【正文】 。（3）儀器由用戶自己定義，系統(tǒng)的功能、規(guī)模等均可通過軟件修改、增減，可方便地同外設(shè)、網(wǎng)絡(luò)及其它應(yīng)用連接。所謂虛擬儀器，就是在以通用計算機為核心的硬件平臺上，由用戶設(shè)計定義、具有虛擬前面板、測試功能由測試軟件實現(xiàn)的一種計算機儀器系統(tǒng)。目前較為常用的虛擬儀器系統(tǒng)是數(shù)據(jù)采集卡系統(tǒng)、GPIB儀器控制系統(tǒng)、VXI儀器系統(tǒng)以及這三者之間的任意組合。由于這些功能塊基本上是由硬件或固化的軟件形式存在，儀器只能由生產(chǎn)廠家來定義、制造，因此傳統(tǒng)儀器設(shè)計復(fù)雜、靈活性差，沒有擺脫獨立使用、手動操作的模式，整個測試過程幾乎僅限于簡單地模仿人工測試的步驟，在一些較為復(fù)雜和測試參數(shù)較多的場合下，使用起來很不方便。采用Lab VIEW實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析處理 Lab VIEW之所以強大易用，很大程度上是因為Lab VIEW內(nèi)置了極其豐富的數(shù)據(jù)分析處理函數(shù)模塊，可以說，正是因為采用了這些由軟件實現(xiàn)的功能模塊，替代了原來必須用硬件完成的數(shù)字信號處理分析功能，才出現(xiàn)了“軟件就是儀器”的概念，開發(fā)出的儀器才被稱為虛擬儀器。虛擬儀器輸出結(jié)果非常豐富，既可以輸出數(shù)據(jù)，又可以輸出各種圖形，還可以保存純文本或二進(jìn)制文件。帶負(fù)載運行檢查在空載運行正常后，接好負(fù)載。根據(jù)負(fù)載情況整定調(diào)節(jié)器參數(shù)。參數(shù)初始化變頻器在初次運行、更換變頻器內(nèi)部控制板或更換被控電機的情況下，再進(jìn)行下面的操作設(shè)置。操作過程如下，按移位鍵會切換參數(shù)閃爍位（即更改位），該鍵具有單向循環(huán)移位的功能。方向命令切換鍵在鍵盤運行命令控制方式時，將當(dāng)前的運行方向命令取反。上鍵功能碼、菜單組、或設(shè)定參數(shù)值遞增。方式1：有PG矢量控制，即有速度傳感器矢量控制，又稱為閉環(huán)矢量控制。第3章 TD3000變頻器的介紹 認(rèn)識變頻器本實驗系統(tǒng)使用的變頻器是艾默生網(wǎng)絡(luò)能源公司的TD3000高性能矢量控制變頻器，TD3000是高品質(zhì)、多功能、低噪音的矢量控制通用變頻器。從上式中可以看出，在任何定子頻率下，只要有一個大的定子電流，就能產(chǎn)生一個大的轉(zhuǎn)矩。因此，定子電流反而減小。盡管磁路飽和，但由于定子頻率低，鐵心損耗仍可忽略不計，必須考慮磁飽和引起的勵磁電抗Xm的變化。因此，在低頻時，為了保持氣隙磁通不變，必須提高電壓。這是因為在額定頻率時，定子電阻壓降可以忽略不計。氣隙中的旋轉(zhuǎn)磁通在定子繞組中感應(yīng)的反電勢為E1，由于存在定子漏抗壓降，因而反電勢E1小于端電壓V1，相電勢的有效值可以表示為： （1）式中 KW—定子繞組系數(shù)；f1——定子電源頻率；N1——每相串聯(lián)匝數(shù)；Φ—每極磁通。（2）調(diào)速范圍廣，可達(dá)1：100以上，同時可頻繁急加減速運轉(zhuǎn)和連續(xù)4象限運轉(zhuǎn)等用途，采用矢量控制異步電動機適合任何場合。即激磁電流分量為恒定值。能夠任意控制與轉(zhuǎn)矩、電流有直接關(guān)系的轉(zhuǎn)差頻率。為此，在改變頻率的同時，始終要保持電動機端電壓協(xié)調(diào)控制，二者的比值為一常數(shù)，目的是為保證氣隙磁通不變，故V/F控制方式又稱恒壓頻比控制方式。D/AOutput地址：BASE+10屬性：只寫表14Bit78543210Base+10DA7DA6DA5DA4DA3DA2DA1DA0Base+11————DA11DA10DA9DA8Base+12————————Base+14————————第2章異步電動機變頻調(diào)速的基本原理 異步電動機調(diào)速基本原理異步電動機的同步轉(zhuǎn)速n1與極對數(shù)P及頻率f1之間關(guān)系可用下式表示： （1）異步電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n2與同步轉(zhuǎn)速n1是有轉(zhuǎn)速差的，速度差與同步轉(zhuǎn)速的比值s稱為“轉(zhuǎn)差率”可用下式表示 : （2）改寫為： （3）采用變頻器進(jìn)行調(diào)速控制時，根據(jù)（1）式，改變f1就可以改變同步轉(zhuǎn)速n1，從而即可改變轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n2，根據(jù)（3）式改變轉(zhuǎn)差率s，即可改變轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n2，在改變頻率的同時，必須改變電壓，所以有時稱VVVF控制，即“Variable Voltage Frequency Inverter”的縮寫。此系統(tǒng)選擇雙極性信號，量程為—5~+5V。該軟件可以自動檢測到與系統(tǒng)相連的設(shè)備，并可調(diào)用相應(yīng)設(shè)備軟件對設(shè)備參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。 數(shù)據(jù)采集卡的安裝：數(shù)據(jù)采集卡通常都是插卡式結(jié)構(gòu)，一般采用PC計算機本身的PCI總線或ISA總線，故稱它組成的虛擬儀器為PCDAQ/PCI插卡式虛擬儀器。%電源變動影響≤177。（6）傳感器工作要求。（3）過載能力。有些指標(biāo)可以低些或可不考慮。 變頻器性能介紹TD3000是高品質(zhì)、多功能、低噪音的矢量控制通用變頻器。取出待測信號在某一瞬時的值（即實現(xiàn)信號的時間離散化），并在A/D轉(zhuǎn)換過程中保持信號不變。：濾除高頻干擾，限制信號的最高頻率fmax，避免產(chǎn)生混淆/疊。圖13上圖實驗系統(tǒng)的原理圖。The methods of increase measuring accuracy are introduced in detail。提出了幾種提高測試準(zhǔn)確度的方法及其實現(xiàn)措施、它與傳統(tǒng)測試方法比較，具有硬件簡單、軟件應(yīng)用靈活、測試準(zhǔn)確度高等特點。從信號在系統(tǒng)中的流向可以看出，在虛擬儀器系統(tǒng)中軟件占主導(dǎo)地位。據(jù)此，虛擬儀器可以分為基于PC機和工作站兩類。畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文題 目 基于虛擬儀器的電機變頻實驗系統(tǒng) （院）系 電氣與信息工程系 前 言虛擬儀器Virtual Instrument（又稱VI）開發(fā)是當(dāng)前自動化儀表領(lǐng)域研究的特點。就VI所支持的操作系統(tǒng)而言，包括DOS，WIN9X系列，Macintosh和UNIX。其中，計算機為虛擬儀器軟件運行提供特定環(huán)境，在虛擬儀器軟件支持下成為過程通信，數(shù)據(jù)采集與分析的處理中心；信號由傳感器拾取，經(jīng)電荷放大器放大，低通濾波后，由采集卡在軟件控制下被采樣，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后進(jìn)入計算機加以保存或處理。 介紹了基于虛擬儀器對變頻調(diào)速電機的系統(tǒng)、給出了硬件設(shè)計方法、軟件模塊構(gòu)成。 The hardware and software are described。電機控制方面由變頻電源、速度編碼器和Labview共同完成。：將非電壓輸出信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。（3）采樣/保持器。D/A處于PC計算機的后向通道，即輸入通道，用于將計算機輸入的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量，從而實現(xiàn)控制功能。不同的傳感器常常根據(jù)實際需要來確定其主要指標(biāo)參數(shù)。漂移有分時漂和溫漂，時漂指在規(guī)定條件下零點或靈敏度隨時間的緩慢變化；溫漂指周圍溫度變化引起的零點或靈敏度漂移。它可包括以下指標(biāo)：工作壽命、平均無故障時間、保險期、疲勞性能、絕緣電阻、耐壓等。1%線性誤差≤177。選用的數(shù)據(jù)采集卡為：ADLINK PCI9118 系列 PCI 333KS/s高速多功能數(shù)據(jù)采集卡。 Automation軟件。