基于DSP的三相异步电动机故障在线监测的研究

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。

　　（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。