CN1945349B - 嵌入式交流电机综合故障柔性发生装置 - Google Patents

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Abstract

一种嵌入式交流电机综合故障柔性发生装置。解决现有装置的故障生成受到硬件限制，缺乏灵活性与柔韧性，使其使用具有很大局限性的问题。本发明采用数字信号处理器(DSP)结合高速D/A转换器，利用得到的交流电机的各种故障(包括单一故障和多种故障同时并存)情况下电机定子电流的时域故障特征信号样本，以这些样本构建相应的数据文件，编制相应的程序在D/A中输出，以达到模拟电机故障信号的目标。本发明能够根据不同功率、不同系列的交流电机的各种故障(包括单一故障和多种故障同时并存)反映在电机定子电流的时域特征信号样本，灵活实现交流电机的各种故障特征电信号的生成。并且结构简单、通用性好。

Description

嵌入式交流电机综合故障柔性发生装置
【技术领域】：本发明专利涉及一种交流电机故障特征电信号的产生装置，特别能够具有灵活实现表征多种故障特征电信号的产生装置。
【背景技术】：在对电机故障诊断系统进行检验过程中，如何评价诊断系统对电机多种故障综合诊断的能力，就必须能够提供产生所需交流电机多种故障特征的信号源。已有的交流电机故障发生装置是采用专用设备与器件组成的，其电机故障的生成受到硬件的限制，缺乏灵活与柔韧性，如果需要改变或增加电机故障的种类就需要从调整或改变硬件结构加以进行，因此这类装置的结构复杂，特别的是其使用具有很大的局限性。
【发明内容】：本发明的目的是解决现有装置的故障生成受到硬件限制，缺乏灵活性与柔韧性，使其使用具有很大局限性的问题，提供一种嵌入式交流电机综合故障柔性发生装置，使其能够根据不同功率、不同系列的交流电机的各种故障(包括单一故障和多种故障同时并存)反映在电机定子电流的时域特征信号样本，灵活实现交流电机的各种故障特征电信号的生成。
本发明采用数字信号处理器(DSP)结合高速D/A转换器，利用得到的交流电机的各种故障(包括单一故障和多种故障同时并存)情况下电机定子电流的时域故障特征信号样本，以这些样本构建相应的数据文件，编制相应的程序在D/A中输出，以达到模拟电机故障信号的目标。
本发明提供的嵌入式交流电机综合故障柔性发生装置具体包括：
1)、外部扩展数据存储器：用于存储定子绕组故障数据包，即，将Matlab环境下产生的故障时域信号，以采样频率40KHz进行采样成为离散序列，将此离散序列值以数据文件形式存储在外部扩展数据存储器中，并针对每一种故障给出一个编号；
2)、数字信号处理器：用于模拟产生电机故障的电流信号，即利用得到的交流电机的各种故障情况下电机定子电流的时域故障特征信号样本，以这些样本构建相应的数据文件，编制相应的程序在D/A中输出，以达到模拟电机故障信号的目标；
3)、并行D/A转换芯片：用于产生实际电流，输出各种电机故障电流信号的嵌入式装置，该装置接收数字信号处理器发出的数字信号，并转换成电机故障模拟信号。
本发明的优点和积极效果：本发明具有非常强的灵活性与柔韧性，实现交流电机各种故障以及多种故障并存情况下在定子电流中特征信号的生成，并且结构简单、通用性好。
【附图说明】：
图1为嵌入式交流电机综合故障柔性发生装置示意图；
图2为该柔性发生装置电路原理参考图；
图3为该柔性发生装置工作过程流程图。
【具体实施例】：
实施例1
本发明提供的嵌入式交流电机综合故障柔性发生装置具体包括：
1)、外部扩展数据存储器：用于存储定子绕组故障数据包，即，将Matlab环境下产生的故障时域信号，以40KHz进行采样成为离散序列，将此离散序列值以数据文件形式存储在外部扩展数据存储器中，并针对每一种故障给出一个编号；
2)、数字信号处理器：用于模拟产生电机故障的电流信号，即利用得到的交流电机的各种故障情况下电机定子电流的时域故障特征信号样本，以这些样本构建相应的数据文件，编制相应的程序在D/A中输出，以达到模拟电机故障信号的目标；