Resources：Input/Output Range：PC計算機分配給采集卡的輸入/輸出地址范圍為0x140~0x15FInterrupt Request：PC計算機分配給采集卡的中斷號為5Direct Memory Acces：PC計算機分配給采集卡直接訪問內(nèi)存的地址號為3 Polarity/：極性選擇，實指量程，根據(jù)輸入信號是單極性還是雙極性；相應(yīng)選擇適合量程。七個模擬數(shù)字量由D/Achannel1輸出，它的輸出端口為DA0~DA6。但是改變頻率后，電動機內(nèi)部的阻抗也改變，將產(chǎn)生微小勵磁引起轉(zhuǎn)矩下降；由于勵磁引起的磁飽和等現(xiàn)象，是電動機因素、效率顯著下降。 轉(zhuǎn)差頻率控制轉(zhuǎn)差頻率控制，是檢出電動機的轉(zhuǎn)速，然后以電動機的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)差頻率的和給定逆變器的輸出頻率。將異步電動機放在旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)軸系分析其數(shù)學(xué)模型，找出類似直流電動機的激磁電流分量和轉(zhuǎn)矩電流分量，分別控制。矢量控制的特點:（1）控制特性比其它控制方式格外優(yōu)越，能實現(xiàn)比直流電機更好的控制特性。如果忽略集膚效應(yīng)，則電阻與頻率無關(guān)，電抗與頻率成正比。當(dāng)電動機的參數(shù)巳知時，可以畫出轉(zhuǎn)矩特性；下圖為幾種頻率下電動機轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子頻率f2的關(guān)系曲線．轉(zhuǎn)矩用標(biāo)么值表示，以額定轉(zhuǎn)矩作為基值：圖23電壓／頻率比為常數(shù)時異步電動機變頻運行的轉(zhuǎn)矩恃性從圖23中的曲線族可以看出、當(dāng)定子頻率降低時，異步電動饑的轉(zhuǎn)矩迅速減小。圖24電壓／頻率比為常數(shù)時異步電動機變頻運行的起動轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩的特性增大電壓／頻率比時的低頻特性:如上所述，在恒電壓／頻率比的變頻調(diào)節(jié)方式下，異步電動機的低速特性不能令人滿意。采用基波的等值電路可以計算端電壓增加時的低頻特性。從圖中還可看出，在負(fù)載電流增加時，勵磁電流會迅速減小，而且勵磁電流的減小多于負(fù)載電流的增加值。把式（3）、式（4）和式（5）聯(lián)立求解，則電動機的轉(zhuǎn)矩可用定子電流和轉(zhuǎn)子頻率表示，從而得出：式中，是轉(zhuǎn)子的總漏電感。如果f2隨f1線性增加，則轉(zhuǎn)矩與f1成正比，則電動機輸出轉(zhuǎn)矩近似地隨轉(zhuǎn)速的倒數(shù)而變化，這就是恒功率運行區(qū)。適用于不安裝碼盤，對起動轉(zhuǎn)矩和速度控制精度要求較高，常規(guī)V/F控制方式滿足不了的應(yīng)用場合。在三級菜單狀態(tài)下完成參數(shù)的存儲操作。按住該鍵進(jìn)行點動運行，松開則停機。狀態(tài)組合與單位的對應(yīng)關(guān)系如下圖所示：圖32設(shè)置參數(shù)：正確地設(shè)置TD3000變頻器的參數(shù)，是充分發(fā)揮其性能的前提。上電檢查變頻器是否有異常聲響、冒煙、異味等情況；操作面板顯示正常，無故障報警信息；如有異?，F(xiàn)象，請立即開斷電源。根據(jù)驅(qū)動系統(tǒng)情況，正確設(shè)置旋轉(zhuǎn)方向，加速時間，減速時間，起動頻率，起動方式，加減速方式，停機方式等參數(shù)。變頻器：操作面板正常，無異常。在前面板上，用戶的輸入是通過被稱為Control的輸入控件實現(xiàn)的，程序運行的結(jié)果輸出則由Indictor輸出控件來實現(xiàn)。另外，用戶還可以利用內(nèi)置的繪圖器對程序代碼部分進(jìn)行分析和優(yōu)化。 虛擬儀器的基本概念、構(gòu)成及其特點傳統(tǒng)的測量儀器主要由三個功能塊組成：信號的采集與控制單元、信號的分析與處理單元、結(jié)果的表達(dá)與輸出單元。其中，硬件接口模塊可以包括插入式數(shù)據(jù)采集卡（DAQ）、串／并口、IEEE488接口（GPIB）卡、VXI控制器以及其它接口卡。它不僅可以用于測量、測試、分析、計量等領(lǐng)域，而且還用于進(jìn)行設(shè)備的監(jiān)控，用于工業(yè)過程自動化。 