本技术涉及电机控制，具体涉及一种电机控制装置及系统。
背景技术：
1、在自动化控制系统中，永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor，pmsm)因其能精确控制其自身的转速及旋转位置而具有非常重要的应用。电机可以工作在不同的应用场景，在不同的应用场景下性能和需求会有所不同。
2、为了适应不同的应用需求和工作条件，可以采用直接转矩控制(direct torquecontrol，dtc)控制电机的转矩和磁通，通过dtc控制器根据电机的当前状态和给定的性能目标计算逆变器的开关状态，以达到直接调节转矩和磁通的目的。然而，dtc只能控制电机的转矩和磁通，不能实现多环节(如位置环、速度环、电流环)控制，导致电机适用场景受限。
技术实现思路
1、本技术实施例公开一种电机控制装置及系统，用于通过多环节控制(如位置环、速度环、电流环)，实现对电机精确控制，可以提高电机控制的灵活性。
2、第一方面，本技术实施例公开了一种电机控制装置，包括现场可编程门阵列fpga、采样电路和逆变电路，该fpga包括位置环调节器、速度环调节器、电流环调节器、解码模块和磁场定向控制foc模块，其中：
3、位置环调节器的第一端、速度环调节器的第一端、电流环调节器的第一端和解码模块的第一端分别连接上位机，位置环调节器的第二端连接速度环调节器的第二端，速度环调节器的第三端连接电流环调节器的第二端，电流环调节器的第三端连接foc模块的第一端，foc模块的第二端连接电流环调节器的第二端，foc模块的第三端连接逆变电路，foc模块的第四端连接采样电路，foc模块的第五端连接解码模块的第二端，解码模块的第三端分别连接位置环调节器的第三端和速度环调节器的第二端，解码模块的第四端、逆变电路和采样电路分别连接电机；
4、采样电路，用于检测电机的三相电流得到第一模拟信号，将第一模拟信号转换为第一数字信号，向foc模块发送第一数字信号；
5、foc模块，用于根据第一数字信号得到电机的转矩电流；
6、解码模块，用于基于上位机发送的控制信号采集电机的信息，电机的信息包括电机的转子位置、速度和电角度中的一种或多种；
7、foc模块，还用于基于电流环调节器输出的电压分量、转矩电流和电机的信息确定基本电压矢量的作用时间，上位机控制位置环调节器和速度环调节器的控制信号不同，电流环调节器输出的电压分量不同；
8、逆变电路，用于根据基本电压矢量的作用时间生成脉宽调制pwm控制信号，脉宽调制pwm控制信号用于控制电机。
9、作为一种可能的实施方式，在控制信号为用于位置环、速度环和电流环控制的第一控制信号的情况下，电机的信息包括电机的转子位置、速度和电角度；
10、位置环调节器，用于根据上位机发送的预设转子位置和转子位置输出第一速度参考值；
11、速度环调节器，用于根据第一速度参考值和速度输出第一电流参考值；
12、电流环调节器，用于根据第一电流参考值和转矩电流输出第一电压分量；
13、foc模块，还用于根据第一电压分量、转矩电流和电角度确定第一基本电压矢量的作用时间；
14、逆变电路，用于根据第一基本电压矢量的作用时间生成第一脉宽调制pwm控制信号，第一脉宽调制pwm控制信号用于控制电机。
15、作为一种可能的实施方式，在控制信号为用于速度环和电流环控制的第二控制信号的情况下，电机的信息包括电机的速度和电角度；
16、速度环调节器，用于根据上位机发送的预设速度和速度输出第二电流参考值；
17、电流环调节器，用于根据第二电流参考值和转矩电流输出第二电压分量；
18、foc模块，还用于根据第二电压分量、转矩电流和电角度确定第二基本电压矢量的作用时间；
19、逆变电路，用于根据第二基本电压矢量的作用时间生成第二pwm控制信号，第二pwm控制信号用于控制电机。
20、作为一种可能的实施方式，在控制信号为用于电流环控制的第三控制信号的情况下，电机的信息包括电机的电角度；
21、电流环调节器，用于根据上位机发送的预设电流和转矩电流输出第三电压分量；
22、foc模块，还用于根据第三电压分量、转矩电流和电角度确定第三基本电压矢量的作用时间；
