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基于可視化的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置角估算系統(tǒng)及方法
【專利摘要】一種基于可視化的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置角估算系統(tǒng)及其方法，包括在永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子上設(shè)置有角速度傳感器,所述的角速度傳感器同帶有SCI模塊的基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的第一輸入引腳相連接，所述的基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)還通過RS232接口同上位機(jī)相連接，所述的上位機(jī)帶有基于LabVIEW的轉(zhuǎn)子的位置角估算模塊，所述的上位機(jī)中還包含有VISA模塊。并結(jié)合其方法可有效避免現(xiàn)有技術(shù)中的獲得轉(zhuǎn)子位置信息的測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)元件過多往往會(huì)導(dǎo)致故障率增大、并且如果加上波形顯示系統(tǒng)就會(huì)更加復(fù)雜從而加大故障率的問題的缺陷。
【專利說明】基于可視化的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置角估算系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置角【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于可視化的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置角估算系統(tǒng)及其方法。

【背景技術(shù)】
[0002]永磁同步電機(jī)是靠晶閘管換向的。有了轉(zhuǎn)子位置信息，電機(jī)的位置信號(hào)可以作為輸入給DSP之類的處理器件，然后得到電流的分配關(guān)系，控制晶閘管哪個(gè)開那個(gè)關(guān)，這樣就能實(shí)現(xiàn)換晶閘管的操作。
[0003]通常獲得轉(zhuǎn)子位置信息的都是依靠測(cè)量裝置這樣的元件來進(jìn)行，但是現(xiàn)有的獲得轉(zhuǎn)子位置信息的測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)元件過多，往往會(huì)導(dǎo)致故障率增大的問題，并且如果加上波形顯示系統(tǒng)，就會(huì)更加復(fù)雜從而加大故障率的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的提供一種基于可視化的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置角估算系統(tǒng)及其方法，包括在永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子上設(shè)置有角速度傳感器，所述的角速度傳感器同帶有SCI模塊的基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的第一輸入引腳相連接，所述的基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)還通過RS232接口同上位機(jī)相連接，所述的上位機(jī)帶有基于LabVIEW的轉(zhuǎn)子的位置角估算模塊，所述的上位機(jī)中還包含有VISA模塊。并結(jié)合其方法可有效避免現(xiàn)有技術(shù)中的獲得轉(zhuǎn)子位置信息的測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)元件過多往往會(huì)導(dǎo)致故障率增大、并且如果加上波形顯示系統(tǒng)就會(huì)更加復(fù)雜從而加大故障率的問題的缺陷。
[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了一種基于可視化的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置角估算系統(tǒng)及其方法的解決方案，具體如下:
[0006]一種基于可視化的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置角估算系統(tǒng)，包括在永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子上設(shè)置有角速度傳感器1，所述的角速度傳感器I同帶有SCI模塊的基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4的第一輸入引腳5相連接，所述的基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4還通過RS232接口8同上位機(jī)9相連接，所述的上位機(jī)9帶有基于LabVIEW的轉(zhuǎn)子的位置角估算模塊10，所述的上位機(jī)9中還包含有VISA模塊。
[0007]所述的基于LabVIEW的轉(zhuǎn)子的位置角估算模塊10包括有人機(jī)交互界面，所述的人機(jī)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(duì)操作界面的進(jìn)行操作后就能經(jīng)過基于LabVIEW的轉(zhuǎn)子的位置角估算模塊10對(duì)上位機(jī)9發(fā)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估算到選定范圍內(nèi)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子的位置角數(shù)據(jù)的整個(gè)變化過程；所述的儀表顯示部分能夠穩(wěn)定顯示永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子的估算的位置角的數(shù)據(jù)。
