PG电机自动测试系统开发及应用研究

PG电机自动测试系统开发及应用研究

郭华定

珠海格力电器股份有限公司     广东珠海  519000

摘要：随着科技的发展和人们生活水平的提高，风机在生活中使用非常广泛，也是空调器中必不可少的器件之一，其作用是让空气流动，使空调换热器中介质与空气进行热交换，从而使用室内环境温度达到适于人类的居住温度，电机必须安全可靠。电机的电能主要来自国家电网输送到家庭，在这高压转低压，使用负荷突变等过程，会存在很多谐波畸变，导致电机转速不稳定，所以需要用软件处理来解决谐波带来的危害，很难验证软件在各种谐波异常处理情况下的可靠性。

关键词：PG电机；测试；谐波干扰

一.引言

PG电机是应用比较广泛的电机，但随着生活水平提高，市民开始广泛使用变频空调，微波炉等非线性负载，导致目前的电网谐波越来越多，电网中的谐波畸变问题日趋严重。本文介绍PG电机的调速是通过对电源进行斩波的方式来实现的。过零检测信号为斩波提供了一个开始的时刻，通过转速反馈信号与目标转速的比较来决定斩波的时间。通过斩波可以为PG提供不同平均电压，这个平均电压就决定了PG电机转速的快慢。基于上述考虑，需评估谐波对PG电机的影响。尤其是谐波对PG电机过零点的影响。因此我们需开发一款PG电机自动测试系统，其能有效提高我们测试效率和质量。

二.究研目的

1.由于PG电机谐波涉及到50Hz、60Hz两种频率，需模拟PG电机过零点检测电路对多个过零检测信号和少个过零检测信号的情况。为保证PG电机的正常工作，需使本测试装备产生的过零点和真实电网同步。

2.现实测试时过零检测信号无法按人的意愿来改变，所以无法验证过零信号异常情况时算法的处理情况，本测试设备，能模拟所有频率的过零信号，验证控制器程序是否对少几个过零信号或多几个过零信号的处理。是否达到测试标准。

3.对使用PG电机的控制器进行自动测试。并对比使用电源柜的测试方法，提效50%以上。且能覆盖电源柜的测试内容并模拟电网谐波。

三.PG电机自动测试系统开发方案

1.开发的设备需同步跟随实际电网的过零点，保证被测试电机的正常工作。

2.需产生测试需要的少指定个数的过零点及多指定个数的过零点。

3.现有设备本身仅有2个定时器，如何同时实现上述2个功能，需确认一个可操作的开发方案。应用方案：

    基于USB-6229或PCI-6229的数字脉冲产生和可重触发属性节点的功能，并用真实过零信号可以同步2个6229设备，再使用硬件或的方法，使设备可以输出多个指定个数的过零点信号；通过真实的过零信号来触发设备2的CTR0的输出，使其和过零信号同步；设备1的CTR0输出是模拟的过零信号，设备1的CTR0输入每10个（可设）就要被设备2的CTR0输出可重触发，使设备1的CTR0可以输出少指定个数的过零点信号。

使用的NI产品：Labview软件平台；USB-6229；PCI-6229。

四.开发思路及创新点

1. 设备产生的模拟过零信号和真实的电网过零信号同步。

开发思路：

（1）step：设计一个工装产生一个真实电网的脉冲。PG电机的过零检测电路原理图如下：J1接口是提供给USB/PCI6229的PFI10同步是用任一个PFI口的I/O口做的同步。但要注意先要配置USB/PCI6229的CTR端口，然后才能触发PFI口的I/O口做的同步代码；

（2）step：使设备2的CTR0的输出和真实电网过零信号的同步；

（3）step：用设备2的CTR0的输出信号（上升沿）来重触发设备1的CTR0的输出，设备1的CTR0产生10个的模拟过零点输出信号后，就等待设备2的CTR0输出（上升沿信号）同步一次。这样就使设备1的CTR0的输出和真实电网过零信号的同步。

2. 使设备少输出指定个数的过零点脉冲。

开发思路：

（1） step：配置设备2的CTR0的输出脉冲相关参数。目的是跟随真实的过零信号的上升沿；当过一定时间后（这个时间就是这个Dev2/ctr0的PWM周期，这个周期是从上升沿来计算周期开始的）就等待下一个真实的过零信号的上升沿。而这个Dev2/ctr0的PWM周期越长，Dev1/ctr0的模拟输出的过零信号的个数就越少；

