_{\mathrm{ab}}}{2}-\frac{3{\mathrm{Ri}}_b}{2}-\frac{3L{\mathrm{pi}}_b}{2}---\left(2\right)$

$e_c=\frac{u_{\mathrm{ac}}-u_{\mathrm{ab}}}{2}-\frac{3{\mathrm{Ri}}_c}{2}-\frac{3L{\mathrm{pi}}_c}{2}---\left(3\right)$

其中p为微分算子，L为永磁同步电机定子相绕组自感和互感之差，这样导出的永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的反电势、B相绕组的反电势或者C相绕组的反电势就形成了波形真实数据，再把波形真实数据保存于缓存区中以备生成观测波形，在数据存放时，每一次循环，数组都会经过向后移位将新读取到的数据存放在缓存区最前面，数组尾部移出的数据将被剔除；

步骤8：把缓存区中的波形真实数据送到波形显示窗口针对对应的永磁同步电机的定子的反电势以幅值-时间曲线的形式进行显示，或者在仪器显示部分通过指针状图标在圆弧状刻度区域内标示并在对应的用来显示永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的反电势值的文本框、永磁同步电机定子的三相绕组中的B相绕组的反电势值的文本框或者永磁同步电机定子的三相绕组中的C相绕组的反电势值的文本框中显示反电势值。

本发明在显示过程中，幅值和时间刻度还可以根据需要进行放大和缩小，以便于对波形细部进行分析。实现波形显示后，还可以通过面板上的时间幅值游标对波形时间和幅值的大小进行测量，实现对被测量的定量分析。

附图说明

图1为本发明的可视化监控反电势的永磁同步电机矢量控制系统连接结构示意图。

具体实施方式

LabVIEW提供很多外观与传统仪器类似的控件，可用来方便地创建用户界面。用户界面在LabVIEW中被称为前面板。使用图标和连线，可以通过编程对前面板上的对象进行控制。这就是图形化源代码，又称G代码。LabVIEW的图形化源代码在某种程度上类似于流程图，因此又被称作程序框图代码。

