一种对变频器的关键电量进行监测和记录的系统的设计

2009-10-16 00:02:26 3012

0 变频器信号采集、分析及故障监测系统介绍一种对变频器的关键电量进行监测和记录的系统的设计，本系统已经在某钢厂的轧钢生产线上应用，帮助在线监控主轧辊的变频器运行状况、分析信号，如分析谐波等。　　关键词：变频器；信号采集；信号分析；故障监测；labview Signal Collection、 Analyzing and Faults Inspecting System of th e Inverters HUANG Lingzhi, LIU Yujun (Dept. of Automatic Control, Liaoning Institute of Science and Techno logy, Benxi 117022, China) 　　Abstract: A design for measuring and recording the key el ectrica l parameters of the inverters was introduced. The system has been used on a steel production line and helped people inspect and record the running status and analyze the signal of the inverters, such as harmonious. 　　Key words: inverters; signal collection; signal analyzing; fault s inspecting; LabVIEW 　　维护、维修、测试变频调速器的工作日趋重要。尤其是直接转矩控制的变频器，速度响应快，发生过流故障时，要求在电流超过定值10μs IGBT就保护动作，所以，检测和研究变频器需要高速的采集和测试平台。下面是针对高速线材轧辊用的变频器设计的测试平台，主轧辊采用直接转矩控制的交-直-交型变频器控制。　　测试平台采用工控机在线检测系统，真实而快速地显示并存储变频器的主要电量。检测系统由工控机、适合变频器信号采集的霍尔传感器，高频数据采样卡和相应的数据分析软件组成。由于变频器允许过流时间很短(一般10μs)，为了记录故障前后的电量，选用高频差分16通道数据采集卡。主要测量变频器的U相输入电流，UV、VW相输入电压，变频器的三相输出电流和电压及变频器的直流电压、直流电流，共11个信号。　　PCI-MIO-16E-I是NI公司的高性能数据采集卡，采样频率高达1.25MHz。数据采集卡本身有一个高速的CPU，不依赖工控机，可以实现高速率的数据采集。　　采集的11路信号都采用霍尔元件作为传感器，其接线原理如图1所示。　　分析软件选用LabVIEW，它内置信号采集、测量分析与数据显示功能。数据采集卡采样频率1.25MHz，平均每路信号采样率为114kHz。变频器最大载波频率一般为15kHz，所以，对大多数变频器来说都可很好的测试信号及其主要谐波。　　对变频器的波形观察和记录的程序如图2所示。程序还可用于特殊过程的监测，如起动及制动过程的监测和记录。通过运行程序，从面板waveform graph中可以观察到变频器的各个信号的实时状况；需要记录时按OK按钮，可在面板上标记为store按钮，用软件触发程序开始记录数据。AIconfig中的channels可根据数据采集卡接线的顺序，正确设定要记录的各个参量的名称。如果研究起动、制动特性，可以在起制动前一时刻或起制动的当时，按下store按钮，记录起制动过程中的数据，分析影响变频器起制动的参数设定是否合理。　　对变频器正常运行时的信号的定期记录可以采用图3所示的程序。　　图3为定期采集数据的程序，从里到外共三个循环，最里面的循环完成一次要采集和记录全部数据。max#of scans to设定了每次要记录的数据总数；#of scans to write at a time设定每次程序要写入的数据；如果每天记录的次数较多，占用空间大，最好选用二进制，因为数据以二进制格式写入最节省空间，如图所示。被采集的11个信号的名称分别填写在AIconfig的Channels内，如变频器的UV相输出电压，直流母线电压等等。采样速率由AIstart的scan rate手动框设定。　　每次程序采集并记录的数据文件自动生成，由左上角内标1的虚线框完成，例如在C盘上建一个inverter子目录，在2004年4月10日15：30：40开始执行程序，第一个数据记录的文件名称为，c:＼inverter＼2005-4-17 time 15.30.40，以后每个循环所记录的数据也会按照当时开始采集的时间命名。这个时间的写入由内标2的程序完成，称头文件。　　轧钢时，非常关心变频器的谐波是否影响电网及负荷正常工作，我们采用图4所示的程序来监测变频器的某一信号的谐波。本程序用的是平均功率谱函数，POWER.V；它可以选择加窗的样式，用window设置。如0：Uniform；1：Hanning；2：Hamming；3：Blackman?Harris。缺省值为Hanning窗。按照香农采样定律，对要分析的高次谐波，采样率至少设定为其频率的2倍；采样率可达到1.25MHz。如果需要记录当前的波形，在程序中设置一个OK按钮，按下则记录波形。以后用读数据的程序将数据读出可再进行谐波分析，读程序在这里不再累述。　　为记录变频器故障，应用了数字触发功能，程序如图5所示。　　变频器发生故障时，本身有数字量输出。用数字触发数据采集卡。程序中AIstart的Choose trigger type设置成Trigger A，将变频器的故障输出数字信号联接到数据采集卡的相应数字触发端。故障前需要记录的数据个数由AIstant的pretrigger scans设定。故障前后需要记录总的数据由AI config的buffer size设定，图中标示为the namber of scans to aquire 。程序开始记录故障时会同时生成故障文件名称，并存储在事先建好的目录中，如本程序将其存储在D：inverters＼faults recorders子目录下，名称仍然以故障发生的时间自动命名。　　我们运用本系统监测被测变频器，其谐波在国标规定范围内；出现故障的原因主要是参数设定不当，如起动、制动时间和PI调节参数设置不当等。 0
2009-10-16 00:02:26　　评论淘帖0 举报相关推荐 • 一种变频器测试平台及变频器测试平台的调试方法 14 • 基于变频器的一种协议转换接口设计 3 • 一种新型全数字SPWM变频器的设计 32 • 变频器与电机是怎样的一种关系 3073 • 一种小功率通用变频器的设计 1468 • 如何设计一种小功率通用变频器？ 1337 • 一种基于变频器PID功能的PLC控制恒压供水系统 0 • 一种基于PLC和变频器的新型双馈电机控制系统的详细剖析 1001 • 一种由PLC与变频器组成的恒压供水系统设计 3275 • 如何将变频器进行分类？了解变频器的分类，是学会应用变频器的一个重要的基本过程 683 3 个讨论