万晓凤，朱俊裕，凌金福

(南昌大学，江西南昌330031)

0 引 言

随着石油危机和环境污染的日益严重，具有高效节能、低排放的电动汽车正在迅猛发展，而作为电动汽车研究的关键技术之一的电机控制器也进展的迅速。为了加快电机控制器的研究，在设计、调试和监控过程中通常需要专门的分析诊断工具和调试软件的辅助，但目前大部分都只是采用传统的测试工具，或直接使用简单的串口调试助手等软件调试，都只能进行单指令的调试，不利于数据的编辑、保存，且实时性差。针对上述缺陷，本文将介绍利用Lab-VIEW开发设计出的一套可实时监控和调试的电机控制器智能调试系统。

1 LabVIEW简介

LabVIEW是由美国国家仪器(NI)公司研制开发的一种应用程序开发环境。它使用图形化编辑语言G编写程序，以框图的形式产生程序，尽可能地利用了科学家、工程师、技术人员所常用的术语、图标和概念，是一个面向终极用户的编程工具。使用者可以通过它增强构建自己的工程系统能力和科学研究体系，进行理论研究、应用设计和测试并实现虚拟仪器系统时，能让仪器编程和数据采集系统相结合，大大提高工作效率。

2 系统的组成及其工作原理

系统是在PC机上基于LabVIEW开发平台进行的，通过PC机的RS232接口与电机控制器进行通信。调试系统将接收的数据经过处理分析以图文的形式友好地显示在人机界面上，并可在对话窗口中方便地对电机控制器的参数进行修改。另外，系统还对已运行的结果进行了保存，可随时对已运行的情况进行回放。系统主要由串口通信模块、参数设置模块、图文显示模块和数据保存/回放模块组成，结构框图如图1所示。

图1 系统总体框图

3 系统设计

整个平台是采用美国NI公司的图形化编程语言编写的，采用自顶向下的方法设计。主要包括以下部分的设计:串口通信模块设计、参数设置模块设计、图文显示模块设计和数据保存/回放模块设计。程序流程图如图2所示。

3.1 串口通信模块设计

LabVIEW串口子VI由5个串行通信节点组成，分别用以实现串口的初始化、串口的读写、检测串口缓存和中断等功能。另外再加上连接字符串子模块和输入输出子模块以及循环子系统，就可实现串口通信功能。串口通信子程序如图3所示。

图2 程序流程图

图3 串口通信模块设计子程序

3.2 参数设置模块设计

为了满足不同电机参数的需要，本平台提供了电机参数的修改窗口，包括:额定功率、额定电压、额定电流、转子电阻、电感等。在调试过程中，可以不通过修改程序而改变电机的控制参数，包括速度控制环PI参数、电流控制环PI参数等，并可控制电机的起停和速度。程序设计时只需将各个参数输入端通过一个数组传送给串口发送子程序即可。具体程序如图4所示。

图4 参数设置模块子程序

3.3 图文显示模块设计

系统将上传的数据经过搜索字符串和截取字符串提取所需的数据信息，数据再通过算法分析处理后以图文的形式逐一显示。图文显示的详细设计程序如图5所示。本模块可形象、直观地显示电机控制器当前的运行状态，实时监控直流母线电压、IPM智能模块的温度、电机输出转矩、定子电流、运行速度、加速度等，并以图形的形式将电机定子电流的波形、实际运行的速度和给定速度实时的显示出来。

图5 图文显示模块子程序

3.4 数据保存模块设计

在调试工程中往往需要对已运行的情况进行分析，本系统设计了数据保存功能，可对历史数据进行回放。数据的保存和图文显示是同时进行的，将数据保存在设定的途径中，在回放时直接调用已保存的数据就可。图6是数据保存/回放模块子程序。

图6 数据保存/回放模块子程序

本平台是通用型调试系统平台，针对于不同的电机，只需修改它的参数即可。在调试过程中可方便地修改电机的控制参数，控制电机的起动和停止，并实时将电机的运行情况动态地显示在人机界面上。

4 调试实例

通过10 kW交流异步电机控制器的开发调试实例阐述其调试过程。控制器参数:峰值容量38 kVA，额定输入直流电压288 V，额定输出电压168 V，连续电流43 A，峰值电流130 A，工作温度-25～60℃，效率95%。电机参数:额定功率10 kW，额定转矩32 N·m，额定转速3 000 r/min时，最大转矩为100 N·m，峰值转速为5 600 r/min，调速范围为0 ～5 600 r/min，转子电阻0.816 Ω，转子电抗0.071 mH。先设置好串口，确保通信顺利后，由电机型号设置好电机参数，再根据电机控制系统的理论分析，设置好控制参数的初值，点击参数修改和起动键后，观察实验结果。在调试过程中，可将数据进行保存并回放调试过程，分析电机运行状态，不断的调整控制参数，直至调出理想结果。图7是笔者调试出的理想状态监控图。

图7 调试监控图

5 结 语

本调试系统人机界面友好，具有实时监控电机控制系统运行状态的功能;操作方便，可随时修改控制参数，加快调试进程;通用型好，能适合不同型号的电机控制器;功能强大，能将数据进行保存和进程回放，十分有利于电机控制系统的调试和分析。通过本调试系统，能方便地对电机控制系统进行调试，大大提高调试效率，缩短开发时间。

［1］ 杨乐平，李海涛.LabVIEW高级程序设计［M］.北京:清华大学出版社，2003.

［2］ 杨乐平.LabVIEW程序设计与应用［M］.第2版 .北京:电子工业出版社，2006.

［3］ Wan Xiao-feng，Xiao Jing，Hu Hai-lin.Vector control speed of EV AC motor based on TM320LF2407A ［J］.2010 International Conference on CESCE，2010，197:89-92.

［4］ 蒋威，吴建华.基于MATLAB和LabVIEW的电机控制系统集成开发［J］.机电工程，2006，23(7):8-9.

［5］ 李瑞先.基于LabVIEW电机控制实验系统的软件设计及实现［J］.山东理工大学学报，2006，20(4):52-56.