基于虛擬儀器技術(shù)的變頻器測試系統(tǒng)的研制陳小平1李云飛2顏支鈞1姜曉峰2蘇州大學(xué)電子信息學(xué)院蘇州2150212蘇州大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院蘇州215006器測試系統(tǒng)的設(shè)計方案，探討了實際研制過程中的幾個主要技術(shù)難點和解決方法。

　　1引言變頻調(diào)速作為種肯定的系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于各類調(diào)速傳動裝置，變頻器調(diào)速裝置取代直流調(diào)速裝置已成為必然趨勢，在些生產(chǎn)機械上使用變頻調(diào)速，已成這些機械更新?lián)Q代的種標志。變頻調(diào)速具有調(diào)速范圍寬精度高效率高和功率因數(shù)高可靠性好操作方便及便于同其它設(shè)備接口等優(yōu)點。般而言，工業(yè)用風機泵和壓縮機等通用機械上使用變頻器調(diào)速裝置。將可以節(jié)電30左右，因此變頻器有著巨大的市場潛力。世界上多家著名電氣公司都開發(fā)出性能優(yōu)良的變頻器，施耐德8，1電氣在蘇州工業(yè)園區(qū)落戶，成立了施耐德變頻器蘇州有限公司，專門生產(chǎn)丁858系列變頻器。筆濟和施耐德。變頻器蘇州有限公司合作，根據(jù)變頻器的整機測試要求，研制出叢尸虛擬儀器；1.1也1少技術(shù)的變步頁器測試系統(tǒng)。

　　目前，虛擬儀器技術(shù)是測試與控制領(lǐng)域中比較流行突破，是計算機系統(tǒng)與儀器系統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。利兌機系統(tǒng)的強大功能和突出的性能價格比。結(jié)合相應(yīng)的硬件，大大突破傳統(tǒng)儀器在數(shù)據(jù)處理顯傳送存儲等方面的限制。美國國家儀器公司如，31是目前虛擬儀器常用的開發(fā)軟件。虛擬儀器的特點是經(jīng)濟靈活，維護擴展升級方便。考慮到變頻器整機測試涉及到控制儀通訊和測試數(shù)據(jù)處理，結(jié)合虛擬儀器的特點，采用虛擬儀器技術(shù)研制變頻器測試系統(tǒng)是非常合適的。我們在變頻器測試系統(tǒng)中使用言為基礎(chǔ)的虛擬儀器軟件。

　　2變頻器測試要求簡介主要應(yīng)用領(lǐng)域包括通風機空調(diào)設(shè)備泵類壓縮機運輸帶裝箱和包裝機械等。該變頻器保護功能完備，電源輸入具有欠壓保護。輸出具有接地保護短路保護過流保護過熱保護等。需測試的人128變頻器計17個規(guī)格，交流額定輸入屯壓打單20相200，相400，也可以分別工作在單相220，相22挪，相380我國的電網(wǎng)電的義流電，變頻器輸15讓共10檔。

　　3系統(tǒng)設(shè)計方案測試系統(tǒng)使用了人量的交流接觸器和繼電器等開關(guān)器件。所以測試系統(tǒng)采用朽+，模式。以確保控制可靠。整個系統(tǒng)由以下幾部分組成被測變頻器電源電機組檢測儀工控，機，以下作簡要介紹。

　　論出咆簧齪工控，機即虛擬儀器，操作系統(tǒng)為斯1；1與變頻器的串行通訊奶485總線，添，出協(xié)議，對變頻器進行參數(shù)設(shè)置控制其啟停。

　　議。接受機的命令。找制接觸器的閉開。提供給變頻器需要的工作電壓或測試電。將變頻器輸出接至與其功率相應(yīng)的電機。

　　與各類儀的通訊。測試時實時獲得變頻器的輸入電壓電流功率，變頻器的輸出電壓電流功率及計數(shù)模塊測量的電機轉(zhuǎn)速。由各為儀反饋的這巧實時數(shù)據(jù)。計算判斷被測變頻器合格與否。

　　數(shù)據(jù)處理，測試完成后將測試結(jié)果保存至變頻器測試數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)需要打印測試報告。

　　檢測儀實時檢測變頻器輸人和輸出的電壓電流功率及電機速度等。

　　報據(jù)變頻器的整機試要求，研制的測試系統(tǒng)化具備如下功能，自動測試，自動完成所有或部分測試項目。測試項目可選。

　　變頻器輸入電壓電流功率檢測。采用功率分析儀8903青島青智生產(chǎn)，因變頻器輸入電壓為50出正弦波，8903可滿足要求，檢測數(shù)據(jù)通過尺3485串行通訊傳至工控，機。

