[发明专利]基于可视化的永磁同步电机转子位置角估算系统及方法

权利要求书

1.一种基于可视化的永磁同步电机转子位置角估算系统，其特征在于包括在永磁同步电机的转子上设置有角速度传感器,所述的角速度传感器同带有SCI模块的基于DSP的数据采集系统的第一输入引脚相连接，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的转子的位置角估算模块，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转子位置角估算系统，其特征在于所述的基于LabVIEW的转子的位置角估算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的转子的位置角估算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估算到选定范围内永磁同步电机的转子的位置角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转子的估算的位置角的数据。

3.根据权利要求2所述的基于可视化的永磁同步电机转子位置角估算系统，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转子的位置角的幅值-时间曲线，所述的仪器显示部分包括有一个圆弧状刻度区域，所述的一个圆弧状刻度区域用来表示永磁同步电机的估算的转子的位置角度值范围，所述的一个圆弧状刻度区域的下方各自设置有一个指针状图标，所述的一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的估算的转子的位置角度值的文本框。

4.根据权利要求3所述的基于可视化的永磁同步电机转子位置角估算系统，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的估算的转子的位置角度波形的点选框，这样就能通过选择后在波形显示窗口显示用于选择显示永磁同步电机的估算的转子的位置角度波形图。

5.根据权利要求4所述的基于可视化的永磁同步电机转子位置角估算系统的方法，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转子位置角估算系统，角速度传感器对永磁同步电机的转子的角速度进行数据采集，并把采集到的永磁同步电机的估算的转子的角速度值传递到基于DSP的数据采集系统，并通过基于LabVIEW的转子的位置角估算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的转子的位置角估算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的估算的转子的位置角度波形的点选框来选择在波形显示窗口显示的永磁同步电机的估算的转子的位置角度的波形类别，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的转子的位置角估算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的转子的位置角估算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永磁同步电机的估算的转子的位置角度的波形类别和对基于DSP的数据采集系统的通道的选择把实时采集的同永磁同步电机的估算的转子的位置角度的波形类别相对应的角速度数据通过选择的通道发送到上位机中；

步骤7：上位机接收到角速度数据后，基于LabVIEW的转子的位置角估算模块就设置缓存区来存储接收到的角速度数据，串口通信每次以4个字节为一组的收发数据，接收到的角速度数据为IQ格式的数据，这样再经过格式转化将接收到的角速度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角速度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角速度的真实数据，并利用公式(1)来顺序得到从第1个到第k+1个采样周期的估算的转子的位置角度：

θ_S(k+1)＝θ_S(k)+ω(k)T_S    (1)

其中θ_S(k+1)为第k+1个采样周期的估算的转子的位置角度，θ_S(k)为第k个采样周期的估算的转子的位置角度，ω(k)为第k个采样周期的角速度的真实数据，T_S为一个采样周期，k为大于等于0的整数，由此得到了从第1个到第k+1个采样周期的估算的转子的位置角度的波形真实数据，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转子的位置角以幅值-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的估算的转子的位置角度值的文本框中显示位置角度值。