基于虚拟仪器的牵引电机电器测试技术研究

摘要

牵引电机与电器是现代轨道动力车辆的关键部件，测试技术是保证其质量的基础。长期以来，牵引电机电器的测试在分散的试验台上完成，试验数据记录与处理烦琐，易产生人为误差，试验结果的可靠性难以保证。目前，交流传动系统的电流或电压为调制信号，谐波分量极大，工作频率不断变化，常规测量仪器及数据处理方法更无法到准确测量结果。为此，本文利用虚拟仪器观念在如下几方面，对牵引电机电器的测试技术进行了研究。 论文在系统阐述非正弦波形条件下电气参数的定义和频域分析理论的基础上，针对交流牵引电机的电压电流波形特点，研究了一种数据处理方法：①首先对原始信号做FFT分析，②初步确定出信号的周期，③根据该周期进行滑动平均滤波，④通过滤波数据过零点检测法求出信号的准确周期，⑤截取整周期信号，线性插值得到2n点数据，⑥对2n点点信号进行FFT分析，按定义计算相关电参数。在对牵引电机电器测试系统需求进行分析，对其测试方法进行研究的基础上，设计了牵引电机电器的测试系统方案，并对硬件及软件进行了具体设计与试验。 论文讨论了两种牵引电器测试系统方案。第一种方案的动作时间测量采用了计数方法；第二种方案完全基于虚拟仪器技术，采用波形分析方法可以直接得到电器的线圈电阻、触头的接触电阻、动作时间和释放时间，使测试系统集成度更高。最后，采用研究的数据处理方法，对某工厂机车试验的实测低频和中频电压电流数据进行了分析，得出了正确结果，验证了该方法的有效性。另外，研究的牵引电器测试系统，已在某机务段投入使用，测试准确可靠。而且，对牵引电器测试系统的第二种方案也进行了初步的试验验证。以上工作，为牵引电机电器测试系统的进一步研究奠定了基础。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1牵引电机电器测试技术的研究意义

1.2虚拟仪器技术概述

1.2.1虚拟仪器的基本概念

1.2.2虚拟仪器的特点

1.2.3基于虚拟仪器的测试系统方案

1.3本论文的主要工作和研究内容

第2章电参数测试理论基础

2.1电参数定义

2.1.1瞬时功率理论分析

2.1.2畸变波形交流功率参数

2.2利用DFT进行交流信号频谱分析

2.2.1傅立叶变换的概念

2.2.2 DFT谱分析时的精确度分析

2.2.3电压和电流信号的频域分析

2.3交流信号频谱分析方法的设计

2.3.1确定频率信号的采样及DFT参数

2.3.2根据实际fo调整fs的采样法

第3章牵引电机电器测试系统总体设计

3.1测试系统需求分析

3.1.1牵引电机测试系统需求

3.1.2牵引电器测试系统需求

3.2测试方法研究

3.2.1继电器的动态过程

3.2.2动作和释放时间的测试方法

3.2.3接触电阻及测量方法

3.3牵引电机测试系统总体设计

3.3.1系统硬件的总体结构

3.3.2系统软件的总体结构

3.4牵引电器测试系统总体设计

3.4.1牵引电器测试系统方案一

3.4.2牵引电器测试系统方案二

第4章测试系统硬件设计

4.1牵引电机测试系统传感器选型

4.1.1霍尔传感器的工作原理

4.1.2测试系统传感器选型

4.2 PCL1800数据采集板

4.3牵引电器测试系统硬件设计

4.3.1测试系统传感器选型

4.3.2自动控制电路设计

第5章测试系统软件部分分析设计

5.1可视化开发工具Visual C++

5.1.1 Visual C++简介

5.1.2 Visual C++的特点

5.2牵引电机测试系统软件开发

5.2.1测试系统软件的整体流程图

5.2.2数据采集程序

5.2.3采样数据的奇异项剔除程序

5.2.4数据处理软件设计

5.3牵引电器测试系统软件总体设计

5.3.1控制软件总体流程

5.3.2软件功能模块划分

5.4牵引电器测试系统测试程序实现

5.4.1系统初始化

5.4.2参数测试模块

5.4.3通信实现方式

5.4.4通讯程序设计

第6章测试系统试验结果分析

6.1牵引电机测试系统试验结果分析

6.2牵引电器测试系统试验结果

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文