基于可视化的永磁同步电机定子电流检测系统及方法
【专利摘要】一种基于可视化的永磁同步电机定子电流检测系统及其方法，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，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的定子电流检测模块，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增加系统的复杂度度，且需要用到示波器，示波器造价昂贵，且探头易损坏的缺陷。
【专利说明】基于可视化的永磁同步电机定子电流检测系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于永磁同步电机定子电流【技术领域】，具体涉及一种基于可视化的永磁同步电机定子电流检测系统及其方法。
【背景技术】
[0002]永磁同步电动机是一个非线性、时变性和不确定性的复杂控制对象。在永磁同步电机的调速系统中通常采用矢量控制，矢量控制技术发展较早，其在交流调速领域应用较为成熟。在精度较高的传动系统中，矢量控制技术的调速范围可达到系统要求的10000:1以上，在伺服领域也能达到5000:1?10000:1。
[0003]在永磁同步电机的矢量控制实验中通常需要观察定子电流这样的参数，一般采用模拟信号进行观察，需要搭建额外的模拟电路，从而增加系统的复杂度度，且需要用到示波器，示波器造价昂贵，且探头易损坏。
【发明内容】
[0004]本发明的目的提供一种基于可视化的永磁同步电机定子电流检测系统及其方法，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，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的定子电流检测模块，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增加系统的复杂度度，且需要用到示波器，示波器造价昂贵，且探头易损坏的缺陷。
[0005]为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种基于可视化的永磁同步电机定子电流检测系统及其方法的解决方案，具体如下:
[0006]一种基于可视化的永磁同步电机定子电流检测系统，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，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的定子电流检测模块10，所述的上位机9中还包含有VISA模块。
[0007]所述的基于LabVIEW的定子电流检测模块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的定子电流检测模块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电流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电流的数据。
[0008]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相绕组的电流值范围、永磁同步电机定子的三相绕组中的B相绕组的电流值范围以及永磁同步电机定子的三相绕组中的C相绕组的电流值范围，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相绕组的电流值的文本框、永磁同步电机定子的三相绕组中的B相绕组的电流值的文本框以及永磁同步电机定子的三相绕组中的C相绕组的电流值的文本框。
[0009]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相绕组的电流波形的点选框、用于选择显示永磁同步电机定子的三相绕组中的B相绕组的电流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相绕组的电流波形的点选框，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电流波形图。
[0010]所述的基于可视化的永磁同步电机定子电流检测系统的方法，步骤如下:
[0011]步骤1:首先启动基于可视化的永磁同步电机定子电流检测系统，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相绕组的电流和C组绕组的电流进行数据采集，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相绕组的电流值和C组绕组的电流值传递到基于DSP的数据采集系统4，并通过基于LabVIEW的定子电流检测模块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；
[0012]步骤2:在基于LabVIEW的定子电流检测模块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；
[0013]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；
[0014]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相绕组的电流波形的点选框、用于选择显示永磁同步电机定子的三相绕组中的B相绕组的电流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相绕组的电流波形的点选框来选择在波形显示窗口显示的电流波形类别，这样就完成了初始化设置；
[0015]步骤5:然后当点击了开始按钮后，所述的基于LabVIEW的定子电流检测模块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的定子电流检测模块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；
[0016]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电流波形类别和对基于DSP的数据采集系统的通道的选择把实时采集的同电流波形类别相对应的电流数据通过选择的通道发送到上位机9中；
[0017]步骤7:上位机9接收到电流数据后，基于LabVIEW的定子电流检测模块10就设置缓存区来存储接收到的电流数据，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电流输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电流输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波形真实数据，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；
[0018]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电流以幅值-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相绕组的电流值的文本框、永磁同步电机定子的三相绕组中的B相绕组的电流值的文本框或者永磁同步电机定子的三相绕组中的C相绕组的电流值的文本框中显示电流值。
[0019]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相绕组的电流和C组绕组的电流进行数据采集的方式还能够通过只需要两个非接触式霍尔效应电流传感器来分别对永磁同步电机定子的三相绕组中的两相绕组的电流进行数据采集来得到永磁同步电机定子的三相绕组中的两相绕组的电流值，再通过永磁同步电机定子的三相绕组的电流值之和为O的条件就能导出永磁同步电机定子的三相绕组中的另外一相绕组的电流值。
