驅動器測試系統(tǒng)設計

1.引言

　　交流調速系統(tǒng)通常選用IGBT脈寬調制驅動器，用以控制執(zhí)行電機作四象限運行，從而滿足控制系統(tǒng)的高精度和高實時性要求。驅動器是控制系統(tǒng)中交流調速單元的核心部分，其質量和性能直接影響整個控制系統(tǒng)的精度和性能。但是，在使用過程中，驅動器一旦出現(xiàn)故障，將影響整個控制系統(tǒng)的正常工作，因此，有必要設計研發(fā)出一種驅動器綜合性能測試系統(tǒng)，來快速排除故障，確保控制系統(tǒng)性能品質。

2.驅動器工作原理及測試系統(tǒng)技術特點

　　驅動調速一般可以分為整流、直流保持、逆變和控制四部分，電流調節(jié)器對電流實際值與給定值進行比較整定，速度調節(jié)器通過測速電機和轉子位置檢測得到速度實際值，對速度值進行整定。

　　驅動器屬于大功率精密裝置，它可能和外界形成相互干擾，影響正常工作。在同一供電電源上的其它設備產生的噪聲信號通過輻射和電源傳導等方式也可能進入驅動器，同時驅動器產生的高次諧波和電波噪聲也容易對電網和周邊設備產生影響。消除干擾，使設備正常工作是本系統(tǒng)一大特點，也是難點。設計中采用標準接地方式，并在驅動器前后端接入濾波裝置，電路中串入浪涌電流限制電路，有效避免相互干擾，使各測試信號量準確可靠。

　　測試系統(tǒng)采用在線式或離線式兩種測試方法，軟件實現(xiàn)智能處理模塊功能，專家系統(tǒng)為測試問題提供解決方案。

3.驅動器測試系統(tǒng)硬件電路實現(xiàn)

　　該測試系統(tǒng)主要包括以計算機為核心的測控臺和安裝待測驅動器及模擬負載、專用測量儀器等設備的測試平臺。電路設計采用診脈式抗干擾、冗余設計，確保硬件設計準確可靠。具體連接圖如下：

　　3.1啟動電路

　　啟動電路為被測驅動器提供工作電壓，電路中串入三個限流電阻，防止了浪涌電流。同時接觸器、熱繼電器和濾波器使提供的電壓質量得到穩(wěn)定可靠的保證。上電過程中，只需控制計算機發(fā)出上電指令，接觸器動作，完成上電過程，實現(xiàn)安全可靠的“軟啟動”，啟動電路示意圖圖下。

　　3.2使能及檢測電路

　　為保證被測驅動器在可控狀態(tài)，對通過軟件界面，對被測驅動器脈沖使能和驅動使能進行控制。同時，對使能狀態(tài)在顯示界面上顯示出來，使操作更直觀。

　　驅動器上電和使能通過串口來通訊，并通過串口實時檢測驅動器工作狀態(tài)。串口通訊選用通訊卡PCL745，通過差分輸入，具有較強抗干擾能力，并且不需添加232或485轉換模塊，直接能與ADAM模塊完成通訊。具體連接示意圖如下。

4.測試系統(tǒng)軟件特點

　　測試系統(tǒng)軟件按照軟件工程化要求編制，力爭做到功能強大、穩(wěn)妥可靠。同時軟件進行擴展，具備專家系統(tǒng)功能。

　　4.1人機交互界面

　　界面是測試系統(tǒng)的表現(xiàn)形式，是用戶進行分析判斷的窗口。用戶可以設置自檢項和測試項，同時還可以進行打印和故障診斷。在人機交互界面中對所要測試的項目進行設置，計算機向被測驅動器發(fā)出速度指令，通過專用接口和其它測試設備所得數據，測試軟件進行在線分析比較，給出合格與否的結論，同時調用專家診斷知識庫的知識進行故障診斷，并且給出故障的解決方案。人機交互界面模塊組成如下圖5。

　　4.2測試系統(tǒng)動態(tài)鏈接庫

　　測試系統(tǒng)動態(tài)鏈接庫采用標準訪問方式ODBC（Open Database Connectivity,開放數據庫連接），建立一組動態(tài)鏈接庫DLL，即驅動器基本信息庫和專機診斷知識庫。驅動器基本信息庫主要內容是驅動器技術參數，專家診斷知識庫主要是對驅動器典型故障的分析，如果用戶需要擴充專家診斷知識庫內容，可以通過人機界面進行添加。

　　4.2重要項目測試

　　4.2.1外部電流極限降低測試

　　在被測驅動器的XX端加上-10V電壓，速度控制器的過流監(jiān)控功能失去作用，根據電流降低特性曲線，可知最大輸出電流被限制在40%I_max。速度給定值設置為-5V，驅動使能打開3分鐘后再關上，測量檢測孔的波形，I_ist幅值應為4+0.4V，“過流”指示燈不亮。電流降低特性曲線如圖6。

　　4.2.2I²t監(jiān)控測試

　　I²t功能通過對電流實際值的近似平方，其結果再進行積分，如果電流實際值是額定值的1.1倍，積分器向負積分，否則向正積分。

　　具體測試選用測試功率板代替驅動器的功率模塊，關閉相應開關，在XX端加上-1V電壓，由XX特性曲線可知最大輸出電流為100%’I_max。在此測試界面下，速度給定設置為-5V，驅動使能開，測W孔I_ist波形，把記錄數據輸入對應單元，后臺軟件通過計算可以給出合格與否的結論（I_ist幅值下降最終趨向應為1.1I_N，幅值最大保持時間T應為 ）。

5.結束語

　　驅動器測試系統(tǒng)可對驅動器在離線和在線兩種狀態(tài)下進行測試，測試系統(tǒng)可以幫助調試人員快速確定、了解調試或使用過程中驅動器狀態(tài)，并提出解決方案，操作簡單快捷，人機交互性好，系統(tǒng)遵循通用化、標準化和模塊化設計原則，具有良好的交互性、可移植性和可擴展性。本測試系統(tǒng)的設計完成，對驅動器的維修保養(yǎng)提供了極大便利，同時可便攜式驅動器測試系統(tǒng)也在研究設計中，不久將完成。

6.參考文獻

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　　[3]孫續(xù).自動測試系統(tǒng)與可程控儀器[M]. 北京:電子工業(yè)出版社,1990