基于驅動器測試系統設計

1.引言

交流調速系統通常選用IGBT脈寬調制驅動器，用以控制執行電機作四象限運行，從而滿足控制系統的高精度和高實時性要求。驅動器是控制系統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的精度和性能。但是，在使用過程中，驅動器一旦出現故障，將影響整個控制系統的正常工作，因此，有必要設計研發出一種驅動器綜合性能測試系統，來快速排除故障，確保控制系統性能品質。

2.驅動器工作原理及測試系統技術特點



圖1：驅動器調速系統原理框圖

驅動調速一般可以分為整流、直流保持、逆變和控制四部分，電流調節器對電流實際值與給定值進行比較整定，速度調節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。

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

3.驅動器測試系統硬件電路實現

該測試系統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：



圖2：驅動器測試系統連接圖

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定可靠的保證。上電過程中，只需控制計算機發出上電指令，接觸器動作，完成上電過程，實現安全可靠的“軟啟動”，啟動電路示意圖圖下。



圖3：啟動電路示意圖

3.2使能及檢測電路

為保證被測驅動器在可控狀態，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。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。



圖4：使能及檢測模塊連接圖

4.測試系統軟件特點

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

4.1人機交互界面

界面是測試系統的表現形式，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。