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一种交流电机高级驱动控制算法教学实验系统，其特征在于包括：包括电源转换模块、中央控制模块、功率驱动模块、控制参数给定模块、控制算法选择模块、参数测量与显示模块、电机加载模块、上位机模块、串口、数据采集卡、霍尔传感器、光电编码器和电机；上述组成部件的连接关系如下：其中，所述的电源转换模块负责给其他模块提供电源，并显示相应的电压电流值同时具备过流保护功能；电源转换模块与其他各个模块相连；所述的中央控制模块收集给定信息、反馈信息和算法选择信息，将信息整合，通过相应的控制算法计算出控制信号，并将控制信号以脉宽调制波(PWM)的形式发送给功率驱动模块。中央控制模块与功率驱动模块、控制参数给定模块、控制算法选择模块、参数测量与显示模块和串口相连；所述的功率驱动模块包括光耦隔离子模块和功率逆变子模块，它接收从中央控制模块发出的PWM控制信号，将信号经光耦隔离和功率放大后对电机的直流母线电压进行脉宽调制，从而实现对电机的控制；功率驱动模块与中央控制模块和电机分别相连；所述的控制参数给定模块为中央控制模块提供给定信息，如转速给定量、转矩给定量等；控制参数给定模块与中央控制模块相连；所述的控制算法选择模块为中央控制模块提供运行模式信息，它决定了当前采用的交流电机控制算法，如调频调幅控制算法、空间矢量控制算法、直接转矩控制算法等；同时是否采用默认的PID控制器参数还是手动调节PID控制器参数也是由此模块决定，如果选择手动调节PID控制器参数模式，本模块还提供相应的PID控制器参数调节旋钮用于修改速度环PID控制器的参数；控制算法选择模块与中央控制模块相连；所述的参数测量与显示模块包括转速测量、相电流测量、转矩信号显示等功能；转速测量的主要部件为光电编码器，光电编码器安装于电机轴上，在电机转动过程中，光电编码器产生的转速脉冲信号经过信号调理后送入中央控制单元作为速度反馈信息；相电流测量采用霍尔传感器，采集到的电流信息经过信号调理后送入中央控制单元作为相电流反馈信息；转矩信号通过采集的电流信号和相应的电机参数计算得出并显示；参数测量与显示模块同光电编码器、霍尔传感器、中央控制模块和数据采集卡分别相连；所述的电机加载模块为电机提供负载转矩，用于测试电机的带载性能，可以调节输出的负载大小并显示出来；电机加载模块与电机相连；所述的上位机模块使用串口通讯为中央控制模块提供参数给定信号，同时接收中央控制模块上传的参数信息如实时转速、实时转矩等；上位机模块通过数据采集卡收集电机相关的模拟信息，如相电压、相电流等；最后上位机模块将这些信息整合，通过上位机模块软件绘制出相应的曲线，用于展示电机的控制效果以及相对应的参数的变化情况；上位机模块与串口和数据采集卡分别相连；本发明系统的工作过程如下：首先，控制参数给定模块设定好要达到的控制效果，如转速给定量、转矩给定量，并将这些给定信息传递给中央控制模块；同时，可以通过上位机模块将给定信息通过串口发送给中央控制模块；然后，中央控制模块接收从控制算法选择模块发送过来的运行模式信息来确定要取得上述控制效果所采用的电机控制算法；之后，参数测量与显示模块采集实时的转速、相电流等信息，并将经过调理后的信号传递给中央控制模块作为控制算法的反馈信息，同时将这些信息实时地显示出来，便于用户观察；与此同时，数据采集卡收集电机相关的模拟信息，如相电压、相电流等，在上位机模块上实时绘制出曲线；最后，中央控制模块将接收到的给定信息、反馈信息进行整合，通过选择的控制算法，计算出相应的控制量，并以脉宽调制波(PWM)的形式发送给功率驱动模块；接着功率驱动模块将脉宽调制波(PWM)信号经光耦隔离和功率放大后对电机的直流母线电压进行脉宽调制，从而实现对电机的控制；如果软件参数调试得合适，那么经过很短的时间后，电机实时的反馈量将等于给定量，达到要求的控制效果；在整个电机控制运行期间，还可以随时通过电机加载模块为电机提供负载转矩，用于测试电机的带载性能和抗扰动的性能。 |