23、逆变电路，用于根据第三基本电压矢量的作用时间生成第三pwm控制信号，第三pwm控制信号用于控制电机。
24、作为一种可能的实施方式，foc模块包括逆派克变换模块、派克变换模块、克拉克变换模块和空间矢量调制模块，其中：
25、逆派克变换模块的第一端连接电流环调节器的第三端，逆派克变换模块的第二端分别连接解码模块的第一端和派克变换的第一端，逆派克变换模块的第三端连接空间矢量调节模块，空间矢量调节模块连接逆变电路，派克变换模块的第二端连接电流环调节器的第二端，派克变换模块的第三端连接克拉克变换模块，克拉克变换模块连接采样电路。
26、作为一种可能的实施方式，克拉克变换模块，用于将第一数字信号转换为两相正交电流；
27、派克变换模块，用于根据电角度将两相正交电流转换为转矩电流；
28、逆派克变换模块，用于根据电角度将电压分量转换为参考矢量电压；
29、空间矢量调制模块，用于根据参考矢量电压确定基本电压矢量的作用时间。
30、作为一种可能的实施方式，在控制信号为用于位置环、速度环和电流环控制的第一控制信号的情况下，逆派克变换模块，具体用于根据电角度将第一电压分量转换为第一参考矢量电压；
31、空间矢量调制模块，具体用于根据第一参考矢量电压确定第一基本电压矢量的作用时间。
32、作为一种可能的实施方式，在控制信号为用于速度环和电流环控制的第二控制信号的情况下，逆派克变换模块，具体用于根据电角度将第二电压分量转换为第二参考矢量电压；
33、空间矢量调制模块，具体用于根据第二参考矢量电压确定第二基本电压矢量的作用时间。
34、作为一种可能的实施方式，在控制信号为用于电流环控制的第三控制信号的情况下，逆派克变换模块，具体用于根据电角度将第三电压分量转换为第三参考矢量电压；
35、空间矢量调制模块，具体用于根据第三参考矢量电压确定第三基本电压矢量的作用时间。
36、第二方面，本技术实施例公开了一种电机控制系统，该系统包括上位机及第一方面公开的电机控制装置。
37、本技术实施例中，电机控制装置包括现场可编程门阵列fpga、采样电路和逆变电路，该fpga包括位置环调节器、速度环调节器、电流环调节器、解码模块和磁场定向控制foc模块，其中：位置环调节器的第一端、速度环调节器的第一端、电流环调节器的第一端和解码模块的第一端分别连接上位机，位置环调节器的第二端连接速度环调节器的第二端，速度环调节器的第三端连接电流环调节器的第二端，电流环调节器的第三端连接foc模块的第一端，foc模块的第二端连接电流环调节器的第二端，foc模块的第三端连接逆变电路，foc模块的第四端连接采样电路，foc模块的第五端连接解码模块的第二端，解码模块的第三端分别连接位置环调节器的第三端和速度环调节器的第二端，解码模块的第四端、逆变电路和采样电路分别连接电机；采样电路，用于检测电机的三相电流得到第一模拟信号，将第一模拟信号转换为第一数字信号，向foc模块发送第一数字信号；foc模块，用于根据第一数字信号得到电机的转矩电流；解码模块，用于基于上位机发送的控制信号采集电机的信息，电机的信息包括电机的转子位置、速度和电角度中的一种或多种；foc模块，用于基于电流环调节器输出的电压分量、转矩电流和电机的信息确定基本电压矢量的作用时间，上位机控制位置环调节器和速度环调节器的控制信号不同，电流环调节器输出的电压分量不同；逆变电路，用于根据基本电压矢量的作用时间生成脉宽调制pwm控制信号，脉宽调制pwm控制信号用于控制电机。可见，fpga包括位置环调节器、速度环调节器、电流环调节器、解码模块和磁场定向控制foc模块，可以通过fpga提供灵活的编程、高速处理能力和快速数据处理需求，可以使电机控制更加精确和稳定；上位机与位置环调节器、速度环调节器、电流环调节器和解码模块的连接方式，可以每个调节器针对特定的控制目标，可以提高电机的适用性；另外，位置环调节器、速度环调节器、电流环调节器的层级连接方式可以细致的控制流程，从而实现从位置控制到电流控制的顺畅过渡；foc模块可以精确控制电机的磁场和转矩，可以提高电机的工作效率和动态性能；逆变电路可以将foc模块的控制决策转化为实际的电机驱动信号，进而可以实现高效和精确的电机控制。