一種變頻調速電動機的參數測試系統技術方案

一種變頻調速電動機的參數測試系統，它包括一帶有人機交互界面的、主要以微機構成的測量平臺，所述的電動機上設置有至少包括電流、電壓、溫度以及振動信號傳感器，分別通過接入信號調理電路，并通過數據采集電路接入測量平臺，由所述測量平臺的微機完成對電動機振動、溫度及定子繞組短路故障的檢測；所述的信號調理電路包括信號放大、隔離以及濾波電路，所述的電流和電壓信號傳感器分別連接信號調理電路，經過所述信號放大、隔離及整形濾波電路后，轉換成數據采集電路可以采集的交直流電壓輸出信號；所述的溫度和振動信號傳感器經過信號的簡單處理后以同樣的方式分別連接信號調理電路，并將信號轉換成數據采集電路可以采集的交直流電壓輸出信號。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及的是一種變頻調速電動機的參數測試系統，屬于電機測試

技術介紹
在當前的測試領域中，傳統的測試系統由于本身所固有的諸多弊端變得越來越不 適應現代測試的要求，需要從新的方向上尋找突破點，以解決當前測試系統的問題。 交流電機以其結構簡單、堅固耐用、環境適應能力強、電機維護簡單等優點，至今 為大部分傳動裝置所采用。隨著自動化水平的不斷提高，新器件的不斷問世，同時為了提高 產品產量和質量，大幅度地節省能源，交流電機調速傳動的比重正在迅速增加。隨著電力電 子技術的發展，交流電機的變頻調速已逐步取代了傳統的變極調速、電磁調速和調壓調速 系統，被廣泛應用于礦產、運輸、紡織、風機、及空調家電等領域，其控制性能及經濟性能都 已接近甚至超過直流電機調速系統。為了對交流電機在變頻調速系統中的工作狀況進行更 好的研宄，改善功率因數，需要實時、較長時間地采集電機的運行狀態參數一一包括交流變 頻調速裝置輸出的三相電壓、電流等多路信號，并對采得的信號進行存儲、分析處理和動態 回放。然而，交流變額器輸出的電壓和電流中既有按調速要求輸出的低頻率基波分量，又含 有開關引起的很多高次諧波，在對系統電參數如電機效率、有功功率、無功功率、功率因數 等重要技術指標進行綜合測試、評價時，采用現有測試儀器和數字存貯示波器已經不能滿 足這些要求，原因有以下兩個方面： (1) 變頻調速系統是非線性設備，其驅動電壓信號是經過調制的矩形波，電流呈現出 強烈的非正弦性，諧波分量極大；而現有測試儀器采樣速度較低，只能用于工頻穩態參數測 量，無法完成非正弦信號的測量； (2) 在電機的啟動、切除或負載發生變化等涉及電流大而且變化較快的場合，會出現 瞬變過程；對瞬變過程中電流的分析所需用的測試數據一般達上百萬個，而普通數字存貯 式示波器響應速度雖然快，但存儲容量不大，一般僅為l〇k級，由于受存儲容量和存儲 路數所限，滿足不了此要求。 現階段測變頻調速輸出電壓、電流特別是功率的專用數字測量儀器的價格十分昂 貴，非一般的工業應用單位所能承受。有關變頻調速電機的試驗方法與測量手段，研宄的 較少。變頻調速電機的主要電氣參數包括三相電流、三相電壓、有功功率、功率因數及頻率 等。變頻調速電機的工作頻率是變化的，大部分額定頻率在低頻或超低頻，如果用傳統的 模擬測量技術進行測試，會因低頻信號周期長、幅值變化緩慢等原因，引起響應時間長、測 量準確度低等問題。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術存在的不足，而提供一種結構合理，使用方便可 靠，能滿足變頻調速電動機參數測試要求的變頻調速電動機的參數測試系統。 本專利技術的目的是通過如下技術方案來完成的，一種變頻調速電動機的參數測試系 統，它包括一帶有人機交互界面的、主要以微機構成的測量平臺，所述的電動機上設置有至 少包括電流、電壓、溫度以及振動信號傳感器，分別通過接入信號調理電路，并通過數據采 集電路接入測量平臺，由所述測量平臺的微機完成對電動機振動、溫度以及定子繞組短路 故障的檢測。 本專利技術所述的信號調理電路包括信號放大、隔離以及濾波電路，所述的電流和電 壓信號傳感器分別連接信號調理電路，經過所述信號放大、隔離以及整形濾波電路后，轉換 成數據采集電路可以采集的交直流電壓輸出信號；所述的溫度和振動信號傳感器經過信號 的簡單處理后以同樣的方式分別連接信號調理電路，并由信號調理電路將其信號轉換成數 據采集電路可以采集的交直流電壓輸出信號。 