基于6ES7317-2AJ10-0?AB0的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　2.1硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　2.1.1 6ES7317-2AJ10-0?AB0電壓傳感器、電流傳感器、轉(zhuǎn)矩儀的選型及特性分析

　　驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的工作電壓和電流范圍比較大，從幾十伏（安）到上千伏（安），這就要求電壓和電流傳感器不僅要有良好的絕緣性，還要將輸入信號(hào)和輸出信號(hào)*隔離，同時(shí)，傳感器的響應(yīng)時(shí)間也應(yīng)優(yōu)先考慮。試驗(yàn)臺(tái)上驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的測量需要轉(zhuǎn)矩儀有很好的輸出信號(hào)的穩(wěn)定性和重復(fù)性。結(jié)合電機(jī)試驗(yàn)的要求，本文從傳感器的量程、精度以及動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間方面考慮，分別選擇電壓傳感器CV 3-500，電流傳感器LF 505-S，轉(zhuǎn)矩儀F1i S，其特性如表1所示。

　　2.1.46ES7317-2AJ10-0?AB0 數(shù)據(jù)采集卡

　　本論文的研究對(duì)數(shù)據(jù)采集卡提出了很高的要求，由上文可知，死區(qū)時(shí)間一般為3～7μs，實(shí)際中6ES7317-2AJ10-0?AB0的開關(guān)過程有延時(shí)和滯后，以東芝公司的MG25N2S1型25A/1000V IGBT模塊為例，其電壓上升和下降時(shí)間分別為0.3μs和0.6μs，為了能夠真實(shí)的捕捉死區(qū)時(shí)間引起的電壓波形畸變，工程中用到的采樣率通常為信號(hào)中zui高頻率的6-8倍，這就要求數(shù)據(jù)采集卡的采樣率至少要達(dá)到10MS/s。

　　試驗(yàn)平臺(tái)采用凌華公司生產(chǎn)的6ES7317-2AJ10-0?AB0數(shù)據(jù)采集卡，這是一款4通道同步并行采集，每通道采樣率高達(dá)16MS/s的多功能數(shù)據(jù)采集卡，該采集卡具有4個(gè)同步單端模擬輸入和16位的高分辨率A/D轉(zhuǎn)換器，同時(shí)PCI-9846H在總諧波失真（THD）、信噪比SNR、無雜散動(dòng)態(tài)范圍（SFDR）等方面性能能夠滿足本文對(duì)試驗(yàn)精度的要求。此外，板載512M Byte內(nèi)存，作為數(shù)據(jù)暫存空間，可以延長連續(xù)采集的時(shí)間，其數(shù)據(jù)傳輸方式采用DMA的方式，無需CPU直接控制傳輸，也沒有中斷處理方式那樣保留現(xiàn)場和恢復(fù)現(xiàn)場的過程，通過硬件為RAM與I/O設(shè)備開辟一條直接傳送數(shù)據(jù)的通路，使CPU的效率大為提高，提高了數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，該數(shù)據(jù)采集卡能夠滿足本文對(duì)采樣率和精度的研究要求，其主要特性如表2所示。

　　本文所研究的信號(hào)的頻率較高，因此需要6ES7317-2AJ10-0?AB0板卡有足夠的帶寬滿足相應(yīng)的研究要求。PCI-9846H-3dB-3dB帶寬為20MHz，能夠滿足本文對(duì)頻譜分析的要求，此外板卡的系統(tǒng)噪聲在±1V時(shí)僅為5.0LSBRMS，其在±1V時(shí)的頻譜特性如圖6所示。

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