[0008]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(jī)的轉(zhuǎn)子的位置角的幅值-時(shí)間曲線，所述的儀器顯示部分包括有一個(gè)圓弧狀刻度區(qū)域，所述的一個(gè)圓弧狀刻度區(qū)域用來表示永磁同步電機(jī)的估算的轉(zhuǎn)子的位置角度值范圍，所述的一個(gè)圓弧狀刻度區(qū)域的下方各自設(shè)置有一個(gè)指針狀圖標(biāo)，所述的一個(gè)圓弧狀刻度區(qū)域的上方分別設(shè)置有用來顯示永磁同步電機(jī)的估算的轉(zhuǎn)子的位置角度值的文本框。
[0009]所述的操作界面部分包括串口參數(shù)設(shè)置部分、波形選擇部分、波形調(diào)整部分、控制部分以及波形顯示參數(shù)設(shè)置部分，所述的串口參數(shù)設(shè)置部分用于對(duì)串口通信的參數(shù)的初始化，所述的串口參數(shù)設(shè)置部分包括有用于串行端口號(hào)選擇的選擇框和用于設(shè)置串口通信波特率的文本框，所述的用于串行端口號(hào)選擇的選擇框中預(yù)設(shè)的選擇值為上位機(jī)9能夠識(shí)別的串行端口號(hào)，所述的波形顯示參數(shù)設(shè)置部分包括用來設(shè)置數(shù)據(jù)IQ格式的轉(zhuǎn)換模式的文本框、用來設(shè)置緩存大小的文本框以及用來設(shè)置采樣頻率的文本框，所述的波形調(diào)整部分包括用來選擇基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的通道的選擇按鈕、用來選擇是否對(duì)被選擇的基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的通道的幅值進(jìn)行測(cè)量的游標(biāo)開關(guān)按鈕、用來選擇是否對(duì)被選擇的基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的通道的時(shí)間進(jìn)行測(cè)量的游標(biāo)開關(guān)按鈕、用來顯示被選擇的基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的通道的幅值的文本框、用來顯示被選擇的基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的通道的時(shí)間的文本框、用于設(shè)置游標(biāo)刻度值的文本框以及用于波形移動(dòng)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(duì)被測(cè)波形執(zhí)行啟動(dòng)、暫停運(yùn)行和終止運(yùn)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(jī)的估算的轉(zhuǎn)子的位置角度波形的點(diǎn)選框，這樣就能通過選擇后在波形顯示窗口顯示用于選擇顯示永磁同步電機(jī)的估算的轉(zhuǎn)子的位置角度波形圖。
[0010]所述的基于可視化的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置角估算系統(tǒng)的方法，步驟如下:
[0011]步驟1:首先啟動(dòng)基于可視化的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置角估算系統(tǒng)，角速度傳感器I對(duì)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子的角速度進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并把采集到的永磁同步電機(jī)的估算的轉(zhuǎn)子的角速度值傳遞到基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4，并通過基于LabVIEW的轉(zhuǎn)子的位置角估算模塊10運(yùn)行人機(jī)交互界面，在人機(jī)交互界面上串口參數(shù)設(shè)置部分選擇串行端口號(hào)和串口通信波特率，并讓串口通信波特率同基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4中的SCI模塊內(nèi)設(shè)置的串口通信波特率一致；
[0012]步驟2:在基于LabVIEW的轉(zhuǎn)子的位置角估算模塊10的其他地方對(duì)串口通信的奇偶校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)比特位和停止位進(jìn)行設(shè)置，所述的對(duì)串口通信的奇偶校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)比特位和停止位設(shè)置的值分別同基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4中的SCI模塊內(nèi)設(shè)置的串口通信的奇偶校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)比特位和停止位設(shè)置的值一致；
