基于DSP的三相异步电动机故障在线监测的研究

关键词：视在阻抗;在线监测;DSP;定子电流

Research on Fault On-line monitoring of Three-phase Induction Motor Based on DSP
ZHANG Dong-xia

Abstract: DSP has the high speed clock rate and the fast operating speed, was the breakdown online monitor has provided the hardware support. This article through the stator apparent impedance‘s analysis, displays DSP the data-handling capacity, has realized to the three-phase asynchronous motor‘s breakdown online monitor.

Key words: Apparent impedance ; Online monitor ; DSP ; Stator current

0 引言

　　三相异步电动机以其结构简单、成本低廉、可靠性高、使用寿命长、维修方便 工农业生产中有广泛的应用。但电动机在长期的运行中不可避免会发生故障，需要尽早发现，及时解决，否则必将造成损失。为了能在其形成的初期尽早发现故障，需要有可靠的监测与诊断方法。监测的途径很多，如定子电流信号监测、振动信号监测、轴电压监测、轴向漏磁监测等。定子电流监测方法因可以做成非侵入式而得到最为广泛的应用。本文通过监测定子电流及电压，得出其视在阻抗，分析视在阻抗的频谱，利用 DSP完成故障的在线监。

1 电动机在发生故障时定子电流频率变化

2 视在阻抗及故障在其中的表现

　　3.1 硬件系统设计

　　本系统以DSP为核心, 通过高速采样模块, 对三相交流电流及电压采样、A/D 转换,DSP进行计算、处理、频谱分析，单片机用于处理显示、键盘输入及其它扩展。其框图如图1 所示。

图1 硬件系统设计框图

　　（1）TMS320LF2407A的特点

　　TMS320LF2407A芯片作为DSP控制器24x系列的新成员，是目前TMSC2000家族中集成度高，性能最强的芯片，它与现存的 2 4 x DSP控制器芯片代码兼容，但是资源更加丰富、功能更强，片内有32KB的Flash程序存储器，高达1.5KB的数据/程序 RAM，544B双口RAM（DRAM）和2KB的单口RAM（SARAM），串行通信接口（SCI）模块，16位SPI（串行外部设备接口）模块，WD（看门狗）定时器模块，具有2 个事件管理器模块EVA和EVB。

　　（2）高速并行A/D采样MAX155芯片

　　MAX155芯片是一种高速多通道模数转换器，它具有并行采样/保持（ T/H ） 功能，从而可消除输入通道采样的时间差。MAX155有8 路模拟输入通道，每一路通道都有它的采样/保持模块（T/H）,各路采样保持模块同步采样。每路通道A/D转换时间为3.6μs,结果保存在内部的 8×8RAM寄存器中。

　　向WR引脚输出一个负脉冲可启动转换，通过向RD引脚发送负脉冲可以读取保存在RAM里的转换结果，数据的输入和输出可通过MAX155的双向数据口来实现，也可以通过硬件连接的方式使芯片仅工作在输出方式。

　　（3）键盘/ 显示

　　键盘/显示电路以AT89S51为核心, 键盘我们选用通用键盘，LCD我们选择了带有接口芯片T6963C的点阵式液晶显示器，它可以直接与 AT89S51连接，可以图形方式、文本方式及图形和文本合成方式显示，具有内部字符发生器，可管理6 4 K 显示缓冲区及字符发生器，允许单片机随时访问显示缓冲区。

　　3.2 软件系统设计

　　软件系统可以采用C 语言编程, 控制软件主要由控制、信号处理、显示程序等组成。其软件流程图如图2 所示。

4 结束语

　　三相异步电动机应用之多，讨论其故障在线监测的方法也很多。本文根据监测定子电流及电压，从分析视在阻抗频谱，利用DSP快速傅氏变换，实时发现电动机的故障，为我们今后的维修提供了很大的方便，具有很强的实际应用价值。

图2 软件流程图

参考文献

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