本專利技術所述的數據采集電路包括數據采集和數據傳送兩部分，其中所述的數據采 集采用內部嵌入采樣保持電路的模數轉換器；所述的數據傳送包括基于PCI總線的傳輸電 路、基于USB總線的傳輸電路以及基于ISA總線的傳輸電路三種； 數據采集電路將通過信號調理電路調理后的現場信號以一定的頻率進行采集并存儲 在片內或片外的緩存器后，由測試平臺的微機通過基于PC中斷方式讀取數據。 本專利技術所述的模數轉換器包括TI公司的THS1206、Maxim公司的MAX125以及 AD公司的AD7874，其中AD公司的AD7874具有四通道同步采樣保持電路，在外部采樣 時鐘的低電平有效時采樣保持電路對4通道的輸入信號完成同步采樣并存入保持電路， 然后轉換電路通過多路開關電路依次完成對4個保持信號的轉換； 所述測試平臺的微機通過基于PC中斷方式讀取由數據采集電路發送的數據主要包 括如下三種： 一是程序查詢方式：微機CPU通過程序依次查詢某地址單元，然后讀取數據； 二是直接存儲器存取（DMA)方式：將外部存儲器地址與PC機內存統一編址，易實現 高速數據傳輸，可以大大提高數據的采集速度； 三是中斷控制方式：數據轉換完成后，以硬中斷信號的方式，通知PC機讀取。 本專利技術所述的數據采集電路主要由模數轉換電路和控制電路構成，一路模擬輸入 信號經過零比較后，連接控制電路的鎖相環電路，經N倍頻后的輸出頻率經整形后作為模 擬數據采集器AD7874芯片的啟動信號，與所述模擬數據采集器AD7874芯片相連有ISA總 線傳輸電路，將數據傳送至測試平臺。 本專利技術所述的測試平臺是通過微機以及附帶的人機交互界面完成對電動機振動、 溫度和定子繞組斷路故障的監測，所述的人機交互界面包括了 LabVIEW前面板的設置，其 中 振動溫度監測部分的前面板設置，它由一個數值型曲線圖表Waveform char來分別顯 示溫度、振動的采樣點信息；采樣循環時間控制旋鈕選擇控制采樣循環時間，循環時間的大 小通過數據顯示窗口顯示。"溫度模擬控制端"和"振動幅度控制值"分別用來仿真數據采 集卡采樣到的溫度和振動信號。切換按鈕實現對振動和溫度測量的切換，溫度計可以實時 顯示測量溫度的大小。 定子電流監測部分的前面板設置，它包括電壓參數設置部分、三相電壓示波窗口， 每相電流示波窗口和每相的有功功率、功率因數、電流等的測量結果；其中，正弦電壓參數 設置部分用來設置正弦電壓的各個參數，如頻率、幅值、Ua初相位、偏壓、采樣信息、a相阻 抗值等。"運行切換控制"按鈕用來進行電壓電流和振動溫度測量的切換，開關"0N、0FF"控 制波形的輸出，報警燈給出報警信號。 程序框圖設置，在完成前面板的器件擺放后，開始進行程序框圖設置，將采集到的 電流、溫度、振動信號由數據采集卡采集后都轉變為電信號與所給定的值比較，對電機運行 情況進行實時監測，顯示波形，并配有報警信號。 本專利技術所述的程序框圖由兩部分組成，一部分是對溫度和振動進行監測，一部分 是對定子繞組斷路故障進行監測： 其中振動和溫度部分框圖設置是：前面板上報警燈用做顯示溫度或振動超過允許值時 的報警信號，采樣循環時間控制旋鈕用來設定采樣的時間間隔，設置采樣周期可選擇為0- 1秒，循環時間的大小在左下角的數據顯示窗口顯示；溫度計用來實時顯示溫度的大小；兩 個控制端用來進行對溫度和振動的采樣值的模擬；當輸入的溫度數值超過程序設定的允許 值時，報警燈會變亮；循環時間的控制通過Wait Until Next ms Multiple函數來實現，設 計中設定與定時函數連接的常數值是1〇〇〇,通過它與循環時間控制端輸入的值相乘，來設 定程序的循環時間；當溫度大于等于50度時報警燈會變亮； 切換按鈕用來切換對振動和溫度的測量，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種變頻調速電動機的參數測試系統，它包括一帶有人機交互界面的、主要以微機構成的測量平臺，其特征在于所述的電動機上設置有至少包括電流、電壓、溫度以及振動信號傳感器，分別通過接入信號調理電路，并通過數據采集電路接入測量平臺，由所述測量平臺的微機完成對電動機振動、溫度以及定子繞組短路故障的檢測。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙玉成，嚴耀良，周衛國，金山紅，朱偉，茆超，錢偉杰，周力，楊曉雷，申濤，郭磊，李自剛，
申請(專利權)人：國網浙江省電力公司嘉興供電公司，
類型：發明
國別省市：浙江;33