[0013]步驟3:另外在用來設(shè)置數(shù)據(jù)IQ格式的轉(zhuǎn)換模式的文本框、用來設(shè)置緩存大小的文本框以及用來設(shè)置采樣頻率的文本框中分別進(jìn)行對(duì)數(shù)據(jù)IQ格式的轉(zhuǎn)換模式、緩存大小以及采樣頻率的設(shè)置，通過用來選擇基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的通道的選擇按鈕進(jìn)行對(duì)基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的通道的選擇，通過用來選擇是否對(duì)被選擇的基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的通道的幅值進(jìn)行測(cè)量的游標(biāo)開關(guān)按鈕、用來選擇是否對(duì)被選擇的基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的通道的時(shí)間進(jìn)行測(cè)量的游標(biāo)開關(guān)按鈕以及用于設(shè)置游標(biāo)刻度值的文本框分別進(jìn)行是否對(duì)被選擇的基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的通道的幅值進(jìn)行測(cè)量做出選擇、是否對(duì)被選擇的基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的通道的時(shí)間進(jìn)行測(cè)量做出選擇以及設(shè)置游標(biāo)刻度值；
[0014]步驟4:通過點(diǎn)選用于選擇顯示永磁同步電機(jī)的估算的轉(zhuǎn)子的位置角度波形的點(diǎn)選框來選擇在波形顯示窗口顯示的永磁同步電機(jī)的估算的轉(zhuǎn)子的位置角度的波形類別，這樣就完成了初始化設(shè)置；
[0015]步驟5:然后當(dāng)點(diǎn)擊了開始按鈕后，所述的基于LabVIEW的轉(zhuǎn)子的位置角估算模塊10就把測(cè)量指令通過RS232接口 8發(fā)送到基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4，所述的測(cè)量指令包括有初始化設(shè)置的信息，并且基于LabVIEW的轉(zhuǎn)子的位置角估算模塊10在內(nèi)存中設(shè)置有用來保存當(dāng)前初始化設(shè)置的信息的數(shù)組，每次在保存當(dāng)前初始化設(shè)置的信息之前，先把當(dāng)前初始化設(shè)置的信息同上一次保存在該數(shù)組中的上一次初始化設(shè)置的信息相比較，如果有差異，就將當(dāng)前初始化設(shè)置的信息保存到用來保存當(dāng)前初始化設(shè)置的信息的數(shù)組中，如果沒有差異，用來保存當(dāng)前初始化設(shè)置的信息的數(shù)組的數(shù)據(jù)保持不變；
[0016]步驟6:當(dāng)基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4接收到經(jīng)由RS232接口 8傳遞來的包括有初始化設(shè)置的信息的測(cè)量指令，就會(huì)根據(jù)初始化設(shè)置的信息中的選擇在波形顯示窗口顯示的永磁同步電機(jī)的估算的轉(zhuǎn)子的位置角度的波形類別和對(duì)基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的通道的選擇把實(shí)時(shí)采集的同永磁同步電機(jī)的估算的轉(zhuǎn)子的位置角度的波形類別相對(duì)應(yīng)的角速度數(shù)據(jù)通過選擇的通道發(fā)送到上位機(jī)9中；
[0017]步驟7:上位機(jī)9接收到角速度數(shù)據(jù)后，基于LabVIEW的轉(zhuǎn)子的位置角估算模塊10就設(shè)置緩存區(qū)來存儲(chǔ)接收到的角速度數(shù)據(jù)，串口通信每次以4個(gè)字節(jié)為一組的收發(fā)數(shù)據(jù)，接收到的角速度數(shù)據(jù)為IQ格式的數(shù)據(jù)，這樣再經(jīng)過格式轉(zhuǎn)化將接收到的角速度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成普通十進(jìn)制有符號(hào)數(shù)所表示的波形真實(shí)數(shù)據(jù)，格式轉(zhuǎn)化的具體方式為先判斷接收到的角速度數(shù)據(jù)的正負(fù)號(hào)屬性來導(dǎo)出有符號(hào)數(shù)，有符號(hào)數(shù)再經(jīng)過逆運(yùn)算即可得到角速度的真實(shí)數(shù)據(jù)，并利用公式(I)來順序得到從第I個(gè)到第k+Ι個(gè)采樣周期的估算的轉(zhuǎn)子的位置角度:
[0018]Θ s (k+1) = Θ s (k) + ω (k) Ts (I)
[0019]其中0s(k+l)為第k+1個(gè)采樣周期的估算的轉(zhuǎn)子的位置角度，0s(k)為第k個(gè)采樣周期的估算的轉(zhuǎn)子的位置角度，ω (k)為第k個(gè)采樣周期的角速度的真實(shí)數(shù)據(jù)，Ts為一個(gè)采樣周期，k為大于等于O的整數(shù)，由此得到了從第I個(gè)到第k+Ι個(gè)采樣周期的估算的轉(zhuǎn)子的位置角度的波形真實(shí)數(shù)據(jù)，波形真實(shí)數(shù)據(jù)保存于緩存區(qū)中以備生成觀測(cè)波形，在數(shù)據(jù)存放時(shí)，每一次循環(huán)，數(shù)組都會(huì)經(jīng)過向后移位將新讀取到的數(shù)據(jù)存放在緩存區(qū)最前面，數(shù)組尾部移出的數(shù)據(jù)將被剔除；
[0020]步驟8:把緩存區(qū)中的波形真實(shí)數(shù)據(jù)送到波形顯示窗口針對(duì)對(duì)應(yīng)的永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子的位置角以幅值-時(shí)間曲線的形式進(jìn)行顯示，或者在儀器顯示部分通過指針狀圖標(biāo)在圓弧狀刻度區(qū)域內(nèi)標(biāo)示并在對(duì)應(yīng)的用來顯示永磁同步電機(jī)的估算的轉(zhuǎn)子的位置角度值的文本框中顯示位置角度值。