如图1所示，可视化监控反电势的永磁同步电机矢量控制系统，包括在永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组、B相绕组和C组绕组旁分别设置有第一非接触式霍尔效应电流传感器1、第二非接触式霍尔效应电流传感器2和第三非接触式霍尔效应电流传感器3，所述的第一非接触式霍尔效应电流传感器1、第二非接触式霍尔效应电流传感器2和第三非接触式霍尔效应电流传感器3能够分别感应出三相绕组的A相绕组、B相绕组和C组绕组的电流，所述的第一非接触式霍尔效应电流传感器1、第二非接触式霍尔效应电流传感器2和第三非接触式霍尔效应电流传感器3分别同带有SCI模块的基于DSP的数据采集系统4的第一输入引脚5、第二输入引脚6和第三输入引脚7相连接，另外第一电压传感器11连接在永磁同步电机定子的三相绕组的A相绕组和B相绕组之间,第二电压传感器12连接在永磁同步电机定子的三相绕组的B相绕组和C相绕组之间,第三电压传感器13连接在永磁同步电机定子的三相绕组的A相绕组和C相绕组之间,所述的第一电压传感器11、第二电压传感器12和第三电压传感器13分别同基于DSP的数据采集系统4的第四输入引脚14、第五输入引脚15和第六输入引脚16相连接,所述的基于DSP的数据采集系统4还通过RS232接口8同上位机9相连接，所述的上位机9带有基于LabVIEW的定子的反电势检测模块10，所述的上位机9中还包含有VISA模块。所述的基于LabVIEW的定子的反电势检测模块10包括有人机交互界面，所述的人机交互界面包括操作界面部分与显示界面部分，所述的操作界面部分为通过对操作界面的进行操作后就能经过基于LabVIEW的定子的反电势检测模块10对上位机9发送指令；所述的显示界面部分分为波形显示部分和仪表显示部分，所述的波形显示部分能够检测到选定范围内永磁同步电机的定子的反电势数据的整个变化过程；所述的仪表显示部分能够稳定显示永磁同步电机的定子的反电势的数据。所述的波形显示部分通过波形显示窗口显示永磁同步电机的定子电流的幅值-时间曲线，所述的仪器显示部分包括有三个圆弧状刻度区域，所述的三个圆弧状刻度区域分别用来表示永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的的反电势值范围、永磁同步电机定子的三相绕组中的B相绕组的的反电势值范围以及永磁同步电机定子的三相绕组中的C相绕组的的反电势值范围，所述的三个圆弧状刻度区域的下方各自设置有一个指针状图标，所述的三个圆弧状刻度区域的上方分别设置有用来显示永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的反电势值的文本框、永磁同步电机定子的三相绕组中的B相绕组的反电势值的文本框以及永磁同步电机定子的三相绕组中的C相绕组的反电势值的文本框。所述的操作界面部分包括串口参数设置部分、波形选择部分、波形调整部分、控制部分以及波形显示参数设置部分，所述的串口参数设置部分用于对串口通信的参数的初始化，所述的串口参数设置部分包括有用于串行端口号选择的选择框和用于设置串口通信波特率的文本框，所述的用于串行端口号选择的选择框中预设的选择值为上位机9能够识别的串行端口号，所述的波形显示参数设置部分包括用来设置数据IQ格式的转换模式的文本框、用来设置缓存大小的文本框以及用来设置采样频率的文本框，所述的波形调整部分包括用来选择基于DSP的数据采集系统的通道的选择按钮、用来选择是否对被选择的基于DSP的数据采集系统的通道的幅值进行测量的游标开关按钮、用来选择是否对被选择的基于DSP的数据采集系统的通道的时间进行测量的游标开关按钮、用来显示被选择的基于DSP的数据采集系统的通道的幅值的文本框、用来显示被选择的基于DSP的数据采集系统的通道的时间的文本框、用于设置游标刻度值的文本框以及用于波形移动的左右拉条，所述的控制部分包括开始按钮、暂停按钮和停止按钮，所述的开始按钮、暂停按钮和停止按钮分别对被测波形执行启动、暂停运行和终止运行的控制，所述的波形选择部分包括用于选择显示永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的反电势波形的点选框、用于选择显示永磁同步电机定子的三相绕组中的B相绕组的反电势波形的点选框和用于选择显示永磁同步电机定子的三相绕组中的C相绕组的反电势波形的点选框，这样就能通过选择后在波形显示窗口显示对应选择的绕组的反电势波形图。

所述的可视化监控反电势的永磁同步电机矢量控制系统的方法，步骤如下：

步骤1：首先启动可视化监控反电势的永磁同步电机矢量控制系统，第一非接触式霍尔效应电流传感器1、第二非接触式霍尔效应电流传感器2和第三非接触式霍尔效应电流传感器3、第一电压传感器11、第二电压传感器12和第三电压传感器13分别对永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的电流、B相绕组的电流、C组绕组的电流、A相和B相之间的线电压、B相和C相之间的线电压以及A相和C相之间的线电压进行数据采集，并把采集到的永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的电流值、B相绕组的电流值、C组绕组的电流值、A相和B相之间的线电压值、B相和C相之间的线电压值以及A相和C相之间的线电压值传递到基于DSP的数据采集系统4，并通过基于LabVIEW的定子的反电势检测模块10运行人机交互界面，在人机交互界面上串口参数设置部分选择串行端口号和串口通信波特率，并让串口通信波特率同基于DSP的数据采集系统4中的SCI模块内设置的串口通信波特率一致；

步骤2：在基于LabVIEW的定子的反电势检测模块10的其他地方对串口通信的奇偶校验位、数据比特位和停止位进行设置，所述的对串口通信的奇偶校验位、数据比特位和停止位设置的值分别同基于DSP的数据采集系统4中的SCI模块内设置的串口通信的奇偶校验位、数据比特位和停止位设置的值一致；

步骤3：另外在用来设置数据IQ格式的转换模式的文本框、用来设置缓存大小的文本框以及用来设置采样频率的文本框中分别进行对数据IQ格式的转换模式、缓存大小以及采样频率的设置，通过用来选择基于DSP的数据采集系统的通道的选择按钮进行对基于DSP的数据采集系统的通道的选择，通过用来选择是否对被选择的基于DSP的数据采集系统的通道的幅值进行测量的游标开关按钮、用来选择是否对被选择的基于DSP的数据采集系统的通道的时间进行测量的游标开关按钮以及用于设置游标刻度值的文本框分别进行是否对被选择的基于DSP的数据采集系统的通道的幅值进行测量做出选择、是否对被选择的基于DSP的数据采集系统的通道的时间进行测量做出选择以及设置游标刻度值；

