基于虚拟仪器的中频发电机试验系统设计 二

基于虚拟仪器的中频发电机试验系统设计

摘  要：新型电机的不断出现，新的测试项目和要求也不断的提出。随着计算机和软件技术的发展，虚拟仪器正在逐渐成为测试领域的发展方向，采用虚拟仪器实现电机试验也成为电机试验的发展趋势。本课题研究开发了以PC为硬件平台、以美国国家仪器（NI）公司的LABVIEW为软件开发平台，配合必要的传感器、信号调理和数据采集卡组成的多通道电机测试分析虚拟仪器系统。该系统在计算机上通过软件控制数据采集、进行信号处理分析并显示结果，能满足实际电机试验的需要。实践证明，这种方案具有良好的扩展性和较高的性价比，并且易于开发，适合于工程人员使用。

关键词：虚拟仪器；电机试验；LabVIEW；数据采集；信号分析

目    录

 摘要………………………………………………………………………………………I

ABSTRACT…………………………………………………………………………………I

第1章  绪论………………………………………………………………………………1

1.1  电机试验简介…………………………………………………………………1

1.2  电机试验的发展史……………………………………………………………1

1.3  电机试验的现状及存在的问题………………………………………………2

1.3.1  电机试验的现状…………………………………………………………2

1.3.2  存在的问题………………………………………………………………2

1.4  虚拟仪器应用于电机试验的必然性…………………………………………3

1.5  本课题的研究内容……………………………………………………………3

第2章  虚拟仪器技术……………………………………………………………………5

2.1  虚拟仪器技术的概念…………………………………………………………5

2.2  虚拟仪器的发展………………………………………………………………6

2.3  仪器的软硬件构成……………………………………………………………6

2.3.1  虚拟仪器的硬件构成……………………………………………………6

2.3.2  虚拟仪器的软件构成……………………………………………………7

2.4  虚拟仪器技术的特点及核心…………………………………………………8

第3章  电气参数的测量算法研究及试验方法…………………………………………10

3.1  电压、电流的测量……………………………………………………………10

3.1.1 有效值的测量……………………………………………………………10

3.1.2 峰值的测量………………………………………………………………11

3.2  转速的测量…………………………………………………………………12

3.3  谐波分析………………………………………………………………………12

3.3.1  傅立叶级数的离散算法…………………………………………………13

3.3.2  离散傅立叶变换(DFT)…………………………………………………14

3.3.3  快速傅立叶变换(FFT)…………………………………………………15

3.3.4  窗函数和频谱泄露………………………………………………………17

3.4  相位差测量……………………………………………………………………18

3.5  曲线拟合………………………………………………………………………20

3.5.1  用最小二乘法进行一元线性回归………………………………………20

3.5.2  多项式函数拟合算法……………………………………………………21

3.6  试验方法………………………………………………………………………22

3.6.1  他励空载特性试验………………………………………………………22

3.6.2  他励短路稳态短路特性…………………………………………………23

3.6.3  电压波形正弦性畸变率的测定…………………………………………23

3.6.4  对称负载下的电压偏差、相位差………………………………………24

第4章  系统方案设计……………………………………………………………………25

4.1  虚拟仪器系统组建方案………………………………………………………25

 4.1.1  VXI组建方式……………………………………………………………25

 4.1.2  PC总线—DAQ组建方式………………………………………………25

 4.1.3  PXI组建方式……………………………………………………………26

4.2  采样方案的选择………………………………………………………………26

4.2.1  参量的采样方式…………………………………………………………26

4.2.2  交流采样方法……………………………………………………………27

4.3  系统分析………………………………………………………………………28

4.3.1  系统组成分析……………………………………………………………28

4.3.2  系统工作原理……………………………………………………………30

4.4  系统硬件设计…………………………………………………………………30

4.4.1  传感器的选择……………………………………………………………31

4.4.2  信号调理电路设计………………………………………………………31

4.4.3  DAQ卡的选择…………………………………………………………32

4.5  软件概要设计…………………………………………………………………33

4.5.1  软件开发环境……………………………………………………………33

4.5.2  系统数据分析……………………………………………………………36

第5章  软件设计…………………………………………………………………………38

5.1  概述……………………………………………………………………………38

5.2  主面板设计……………………………………………………………………38

5.3  数据采集模块…………………………………………………………………40

5.4  他励空载特性试验……………………………………………………………42

5.5  电压波形正弦性畸变率的测定………………………………………………43

5.6  对称负载下相位差、电压偏差的测定………………………………………44

结论………………………………………………………………………………………46

参考文献…………………………………………………………………………………47

致谢………………………………………………………………………………………49