[0021]本發(fā)明在顯示過程中，通過單一的角速度傳感器元件就能完成對(duì)轉(zhuǎn)子位置角的估算，極大限度的降低了故障率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明的基于可視化的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置角估算系統(tǒng)連接結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]LabVIEW將創(chuàng)建用戶界面(稱為前面板)的工作自然地融合到開發(fā)周期當(dāng)中。LabVIEff的程序/子程序被稱為虛擬儀器(VI)。每個(gè)VI都有三個(gè)組成部分:程序框圖、前面板和圖標(biāo)/連接器。連接器是用來供其他的程序框圖調(diào)用本VI之用。程序員可以利用前面板上的控制控件將數(shù)據(jù)輸入正在運(yùn)行的VI，或者用顯示控件將運(yùn)算結(jié)果輸出。前面板還可以作為程序的接口:每個(gè)虛擬儀器既可以把前面板當(dāng)作用戶界面，作為一個(gè)程序來運(yùn)行；也可以作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)放到另一個(gè)VI程序框圖中，通過連接器面板連接起來，而前面板則定義VI的輸入和輸出。這意味著每個(gè)VI，在作為子程序嵌入到一個(gè)大型的項(xiàng)目之前，都可以很方便地進(jìn)行測(cè)試。
[0024]如圖1所示，基于可視化的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置角估算系統(tǒng)，包括在永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子上設(shè)置有角速度傳感器1，所述的角速度傳感器I同帶有SCI模塊的基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4的第一輸入引腳5相連接，所述的基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4還通過RS232接口 8同上位機(jī)9相連接，所述的上位機(jī)9帶有基于LabVIEW的轉(zhuǎn)子的位置角估算模塊10，所述的上位機(jī)9中還包含有VISA模塊。所述的基于LabVIEW的轉(zhuǎn)子的位置角估算模塊10包括有人機(jī)交互界面，所述的人機(jī)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(duì)操作界面的進(jìn)行操作后就能經(jīng)過基于LabVIEW的轉(zhuǎn)子的位置角估算模塊10對(duì)上位機(jī)9發(fā)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估算到選定范圍內(nèi)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子的位置角數(shù)據(jù)的整個(gè)變化過程；所述的儀表顯示部分能夠穩(wěn)定顯示永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子的估算的位置角的數(shù)據(jù)。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(jī)的轉(zhuǎn)子的位置角的幅值-時(shí)間曲線，所述的儀器顯示部分包括有一個(gè)圓弧狀刻度區(qū)域，所述的一個(gè)圓弧狀刻度區(qū)域用來表示永磁同步電機(jī)的估算的轉(zhuǎn)子的位置角度值范圍，所述的一個(gè)圓弧狀刻度區(qū)域的下方各自設(shè)置有一個(gè)指針狀圖標(biāo)，所述的一個(gè)圓弧狀刻度區(qū)域的上方分別設(shè)置有用來顯示永磁同步電機(jī)的估算的轉(zhuǎn)子的位置角度值的文本框。所述的操作界面部分包括串口參數(shù)設(shè)置部分、波形選擇部分、波形調(diào)整部分、控制部分以及波形顯示參數(shù)設(shè)置部分，所述的串口參數(shù)設(shè)置部分用于對(duì)串口通信的參數(shù)的初始化，所述的串口參數(shù)設(shè)置部分包括有用于串行端口號(hào)選擇的選擇框和用于設(shè)置串口通信波特率的文本框，所述的用于串行端口號(hào)選擇的選擇框中預(yù)設(shè)的選擇值為上位機(jī)9能夠識(shí)別的串行端口號(hào)，所述的波形顯示參數(shù)設(shè)置部分包括用來設(shè)置數(shù)據(jù)IQ格式的轉(zhuǎn)換模式的文本框、用來設(shè)置緩存大小的文本框以及用來設(shè)置采樣頻率的文本框，所述的波形調(diào)整部分包括用來選擇基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的通道的選擇按鈕、用來選擇是否對(duì)被選擇的基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的通道的幅值進(jìn)行測(cè)量的游標(biāo)開關(guān)按鈕、用來選擇是否對(duì)被選擇的基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的通道的時(shí)間進(jìn)行測(cè)量的游標(biāo)開關(guān)按鈕、用來顯示被選擇的基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的通道的幅值的文本框、用來顯示被選擇的基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的通道的時(shí)間的文本框、用于設(shè)置游標(biāo)刻度值的文本框以及用于波形移動(dòng)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(duì)被測(cè)波形執(zhí)行啟動(dòng)、暫停運(yùn)行和終止運(yùn)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(jī)的估算的轉(zhuǎn)子的位置角度波形的點(diǎn)選框，這樣就能通過選擇后在波形顯示窗口顯示用于選擇顯示永磁同步電機(jī)的估算的轉(zhuǎn)子的位置角度波形圖。