　　變頻器輸出電壓電流功率檢測，采用功率分析儀從了130本橫河生產(chǎn)1.因。變頻器輸出電壓為1方波。戰(zhàn)波頻率12件2.890開不能滿足要求。檢測數(shù)，也過232肖聽通訊傳至工抒，機。

　　速度檢測，速度信號通過光電轉(zhuǎn)換成脈沖信號由計數(shù)模塊傳送至，0機。

　　電源整個測試系統(tǒng)的供電。人功率15飲變頻器滿載工作系統(tǒng)消耗功率30.21.1認。解釋第4節(jié)。電源有以下幾部分根據(jù)變頻器的測試系統(tǒng)需完成的功能。姑似擬儀器技術(shù)的哭頻器渦忒系紋的設(shè)汁方案1.nP5kw.drff，riY.ti 380，輸出400±給相400變頻器和相400電機供也250+1交流變壓器。輸入400.輸出200，給單相200相200變頻器和相200，電機供電。

　　3相測試電源變壓器。提供多組電壓輸出。有180V，230V，370V，460Y，于變頻器整流電壓測量電路的偏置和增益調(diào)整。

　　4單相電源變壓器。輸出220.給，1機和各類儀供電，為防止干擾采用隔離變壓器。

　　檔功率的變頻器。每對電機為40，供電，▲為200，供屯，捫互之間采機械連軸器和接。

　　4技術(shù)難點及解決方法在按照設(shè)計方案進1變頻器測試系統(tǒng)研制時。遇到了些技術(shù)難。經(jīng)過努力。這些難被解決。

　　現(xiàn)將主要技術(shù)難點及解決方法介紹如下。

　　在測試過程中需檢測變頻器在額定負載下的工作特性，所謂額定加載，即要求變頻器的輸出電流穩(wěn)定在額定電流。誤少；±5.如3柄154變頻器的額定電流為33.如何模擬出如此人且須穩(wěn)定的負載常用的加載方法為磁粉制動加戰(zhàn)。它的要缺點是加載需有散熱裝置，且要經(jīng)常更換磁粉，成本較高。經(jīng)摸索采用的方法是雙電機加載。具體如下兩電機軸采用機械連接。當測試輸出電壓為400的變頻器時。400電機接變頻器輸出巾3接通，先控制變頻器運行，輸出頻率為50出，再給200電機接通電源。50罪變壓器輸出1中12，4接通，由200電機的電源頻率為工頻50出，等于400電機的頻率。兩臺電機轉(zhuǎn)速相同。此時變頻器的輸出電流較小。之后，逐漸提高變頻器的輸出頻率，400電機的速度加快。兩臺電機轉(zhuǎn)速不等。扭矩加大，200電機即成為400電機的負載。隨著變頻器輸出頻率的逐漸加大，其輸出屯流不斷加大，當輸山電流達到額記電流誤差小于±5時，停止加大變頻器輸出頻率，實現(xiàn)了額定加載。反之檢測20，變頻器時，200，電機接變頻器輸出，400電機接電源1中，2接通。這樣滿了200，和400兩種變頻器的加載要求。這種加載方法效果很好。充分利用了10對電機，每對電機中必有臺為。電機。1；臺為負載電機。1岜消耗151.所以，個系統(tǒng)從大消耗勸率為過流檢測變頻器有多項保護功能的測試。其中過流檢測是要求當變頻器輸出電流達到其額定電流的150時應(yīng)有保護動作。如何產(chǎn)生150額定電流，將變頻器輸出接至同檔功率的電機不能達到此電流。解決方法將變頻器輸出接至功率高檔的電機，如1.5的變頻器接至2.2以的電機。控制。變頻器快速1動加速，間0.1頻韋80幻，使變頓器愉出的間屯流超過150額定電流，實現(xiàn)了過流檢測。1洗賈的變頻器怎么辦，因電機比較大勸韋為嘆1法是把15仞1認1的電機并在起接至變頻器的輸出。

