深度解讀驅(qū)動(dòng)器測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

動(dòng)器測(cè)試系統(tǒng)可對(duì)驅(qū)動(dòng)器在離線和在線兩種狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試系統(tǒng)可以幫助調(diào)試人員快速確定、了解調(diào)試或使用過程中驅(qū)動(dòng)器狀態(tài)，并提出解決方案，操作簡(jiǎn)單快捷，人機(jī)交互性好，系統(tǒng)遵循通用化、標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化設(shè)計(jì)原則，具有良好的交互性、可移植性和可擴(kuò)展性。

1.引言

交流調(diào)速系統(tǒng)通常選用IGBT脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)器，用以控制執(zhí)行電機(jī)作四象限運(yùn)行，從而滿足控制系統(tǒng)的高精度和高實(shí)時(shí)性要求。驅(qū)動(dòng)器是控制系統(tǒng)中交流調(diào)速單元的核心部分，其質(zhì)量和性能直接影響整個(gè)控制系統(tǒng)的精度和性能。但是，在使用過程中，驅(qū)動(dòng)器一旦出現(xiàn)故障，將影響整個(gè)控制系統(tǒng)的正常工作，因此，有必要設(shè)計(jì)研發(fā)出一種驅(qū)動(dòng)器綜合性能測(cè)試系統(tǒng)，來快速排除故障，確保控制系統(tǒng)性能品質(zhì)。

2.驅(qū)動(dòng)器工作原理及測(cè)試系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)

圖1：驅(qū)動(dòng)器調(diào)速系統(tǒng)原理框圖

驅(qū)動(dòng)調(diào)速一般可以分為整流、直流保持、逆變和控制四部分，電流調(diào)節(jié)器對(duì)電流實(shí)際值與給定值進(jìn)行比較整定，速度調(diào)節(jié)器通過測(cè)速電機(jī)和轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)得到速度實(shí)際值，對(duì)速度值進(jìn)行整定。

驅(qū)動(dòng)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(shè)備產(chǎn)生的噪聲信號(hào)通過輻射和電源傳導(dǎo)等方式也可能進(jìn)入驅(qū)動(dòng)器，同時(shí)驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生的高次諧波和電波噪聲也容易對(duì)電網(wǎng)和周邊設(shè)備產(chǎn)生影響。消除干擾，使設(shè)備正常工作是本系統(tǒng)一大特點(diǎn)，也是難點(diǎn)。設(shè)計(jì)中采用標(biāo)準(zhǔn)接地方式，并在驅(qū)動(dòng)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(cè)試信號(hào)量準(zhǔn)確可靠。

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

3.驅(qū)動(dòng)器測(cè)試系統(tǒng)硬件電路實(shí)現(xiàn)

該測(cè)試系統(tǒng)主要包括以計(jì)算機(jī)為核心的測(cè)控臺(tái)和安裝待測(cè)驅(qū)動(dòng)器及模擬負(fù)載、專用測(cè)量?jī)x器等設(shè)備的測(cè)試平臺(tái)。電路設(shè)計(jì)采用診脈式抗干擾、冗余設(shè)計(jì)，確保硬件設(shè)計(jì)準(zhǔn)確可靠。具體連接圖如下：

圖2：驅(qū)動(dòng)器測(cè)試系統(tǒng)連接圖

3.1啟動(dòng)電路

啟動(dòng)電路為被測(cè)驅(qū)動(dòng)器提供工作電壓，電路中串入三個(gè)限流電阻，防止了浪涌電流。同時(shí)接觸器、熱繼電器和濾波器使提供的電壓質(zhì)量得到穩(wěn)定可靠的保證。上電過程中，只需控制計(jì)算機(jī)發(fā)出上電指令，接觸器動(dòng)作，完成上電過程，實(shí)現(xiàn)安全可靠的“軟啟動(dòng)”，啟動(dòng)電路示意圖圖下。

圖3：?jiǎn)?dòng)電路示意圖

3.2使能及檢測(cè)電路

為保證被測(cè)驅(qū)動(dòng)器在可控狀態(tài)，對(duì)通過軟件界面，對(duì)被測(cè)驅(qū)動(dòng)器脈沖使能和驅(qū)動(dòng)使能進(jìn)行控制。同時(shí)，對(duì)使能狀態(tài)在顯示界面上顯示出來，使操作更直觀。

驅(qū)動(dòng)器上電和使能通過串口來通訊，并通過串口實(shí)時(shí)檢測(cè)驅(qū)動(dòng)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(qiáng)抗干擾能力，并且不需添加232或485轉(zhuǎn)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(cè)模塊連接圖