[0025]所述的基于可視化的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置角估算系統(tǒng)的方法，步驟如下:
[0026]步驟1:首先啟動(dòng)基于可視化的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置角估算系統(tǒng)，角速度傳感器I對(duì)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子的角速度進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并把采集到的永磁同步電機(jī)的估算的轉(zhuǎn)子的角速度值傳遞到基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4，并通過基于LabVIEW的轉(zhuǎn)子的位置角估算模塊10運(yùn)行人機(jī)交互界面，在人機(jī)交互界面上串口參數(shù)設(shè)置部分選擇串行端口號(hào)和串口通信波特率，并讓串口通信波特率同基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4中的SCI模塊內(nèi)設(shè)置的串口通信波特率一致；
[0027]步驟2:在基于LabVIEW的轉(zhuǎn)子的位置角估算模塊10的其他地方對(duì)串口通信的奇偶校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)比特位和停止位進(jìn)行設(shè)置，所述的對(duì)串口通信的奇偶校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)比特位和停止位設(shè)置的值分別同基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4中的SCI模塊內(nèi)設(shè)置的串口通信的奇偶校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)比特位和停止位設(shè)置的值一致；
[0028]步驟3:另外在用來設(shè)置數(shù)據(jù)IQ格式的轉(zhuǎn)換模式的文本框、用來設(shè)置緩存大小的文本框以及用來設(shè)置采樣頻率的文本框中分別進(jìn)行對(duì)數(shù)據(jù)IQ格式的轉(zhuǎn)換模式、緩存大小以及采樣頻率的設(shè)置，通過用來選擇基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的通道的選擇按鈕進(jìn)行對(duì)基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的通道的選擇，通過用來選擇是否對(duì)被選擇的基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的通道的幅值進(jìn)行測(cè)量的游標(biāo)開關(guān)按鈕、用來選擇是否對(duì)被選擇的基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的通道的時(shí)間進(jìn)行測(cè)量的游標(biāo)開關(guān)按鈕以及用于設(shè)置游標(biāo)刻度值的文本框分別進(jìn)行是否對(duì)被選擇的基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的通道的幅值進(jìn)行測(cè)量做出選擇、是否對(duì)被選擇的基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的通道的時(shí)間進(jìn)行測(cè)量做出選擇以及設(shè)置游標(biāo)刻度值；
[0029]步驟4:通過點(diǎn)選用于選擇顯示永磁同步電機(jī)的估算的轉(zhuǎn)子的位置角度波形的點(diǎn)選框來選擇在波形顯示窗口顯示的永磁同步電機(jī)的估算的轉(zhuǎn)子的位置角度的波形類別，這樣就完成了初始化設(shè)置；
[0030]步驟5:然后當(dāng)點(diǎn)擊了開始按鈕后，所述的基于LabVIEW的轉(zhuǎn)子的位置角估算模塊10就把測(cè)量指令通過RS232接口 8發(fā)送到基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4，所述的測(cè)量指令包括有初始化設(shè)置的信息，并且基于LabVIEW的轉(zhuǎn)子的位置角估算模塊10在內(nèi)存中設(shè)置有用來保存當(dāng)前初始化設(shè)置的信息的數(shù)組，每次在保存當(dāng)前初始化設(shè)置的信息之前，先把當(dāng)前初始化設(shè)置的信息同上一次保存在該數(shù)組中的上一次初始化設(shè)置的信息相比較，如果有差異，就將當(dāng)前初始化設(shè)置的信息保存到用來保存當(dāng)前初始化設(shè)置的信息的數(shù)組中，如果沒有差異，用來保存當(dāng)前初始化設(shè)置的信息的數(shù)組的數(shù)據(jù)保持不變；
[0031]步驟6:當(dāng)基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4接收到經(jīng)由RS232接口 8傳遞來的包括有初始化設(shè)置的信息的測(cè)量指令，就會(huì)根據(jù)初始化設(shè)置的信息中的選擇在波形顯示窗口顯示的永磁同步電機(jī)的估算的轉(zhuǎn)子的位置角度的波形類別和對(duì)基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的通道的選擇把實(shí)時(shí)采集的同永磁同步電機(jī)的估算的轉(zhuǎn)子的位置角度的波形類別相對(duì)應(yīng)的角速度數(shù)據(jù)通過選擇的通道發(fā)送到上位機(jī)9中；