由于減少了許多隨時間可能漂移、需要定期校準(zhǔn)的分立式模擬硬件，加上標(biāo)準(zhǔn)化總線的使用，使系統(tǒng)的測量精度、測量速度和可重復(fù)性都大大提高。目前，最有效的方法是采用“虛擬儀器”技術(shù)。 　　 （2）確定所選擇的接口卡是否具有設(shè)備驅(qū)動程序。無論是測量、測試、計量，或是工業(yè)過程控制和分析處理，還是其它更為廣泛的測控領(lǐng)域，虛擬儀器都是理想的高效率的解決方案。 　　（2）基于通用接口總線GPIB接口的儀器系統(tǒng) 　　GPIB（General Purpose Interface Bus）儀器系統(tǒng)的構(gòu)成是邁向虛擬儀器的第一步，即利用GPIB接口卡將若干GPIB儀器連接起來，用計算機增強傳統(tǒng)儀器的功能，組織大型柔性自動測試系統(tǒng)，技術(shù)易于升級，維護方便，儀器功能和面板自定義，開發(fā)和使用容易。 　?。?）基于串行口或其它工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線的系統(tǒng) 　　將某些串行口儀器和工業(yè)控制模塊連接起來，組成實時監(jiān)控系統(tǒng)。 　　（2）儀器驅(qū)動程序每個儀器模塊均有自己的儀器驅(qū)動程序。 數(shù)據(jù)采集一般情況下，DAQ硬件設(shè)備的基本功能包括模擬輸入（A/D）、模擬量輸入（D/A）、數(shù)字和 定時/計數(shù)。這二者都與A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理有關(guān)。定時/計數(shù)器的兩個主要功能指標(biāo)是分辨率和時鐘率，分辨率越大，計數(shù)器位數(shù)越大，計數(shù)值也越高。時基控制主要控制采集卡掃描率、每一通道掃描次數(shù)（取樣數(shù)）。時間間隔Δt被稱為采樣間隔或者采樣周期。所以如果只知道該信號的采樣值，并不能知道它的采樣率，缺少了時間尺度，也不可能知道信號x(t)的頻率?！ 足夠的采樣率下的采樣結(jié)果b 過低采樣率下的采樣結(jié)果圖43 不同采樣率的采樣結(jié)果圖44給出了一個例子。但是，較長時間使用很高的采樣率可能會導(dǎo)致沒有足夠的內(nèi)存或者硬盤存儲數(shù)據(jù)太慢。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)成圖4－5　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上圖表示了數(shù)據(jù)采集的結(jié)構(gòu)。不使用Buffer意味著對所采集的每一個數(shù)據(jù)你都必須及時處理（圖形化、分析等），因為這里沒有一個場合可以保持你著手處理的數(shù)據(jù)之前的若干數(shù)據(jù)點。軟件觸發(fā)最容易，你可以直接用軟件，例如使用布爾面板控制去啟動/停止數(shù)據(jù)采集。(5)用戶需要削減軟件開支。如圖46給出兩個通道循環(huán)采樣的示意圖。還有一種數(shù)據(jù)采集卡，每個通道各有一個獨立的A/D，這種數(shù)據(jù)采集卡的同步性能更好。就有了如下的間隔掃描（interval scanning）方式。多數(shù)數(shù)據(jù)采集卡根據(jù)通道時鐘（channel clock ）按順序掃描不同的通道，控制一次掃描過程中相鄰?fù)ǖ篱g的時間間隔，而用掃描時鐘（scan clock）來控制兩次掃描過程的間隔。(2)在這個簡化了的框圖上我們可以更加清晰地看出中級模入的處理框圖，大致如下：圖412 連續(xù)采集程序模型無疑，這個流程更加合理，它把采集的初始化與結(jié)束處理放在了循環(huán)之外。使用循環(huán)緩沖區(qū)，可以在采集設(shè)備在后臺連續(xù)進(jìn)行采集的同時，LabVIEW在兩次讀取緩沖區(qū)數(shù)據(jù)的時間間隔里對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。輸出數(shù)據(jù)中包含大小、相位，并且用合適的單位進(jìn)行了刻度，可用來直接進(jìn)行圖形的繪制。LabVIEW的流程圖編程方法和分析VI庫的擴展工具箱使得分析軟件的開發(fā)變得更加簡單。(2)Time Domain（時域分析）：用于進(jìn)行頻域轉(zhuǎn)換、頻域分析