基于虚拟仪器的多相电机测试系统的设计

向  东，熊浩，李槐树

(海军工程大学，湖北武汉430033)

    摘要：介绍了基于虚拟仪器的多相电机测试系统的设计与实现，在设计该系统时采用了符合PXI总线规定的硬件仪器模块，使用图形化编程语言LabView设计了多相电机参数自动测试的各种算法，实现了多通道同时快速数据采集以及并行同步采集。实际应用结果表明该系统稳定可靠，测量结果达到了设计要求的精度。

    关键词：虚拟仪器；PXI；LabView；多相电机；数据采集

    中图分类号：TM34  文献标识码：A  文章编号：1004—7018(2008)04—0006一03

0引言

    近年来随着船舶电力推进技术的全面发展，对推进电动机的要求越来越高，主要表现在小型化和高密度化(功率密度、转矩密度)两方面。多相电机可以用低压器件实现大功率的输出，特别适合无法得到高电压但又要输出大功率的场合，而且多相电机转矩脉动小，系统稳定性高，可以缺相运行，可靠性较高，非常适合船舶电力推进系统的应用。为开展多相电机及其控制设备的设计理论、控制方法、运行特性等方面的研究，建立了多相电机实验系统。系统组成结构如图1所示。由于多相电机及控制系统的实验主要用于研究验证，因此其实

验特点是测试项目多，各个项目测试的参数数量和类型较多，而且往往要求对多个参数同时测量，测试要求精度高。采用传统的测试仪表进行测试，由于自动化程度低，操作复杂，工作量大，而且精度也难以达到要求。因此，建立一种高精度、自动化的测试手段变得十分重要^[1]。

    虚拟仪器是全新概念的新一代的测量仪器。自1987年诞生以来，这一技术与前几代测试仪器相比，以********的速度迅猛发展。本文分绍了基于PXI总线的多相电机测试系统的硬件组成，Lab—vIEw的软件开发环境，以及基于LabVlEW的多相电机测试系统的软件开发。

1硬件组成

    整个系统主要由传感器、信号变换电路、PXI总线仪器和控制计算机等构成，它们通过MXI-3总线和信号电缆相互连接。系统组成如图2所示。信号变换电路完成传感器的供电和信号变换等功能。

变换后的电压信号传送到PXI总线仪器。PxI总线仪器是由PxI机箱、MXI-3控制器接口卡和各种测量仪器模块构成。通过运行在控制计算机中的程序进行控制，完成对来自信号变换电路的电压信号的采集和传输。控制计算机完成对PXI总线仪器的功能设置、信号同步和触发、运行控制、数据处理和记录等功能。

    主要PxI总线硬件设备采用美国NI公司的PXI总线产品：机箱采用有8个插槽的PⅪ-1000B，通过基于MXI-3总线的PcI—PcI桥式模块。PXI-Pcl8335外挂零槽控制器，****数据吞吐率可以达到132 MB／s，持续传输率达到80 MB／s。数据采集模块根据不同信号的采样速率要求，分别由多功能数据采集卡PXI-60701E、PXI-6071E、PxI-6025E、同步数据采集卡PXI一6115E等构成。其中，PXI-6070E和PXI-607lE均为采样速率1．25MS／s、采样位数12 bit的数据采集卡，分别用于电动机和发电机的电流和电压信号采集。由于采用的电压传感器频宽为20 kHz，电流传感器频宽为100kHz。为较好地测量电压和电流的高频波形，同时考虑到测量系统的通用性、扩展性和将来的需求，电压采样采用PxI-6071E，电流采样采用Pxl—6070E，PxI-6070E、PXI-607lE、PxI-6025E三种采集卡均包含有数字量输入输出通道，用于对电机控制信号的采集。

2 软件开发

2．1软件开发环境

    LabVIEw是I_aboralory Virtual InstIllnlerlt Enmgi-neering Workbench的简称，是由美国NI公司创立的一个功能强大而又灵活的仪器和分析软件应用开发工具^[2]。它是一种图形化的编程语言(G编程语言)，使用这种语言编程时，基本上不写程序代码，取而代之的是流程图，用户只要连接各个框图就能构成程序。即使是只有很少编程经验的人也容易学会LabVIEw。LabVIEw下构成的程序被称为虚拟仪器，即用虚拟的计算机“软面板”代替传统仪器的“硬面板”。在虚拟仪器系统中，硬件变得仅仅负责信号的输入输出，而系统的开发、功能的提升，在很