[0032]步驟7:上位機(jī)9接收到角速度數(shù)據(jù)后，基于LabVIEW的轉(zhuǎn)子的位置角估算模塊10就設(shè)置緩存區(qū)來存儲(chǔ)接收到的角速度數(shù)據(jù)，串口通信每次以4個(gè)字節(jié)為一組的收發(fā)數(shù)據(jù)，接收到的角速度數(shù)據(jù)為IQ格式的數(shù)據(jù)，這樣再經(jīng)過格式轉(zhuǎn)化將接收到的角速度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成普通十進(jìn)制有符號(hào)數(shù)所表示的波形真實(shí)數(shù)據(jù)，格式轉(zhuǎn)化的具體方式為先判斷接收到的角速度數(shù)據(jù)的正負(fù)號(hào)屬性來導(dǎo)出有符號(hào)數(shù)，有符號(hào)數(shù)再經(jīng)過逆運(yùn)算即可得到角速度的真實(shí)數(shù)據(jù)，并利用公式(I)來順序得到從第I個(gè)到第k+Ι個(gè)采樣周期的估算的轉(zhuǎn)子的位置角度:
[0033]Θ s(k+l) = Θ s (k) + ω (k) Ts (I)
[0034]其中0s(k+l)為第k+1個(gè)采樣周期的估算的轉(zhuǎn)子的位置角度，0s(k)為第k個(gè)采樣周期的估算的轉(zhuǎn)子的位置角度，ω (k)為第k個(gè)采樣周期的角速度的真實(shí)數(shù)據(jù)，Ts為一個(gè)采樣周期，k為大于等于O的整數(shù)，由此得到了從第I個(gè)到第k+Ι個(gè)采樣周期的估算的轉(zhuǎn)子的位置角度的波形真實(shí)數(shù)據(jù)，波形真實(shí)數(shù)據(jù)保存于緩存區(qū)中以備生成觀測(cè)波形，在數(shù)據(jù)存放時(shí)，每一次循環(huán)，數(shù)組都會(huì)經(jīng)過向后移位將新讀取到的數(shù)據(jù)存放在緩存區(qū)最前面，數(shù)組尾部移出的數(shù)據(jù)將被剔除；
[0035]步驟8:把緩存區(qū)中的波形真實(shí)數(shù)據(jù)送到波形顯示窗口針對(duì)對(duì)應(yīng)的永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子的位置角以幅值-時(shí)間曲線的形式進(jìn)行顯示，或者在儀器顯示部分通過指針狀圖標(biāo)在圓弧狀刻度區(qū)域內(nèi)標(biāo)示并在對(duì)應(yīng)的用來顯示永磁同步電機(jī)的估算的轉(zhuǎn)子的位置角度值的文本框中顯示位置角度值。
[0036]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)，在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單的修改、等同替換與改進(jìn)等，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于可視化的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置角估算系統(tǒng)，其特征在于包括在永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子上設(shè)置有角速度傳感器，所述的角速度傳感器同帶有SCI模塊的基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的第一輸入引腳相連接，所述的基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)還通過RS232接口同上位機(jī)相連接，所述的上位機(jī)帶有基于LabVIEW的轉(zhuǎn)子的位置角估算模塊，所述的上位機(jī)中還包含有VISA模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可視化的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置角估算系統(tǒng)，其特征在于所述的基于LabVIEW的轉(zhuǎn)子的位置角估算模塊包括有人機(jī)交互界面，所述的人機(jī)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(duì)操作界面的進(jìn)行操作后就能經(jīng)過基于LabVIEW的轉(zhuǎn)子的位置角估算模塊對(duì)上位機(jī)發(fā)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估算到選定范圍內(nèi)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子的位置角數(shù)據(jù)的整個(gè)變化過程；所述的儀表顯示部分能夠穩(wěn)定顯示永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子的估算的位置角的數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于可視化的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置角估算系統(tǒng)，其特征在于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(jī)的轉(zhuǎn)子的位置角的幅值-時(shí)間曲線，所述的儀器顯示部分包括有一個(gè)圓弧狀刻度區(qū)域，所述的一個(gè)圓弧狀刻度區(qū)域用來表示永磁同步電機(jī)的估算的轉(zhuǎn)子的位置角度值范圍，所述的一個(gè)圓弧狀刻度區(qū)域的下方各自設(shè)置有一個(gè)指針狀圖標(biāo)，所述的一個(gè)圓弧狀刻度區(qū)域的上方分別設(shè)置有用來顯示永磁同步電機(jī)的估算的轉(zhuǎn)子的位置角度值的文本框。