[0020]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。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本发明的基于可视化的永磁同步电机定子电流检测系统连接结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]Labview是一种图形化虚拟仪器(VI)集成开发环境，由美国国家仪器(NI)公司于研发，自1986年第一版问世，经历近三十年迅速发展与改进，其性能得到了极大提高，也早已推出了中文版。Labview类似于C和BASIC开发环境，但与它们采用文本语言编程不同，Labview使用图形化编辑语言G语言(Graphical Programming Language)编写程序,产生的程序类似于一个程序流程图，并能根据设计者意愿设计出人性化的操作界面，具有形象直观，简单易学，使用方便的优点。
[0023]Labview被视为一个标准的数据采集和仪器控制软件，它有一个可以完成任何编程任务的庞大函数库，以及功能丰富的VI模块库，且具有强大的数据处理能力。Labview强大的功能归功于它层次化的结构，使用户可以把创建的VI程序当作子程序调用，创造出更为复杂功能更强的仪器，而这种调用的层次是没有限制的。Labview因其强大而灵活的功能，能满足测试测量，控制，仿真等诸多需求，已广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受。
[0024]利用串口实现Labview与下位机DSP之间的异步通信，正确地通过串口收发数据是软件监测系统的基础。VISA(Virtual Instrument Software Architecture)是在Labview平台中控制VXI，GPIB, RS-232以及其他种类仪器的单接口程序库，是诸多仪器仪表公司统一采用的标准，使用VISA模块可以很方便地实现串口通讯功能。编程只需实现对VISA串口的正确初始化和收发信息的正确处理。
[0025]如图1所示，基于可视化的永磁同步电机定子电流检测系统，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，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的定子电流检测模块10，所述的上位机9中还包含有VISA模块。
[0026]所述的基于LabVIEW的定子电流检测模块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的定子电流检测模块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电流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电流的数据。
[0027]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，波形显示窗口如同示波器窗口，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相绕组的电流值范围、永磁同步电机定子的三相绕组中的B相绕组的电流值范围以及永磁同步电机定子的三相绕组中的C相绕组的电流值范围，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相绕组的电流值的文本框、永磁同步电机定子的三相绕组中的B相绕组的电流值的文本框以及永磁同步电机定子的三相绕组中的C相绕组的电流值的文本框。
[0028]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，所述的串口通信波特率即为数据传输速度，用于设置串口通信波特率的文本框的设置值应该同基于DSP的数据采集系统4的SCI模块中设置的串口通信波特率的值一致，而串口通信的奇偶校验位和停止位这样的参数在基于LabVIEW的定子电流检测模块10的其他地方设定，这样把惯常数据放在其他地方设置，就无需手动设置提高效率，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，其中数据IQ格式的转换模式是因为基于DSP的数据采集系统4发送给上位机9的数据为IQ格式，上位机9就需要把IQ格式数据转换成十进制有符号数据进行显示，方便用户阅读，设置IQ-value即确定其转换模式，一般与DSP中IQ格式保持一致以真实反映原始波形幅值。所述的缓存大小决定的是一次显示的波形数组缓存大小，可以按照需求来进行设置。所述的采样频率为被测波形采样频率，为了准确显示波形时间，最好与DSP程序采样频率保持一致。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，可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和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对相应通道被测波形进行幅值和时间的测量，通过用于设置游标刻度值的文本框设置坐标刻度倍乘大小，实现波形的拉伸或压缩，使之达到最佳观测形态。在暂停状态下，可以通过用于波形移动的左右拉条左右移动波形，方便观察某些特殊位置，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相绕组的电流波形的点选框、用于选择显示永磁同步电机定子的三相绕组中的B相绕组的电流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相绕组的电流波形的点选框，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电流波形图。
[0029]所述的基于可视化的永磁同步电机定子电流检测系统的方法，步骤如下:
[0030]步骤1:首先启动基于可视化的永磁同步电机定子电流检测系统，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相绕组的电流和C组绕组的电流进行数据采集，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相绕组的电流值和C组绕组的电流值传递到基于DSP的数据采集系统4，并通过基于LabVIEW的定子电流检测模块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；
[0031]步骤2:在基于LabVIEW的定子电流检测模块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，其中奇偶校验位设置为0，数据比特位设置为8，停止位设置为I ;
[0032]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；
[0033]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相绕组的电流波形的点选框、用于选择显示永磁同步电机定子的三相绕组中的B相绕组的电流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相绕组的电流波形的点选框来选择在波形显示窗口显示的电流波形类别，这样就完成了初始化设置；
[0034]步骤5:然后当点击了开始按钮后，所述的基于LabVIEW的定子电流检测模块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的定子电流检测模块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；
[0035]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电流波形类别和对基于DSP的数据采集系统的通道的选择把实时采集的同电流波形类别相对应的电流数据通过选择的通道发送到上位机9中；