　　串行通訊的干擾問測試系統(tǒng)中與儀衣1及變頻器均采用叩行通訊。，與儀和，的串行通訊可靠，但，與變頻器的通訊干擾問卻非常嚴重，原因是變頻器為大功率開關(guān)器件，其開關(guān)信號干擾了串行通訊，通過波器觀察串行通訊線上的波形，無通訊且變頻器不運行時已有干擾的方波信號，運行時干擾更嚴重。變頻器串行通訊米用的是基于只3485的賊，辦似協(xié)議，理論上講3485串行通訊線上可接255個采用同樣協(xié)議的設(shè)備。但若將變頻器和，10儀接到同尺8485線上，則，儀通訊均受干擾，不能正常工作。解決方法1.變頻器獨個串。口。使儀通訊免受其干擾2485線兩根線之間并1電容，對干擾方波信號有定的濾波作用；3軟件處理。

　　1辦議，用圮，只，1675碼校駘，作為從機的變頻器接受到有誤碼的數(shù)據(jù)時將不作山應(yīng)答呈序若發(fā)出命令若無響應(yīng)將等待定的延時再重發(fā)，若接受到響應(yīng)數(shù)據(jù)，也進行，尺，16誤碼校驗，若有誤碼則重發(fā)命令，無誤碼則通訊成功。若重復(fù)發(fā)命令定次數(shù)不能成功通訊則報錯。

　　多串口問測試系統(tǒng)，機技頻器儀及1采用串行通訊，計需4個串口，而，機只有兩個串口，須進行串口擴展，目前市場上有很多串口擴展卡可供選用，這些板卡使用雖然方便。但價格不菲。解決方案是用。的個串02妒，為4路；3232串口。3原理2，因，0機尺8232電平是±12，電平，須經(jīng)電平轉(zhuǎn)換變成7電然后訕過兩14選1的分，將串行發(fā)送接受信號分成4路，譯碼占用，機的兩個外設(shè)地址，比較后經(jīng)電平轉(zhuǎn)換將電平變?yōu)?3232測試變電設(shè)物改主電帆柄耗4味，負以電機出電叭實說串口的展，斯地址進行譯碼選很對⑶，進讀寫就可與不同的儀或設(shè)備完成通訊功能。虛擬儀器軟件州如01完全支持低層的端口讀寫操作，串口通訊也有非常方便的函數(shù)可調(diào)用。

　　速度的測量測試系統(tǒng)共有10對電機，有些測試項目要檢測電機的轉(zhuǎn)違。采帶通訊接功能的編碼器是種解決方案，但10個這樣的編碼器在成本上無法承受。解決方法是將速度信號變成脈沖信號再通過計數(shù)模塊傳至，機。具體如下，首先在電機軸上安裝個圓盤，在其外打均勻分布的小孔。通過光電器件得到脈沖倍號。考慮到轉(zhuǎn)速測量時只有對電機在轉(zhuǎn)，所以來自光電器件的脈沖信號經(jīng)整形用，門集電極開路輸出，電路設(shè)計中保證不轉(zhuǎn)的電機的光電器件不論通斷，其00門輸出為高電平，這樣，10路00門就可并接在起。如此只需要個計數(shù)模塊就實現(xiàn)了10對電機的速度測量。

　　5結(jié)束語，操作系統(tǒng)下的虛擬儀器給用戶操作帶來了很大的方便。本測試系統(tǒng)采用的模式為，+，保證了系統(tǒng)工作的可靠性，機與儀變頻器和，1均采用串行通訊。硬件連線簡單，也方便了編程。當然，在實際研制中遇到了4節(jié)所述的些問是。本測試系統(tǒng)所采用的電機儀和器件除功率分祈儀30為日本橫河公司生產(chǎn)外均為國產(chǎn)，明國產(chǎn)兒器件的質(zhì)量已令人放心=采用產(chǎn)器件既長了閨人的志氣，又降低了系統(tǒng)研制的成本。測試系統(tǒng)研制結(jié)束后，通過日本出專家組的驗收因法國5，6與日本丁08，有合作關(guān)系，目，該測試系統(tǒng)已投入使。

　　1陳小平，劉文波，于盛林，石玉。基于虛擬儀器技術(shù)的飛機1行參數(shù)記錄器檢測系統(tǒng)的研制。儀器儀學(xué)報，200224372375.

　　2顧玉輝，李柯，朱明武。種虛擬信號分析儀器的設(shè)計。電子測量與儀器學(xué)報，1999，131555.

　　15韓曾晉。自適應(yīng)控制系統(tǒng)。北京機械工業(yè)出版社，1983.83，86.