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于可視化的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置角估算系統(tǒng)，其特征在于所述的操作界面部分包括串口參數(shù)設(shè)置部分、波形選擇部分、波形調(diào)整部分、控制部分以及波形顯示參數(shù)設(shè)置部分，所述的串口參數(shù)設(shè)置部分用于對(duì)串口通信的參數(shù)的初始化，所述的串口參數(shù)設(shè)置部分包括有用于串行端口號(hào)選擇的選擇框和用于設(shè)置串口通信波特率的文本框，所述的用于串行端口號(hào)選擇的選擇框中預(yù)設(shè)的選擇值為上位機(jī)能夠識(shí)別的串行端口號(hào)，所述的波形顯示參數(shù)設(shè)置部分包括用來設(shè)置數(shù)據(jù)IQ格式的轉(zhuǎn)換模式的文本框、用來設(shè)置緩存大小的文本框以及用來設(shè)置采樣頻率的文本框，所述的波形調(diào)整部分包括用來選擇基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的通道的選擇按鈕、用來選擇是否對(duì)被選擇的基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的通道的幅值進(jìn)行測(cè)量的游標(biāo)開關(guān)按鈕、用來選擇是否對(duì)被選擇的基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的通道的時(shí)間進(jìn)行測(cè)量的游標(biāo)開關(guān)按鈕、用來顯示被選擇的基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的通道的幅值的文本框、用來顯示被選擇的基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的通道的時(shí)間的文本框、用于設(shè)置游標(biāo)刻度值的文本框以及用于波形移動(dòng)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(duì)被測(cè)波形執(zhí)行啟動(dòng)、暫停運(yùn)行和終止運(yùn)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(jī)的估算的轉(zhuǎn)子的位置角度波形的點(diǎn)選框，這樣就能通過選擇后在波形顯示窗口顯示用于選擇顯示永磁同步電機(jī)的估算的轉(zhuǎn)子的位置角度波形圖。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于可視化的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置角估算系統(tǒng)的方法，其特征在于，步驟如下: 步驟1:首先啟動(dòng)基于可視化的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置角估算系統(tǒng)，角速度傳感器對(duì)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子的角速度進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并把采集到的永磁同步電機(jī)的估算的轉(zhuǎn)子的角速度值傳遞到基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并通過基于LabVIEW的轉(zhuǎn)子的位置角估算模塊運(yùn)行人機(jī)交互界面，在人機(jī)交互界面上串口參數(shù)設(shè)置部分選擇串行端口號(hào)和串口通信波特率，并讓串口通信波特率同基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的SCI模塊內(nèi)設(shè)置的串口通信波特率一致； 步驟2:在基于LabVIEW的轉(zhuǎn)子的位置角估算模塊的其他地方對(duì)串口通信的奇偶校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)比特位和停止位進(jìn)行設(shè)置，所述的對(duì)串口通信的奇偶校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)比特位和停止位設(shè)置的值分別同基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的SCI模塊內(nèi)設(shè)置的串口通信的奇偶校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)比特位和停止位設(shè)置的值一致； 步驟3:另外在用來設(shè)置數(shù)據(jù)IQ格式的轉(zhuǎn)換模式的文本框、用來設(shè)置緩存大小的文本框以及用來設(shè)置采樣頻率的文本框中分別進(jìn)行對(duì)數(shù)據(jù)IQ格式的轉(zhuǎn)換模式、緩存大小以及采樣頻率的設(shè)置，通過用來選擇基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的通道的選擇按鈕進(jìn)行對(duì)基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的通道的選擇，通過用來選擇是否對(duì)被選擇的基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的通道的幅值進(jìn)行測(cè)量的游標(biāo)開關(guān)按鈕、用來選擇是否對(duì)被選擇的基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的通道的時(shí)間進(jìn)行測(cè)量的游標(biāo)開關(guān)按鈕以及用于設(shè)置游標(biāo)刻度值的文本框分別進(jìn)行是否對(duì)被選擇的基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的通道的幅值進(jìn)行測(cè)量做出選擇、是否對(duì)被選擇的基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的通道的時(shí)間進(jìn)行測(cè)量做出選擇以及設(shè)置游標(biāo)刻度值； 