步骤4：通过点选用于选择显示永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的反电势波形的点选框、用于选择显示永磁同步电机定子的三相绕组中的B相绕组的反电势波形的点选框和用于选择显示永磁同步电机定子的三相绕组中的C相绕组的反电势波形的点选框来选择在波形显示窗口显示的反电势波形类别，这样就完成了初始化设置；

步骤5：然后当点击了开始按钮后，所述的基于LabVIEW的定子的反电势检测模块10就把测量指令通过RS232接口8发送到基于DSP的数据采集系统4，所述的测量指令包括有初始化设置的信息，并且基于LabVIEW的定子的反电势检测模块10在内存中设置有用来保存当前初始化设置的信息的数组，每次在保存当前初始化设置的信息之前，先把当前初始化设置的信息同上一次保存在该数组中的上一次初始化设置的信息相比较，如果有差异，就将当前初始化设置的信息保存到用来保存当前初始化设置的信息的数组中，如果没有差异，用来保存当前初始化设置的信息的数组的数据保持不变；

步骤6：当基于DSP的数据采集系统4接收到经由RS232接口8传递来的包括有初始化设置的信息的测量指令，就会根据初始化设置的信息中的选择在波形显示窗口显示的反电势波形类别和对基于DSP的数据采集系统的通道的选择把实时采集的同能推导出与反电势波形类别相对应的反电势相关的永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的电流、B相绕组的电流、C组绕组的电流、A相和B相之间的线电压、B相和C相之间的线电压或者A相和C相之间的线电压数据通过选择的通道发送到上位机9中；

步骤7：上位机9接收到电流数据后，基于LabVIEW的定子的反电势检测模块10就设置缓存区来存储接收到的永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的电流、B相绕组的电流、C组绕组的电流、A相和B相之间的线电压、B相和C相之间的线电压或者A相和C相之间的线电压数据，串口通信每次以4个字节为一组的收发数据，接收到的电流输数据为IQ格式的数据，这样再经过格式转化将接收到的永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的电流、B相绕组的电流、C组绕组的电流、A相和B相之间的线电压、B相和C相之间的线电压或者A相和C相之间的线电压数据转换成普通十进制有符号数所表示的波形真实数据，格式转化的具体方式为先判断接收到的永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的电流、B相绕组的电流、C组绕组的电流、A相和B相之间的线电压、B相和C相之间的线电压或者A相和C相之间的线电压数据的正负号属性来导出有符号数，有符号数再经过逆运算即可得到永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的电流、B相绕组的电流、C组绕组的电流、A相和B相之间的线电压、B相和C相之间的线电压或者A相和C相之间的线电压的真实数据，而永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的电流、B相绕组的电流、C组绕组的电流、A相和B相之间的线电压、B相和C相之间的线电压或者A相和C相之间的线电压的真实数据分别为i_a、i_b、i_c、u_ab、u_bc以及u_ac，而基于LabVIEW的定子的反电势检测模块10就通过公式(1)、公式(2)和公式(3)来分别导出永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的反电势、B相绕组的反电势或者C相绕组的反电势，所述的永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的反电势、B相绕组的反电势和C相绕组的反电势分别表示为e_a、e_b以及e_c：

$e_a=\frac{u_{\mathrm{ab}}-u_{\mathrm{ac}}}{2}-\frac{3{\mathrm{Ri}}_a}{2}-\frac{3L{\mathrm{pi}}_a}{2}---\left(1\right)$

$e_b=\frac{u_{\mathrm{bc}}-u_{\mathrm{ab}}}{2}-\frac{3{\mathrm{Ri}}_b}{2}-\frac{3L{\mathrm{pi}}_b}{2}---\left(2\right)$

$e_c=\frac{u_{\mathrm{ac}}-u_{\mathrm{ab}}}{2}-\frac{3{\mathrm{Ri}}_c}{2}-\frac{3L{\mathrm{pi}}_c}{2}---\left(3\right)$

