专利名称：一种电机调试系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电机控制领域，特别涉及一种电机调试系统。
背景技术：
传统的电机调试系统主要采用传统的测试仪表，采集电压、电流、功率、转速、转矩等数据，通过人工读数、记录数据、绘制曲线等，测控速度慢、数据不准确、数据处理和分析复杂，而且同时测量多路信号进行图形对比尤其困难。目前开发出的很多电机调试平台，均存在如下问题(I)只能满足特定用户的需求，如西门子公司开发的传动设备现场调试工具Starter和Drivemonitor,只能用于特定场合；(2)多采用RS232、RS485、USB等通信方式，而电机多应用在环境恶劣的工程现场，难以满足其高抗干扰性和实时性的要求；(3)这些调试平台都只能起到数据采集的作用，只能对采集的实际电压、电流和转速信号进行分析处理。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种电机调试系统，不仅可以采集实际的电压、电流及转速等信号，而且可以采集内部控制变量。本发明的目的通过以下技术方案实现一种电机调试系统，包括计算机、电机驱动部分和串口通信转换部分，所述电机驱动部分包括DSP控制模块、整流模块、IGBT逆变模块、开关电源模块、驱动模块、过流过压过温保护模块，所述整流模块经过IGBT逆变模块与电机连接，所述整流模块经过开关电源模块与DSP控制模块连接；所述驱动模块分别于IGBT逆变模块、DSP控制模块连接，所述过流过压过温保护模块与DSP控制模块连接。所述串口通信转换部分包括数据收发芯片、CAN采集卡，所述数据收发芯片分别连接DSP控制模块和CAN采集卡，所述CAN采集卡还与计算机连接。所述数据收发芯片为PCA82C250。所述CAN采集卡为CAN采集卡为USBCAN-1I。与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果(I)本发明采用的电机驱动部分不仅可以通过DSP控制模块的ADC模块采集实际的电压、电流及转速等信号，而且可以通过串口通信转换部分发送内部控制变量到计算机。(2)本发明的计算机上安装有LabVIEW软件，利用LabVIEW强大的数据分析能力和数据可视化处理功能，结合先进的数字信号处理技术，对USBCAN-1I接口卡发送来的数据进行分析、处理，实时显示电机运行状态，使调试人员随时了解电机控制系统内部各控制变量的实时变化情况，从而快速把握电机的实际运行状况，方便对电机进一步控制；调试过程中可以同时采集多路信号，进行对比分析，观察控制效果；在电机运行出现故障时，能快速判断出是由哪个变量异常引起的，方便进行故障诊断。(3)本发明的串口通信转换部分有较高的通信速率和较强的抗干扰能力，可以作为现场总线应用于电磁噪声比较大的场合。
图1为本发明的电机调试系统组成示意图。图2为电机驱动部分组成示意图。图3为串口通信转换部分组成示意图。图4为有速度传感器的异步电机矢量控制系统。图5为利用本发明实现如图4所示的控制系统，得到的不同PID参数下电机启动过程中给定转速和反馈转速曲线(当KP=8, Ki=O时)。图6为利用本发明实现如图4所示的控制系统时，得到的不同PID参数下电机启动过程中给定转速和反馈转速曲线(当KP=8，Ki=0.0012时)。图7为利用本发明实现如图4所示的控制系统，得到的给定磁链角和估算磁链角曲线。图8为无速度传感器的异步电机矢量控制系统。图9为利用本发明实现如图8所示的控制系统，磁链α、β分量和估算磁链角曲线。图10为利用本发明实现如图8所示的控制系统，得到的电机启动过程中转速跟踪曲线、定子电流转矩分量和励磁分量的给定值及反馈值的曲线。
