专利名称：基于模拟量的故障发生系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种调试技术，特别是涉及一种基于模拟量的故障发生系统。
背景技术：
当前开发、调试诸如变频器等类装置的过程中，不可缺省的环节就是输入输出侧 的故障保护，大多数情况下，在上高压调试前，通过手工的方式验证这类装置的故障保护模 块是否正确，而这类方式，效率不高，而且很容易使得不能全面、真实的验证所有保护功能。 因此，如果有一套能够有效模拟这些故障并能够直接连入变频器，便可让变频器调试、开发 事半功倍，基于这样的背景，本专利提出了这样的一项变频器调试技术、以及故障发生系 统。此外本系统还可用于其他类似带有保护功能的装置等。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了克服现有的开发调试过程中故障模拟时效率 低且不全面的缺陷，提供一种高效且能真实验证所有保护功能的基于模拟量的故障发生系 统。本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的一种基于模拟量的故障发生 系统，其特征在于，其根据用户的设定，通过D/A输出，能模拟故障生成，其至少包括依次 电连接的一故障发生器模块、一 D/A输出模块、一通信模块及一人机界面模块。其中，该故障发生器模块用于根据用户命令，实时生成输入输出侧的电流、电压 值；能够根据用户命令调整波形的周期、幅值、相位，该模块可由一 MCU芯片实现。其中，该D/A输出模块用于负责将输入输出侧的电流、电压值以D/A形式输出。其中，该通信模块用于负责接收用户命令、设置的参数，还可输出与输入、输出侧 有关的电流、电压等信息。其中，该人机界面模块用于发出故障命令，及读写环境参数。其中，其还包括一波形识别模块，用于将示波器保存下来的波形图片文件，转化成 波形数据。本发明的积极进步效果在于本发明的故障发生系统通用且有效，其可以根据用 户的设定，通过D/A输出，生成缺相、三相不平衡、过压、过流、输入欠压、输出开路，接地等 故障，此外，系统也可将示波器记录下的波形图片文件，转化成波形数据，并生成与图像一 致的波形，便于重现真实现场情况。本发明的系统具有以下优点1)安全节能本系统的工作电压为5V，对操作人员及被测设备都更加安全，且耗 能远远低于连入实际电机的耗电量。2)能方便的模拟各类电机平台能够通过人机界面，方便的设定或模拟出各类电 机特性。3)操作灵活，提高测试效率用户可通过人机界面，随时可读取所需的数据及信 息，并可方便的对各种输出量及参数进行设定，系统操作方便，不需为测试进行繁琐准备；此外，系统还可以快速反复启动测试，大幅度提高测试效率。4)节省空间、节省成本本系统能置于实验桌上进行调试与操作，节省测试空间及成本。
图1为本发明一较佳实施例的变频器输入输出侧的故障发生系统框图。图2为本发明较佳实施例的基于MCU的故障发生系统框图。
具体实施例方式下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。如图1和图2所示，本发明提出一种通用且有效的基于各种输入输出模拟量的故 障发生系统，该系统可以根据用户的设定，通过D/A输出，生成缺相、三相不平衡、过压、过 流、输入欠压、输出开路，接地等故障，此外，系统也可将示波器记录下的波形图片文件，转 化成波形数据，并生成与图像一致的波形，便于重现真实现场情况。本发明的系统包括以下 依次电连接的几部分一故障发生器模块、一 D/A输出模块、一通信模块、一人机界面模块 及一波形识别模块。各模块功能如下1)故障发生器模块根据用户命令，实时生成与电流、电压值相对应的模拟量；能 够根据用户命令调整该模拟量的波形的周期、幅值、相位，该模块可以采用MCU芯片来实 现。MCU芯片的开发实现部分为现有技术，在此不作赘述。2) D/A输出模块负责将输入输出侧的电流、电压值以D/A形式输出，其可通过D/ A转换芯片或MCU等自带的D/A通道实现。3)通信模块用于负责接收用户命令、设置的参数，还可输出与输入、输出侧有关 的信息，如电流、电压等。其具体可采用串口、CAN、USB或以太网实现。