其中p为微分算子，L为永磁同步电机定子相绕组自感和互感之差，这样导出的永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的反电势、B相绕组的反电势或者C相绕组的反电势就形成了波形真实数据，再把波形真实数据保存于缓存区中以备生成观测波形，在数据存放时，每一次循环，数组都会经过向后移位将新读取到的数据存放在缓存区最前面，数组尾部移出的数据将被剔除；

步骤8：把缓存区中的波形真实数据送到波形显示窗口针对对应的永磁同步电机的定子的反电势以幅值-时间曲线的形式进行显示，或者在仪器显示部分通过指针状图标在圆弧状刻度区域内标示并在对应的用来显示永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的反电势值的文本框、永磁同步电机定子的三相绕组中的B相绕组的反电势值的文本框或者永磁同步电机定子的三相绕组中的C相绕组的反电势值的文本框中显示反电势值。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种可视化监控反电势的永磁同步电机矢量控制系统，其特征在于包括在永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组、B相绕组和C组绕组旁分别设置有第一非接触式霍尔效应电流传感器、第二非接触式霍尔效应电流传感器和第三非接触式霍尔效应电流传感器，所述的第一非接触式霍尔效应电流传感器、第二非接触式霍尔效应电流传感器和第三非接触式霍尔效应电流传感器能够分别感应出三相绕组的A相绕组、B相绕组和C组绕组的电流，所述的第一非接触式霍尔效应电流传感器、第二非接触式霍尔效应电流传感器和第三非接触式霍尔效应电流传感器分别同带有SCI模块的基于DSP的数据采集系统的第一输入引脚、第二输入引脚和第三输入引脚相连接，另外第一电压传感器连接在永磁同步电机定子的三相绕组的A相绕组和B相绕组之间,第二电压传感器连接在永磁同步电机定子的三相绕组的B相绕组和C相绕组之间,第三电压传感器连接在永磁同步电机定子的三相绕组的A相绕组和C相绕组之间,所述的第一电压传感器、第二电压传感器和第三电压传感器分别同基于DSP的数据采集系统的第四输入引脚、第五输入引脚和第六输入引脚相连接,所述的基于DSP的数据采集系统还通过RS232接口同上位机相连接，所述的上位机带有基于LabVIEW的定子的反电势检测模块，所述的上位机中还包含有VISA模块。

2.根据权利要求1所述的可视化监控反电势的永磁同步电机矢量控制系统，其特征在于所述的基于LabVIEW的定子的反电势检测模块包括有人机交互界面，所述的人机交互界面包括操作界面部分与显示界面部分，所述的操作界面部分为通过对操作界面的进行操作后就能经过基于LabVIEW的定子的反电势检测模块对上位机发送指令；所述的显示界面部分分为波形显示部分和仪表显示部分，所述的波形显示部分能够检测到选定范围内永磁同步电机的定子的反电势数据的整个变化过程；所述的仪表显示部分能够稳定显示永磁同步电机的定子的反电势的数据。

3.根据权利要求2所述的可视化监控反电势的永磁同步电机矢量控制系统，其特征在于所述的波形显示部分通过波形显示窗口显示永磁同步电机的定子电流的幅值-时间曲线，所述的仪器显示部分包括有三个圆弧状刻度区域，所述的三个圆弧状刻度区域分别用来表示永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的的反电势值范围、永磁同步电机定子的三相绕组中的B相绕组的的反电势值范围以及永磁同步电机定子的三相绕组中的C相绕组的的反电势值范围，所述的三个圆弧状刻度区域的下方各自设置有一个指针状图标，所述的三个圆弧状刻度区域的上方分别设置有用来显示永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的反电势值的文本框、永磁同步电机定子的三相绕组中的B相绕组的反电势值的文本框以及永磁同步电机定子的三相绕组中的C相绕组的反电势值的文本框。

