一种风力发电机性能测试仪的制作方法

本发明涉及风力发电测试技术领域，特别涉及一种风力发电机性能测试仪。

背景技术：

风能是一种用之不竭、清洁的可再生能源，在众多可再生能源中具有很大潜力。我国风力资源丰富，研究发展适合风力发电使用的风力发电机，具有重要的理论意义与实用价值。风力发电机研制成功后，为了保证风力发电机的正常运行与安全，出厂前的测试显得至关重要。目前的风力发电机测试系统中，测试参数单一，而且需要用多个测试设备分别测试不同的参数，非常不方便，效率低下。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

为了解决上述问题，本发明提供了一种风力发电机性能测试仪，可同时采集22通道的数据，很好的满足了风力发电机测试系统精度高、速率快、简单可靠的要求。

(二)技术方案

一种风力发电机性能测试仪，包括测试仪本体，所述测试仪本体正面设有液晶显示屏，所述液晶显示屏旁边上部设有键盘，所述键盘下面设有旋钮；所述测试仪本体背面设有信号输入部和外接设备部，所述信号输入部包括8通道交流电压信号输入部、8通道交流电流信号输入部、2通道直流电压信号输入部、2通道直流电流信号输入部和2通道标准信号输入部，所述外接设备部包括usb接口、tf插槽和rj45接口；所述测试仪本体内部设有控制电路板，所述控制电路板分别与所述液晶显示屏、所述键盘、所述旋钮、所述信号输入部和所述外接设备部电连接；

所述控制电路板包括交流电压输入单元、交流电流输入单元、直流电压输入单元、直流电流输入单元、标准信号输入单元、信号调理单元、a/d转换单元、数字处理单元、按键输入单元、显示单元、存储单元、usb存储单元和以太网通信单元；所述交流电压输入单元与所述8通道交流电压信号输入部相连接，输入风力发电机的8路交流电压信号；所述交流电流输入单元与所述8通道交流电流信号输入部相连接，输入所述风力发电机的8路交流电流信号；所述直流电压输入单元与所述2通道直流电压信号输入部相连接，输入所述风力发电机的2路直流电压信号；所述直流电流输入单元与所述2通道直流电流信号输入部相连接，输入所述风力发电机的2路直流电流信号；所述标准信号输入单元与所述2路标准信号输入部相连接，输入标准信号源的2路基准参考电流信号；所述交流电压输入单元、所述交流电流输入单元、所述直流电压输入单元、所述直流电流输入单元和所述标准信号输入单元的输出分别连接所述信号调理单元，经所述信号调理单元调理至符合所述a/d转换单元要求的模拟信号；所述a/d转换单元对采集的信号进行a/d转换，输出数字信号送入所述数字处理单元；所述数字处理单元对采集的各路信号进一步进行处理，输出分别连接所述显示单元、所述存储单元、所述usb通信单元和所述以太网通信单元；所述按键输入单元与所述键盘相连接，用于系统开关及修改和设定测试参数；所述显示单元与所述液晶显示屏和所述旋钮相连接，用于实时显示各路采集信号的波形；所述存储单元包括tf卡、flash和eeprom，所述tf卡存储采集的实时动态数据，所述flash存储掉电时易丢失的数据，所述eeprom存储测试参数；所述usb通信单元与所述usb接口相连接，所述数字处理单元通过所述usb通信单元将采集的数据上传给上位机进行处理分析；所述以太网通信单元与所述rj45接口相连接，所述数字处理单元通过所述以太网通信单元与打印机相连接。

进一步的，所述数字处理单元选用数字信号处理器tms320c5416。

进一步的，所述a/d转换单元包括a/d转换器、第一～第三电感、第一～第三电容和电阻，其中所述a/d转换器选用ths1206，所述第一～第三电容为电解电容。

进一步的，所述显示单元选用lcd12864液晶模块。

再进一步的，所述a/d转换器ths1206的数量为6片。

(三)有益效果

本发明提供了一种风力发电机性能测试仪，基于数字信号处理器tms320c5416和a/d转换器ths1206，可同时采集22通道的数据，分别为8路交流电压、8路交流电流、2路直流电压、2路直流电流和2路4～20ma基准信号，并进行实时显示、存储和打印，解决了以往风力发电机测试仪器功能单一的问题，很好的满足了风力发电机测试系统精度高、速率快、简单可靠的要求，其结构简单，体积小巧，功耗极低，检测精度高，传输稳定，可靠性好，具有良好的可扩展性。

附图说明

图1为本发明所涉及的一种风力发电机性能测试仪的结构示意图。

图2为本发明所涉及的一种风力发电机性能测试仪的系统功能框图。

图3为本发明所涉及的一种风力发电机性能测试仪的a/d转换单元电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明所涉及的实施例做进一步详细说明。

结合图1和图2，一种风力发电机性能测试仪，包括测试仪本体1，测试仪本体1正面设有液晶显示屏2，液晶显示屏2旁边上部设有键盘3，键盘3下面设有旋钮4；测试仪本体1背面设有信号输入部和外接设备部，信号输入部包括8通道交流电压信号输入部5、8通道交流电流信号输入部6、2通道直流电压信号输入部7、2通道直流电流信号输入部8和2通道标准信号输入部9，外接设备部包括usb接口11、tf插槽12和rj45接口13；测试仪本体1内部设有控制电路板，控制电路板分别与液晶显示屏2、键盘3、旋钮4、信号输入部和外接设备部电连接；