[0036]步骤7:上位机9接收到电流数据后，基于LabVIEW的定子电流检测模块10就设置缓存区来存储接收到的电流数据，串口通信每次以4个字节为一组的收发数据，由于基于DSP的数据采集系统发送的是16位IQ格式波形数据，所以一个波形数据对应2个字节，一次串口通信可以传递2个数。加上接收到的数据是IQ格式，要想反映被测量的真实幅值，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电流输数据转换成普通十进制有符号数所表示的波形真实数据，为了减轻DSP数据处理负担，才将该转化过程在上位机中实现。格式转化的具体方式为先判断接收到的电流输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波形真实数据，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；
[0037]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电流以幅值-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相绕组的电流值的文本框、永磁同步电机定子的三相绕组中的B相绕组的电流值的文本框或者永磁同步电机定子的三相绕组中的C相绕组的电流值的文本框中显示电流值。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相绕组的电流和C组绕组的电流进行数据采集的方式还能够通过只需要两个非接触式霍尔效应电流传感器来分别对永磁同步电机定子的三相绕组中的两相绕组的电流进行数据采集来得到永磁同步电机定子的三相绕组中的两相绕组的电流值，再通过永磁同步电机定子的三相绕组的电流值之和为O的条件就能导出永磁同步电机定子的三相绕组中的另外一相绕组的电流值。
[0038]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。
【权利要求】
1.一种基于可视化的永磁同步电机定子电流检测系统，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2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弓丨脚、第二输入引脚和第三输入引脚相连接，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的定子电流检测模块，所述的上位机中还包含有VISA模块。
2.根据权利要求1所述的基于可视化的永磁同步电机定子电流检测系统，其特征在于所述的基于LabVIEW的定子电流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的定子电流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电流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电流的数据。
3.根据权利要求2所述的基于可视化的永磁同步电机定子电流检测系统，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相绕组的电流值范围、永磁同步电机定子的三相绕组中的B相绕组的电流值范围以及永磁同步电机定子的三相绕组中的C相绕组的电流值范围，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相绕组的电流值的文本框、永磁同步电机定子的三相绕组中的B相绕组的电流值的文本框以及永磁同步电机定子的三相绕组中的C相绕组的电流值的文本框。
4.根据权利要求3所述的基于可视化的永磁同步电机定子电流检测系统，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相绕组的电流波形的点选框、用于选择显示永磁同步电机定子的三相绕组中的B相绕组的电流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相绕组的电流波形的点选框，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电流波形图。
5.根据权利要求4所述的基于可视化的永磁同步电机定子电流检测系统的方法，其特征在于，步骤如下: 步骤1:首先启动基于可视化的永磁同步电机定子电流检测系统，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相绕组的电流和C组绕组的电流进行数据采集，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相绕组的电流值和C组绕组的电流值传递到基于DSP的数据采集系统，并通过基于LabVIEW的定子电流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的定子电流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相绕组的电流波形的点选框、用于选择显示永磁同步电机定子的三相绕组中的B相绕组的电流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相绕组的电流波形的点选框来选择在波形显示窗口显示的电流波形类别，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的定子电流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的定子电流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电流波形类别和对基于DSP的数据采集系统的通道的选择把实时采集的同电流波形类别相对应的电流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的定子电流检测模块就设置缓存区来存储接收到的电流数据，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电流输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电流输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波形真实数据，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电流以幅值-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相绕组的电流值的文本框、永磁同步电机定子的三相绕组中的B相绕组的电流值的文本框或者永磁同步电机定子的三相绕组中的C相绕组的电流值的文本框中显示电流值。
6.根据权利要求5所述的基于可视化的永磁同步电机定子电流检测系统的方法，其特征在于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相绕组的电流和C组绕组的电流进行数据采集的方式还能够通过只需要两个非接触式霍尔效应电流传感器来分别对永磁同步电机定子的三相绕组中的两相绕组的电流进行数据采集来得到永磁同步电机定子的三相绕组中的两相绕组的电流值，再通过永磁同步电机定子的三相绕组的电流值之和为O的条件就能导出永磁同步电机定子的三相绕组中的另外一相绕组的电流值。
【文档编号】G01R19/25GK104166039SQ201410362286
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年7月28日 优先权日:2014年7月28日
【发明者】宋奇吼, 杨飏, 童岩峰, 徐百钏, 陈莉 申请人:南京铁道职业技术学院