具体实施例方式下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。实施例如图1所示，本发明的电机调试系统，包括计算机(安装有LabVIEW软件)、电机驱动部分和串口通信转换部分，如图2所示，所述电机驱动部分包括DSP控制模块、整流模块、IGBT驱动模块、逆变模块、开关电源模块、过流过压过温保护模块，所述整流模块经过逆变模块与电机连接，所述整流模块经过开关电源模块与DSP控制模块连接；所述IGBT驱动模块分别与逆变模块、DSP控制模块连接，所述过流过压过温保护模块与DSP控制模块连接。如图3所示，所述串口通信转换部分包括的数据收发芯片(采用PCA82C250)、CAN采集卡(采用USBCAN-1I)，所述数据收发芯片分别连接DSP控制模块和CAN采集卡，所述CAN采集卡还与计算机连接。本发明的工作过程如下:SI设置通信数据格式；S2运行电机计算机中的LabVIEW程序；S3电机驱动部分采集电机的电压、电流及转速等信号及电机内部的控制变量，通过串口通信转换部分发送到计算机；S3计算机通过LabVIEW对串口通信转换部分发送过来的数据进行分析、处理，并实时地显示在LabVIEW前面板上。利用本发明实现如图4所示的有速度传感器的异步电机矢量控制系统的调试，该系统为一个双闭环系统，外环为速度闭环，转速调节器的输出为转矩电流指令值。内环为电流闭环，通过转矩调节器和励磁调节器可以分别独立闭环控制，使得实际值能动态地跟随指令值。得到不同PID参数下电机启动过程中给定转速和反馈转速曲线如图5、图6所示。在PID参数调整过程中，可实时地看到反馈转速跟随给定转速的情况，这样可以确定所整定的参数是否合适。得到的给定磁链角和估算磁链角曲线如图7所示，给定磁链角为软件模拟生成的锯齿波，估算磁链角为采用磁链观测算法得到的。由图中所示给定磁链角曲线与估算磁链角曲线平行，且基本重合，可知磁链角估算准确，可以进行下一步控制。利用本发明实现如图8所示的无速度传感器的异步电机矢量控制系统的调试，系统采用模型参考自适应法进行磁链辨识，辨识所得磁链用于转速估算。得到的估算转子磁链角曲线及磁链α、β分量如图9所示。得到的电机启动过程中转速跟踪曲线、定子电流转矩分量和励磁分量的给定值及反馈值的曲线如图10所示。从图中可观察到电机启动过程中各变量的实时跟踪效果良好，可知电机启动正常。上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种电机调试系统，包括计算机、电机驱动部分和串口通信转换部分，其特征在于，所述电机驱动部分包括DSP控制模块、整流模块、IGBT驱动模块、逆变模块、开关电源模块、过流过压过温保护模块，所述整流模块经过逆变模块与电机连接，所述整流模块经过开关电源模块与DSP控制模块连接；所述IGBT驱动模块分别与逆变模块、DSP控制模块连接，所述过流过压过温保护模块与DSP控制模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种电机调试系统，其特征在于，所述串口通信转换部分包括数据收发芯片、CAN采集卡，所述数据收发芯片分别连接DSP控制模块和CAN采集卡，所述CAN采集卡还与计算机连接。
3.根据权利要求2所述的一种电机调试系统，其特征在于，所述数据收发芯片为PCA82C250。
4.根据权利要求2所述的一种电机调试系统，其特征在于，所述CAN采集卡为CAN采集卡为 USBCAN- 1I。
全文摘要
本发明公开了一种电机调试系统，包括计算机、电机驱动部分和串口通信转换部分，包括计算机、电机驱动部分和串口通信转换部分，所述电机驱动部分包括DSP控制模块、整流模块、IGBT逆变模块、开关电源模块、驱动模块、过流过压过温保护模块。本发明不仅可以采集实际的电压、电流及转速等信号，而且可以采集内部控制变量。
文档编号H02P21/00GK103078580SQ20121055907
公开日2013年5月1日 申请日期2012年12月20日 优先权日2012年12月20日
发明者游林儒, 文小琴, 黄招彬, 李继平 申请人:华南理工大学