[发明专利]交流变频调速系统测试装置

说明书

本发明是一种交流变频调速系统的参数测试及监视装置。

交流变频调速系统所涉及的技术参数很多，如波形失真、谐波分量、旋转磁通轨迹形状以及电压、电流、功率、效率因数、转矩、转速等参数对交流电机的平稳运行影响很大。目前，测试这些参数均用单台仪器分别进行，测量比较困难，其中磁通轨迹形状等的测量现在尚无专用测试仪器。

本发明目的是提供一种能对交流变频调速系统的多种参数用一台设备就能快速准确地进行测试，并将测试结果加以形象显示和记录的装置。

该装置由传感器、信号处理电路、A/D转换电路、鉴相电路、计算机、显示器和打印机等部分组成。传感器分为电压和电流传感器两种。将电压、电流传感器分别接到被测变频器的输入、输出电路中，检测出变频调速系统的输入输出电压电流等参数。经传感器检测到的信号分别送至各自的信号处理电路。信号处理电路由运算放大器和滤波器两部分组成。A/D转换电路由多路模拟开关36、采样保持器37、A/D转换器38和A/D控制逻辑电路39等部分组成。经过运算、放大和滤波的信号进入多路模拟开关36，根据测量需要选择出其中一路通过采样保持器37进入A/D转换器38，将模拟量转换成数字量。采样保持器37的作用是保持在A/D转换时模拟信号不变。A/D转换器38选用高速12位AD587芯片，以满足高精度的A/D转换。A/D控制逻辑电路39由整周期采样电路和逻辑控制电路组成。在计算变频调速系统各种参数时，要求被测信号有完整的周期采样，否则导致数据处理及计算结果产生误差。为此，本发明应用了整周期采样控制技术。为了实现整周期采样，本装置使用双重中断方法，实现整周期采样。整周期采样电路原理如图2、波形如图3所示。0号定时器43与1号定时器44级连，当基波脉冲信号a上沿来到时，0号定时器开始工作，下一个脉冲来到时停止工作。通过读取0号和1号定时器数据，可以得到基波频率。将基波频率N倍频作为A/D转换的采样频率，并将其存入到2号定时器45中。在进行A/D转换时，将基波信号a的第一个脉冲作为第一中断起动2号定时器，2号定时器输出脉冲作为第二中断起动A/D转换器38，直到基波信号a的下一个脉冲到来时，产生中断结束A/D转换。定时器时钟信号cp同时输送到0号、1号、2号定时器中。波形b为2号定时器45输出的脉冲。通过以上采样方法，可以确保整周期采样，保证了有效值、富里叶分析等计算的正确性。逻辑控制电路原理如图4、波形如图5所示。A/D转换器38的状态信号E的反相信号E加到D触发器46的CLK端和D触发器47的SD端，A/D转换信号Y接D触发器46的SD端和D触发器47的CLK端，D触发器46和D触发器47的D端接地，D触发器46的Q端接采样保持器37，用输出信号Q₂的反相信号Q₂对其进行控制。D触发器47的Q端输出至A/D转换器38，作为其开始信号Q₁。这样，可以独立快速地完成A/D转换，而不需主机干预。鉴相器35从输出电压传感器中取出鉴相信号，用于控制A/D转换。经A/D转换的电压、电流信号送到计算机40进行分析与计算，可以测出电压、电流、有效功率、视在功率、功率因数、效率、波形谐波分量、周期、频率等参数，并在显示器41上显示出各种波形曲线及旋转磁通轨迹等，有关图形与参数均能贮存并通过打印机42打印输出。

本装置仅需测量少量参数，即可完成整个交流变频调速系统的全面测试工作，并能测试其他仪器无法测试和显示的磁通轨迹曲线和压频特性等参数，测试步骤简单，效率高，并可将测试结果形象显示和打印输出，适于各类交流变频调速系统的试验调试，亦可用于系统在线运行现场监测。

图1是交流变频调速系统测试装置电原理图，

图2是整周期采样电路原理图，

图3是整周期采样电路波形图，

图4是逻辑控制电路原理图，

图5是逻辑控制电路波形图。

图1中，1、2是输入交流电压传感器，3、4是输入交流电流传感器，5是整流器，6是直流电流传感器，7是直流电压传感器，8是逆变器，9、10、11是输出变流电压传感器，12、13是输出变流电流传感器，14是电机，15是放大器，16是加法器，17、18是放大器。19是加法器，20、21、22、23、24、25、26是放大器，27是加法器，28是放大器，29、30、31、32、33、34是滤波器。

实施例：

电压传感器型号为KV100A，电流传感器型号为KA400A，运算放大器型号为TL084，A/D转换器38型号为AD578，D触发器46和D触发器47型号为74LS74，计算机型号为IBM386。该装置在鞍钢工学院电机拖动实验室对KBS-1型可控硅交流变频调速系统进行了测试实验，取得了满意的予期效果。