步驟4:通過點(diǎn)選用于選擇顯示永磁同步電機(jī)的估算的轉(zhuǎn)子的位置角度波形的點(diǎn)選框來選擇在波形顯示窗口顯示的永磁同步電機(jī)的估算的轉(zhuǎn)子的位置角度的波形類別，這樣就完成了初始化設(shè)置； 步驟5:然后當(dāng)點(diǎn)擊了開始按鈕后，所述的基于LabVIEW的轉(zhuǎn)子的位置角估算模塊就把測(cè)量指令通過RS232接口發(fā)送到基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述的測(cè)量指令包括有初始化設(shè)置的信息，并且基于LabVIEW的轉(zhuǎn)子的位置角估算模塊在內(nèi)存中設(shè)置有用來保存當(dāng)前初始化設(shè)置的信息的數(shù)組，每次在保存當(dāng)前初始化設(shè)置的信息之前，先把當(dāng)前初始化設(shè)置的信息同上一次保存在該數(shù)組中的上一次初始化設(shè)置的信息相比較，如果有差異，就將當(dāng)前初始化設(shè)置的信息保存到用來保存當(dāng)前初始化設(shè)置的信息的數(shù)組中，如果沒有差異，用來保存當(dāng)前初始化設(shè)置的信息的數(shù)組的數(shù)據(jù)保持不變； 步驟6:當(dāng)基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)接收到經(jīng)由RS232接口 8傳遞來的包括有初始化設(shè)置的信息的測(cè)量指令，就會(huì)根據(jù)初始化設(shè)置的信息中的選擇在波形顯示窗口顯示的永磁同步電機(jī)的估算的轉(zhuǎn)子的位置角度的波形類別和對(duì)基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的通道的選擇把實(shí)時(shí)采集的同永磁同步電機(jī)的估算的轉(zhuǎn)子的位置角度的波形類別相對(duì)應(yīng)的角速度數(shù)據(jù)通過選擇的通道發(fā)送到上位機(jī)中； 步驟7:上位機(jī)接收到角速度數(shù)據(jù)后，基于LabVIEW的轉(zhuǎn)子的位置角估算模塊就設(shè)置緩存區(qū)來存儲(chǔ)接收到的角速度數(shù)據(jù)，串口通信每次以4個(gè)字節(jié)為一組的收發(fā)數(shù)據(jù)，接收到的角速度數(shù)據(jù)為IQ格式的數(shù)據(jù)，這樣再經(jīng)過格式轉(zhuǎn)化將接收到的角速度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成普通十進(jìn)制有符號(hào)數(shù)所表示的波形真實(shí)數(shù)據(jù)，格式轉(zhuǎn)化的具體方式為先判斷接收到的角速度數(shù)據(jù)的正負(fù)號(hào)屬性來導(dǎo)出有符號(hào)數(shù)，有符號(hào)數(shù)再經(jīng)過逆運(yùn)算即可得到角速度的真實(shí)數(shù)據(jù)，并利用公式(I)來順序得到從第I個(gè)到第k+Ι個(gè)采樣周期的估算的轉(zhuǎn)子的位置角度:
Θ s (k+Ι) = Θ s (k) + ω (k) Ts (I)其中es(k+i)為第k+i個(gè)采樣周期的估算的轉(zhuǎn)子的位置角度，es(k)為第k個(gè)采樣周期的估算的轉(zhuǎn)子的位置角度，ω (k)為第k個(gè)采樣周期的角速度的真實(shí)數(shù)據(jù)，Ts為一個(gè)采樣周期，k為大于等于O的整數(shù)，由此得到了從第I個(gè)到第k+Ι個(gè)采樣周期的估算的轉(zhuǎn)子的位置角度的波形真實(shí)數(shù)據(jù)，波形真實(shí)數(shù)據(jù)保存于緩存區(qū)中以備生成觀測(cè)波形，在數(shù)據(jù)存放時(shí)，每一次循環(huán)，數(shù)組都會(huì)經(jīng)過向后移位將新讀取到的數(shù)據(jù)存放在緩存區(qū)最前面，數(shù)組尾部移出的數(shù)據(jù)將被剔除； 步驟8:把緩存區(qū)中的波形真實(shí)數(shù)據(jù)送到波形顯示窗口針對(duì)對(duì)應(yīng)的永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子的位置角以幅值-時(shí)間曲線的形式進(jìn)行顯示，或者在儀器顯示部分通過指針狀圖標(biāo)在圓弧狀刻度區(qū)域內(nèi)標(biāo)示并在對(duì)應(yīng)的用來顯示永磁同步電機(jī)的估算的轉(zhuǎn)子的位置角度值的文本框中顯示位置角度值。
【文檔編號(hào)】G01P3/00GK104166791SQ201410364111
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年7月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月28日
【發(fā)明者】宋奇吼, 劉盛烺, 童巖峰, 徐百釧, 陳莉 申請(qǐng)人:南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院