4.測(cè)試系統(tǒng)軟件特點(diǎn)

測(cè)試系統(tǒng)軟件按照軟件工程化要求編制，力爭(zhēng)做到功能強(qiáng)大、穩(wěn)妥可靠。同時(shí)軟件進(jìn)行擴(kuò)展，具備專家系統(tǒng)功能。

4.1人機(jī)交互界面

界面是測(cè)試系統(tǒng)的表現(xiàn)形式，是用戶進(jìn)行分析判斷的窗口。用戶可以設(shè)置自檢項(xiàng)和測(cè)試項(xiàng)，同時(shí)還可以進(jìn)行打印和故障診斷。在人機(jī)交互界面中對(duì)所要測(cè)試的項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)置，計(jì)算機(jī)向被測(cè)驅(qū)動(dòng)器發(fā)出速度指令，通過專用接口和其它測(cè)試設(shè)備所得數(shù)據(jù)，測(cè)試軟件進(jìn)行在線分析比較，給出合格與否的結(jié)論，同時(shí)調(diào)用專家診斷知識(shí)庫的知識(shí)進(jìn)行故障診斷，并且給出故障的解決方案。人機(jī)交互界面模塊組成如下圖5。

圖5：人機(jī)交互界面模塊圖

4.2測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)鏈接庫

測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)鏈接庫采用標(biāo)準(zhǔn)訪問方式ODBC（Open Database Connectivity，開放數(shù)據(jù)庫連接），建立一組動(dòng)態(tài)鏈接庫DLL，即驅(qū)動(dòng)器基本信息庫和專機(jī)診斷知識(shí)庫。驅(qū)動(dòng)器基本信息庫主要內(nèi)容是驅(qū)動(dòng)器技術(shù)參數(shù)，專家診斷知識(shí)庫主要是對(duì)驅(qū)動(dòng)器典型故障的分析，如果用戶需要擴(kuò)充專家診斷知識(shí)庫內(nèi)容，可以通過人機(jī)界面進(jìn)行添加。

4.2重要項(xiàng)目測(cè)試

4.2.1外部電流極限降低測(cè)試

在被測(cè)驅(qū)動(dòng)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(jù)電流降低特性曲線，可知最大輸出電流被限制在40%Imax。速度給定值設(shè)置為-5V，驅(qū)動(dòng)使能打開3分鐘后再關(guān)上，測(cè)量檢測(cè)孔的波形，Iist幅值應(yīng)為4+0.4V，“過流”指示燈不亮。電流降低特性曲線如圖6。

圖6：電流降低特性曲線

4.2.2I2t監(jiān)控測(cè)試

I2t功能通過對(duì)電流實(shí)際值的近似平方，其結(jié)果再進(jìn)行積分，如果電流實(shí)際值是額定值的1.1倍，積分器向負(fù)積分，否則向正積分。

具體測(cè)試選用測(cè)試功率板代替驅(qū)動(dòng)器的功率模塊，關(guān)閉相應(yīng)開關(guān)，在XX端加上-1V電壓，由XX特性曲線可知最大輸出電流為100%’Imax。在此測(cè)試界面下，速度給定設(shè)置為-5V，驅(qū)動(dòng)使能開，測(cè)W孔Iist波形，把記錄數(shù)據(jù)輸入對(duì)應(yīng)單元，后臺(tái)軟件通過計(jì)算可以給出合格與否的結(jié)論（Iist幅值下降最終趨向應(yīng)為1.1IN，幅值最大保持時(shí)間T應(yīng)為 ）。

5.結(jié)束語

驅(qū)動(dòng)器測(cè)試系統(tǒng)可對(duì)驅(qū)動(dòng)器在離線和在線兩種狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試系統(tǒng)可以幫助調(diào)試人員快速確定、了解調(diào)試或使用過程中驅(qū)動(dòng)器狀態(tài)，并提出解決方案，操作簡(jiǎn)單快捷，人機(jī)交互性好，系統(tǒng)遵循通用化、標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化設(shè)計(jì)原則，具有良好的交互性、可移植性和可擴(kuò)展性。本測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)完成，對(duì)驅(qū)動(dòng)器的維修保養(yǎng)提供了極大便利，同時(shí)可便攜式驅(qū)動(dòng)器測(cè)試系統(tǒng)也在研究設(shè)計(jì)中，不久將完成。

編輯：jq