一个新型数据采集处理系统在电机试验中的应用.pdf

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1、第１３卷第３期海军工程大学学报Ｖｏｌ．１３Ｎｏ．３２００１年６月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＮＡＶＡＬＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＪｕｎ．２００１文章编号：１００９－３４８６（２００１）０３－００６７－０５倡栘一个新型数据采集处理系统在电机试验中的应用１２２曹健，赵文春，刘德志（１．榆林基地装备部，海南三亚５７２０２１；２．海军工程大学电力电子技术应用研究所，湖北武汉４３００３３）摘要：介绍了一个用于电机试验的新型数据采集处理系统，并举例说明了该系统在电机试验中的功能及应用．关键词：数据采集处理；双绕组电机中图分类号：ＴＭ７６９文献标识码：Ｂ电机从新产品

2、研制、投产，直至运行、维修的整个生产和使用过程，大体可分为３个阶段：研制阶段、正式投入批量生产阶段、运行和维修阶段．在其中任一阶段都要进行一系列试验，以便获取电机的各种物理参数和性能指标．目前，我国大多数厂家的电机试验还是沿用几十年来的手工操作、目测读数的方法，不仅劳动强度大、工作效率低，而且测试误差也较大．特别是近年来，随着一些新型电机的出现，要求测试的项目比较多，而且许多项目要求同时对多个电量信号进行测试，因此如果利用传统的测试仪表，一方面要求使用的仪表种类和数量比较多，操作变得更加复杂，另一方面处理这些仪表测量的数据也是一件相当费时费力的工作．以双绕组电机

3、为例，由于其独特的性能和优点，已逐渐被推广使用，但双绕组电机的独特结构也给我们带来了一些新的课题．（１）双绕组电机的直流侧供电需要通过整流桥，整流桥中非线性元件的引入会带来谐波，并通过磁场影响交流侧电压波形，使之畸变．对交、直流侧畸变程度和各次谐波含量的准确分析要求对传统的谐波分析方法即ＦＦＴ算法进行改进并提高计算精度，而改进后的新算法需要用到数据采集处理系统．（２）对双绕组电机的动态性能如突加负载、突减负载、突然短路等的分析以及对各种参数的测量，需要对相关电压电流的波形进行采集、分析和处理．（３）双绕组电机交直流混合供电，使得所要分析的物理量路数较多，对多路信

4、号同时分析要求能对多路信号进行同时采集．总之，双绕组电机等新型电机产品的出现，要求我们建立一套相应的数据采集处理系统，以便对其性能做进一步的研究．本文首先就作者为湖南湘潭电机集团特电分公司研制的用于某新型电机试验的多通道高速数据采集处理系统作一简要介绍，然后举例说明该数据采集处理系统在电机试验中的应用．１数据采集处理系统总体设计方案数据采集处理系统的硬件部分主要由传感器、接口电路、Ａ／Ｄ采集卡及计算机组成（见图１）．采集开始前，通过控制软件对Ａ／Ｄ采集卡进行初始化．采集运行时，模拟信号通过传感器产生一个电流或电压信号，经过接口电路后，输出一个适合于数据采集处理系

5、统采集的电压信号．采集图１数据采集处理系统硬件构成倡收稿日期：２００１-０２-２６；修订日期：２００１-０３-０１作者简介：曹健（１９６０-），男，工程师．·６８·海军工程大学学报第１３卷得到的数据置放于Ａ／Ｄ采集卡上的ＲＡＭ芯片中．采样结束后，数据可通过控制软件读入计算机内存进行显示和处理，亦可按文件方式存入硬盘，以备今后调用．以下对上述框图中各硬件模块的作用分别予以简要介绍．（１）传感器对于电流电压的测量，本系统采用ＬＥＭ公司的霍耳效应电量传感器．对于转速测量，本系统采用的是ＳＺＭＢ-５磁电转速传感器．ＬＥＭ模块可以测量任意波形的电流和电压，而且具有精度高、

6、动态性能好、测量范围宽、抗外磁场干扰能力强等一系列优点，非常适合电机试验数据采集系统中原始电量信号的获取．（２）接口电路接口电路的作用是将各传感器的输出信号转换成为０～±５Ｖ的电压，并将转速信号转换成为脉冲信号，以便Ａ／Ｄ采集卡采集和计数．同时，也为Ａ／Ｄ采集卡提供适当的保护．（３）Ａ／Ｄ采集卡Ａ／Ｄ采集卡采用ＡＣ１８２０高速数据采集卡．该卡提供１６路单端输入１２位Ａ／Ｄ转换，Ａ／Ｄ转换速度最快可达８００ｋＨｚ．该卡采用板上ＲＡＭ存储方式，板上ＲＡＭ为１２８Ｋ字，可以脱机采样，适合ＷＩＮＤＯＷＳ系统的应用．该卡的以上特点完全能够满足新型电机试验的各项要求．２数据

7、采集处理系统软件设计数据采集处理系统软件的主要目的就是利用计算机采集卡替代各种仪表来完成电机的各种试验并进行数据分析处理．故本软件主要包括以下功能：试验设置、采集控制和数据处理．试验设置就是针对不同的电机试验项目，利用不同的子程序设置不同的试验初始条件，同时引导用户完成试验．对于采集控制，主要包括Ａ／Ｄ采集卡初始化、启动转换、判断转换结束及从ＲＡＭ中读数等功能．数据处理则根据不同的试验要求，包括数据显示、数据分析、数据保存等一系列功能．本软件总体结构是由多级下拉式菜单实现的，其中一级菜单代表各种电机，二级菜单则代表每一电机下的各类试验项目，三、四级子菜单则对应电

8、机试验某一工况下的某个具