基于虛擬儀器的多相電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
向 東，熊浩，李槐樹(shù)
(海軍工程大學(xué)，湖北武漢430033)
摘要：介紹了基于虛擬儀器的多相電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，在設(shè)計(jì)該系統(tǒng)時(shí)采用了符合PXI總線(xiàn)規(guī)定的硬件儀器模塊，使用圖形化編程語(yǔ)言L(fǎng)abView設(shè)計(jì)了多相電機(jī)參數(shù)自動(dòng)測(cè)試的各種算法，實(shí)現(xiàn)了多通道同時(shí)快速數(shù)據(jù)采集以及并行同步采集。實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，測(cè)量結(jié)果達(dá)到了設(shè)計(jì)要求的精度。
關(guān)鍵詞：虛擬儀器；PXI；LabView；多相電機(jī)；數(shù)據(jù)采集
中圖分類(lèi)號(hào)：TM34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004—7018(2008)04—0006一03
0引言
近年來(lái)隨著船舶電力推進(jìn)技術(shù)的全面發(fā)展，對(duì)推進(jìn)電動(dòng)機(jī)的要求越來(lái)越高，主要表現(xiàn)在小型化和高密度化(功率密度、轉(zhuǎn)矩密度)兩方面。多相電機(jī)可以用低壓器件實(shí)現(xiàn)大功率的輸出，特別適合無(wú)法得到高電壓但又要輸出大功率的場(chǎng)合，而且多相電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，系統(tǒng)穩(wěn)定性高，可以缺相運(yùn)行，可靠性較高，非常適合船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的應(yīng)用。為開(kāi)展多相電機(jī)及其控制設(shè)備的設(shè)計(jì)理論、控制方法、運(yùn)行特性等方面的研究，建立了多相電機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)如圖1所示。由于多相電機(jī)及控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)主要用于研究驗(yàn)證，因此其實(shí)
驗(yàn)特點(diǎn)是測(cè)試項(xiàng)目多，各個(gè)項(xiàng)目測(cè)試的參數(shù)數(shù)量和類(lèi)型較多，而且往往要求對(duì)多個(gè)參數(shù)同時(shí)測(cè)量，測(cè)試要求精度高。采用傳統(tǒng)的測(cè)試儀表進(jìn)行測(cè)試，由于自動(dòng)化程度低，操作復(fù)雜，工作量大，而且精度也難以達(dá)到要求。因此，建立一種高精度、自動(dòng)化的測(cè)試手段變得十分重要[1]。
虛擬儀器是全新概念的新一代的測(cè)量?jī)x器。自1987年誕生以來(lái)，這一技術(shù)與前幾代測(cè)試儀器相比，以********的速度迅猛發(fā)展。本文分紹了基于PXI總線(xiàn)的多相電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)的硬件組成，Lab—vIEw的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，以及基于LabVlEW的多相電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)。
1硬件組成
整個(gè)系統(tǒng)主要由傳感器、信號(hào)變換電路、PXI總線(xiàn)儀器和控制計(jì)算機(jī)等構(gòu)成，它們通過(guò)MXI-3總線(xiàn)和信號(hào)電纜相互連接。系統(tǒng)組成如圖2所示。信號(hào)變換電路完成傳感器的供電和信號(hào)變換等功能。
變換后的電壓信號(hào)傳送到PXI總線(xiàn)儀器。PxI總線(xiàn)儀器是由PxI機(jī)箱、MXI-3控制器接口卡和各種測(cè)量?jī)x器模塊構(gòu)成。通過(guò)運(yùn)行在控制計(jì)算機(jī)中的程序進(jìn)行控制，完成對(duì)來(lái)自信號(hào)變換電路的電壓信號(hào)的采集和傳輸�？刂朴�(jì)算機(jī)完成對(duì)PXI總線(xiàn)儀器的功能設(shè)置、信號(hào)同步和觸發(fā)、運(yùn)行控制、數(shù)據(jù)處理和記錄等功能。
主要PxI總線(xiàn)硬件設(shè)備采用美國(guó)NI公司的PXI總線(xiàn)產(chǎn)品：機(jī)箱采用有8個(gè)插槽的PⅪ-1000B，通過(guò)基于MXI-3總線(xiàn)的PcI—PcI橋式模塊。PXI-Pcl8335外掛零槽控制器，****數(shù)據(jù)吞吐率可以達(dá)到132 MB／s，持續(xù)傳輸率達(dá)到80 MB／s。數(shù)據(jù)采集模塊根據(jù)不同信號(hào)的采樣速率要求，分別由多功能數(shù)據(jù)采集卡PXI-60701E、PXI-6071E、PxI-6025E、同步數(shù)據(jù)采集卡PXI一6115E等構(gòu)成。其中，PXI-6070E和PXI-607lE均為采樣速率1．25MS／s、采樣位數(shù)12 bit的數(shù)據(jù)采集卡，分別用于電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的電流和電壓信號(hào)采集。由于采用的電壓傳感器頻寬為20 kHz，電流傳感器頻寬為100kHz。為較好地測(cè)量電壓和電流的高頻波形，同時(shí)考慮到測(cè)量系統(tǒng)的通用性、擴(kuò)展性和將來(lái)的需求，電壓采樣采用PxI-6071E，電流采樣采用Pxl—6070E，PxI-6070E、PXI-607lE、PxI-6025E三種采集卡均包含有數(shù)字量輸入輸出通道，用于對(duì)電機(jī)控制信號(hào)的采集。
2 軟件開(kāi)發(fā)
2．1軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境
LabVIEw是I_aboralory Virtual InstIllnlerlt Enmgi-neering Workbench的簡(jiǎn)稱(chēng)，是由美國(guó)NI公司創(chuàng)立的一個(gè)功能強(qiáng)大而又靈活的儀器和分析軟件應(yīng)用開(kāi)發(fā)工具 [2]。它是一種圖形化的編程語(yǔ)言(G編程語(yǔ)言)，使用這種語(yǔ)言編程時(shí)，基本上不寫(xiě)程序代碼，取而代之的是流程圖，用戶(hù)只要連接各個(gè)框圖就能構(gòu)成程序。即使是只有很少編程經(jīng)驗(yàn)的人也容易學(xué)會(huì)LabVIEw。LabVIEw下構(gòu)成的程序被稱(chēng)為虛擬儀器，即用虛擬的計(jì)算機(jī)“軟面板”代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器的“硬面板”。在虛擬儀器系統(tǒng)中，硬件變得僅僅負(fù)責(zé)信號(hào)的輸入輸出，而系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、功能的提升，在很  |