4.根据权利要求3所述的可视化监控反电势的永磁同步电机矢量控制系统，其特征在于所述的操作界面部分包括串口参数设置部分、波形选择部分、波形调整部分、控制部分以及波形显示参数设置部分，所述的串口参数设置部分用于对串口通信的参数的初始化，所述的串口参数设置部分包括有用于串行端口号选择的选择框和用于设置串口通信波特率的文本框，所述的用于串行端口号选择的选择框中预设的选择值为上位机能够识别的串行端口号，所述的波形显示参数设置部分包括用来设置数据IQ格式的转换模式的文本框、用来设置缓存大小的文本框以及用来设置采样频率的文本框，所述的波形调整部分包括用来选择基于DSP的数据采集系统的通道的选择按钮、用来选择是否对被选择的基于DSP的数据采集系统的通道的幅值进行测量的游标开关按钮、用来选择是否对被选择的基于DSP的数据采集系统的通道的时间进行测量的游标开关按钮、用来显示被选择的基于DSP的数据采集系统的通道的幅值的文本框、用来显示被选择的基于DSP的数据采集系统的通道的时间的文本框、用于设置游标刻度值的文本框以及用于波形移动的左右拉条，所述的控制部分包括开始按钮、暂停按钮和停止按钮，所述的开始按钮、暂停按钮和停止按钮分别对被测波形执行启动、暂停运行和终止运行的控制，所述的波形选择部分包括用于选择显示永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的反电势波形的点选框、用于选择显示永磁同步电机定子的三相绕组中的B相绕组的反电势波形的点选框和用于选择显示永磁同步电机定子的三相绕组中的C相绕组的反电势波形的点选框，这样就能通过选择后在波形显示窗口显示对应选择的绕组的反电势波形图。

5.根据权利要求4所述的可视化监控反电势的永磁同步电机矢量控制系统的方法，其特征在于，步骤如下：

步骤1：首先启动可视化监控反电势的永磁同步电机矢量控制系统，第一非接触式霍尔效应电流传感器、第二非接触式霍尔效应电流传感器和第三非接触式霍尔效应电流传感器、第一电压传感器、第二电压传感器和第三电压传感器分别对永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的电流、B相绕组的电流、C组绕组的电流、A相和B相之间的线电压、B相和C相之间的线电压以及A相和C相之间的线电压进行数据采集，并把采集到的永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的电流值、B相绕组的电流值、C组绕组的电流值、A相和B相之间的线电压值、B相和C相之间的线电压值以及A相和C相之间的线电压值传递到基于DSP的数据采集系统，并通过基于LabVIEW的定子的反电势检测模块运行人机交互界面，在人机交互界面上串口参数设置部分选择串行端口号和串口通信波特率，并让串口通信波特率同基于DSP的数据采集系统中的SCI模块内设置的串口通信波特率一致；

步骤2：在基于LabVIEW的定子的反电势检测模块的其他地方对串口通信的奇偶校验位、数据比特位和停止位进行设置，所述的对串口通信的奇偶校验位、数据比特位和停止位设置的值分别同基于DSP的数据采集系统4中的SCI模块内设置的串口通信的奇偶校验位、数据比特位和停止位设置的值一致；

步骤3：另外在用来设置数据IQ格式的转换模式的文本框、用来设置缓存大小的文本框以及用来设置采样频率的文本框中分别进行对数据IQ格式的转换模式、缓存大小以及采样频率的设置，通过用来选择基于DSP的数据采集系统的通道的选择按钮进行对基于DSP的数据采集系统的通道的选择，通过用来选择是否对被选择的基于DSP的数据采集系统的通道的幅值进行测量的游标开关按钮、用来选择是否对被选择的基于DSP的数据采集系统的通道的时间进行测量的游标开关按钮以及用于设置游标刻度值的文本框分别进行是否对被选择的基于DSP的数据采集系统的通道的幅值进行测量做出选择、是否对被选择的基于DSP的数据采集系统的通道的时间进行测量做出选择以及设置游标刻度值；

步骤4：通过点选用于选择显示永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的反电势波形的点选框、用于选择显示永磁同步电机定子的三相绕组中的B相绕组的反电势波形的点选框和用于选择显示永磁同步电机定子的三相绕组中的C相绕组的反电势波形的点选框来选择在波形显示窗口显示的反电势波形类别，这样就完成了初始化设置；

