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1、大连海事大学硕士学位论文电机参数自动测试系统的软件研制姓名：肖鸾申请学位级别：硕士专业：电力电子与电力传动指导教师：樊印海2003.3.1摘要近年来，计算机技术的不断进步为电机参数自动测试系统开拓了新的发展途径。本论文提出了一个新型电机自动测试系统的计算机监控部分设计方案，它建立在由8 9 C 5 1 单片机和与I B M P C 兼容的计算机组成的主从式计算机网络上。上位机把现代化的微机测控技术和传统的电机测试理论相结合，用V i s u a lc + + 6 0 作为开发工具，采用面向对象编程技术，设计出操作简单、可靠性高、可维护性好、具有交互式的图形界面的测试监控系统。该软件系统具有以下
2、功能( 1 ) 进行程序控 。- _ _ _ _ _ 一制：( 2 ) 监视测试过程；( 3 ) 记录、整理并分析测试结果，即将测得的数据进行分析处理，然后显示、打印或绘制图表并储存；( 4 ) 在测试过程中，通过控制台界面显示测试信息，可了解整个系统的运行状态。无论在教学还是在实际生产中都具有较高的实用价值和推广意义。：计妒厕对磊一病拿紫A b s t r a c tI nt h ep a s tf e wy e a r s ，c o n t i n u a lp r o g r e s s i n gc o m p u t e rt e c h n o l o g yo p e n su
3、pD e wd e v e l o p i n gw a y sf o rM o t o rP a r a m e t e rA u t o m a t i cT e s tS y s t e m T h et h e s i sp u t sf o r w a r dan e wc o m p u t e rs u p e r v i s i n gp l a no fi t T h en e wa u t o m a t i ct e s ts y s t e ms e t su po nap r i n c i p a l _ s u b o r d i n a t ec o m p u
4、 t e rn e t w o r kc o m p o s e do ff o u rm i c r o p r o c e s s o ro f8 9 C 51a n do n ec o m p u t e rc o m p a t i b l ew i t hI B MP C I tc o m b i n e st r a d i t i o n a lm o t o rt e s tt h e o r yw i t hm o d e md e t e c t i n ga n dc o n t r o l l i n gt e c h n o l o g yo fc o m p u t
5、 e r T h es o f t w a r eo ft h ea u t o m a t i ct e s ts y s t e mi sp r o g r a m m e dm a i n l yw i t hV i s u a lC + + l a n g u a g e u s i n gO b j e c tO r i e n t e dP r o g r a m m i n g ( O O P ) m e t h o d s T h es y s t e mh a sam u t u a lg r a p hs u p e r v i s i n gi n t e r f a c
6、 e ，a n di th a st h ea d v a n t a g e so fs i m p l eo p e r a t i o na n dh i g hl i a b i l i t ya n de a s ym a i n t a i n i n g T h es o f t w a r es y s t e mC a np e r f o r mt h ef o l l o w i n go p e r a t i o n ：( 1 ) p r o g r a m m e dc o n t r o l ；( 2 ) m o n i t o t i n gt h ep r o
7、 c e s so ft e s t ；( 3 ) r e c o r d i n g , a n a l y z i n ga n dd e a l i n gw i t ht h ed a t ao f t e s t ，d i s p l a y i n ga n ds a v i n gt h eu s e f u ld a t a , f u r t h e r m o r e ，p l o t i n gt h et e s tc u r v e ；( 4 ) i nt h ep r o c e s so ft e s t ，p r o v i d i n gt h eo p e
8、r a t i o n a li n f o r m a t i o nb yt h ec o n s o l ei n t e r f a c e I ti sd e s i g n e df o rm o t o rl a b o r a t o r y ，S Oi th a sh i g h l yp r a c t i c a lv a l u ea n di sw o r t ht ob ew i d e l ya p p l i e d K e y w o r d s ：M o t o r ，C o m p u t e r ，O b j e c tO r i e n t e dP