4)人机界面模块发出各类需要生成的故障命令，以及读写环境参数等。5)波形识别模块该模块在人机界面中完成，负责将示波器保存下来的波形图片 文件，转化成波形数据，这些波形数据传给系统的微控制器后，系统可以将图片中的波形重 现出来。根据模块的任务，本系统可根据实际的具体需求，通过MCU、DSP、D/A转化芯片等 不同组合具体实现。下面以高压变频器测试应用为例，来具体说明本发明的一种基于MCU芯片的故障 发生系统。变频器一般通过电流、电压互感器采集输入输出侧的电流、电压值。最终模拟电 压的形式注入微控制器的A/D通道。这样变频器就可以还原出输入输出侧的电压电流实 际值。在此基础上便可以进行故障保护了。如图2所示，通过选用一块高性能的MCU芯片 (STM32F103VB型)同时实现故障发生器、人机界面及通信等模块功能，另外选用D/A转化 芯片TLC5620实现D/A输出功能。用户可利用人机界面将波形图片转化成波形数据，并通 过系统的通信模块录入到MCU芯片中，同时也可通过人机界面对系统进行设置。MCU芯片 根据设定及录入的波形，实时生成一定周期、幅值、相位的电压、电流值；然后，通过驱动D/ A芯片将电压、电流等物理量进行模拟量输出；同时MCU芯片可提供RS232接口、USB接口、 ETHERNET接口或CAN接口等多种通信接口，根据约定的协议，实现与人机界面模块的通信。
本实施例的系统通过在嵌入系统生成与注入变频器中微控制器A/D通道相同各 种模拟电压信号，从而达到模拟实际输入输出侧电流电压状况的目的，在此基础上便可实 现变频器输入输出侧的故障模拟，如缺相、三相不平衡、过压、过流、输入欠压、输出开路，接 地等故障。另外，系统带有人机界面，可以随时改变电流、电压波形的周期、幅值、相角，也可 以产生各种畸变的波形，以全面辅助变频器故障保护的调试。本发明除可辅助变频器故障保护模块的开发，还可辅助类似装置的调试开发。虽然以上描述了本发明的具体实施方式
，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变 更或修改。因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。
权利要求
一种基于模拟量的故障发生系统，其特征在于，其根据用户的设定，通过D/A输出，能模拟故障生成，其至少包括依次电连接的一故障发生器模块、一D/A输出模块、一通信模块及一人机界面模块。
2.如权利要求1所述的基于模拟量的故障发生系统，其特征在于，该故障发生器模块 用于根据用户命令，实时生成与电流、电压值相对应的模拟量；能够根据用户命令调整该模 拟量的波形的周期、幅值、相位。
3.如权利要求1所述的基于模拟量的故障发生系统，其特征在于，该D/A输出模块用于 负责将输入输出侧的电流、电压值以D/A形式输出。
4.如权利要求1所述的基于模拟量的故障发生系统，其特征在于，该通信模块用于负 责接收用户命令、设置的参数，还可输出与输入、输出侧有关的电流、电压信息。
5.如权利要求1所述的基于模拟量的故障发生系统，其特征在于，该人机界面模块用 于发出故障命令，及读写环境参数。
6.如权利要求1所述的基于模拟量的故障发生系统，其特征在于，其还包括一波形识 别模块，用于将示波器保存下来的波形图片文件，转化成波形数据。
全文摘要
本发明公开了一种基于模拟量的故障发生系统，其根据用户的设定，通过D/A输出，能模拟故障生成，其至少包括依次电连接的一故障发生器模块、一D/A输出模块、一通信模块，及一人机界面模块。本发明的系统安全高效，可以根据用户的设定，通过D/A输出，生成缺相、三相不平衡、过压、过流、输入欠压、输出开路，接地等故障，此外，系统也可将示波器记录下的波形图片文件，转化成波形数据，并生成与图像一致的波形，便于重现真实现场情况。
文档编号G01R31/00GK101799500SQ20101011443
公开日2010年8月11日 申请日期2010年2月26日 优先权日2010年2月26日
发明者吴芸, 宋吉波, 李兴鹤, 李唯为, 邢辉, 马艳玲 申请人:上海新时达电气股份有限公司;上海辛格林纳新时达电机有限公司