3)、并行D/A转换芯片：用于产生实际电流，输出各种电机故障电流信号的嵌入式装置，该装置接收数字信号处理器发出的数字信号，并转换成电机故障模拟信号。
交流电机故障的特征反映于其定子电流的频谱中的某些特征频率的幅值，对于不同种类的电机故障，特征频率各不相同。本项发明就是利用上述原理，利用电机定子绕组线间短路、转子偏心、转子短条以及转子轴承故障在定子电流中的频域特征，编制相应的程序并在数据采集卡中输出，以模拟生成实际的定子电流时域信号。
将Matlab环境下产生故障时域信号，以40KHz采样频率进行采样成为离散序列，将此离散序列值存为数据文件，并存储在DSP的外部扩展数据存储器中。
对于不同故障，采样频率可灵活选择。为同时对多种故障进行诊断，将32000个元素的数组作为一个数据包，并且统一编号。针对四种主要的电机故障：定子绕组故障、转子绕组故障、转子偏心故障和轴承故障时的定子电流波形，分别编号01，02，03，04。在此基础上可以增加其他故障种类的数据，只需统一编码即可。
以定子绕组故障为例，说明本发生装置的具体实现过程：首先给出定子绕组故障数据包的编号，即01。DSP调用数据文件中编号为01的数据包，并将数据包中数据依次取出，根据取出的各个数据值，通过并行D/A转换芯片完成D/A转换，产生实际的电机故障模拟电流。
采用数字信号处理器(DSP)结合高速D/A转换器，利用得到的交流电机的各种故障情况下电机定子电流信号，并构建相应的数据文件，编制相应的程序通过D/A转换芯片输出，从而模拟电机故障信号。根据本发生系统的实际要求，16位或更高级的DSP均可满足要求。外扩存储器要与DSP地址线位数等要保持一致，容量要大于256K，而D/A转换芯片与DSP数据线位数等要保持一致，选择16位并行转换芯片即可。
结合一个实例说明本发生装置的硬件结构：选择TI公司的16位的TMS320LF2407 DSP，AT29LV1024是ATMEL公司的AT29LV系列FLASH芯片，存储容量为1Mb。应用AD公司的AD669实现D/A转换，AD669是16位并行D/A转换芯片，其与接口方法如图2所示，将AD669的16位输入数据线DB0----DB15与TMS320LF2407 DSP的数据线D0-D15相连，接收DSP发出的数字信号，转换成模拟信号。应用DSP的地址端和位选通端选通AD669芯片。TMS320LF2407 DSP的外部扩展数据存储器中存入电机故障信号数据，控制AD669产生电机定子电流的模拟信号。发生装置的工作过程流程见图3。

Claims (1)

1.一种嵌入式交流电机综合故障柔性发生装置，其特征在于该装置包括：
1)、外部扩展数据存储器：用于存储定子绕组故障数据包，即将Matlab环境下产生的故障时域信号，以采样频率40KHz进行采样成为离散序列，将此离散序列值以数据文件形式存储在外部扩展数据存储器中，并针对每一种故障给出一个编号；
2)、数字信号处理器：用于模拟产生电机故障的电流信号，即利用得到的交流电机的各种故障情况下电机定子电流的时域故障特征信号样本，以这些样本构建相应的数据文件，编制相应的程序在并行D/A转换芯片中输出，以达到模拟电机故障信号的目标；
3)、并行D/A转换芯片：用于产生实际电流，输出各种电机故障电流信号；该并行D/A转换芯片接收数字信号处理器发出的数字信号，并将数字信号转换成电机故障模拟信号。
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陈在平，魏克新.基于MATLAB(SIMULINK)语言的智能控制系统仿真.电气传动 4.1998,(4),42-44.
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