9、r o g r a m m i n g ，M u t u a l ，M u t i t h r e a d ，I I1 1 问题的提出第1 章引言近年来，随着国民经济的迅速发展，对电机产品的质量提出了更高的要求，相应的电机测试技术也发生了深刻的变革。价格低廉的微型计算机的出现，为电机测试理论的研究和应用提供了先进的手段。微型计算机在电机测试中的应用主要有两方面：其一用于控制；其二用于数据处理。前者强有力的推进了电机测量装置和控制装置的自动化和多功能化，后者用来处理测量结果，并对被测物理量进行量纲转换、指定函数关系的计算、对被测参数进行非线性校正等。微型计算机与新的测试方法结合组成的测量控制装置
10、可充分发挥微型计算机的运算功能和逻辑功能，使硬件软化，简化测试电路，提高可靠性和测试精度。因此，微型计算机技术在电机测试中的应用对电机测试技术的发展具有重大现实意义。1 1 1 微机测试系统的特点微机控制的测试系统把控制、测试过程自动化，最大限度减少人为干预，因此必须具备以下特点：1 测试系统必须具备接收某种程序控制的能力，即能接收数字指令，按照这些指令来改变被测量电路的状态，从而完成指定操作。2 测试系统对一些连续变化的模拟量的调节、控制采用数模转换器D A ，将数字量转化为模拟重，再进行模拟量调节。3 由于计算机内部信息都是二进制数字量，因而测试系统对外部模拟量进行计算处理时，须将这些模拟
11、量转化成数字量，实现数字化的重要器件就是模数转换器A D 。14 微机的工作速度比硬件电路高许多，因此系统的测量速度将取决于模拟量的测量速度，使计算机与外设问工作协调，在它们之间设置缓冲器和锁存器是必要的。1 1 2 电机参数自动测试系统的现状近年来，微型计算机应用的大量推广为自动测试系统开拓了发展的新途径。微型计算机在自动测试系统中的功能是：( 1 ) 进行程序控制：( 2 ) 监视测试过程；( 3 ) 记录、整理并分析测试结果，即将测得的数据迸行分析处理，然后显示、打印或绘制图表并储存。当前。电机参数测试系统多属半自动性质，为了简化控制，每当变换测试项目时。都需要人工接线，自动化程度不高。
12、还有许多系统只采用单片机来进行控制，同传统的与仪表接入电路中来读取测量值再计算出所需的参数相比，单片机控制的测试系统集电机运行状态控制、数据采集、计算于一体，简化了控制过程，提高了测试精度和工作效率，降低了劳动强度，是电机测试技术的一大进步。然而，单片机控制的测试系统也有其局限性。首先，由于单片机的支持的软硬件较少，一般采用汇编语言或功能有限的高级语言编程，在带来高效率代码的优点的同时，也带来了程序的编制、调试困难，特别是对较复杂的测试系统，开发周期长，维护比较困难；其次，文件操作困难，显示不直观，测试的结果一般只能靠打印保存，如果想要查询历史记录就很不方便。1 2新型电机参数测试系统由于P
13、c 机技术发展迅猛，具有众多厂商的软硬件支持，P c 机在各领域的应用也得到了长足的发展，在电机测试领域也不例外。本论文提出了一个新型电机参数自动测试系统的微机监控软件方案，该软件系统用奔腾机做主机，该主机以W i n d o w s9 8 为操作系统。主机通过R S 一2 3 2 串行口与魏敬一同学设计的单片机硬件部分相连，通过与单片机的通讯实现接收终端发出的测试请求，控制电机运行状态，采集数据并进行处理，计算结果存盘，测试完成后可通过主机打印出规范的钡4 试报告，并方便的查看历史记录。在测试过程中，通过控制台界面显示的运行、测试信息，可了解整个系统的运行状态。我所设计的软件用V i s u
14、 a lc + + 6 0 作为开发工具，基于电机参数测试的理论基础，采用面向对象的编程技术，开发出高效、性能稳定、可靠、易于维护以及具有友好的图形操作界面的交互式监控系统。我所设计的软件系统结合魏敬一同学设计的硬件系统共同组成的这套微机控制电机参数自动测试系统的特点是多人可通过价格低廉的操作终端对一套复杂的控制系统发出测试指令，不需要人工干预，即完成电机各项目的测试，整套设备成本低，适用于工厂及实验室使用。3第2 章电机测试项目分析2 1感应电机运行时的数学模型首先，应建立感应电机运行时的数学模型。感应电机的T 型等效电路如图2 1 所示：U lZ l图2 - 1 感应电机的“T ”形等效电
15、路图中u 。、I 。分别为电机相电压和相电流，I 。为激磁电流，I 。为折算到定子方的转予等效电流，Z 。是定子漏阻抗，z 。为折算到定子方的转子漏阻抗，z 。为激磁阻抗，以上值均为向量。电路中各参数的物理意义为：r ，、x 。分别为定予电阻和漏抗，r 2 、x ：分别为折算到定子方的转子等效电阻和漏抗，r 。、x 1 分别为激磁电阻和电感。另外，尘! 一代表电机的总机械功率，还有关系： JZ l = r 1 + j x I 、Z 2 = r 2 + i x 2 、Z 。= r - + i x 。电机的参数测试主要就是要测定上述各参数值以及电机重要的运行特征。根据国家标准规定形式试验和出厂(
16、检查) 试验项目，本测试系统选择了五个测试项目：冷态下三相绕组直流电阻测定；绕组对机壳绝缘电阻的测定；空载试验；转子堵转( 短路) 试验；电机转矩一转速( M s ) 特性测定。2 2冷态定子直流电阻测定三相冷态直流电阻测试原理如图2 2 所示，将恒流源输出电流输入被测绕组，圈2 2 直流电阻梗l 试腺理图由绕组两端采得电压模拟量，经模数转换输入主机，折算成电阻值，分别以R a b 、R b c 、R c a 表示，则有：R a = ( R a b + R b c R c a ) 2 ；R b = R a b R a ：R c = R c a R a ：若绕组在实际冷态下，温度为T O 的电阻值为R ，折合到7 5 摄氏度时的绕组电阻值R ，。可用下式转换：R ，。= R 丰( 2 3 4 5 + 7 5 ) ( 2 3 4 5 + T O )在实际采样时，考虑到电源是经全波整流而可能发生的脉动影响，每次测试应连续采样五次，采样周期取2 m s ，采用防脉冲干扰平均值的数字滤波，再算出相应