（2） step：通过设备1CTR0的属性节点，用设备2的CTR0的输出来重触发设备1的CTR0的输出；

（3） step： 连接设备1的属性节点触发引脚（PFI端口）和设备2的CTR0输出引脚。

少输出指定个数的过零点脉冲的流程图如下：

少输出指定个数的过零点脉冲的测试代码。

少输出指定个数的过零点脉冲：

（1）.DEV1/CTR0的输出是模式要产生的过零信号，

（2）.DEV2/CTR0的输出是用来重触发DEV1/CTR0的。

可以得出模拟过零点输出对比真实过零点输出少了一个脉冲。

备注：因6229仅有2个定时器。故需要2个设备。一个设备1输出模拟过零点的信号。并且通过重触发属性和另一个设备计数器上升沿（间接与真实电网过零信号）同步，这样就使用了2个定时器。另一个设备2和真实电网过零信号同步，并控制设备1的定时器CTR0输出，同样也使用了2个定时器。

3. 使设备多输出指定个数的过零点脉冲。

开发思路：

（1）step：设备1的DEV1/CTR0输出要和真实过零信号同步。我们采用的方式是每当DEV1/CTR0输出产生10个过零信号就用真实过零信号的上升沿来重触发一次DEV1/CTR0的输出，使其和真实过零信号同步；

（2）step：设备2的DEV2/CTR0输出也要和真实过零信号同步。也是采用重触发的属性节点，等待真实的过零信号的上升沿。上升沿到了就可用触发DEV2/CTR0的输出；

（3）step：设备2的DEV2/CTR0输出参数需进行配置，其目的是：跟随真实的过零信号的上升沿；当过一定时间后（这个时间就是这个DEV2/CTR0的PWM周期，这个周期是从上升沿来计算周期开始的）就等待下一个真实的过零信号的上升沿。此VI的计数器和真实过零信号连接，当真实过零信号有上升沿时，进行重触发同步。需要产生多一个脉冲信号时，要计算周期及空比，使其产生的高电平落在DEV1低电平处，以50HZ计算，DEV2产生的信号周期必须大于11MS,且DEV2产生的信号之高电平要落在DEV1信号输出的底电平处；本VI取25MS。每3个周期（10ms）多产生1个过零信号。DEV2高电平需和真实过零信号的高电平时间一致，故需计算占空比，如本VI周期25MS（频率为40），高电平1MS，占空比为0.04；

（4）step：连接设备1 DEV1/CTR0的重触发源和设备2 DEV2/CTR0的重触发源到真实过零信号的输出端；

（5）step：通过硬件线或实现多一个过零信号。即将“设备1 DEV1/CTR0模拟过零信号输出”硬件或“设备2DEV2/CTR0的输出”。

说明：设备1 DEV1/CTR0的输出接V7接线端子的1脚，设备2DEV2/CTR0的输出接V7接线端子的2脚；设备1的地和设备2的地相连并接到工装板的GND-LABVIEW端子。设备1 ，2的5V电压分别接工装板对应的+5V-LABVIEW端子。                                        

（6）step：需要多个过零信号输出可通过改DEV2/CTR0的周期来实现。

4 对模拟输出过零点的脉冲宽度进行调节

测试思路：

（1）step：调整设备1的DEV1/CTR0输出配置参数，特别是占空比参数，就可以对模拟输出过零点的宽度进行调节。

（2）step：对多输出指定个数的过零点脉冲，还需要调整设备2的DEV2/CTR0输出配置参数，特别是占空比参数。这样设备1和设备2的输出进行硬件或时，就同时对多输出指定个数的过零点脉宽也进行了调节。

模拟输出过零点的宽度：1、模拟输出过零点脉宽加到2ms；2、模拟输出过零点脉宽减到到0.5ms。

五、 结论

综上所述，通过工装硬件方案，电源方案采用与被测板相同的12V交流电供电，利用7812、7805和76633将12V交流电转化为所需的直流电，过零检测电路和PG电机驱动信号采集电路均采用公司标准电路；软件开发通过上位机软件利用Labview开发平台开发，包含有用户操作界面，测试人员可以根据自己的需求调节过零信号的脉宽、过零信号的周期、缺一个或缺多个过零信号，多一个或多个过零信号；还可以设置所发送的过零信号的个数。最终通过实验测试验证，PG电机测试工装准确性高，能够根据电网周期准确的模拟出50Hz、60Hz的过零信号和谐波信号，由于现有变频电源柜无法模拟谐波干扰，所以利用此工装可大大提高测试效率和质量。

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