控制电路板包括交流电压输入单元、交流电流输入单元、直流电压输入单元、直流电流输入单元、标准信号输入单元、信号调理单元、a/d转换单元、数字处理单元、按键输入单元、显示单元、存储单元、usb存储单元和以太网通信单元；交流电压输入单元与8通道交流电压信号输入部5相连接，输入风力发电机的8路交流电压信号；交流电流输入单元与8通道交流电流信号输入部6相连接，输入风力发电机的8路交流电流信号；直流电压输入单元与2通道直流电压信号输入部7相连接，输入风力发电机的2路直流电压信号；直流电流输入单元与2通道直流电流信号输入部8相连接，输入风力发电机的2路直流电流信号；标准信号输入单元与2路标准信号输入部9相连接，输入标准信号源的2路基准参考电流信号；交流电压输入单元、交流电流输入单元、直流电压输入单元、直流电流输入单元和标准信号输入单元的输出分别连接信号调理单元，经信号调理单元调理至符合a/d转换单元要求的模拟信号；a/d转换单元对采集的信号进行a/d转换，输出数字信号送入数字处理单元；数字处理单元对采集的各路信号进一步进行处理，输出分别连接显示单元、存储单元、usb通信单元和以太网通信单元；按键输入单元与键盘相连接3，用于系统开关及修改和设定测试参数；显示单元与液晶显示屏2和旋钮4相连接，用于实时显示各路采集信号的波形；存储单元包括tf卡、flash和eeprom，tf卡存储采集的实时动态数据，flash存储掉电时易丢失的数据，eeprom存储测试参数；usb通信单元与usb接口11相连接，数字处理单元通过usb通信单元将采集的数据上传给上位机进行处理分析；以太网通信单元与rj45接口13相连接，数字处理单元通过以太网通信单元与打印机相连接。

数字处理单元选用数字信号处理器tms320c5416，是一种低功耗、高性能的16位定点dsp芯片，速度为160mips，集实时信号处理能力和控制器外设功能于一身，满足测试系统要求，负责数据实时采集与处理。

8路0～1500v的交流电压和8路0～10a的交流电流首先经过交流电压互感器和交流电流互感器后分别变为-5v～+5v交流电压和0～5a交流电流。同时，系统还测试2路0～1500v直流电压、2路0～100ma直流电流和2路4～20ma基准电流信号。22路测试信号全部经过各自的信号调理单元，将待测信号调理到-5v～+5v，符合a/d转换单元适用的范围。

由于测试系统需要对风力发电机的交流信号进行频谱分析，因此选用最高采样速率为6ms/s的a/d转换器ths1206。如图3所示，a/d转换单元包括a/d转换器u1、电感l1～l3、电容c1～c3和电阻r1，其中a/d转换器u1选用ths1206，电容c1～c3为电解电容。ths1206是可编程、多通道、低功耗、内置fifo的12位并行高速a/d转换芯片，功耗只有220mw，最高采样速率可达到6ms/s，4通道同时采样单通道采样速率可达到1ms/s以上，满足测试系统的高速率要求。ths1206主要特点是四个模拟通道可同时实现无相差采样，即可同时由采样方式转换到保持方式下。四个模拟通道可设置为三种方式：(1)四个单通道输入；(2)两个差分通道输入；(3)两个单通道输入和一个差分通道输入。ths1206提供了1.5v、2.5v和3.5v三个参考电压，它的许多引脚功能是可编程的，与处理器的硬件接口很灵活，转换结果以并行方式通过数据总线的d0～d11位来传送。测试系统采用4个单通道输入模式，因此总共用到6片ths1206。u2为tms320c5416，采用复合引脚r/w来进行读写操作，ths1206的可编程引脚wr与tms320c5416的r/w引脚连接。ths1206的rd引脚通过电阻r1上拉为高电平。ths1206有两个片选信号cs0引脚和cs1引脚，tms320c5416通过iostrb引脚选择外围空间，与ths1206的cs0引脚相连，地址线a17与cs1引脚相连。ths1206的数据总线d0～d11可以直接与tms320c5416的数据总线d0～d11相连，无需经过缓冲和电压转换。测试系统由tms320c5416提供转换时钟信号，tms320c5416采用中断方式读取转换后的数据。ths1206的data_av引脚直接与tms320c5416的int2引脚相连。

键盘3作为整个测试系统的一个输入设备，可控制测试仪开关及修改和设定测试参数，如采样频率等。液晶显示屏2可方便实时观测各路采集信号的波形，旋钮4用于切换当前屏幕显示的波形。tms320c5416内部只有16kb的rom和128kb的ram，由于测试系统需要采集大量数据进行测试，所以需要进行存储器外扩来进行数据及时存储，其中tf卡用于存储实时动态数据，flash存储的数据可防止掉电时丢失，eeprom用于存储采样频率及互感器的变比等。测试系统通过usb接口11连接上位机，将采集的数据上传给上位机进行进一步处理分析。测试系统还通过rj45接口13与打印机相连，将测试波形打印出来方便管理，利于查找。

本发明提供了一种风力发电机性能测试仪，基于数字信号处理器tms320c5416和a/d转换器ths1206，可同时采集22通道的数据，分别为8路交流电压、8路交流电流、2路直流电压、2路直流电流和2路4～20ma基准信号，并进行实时显示、存储和打印，解决了以往风力发电机测试仪器功能单一的问题，很好的满足了风力发电机测试系统精度高、速率快、简单可靠的要求，其结构简单，体积小巧，功耗极低，检测精度高，传输稳定，可靠性好，具有良好的可扩展性。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。