步骤5：然后当点击了开始按钮后，所述的基于LabVIEW的定子的反电势检测模块就把测量指令通过RS232接口发送到基于DSP的数据采集系统，所述的测量指令包括有初始化设置的信息，并且基于LabVIEW的定子的反电势检测模块在内存中设置有用来保存当前初始化设置的信息的数组，每次在保存当前初始化设置的信息之前，先把当前初始化设置的信息同上一次保存在该数组中的上一次初始化设置的信息相比较，如果有差异，就将当前初始化设置的信息保存到用来保存当前初始化设置的信息的数组中，如果没有差异，用来保存当前初始化设置的信息的数组的数据保持不变；

步骤6：当基于DSP的数据采集系统4接收到经由RS232接口传递来的包括有初始化设置的信息的测量指令，就会根据初始化设置的信息中的选择在波形显示窗口显示的反电势波形类别和对基于DSP的数据采集系统的通道的选择把实时采集的同能推导出与反电势波形类别相对应的反电势相关的永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的电流、B相绕组的电流、C组绕组的电流、A相和B相之间的线电压、B相和C相之间的线电压或者A相和C相之间的线电压数据通过选择的通道发送到上位机中；

步骤7：上位机接收到电流数据后，基于LabVIEW的定子的反电势检测模块就设置缓存区来存储接收到的永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的电流、B相绕组的电流、C组绕组的电流、A相和B相之间的线电压、B相和C相之间的线电压或者A相和C相之间的线电压数据，串口通信每次以4个字节为一组的收发数据，接收到的电流输数据为IQ格式的数据，这样再经过格式转化将接收到的永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的电流、B相绕组的电流、C组绕组的电流、A相和B相之间的线电压、B相和C相之间的线电压或者A相和C相之间的线电压数据转换成普通十进制有符号数所表示的波形真实数据，格式转化的具体方式为先判断接收到的永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的电流、B相绕组的电流、C组绕组的电流、A相和B相之间的线电压、B相和C相之间的线电压或者A相和C相之间的线电压数据的正负号属性来导出有符号数，有符号数再经过逆运算即可得到永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的电流、B相绕组的电流、C组绕组的电流、A相和B相之间的线电压、B相和C相之间的线电压或者A相和C相之间的线电压的真实数据，而永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的电流、B相绕组的电流、C组绕组的电流、A相和B相之间的线电压、B相和C相之间的线电压或者A相和C相之间的线电压的真实数据分别为i_a、i_b、i_c、u_ab、u_bc以及u_ac，而基于LabVIEW的定子的反电势检测模块就通过公式(1)、公式(2)和公式(3)来分别导出永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的反电势、B相绕组的反电势或者C相绕组的反电势，所述的永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的反电势、B相绕组的反电势和C相绕组的反电势分别表示为e_a、e_b以及e_c：

$e_a=\frac{u_{\mathrm{ab}}-u_{\mathrm{ac}}}{2}-\frac{3{\mathrm{Ri}}_a}{2}-\frac{3L{\mathrm{pi}}_a}{2}---\left(1\right)$

$e_b=\frac{u_{\mathrm{bc}}-u_{\mathrm{ab}}}{2}-\frac{3{\mathrm{Ri}}_b}{2}-\frac{3L{\mathrm{pi}}_b}{2}---\left(2\right)$

$e_c=\frac{u_{\mathrm{ac}}-u_{\mathrm{ab}}}{2}-\frac{3{\mathrm{Ri}}_c}{2}-\frac{3L{\mathrm{pi}}_c}{2}---\left(3\right)$

其中p为微分算子，L为永磁同步电机定子相绕组自感和互感之差，这样导出的永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的反电势、B相绕组的反电势或者C相绕组的反电势就形成了波形真实数据，再把波形真实数据保存于缓存区中以备生成观测波形，在数据存放时，每一次循环，数组都会经过向后移位将新读取到的数据存放在缓存区最前面，数组尾部移出的数据将被剔除；

步骤8：把缓存区中的波形真实数据送到波形显示窗口针对对应的永磁同步电机的定子的反电势以幅值-时间曲线的形式进行显示，或者在仪器显示部分通过指针状图标在圆弧状刻度区域内标示并在对应的用来显示永磁同步电机定子的三相绕组中的A相绕组的反电势值的文本框、永磁同步电机定子的三相绕组中的B相绕组的反电势值的文本框或者永磁同步电机定子的三相绕组中的C相绕组的反电势值的文本框中显示反电势值。