变频调速电机测试系统研究

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1、中国电工技术学会电力电子学会第十届学术年会论文集变频调速电机测试系统研究121姜新生周文祥高永军1)2)西安永电电气有限责任公司，西安710016西南交通大学牵引动力国家重点实验室，成都610031摘要牵引电机是现代轨道动力车辆的关键部件，测试技术是保证其质量的基础。本文对变频调速电机测试系统的设计进行了分析，并研究了一种变频电信号的频谱分析方法。最后，对变频调速电机的实际低频与中频电压、电流信号进行了分析，得出了正确结果，验证了该方法的有效性。关键词变频调速电机，测试系统，电信号，频谱分析I,,II，中间回路直流电压信号和直流电流信号。abc1．引言目前国际、国内变频调速系统的控制

2、一般都是矢量控制和直接转矩控制，重点放在电机变频控制理论的实现和完善上，而对变频调速系统的输出波形、功率因数，以及谐波污染等问题并没有引起足够的重视。[1，最近10多年来，国外在这一领域己有较深入的研究2]，有的针对功率因数，有的强调输出波形。本文在对变频调速电机测试系统设计进行研究的基础上，提出了一种电信号的频谱分析方法。2.测试系统原理牵引电机测试系统是针对交流传动系统的，交直交传动系统测控试验台的系统原理如图1所示。试验台将单相调压器输出的单相交流电经四象限各被测信号在经过信号调理电路进行滤波、放大、整流器变换成中间直流电压，再由逆变器系统变成三整形后，被引入到数据采集卡PCL

3、1800，数据采集板相频率可调的交流电源。三相交流电源给异步牵引电通过A/D转换器把被测的模拟信号变成数字信号。由动机供电，异步牵引电动机经过转矩转速传感器后同测试软件系统通过自动控制电路对测试过程进行自动直流电动机联轴。各工况下牵引电动机的运行由计算控制和测试，并对数字信号进行处理和分析，结果送机系统来控制。牵引电动机的控制方式可用转差频率至虚拟仪器面板显示，并可通过微型打印机输出。系控制、磁场定向矢量控制、直接转矩控制等。统还可通过RS485多串口通讯卡，把数据通过数据线与远处的数据终端进行数据传输。3．测试系统的硬件组成3.1硬件总体结构根据测试系统功能，系统硬件可分为传感器、

4、信图1交流传动系统测控试验台原理图号调理电路、自动控制电路、数据采集板卡PCL1800、工控机和RS485通讯卡等几个模块。图2为系统硬件总体框图。被测信号包括网侧电压、网侧电流中国电工技术学会电力电子学会第十届学术年会论文集图2测试系统硬件总体结构图3.2传感器选型试过程的自动测试，控制数据采集卡完成对被测模拟要得到电动机的特性曲线，就要得到电动机在各信号的采集，对采集的信号进行分析、计算和显示，种负载下或各个瞬时输入电压和电流的瞬时值和有效驱动外围器件完成打印、通讯等功能。采用微软的面值，转矩、转速、输入功率、输出功率、功率因素、向对象高级语言VisualC++编制了PCL180

5、0模拟信号效率等。本测试系统通过对逆变器输出的电压、电流的数据采集程序和数字输出程序，外围器件（微型打瞬时值即电机动的电压、电流数据值数据进行采集，印机）驱动程序，数字信号的分析计算程序。分析和根据公式得到其他参数。计算的结果通过软件的虚拟仪器界面显示出来，并可牵引电机测试系统需要测量的电气参数有：网侧通过微型打印机打印出来。电压（1个），网侧电流（1个），变流器输入电压（1）、图3给出了测试系统软件总体设计流程框图。变流器输入电流（1），变流器中间回路直流电压（1个），直流电流（1个），逆变器输出电压（3个），输出电流（3个）。因此，测试系统总共需要12个测试通道。根据测试系统检测

6、参数的测量范围及精度要求，选用国际知名跨国公司瑞士LEM集团的霍尔电压、电流传感器。转矩转速采用与被测电机同轴联接的JZ型转矩转速传感器。其基本原理是通过磁电变换，把被测转矩转换成具有相位差的2个电信号，信号频率与电机转速成正比，相位差与电机转矩成正比。把这两个电信号输入扭矩仪，可输出0~10V的反映转矩和转速的模拟电压信号。3.3高速多通道数据采集卡及控制系统台湾研华公司PCL-1800是高速、高性能的多功能插入式数据采集卡，对于需要有非常高的速度和强大的触发能力的实验，PCL-1800是理想的数据采集卡。图3测试系统软件总体结构图因此，本测试系统选用了该数据采集卡。可通过跳线选择

7、8路差分或者16路单端模拟输入。能进行自动通5．实际测试的电信号频谱分析道/增益扫描，这一特性可实现DMA高速多通道采样5.1方法研究[3](高达200kHz)且每一通道可设不同的增益。交流传动系统的电流或电压为调制信号，谐波分控制系统由四象限整流器控制单元、逆变器控制量极大，工作频率不断变化，常规测量仪器及数据处单元及牵引电机控制单元组成。采用Intel公司的理方法更无法到准确测量结果。现有的方法一般采用MCS80C196微机控制器作数据处理。基波为固定