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台湾研华公司PCL-1800 是高速、高性能的多功能插入式数据采集卡，对于需要有非常高的速度和强大的触发能力的测试，PCL-1800 是理想的数据采集卡。本测试系统选用了该数据采集卡, 通过其PLC-1800 跳线选择8 路差分或者16 路单端模拟输入；还能进行自动通道/ 增益扫描，这一特性可实现DMA 高速多通道采样(高达200kHz)且每一通道可设不同的增益[3]。

制系统由四象限整流器控制单元、逆变器控制单元及牵引电机控制单元组成。采用Intel 公司的MCS80C196微机控制器作数据处理。

3 测试系统软件设计

本测试系统软件的主要功能为：PC 工控机通过PCL1800板卡的数字输出和自动控制电路完成整个测试过程的自动测试，控制数据采集卡完成对被测模拟信号的采集，对采集的信号进行分析、计算和显示，驱动外围器件完成打印、通讯等功能。采用微软的面向对象高级语言Visual C++编制了PCL1800 模拟信号的数据采集程序和数字输出程序，外围器件（微型打印机）驱动程序，数字信号的分析计算程序。分析和计算的结果通过软件的虚拟仪器界面显示出来，并可通过微型打印机打印出来。

图3给出了测试系统软件总体设计流程框图。

4 实际测试的频谱分析

4.1 方法研究

交流传动系统的电流或电压均为调制信号，谐波分量极大，工作频率不断变化，常规测量仪器及数据处理方法无法到准确测量结果。现有的方法一般采用基波为固定50Hz的交流模型，采样点数也采用某一定值，然后由DFT实现。由于DFT本身隐含周期性，只有当有限个采样值周期延拓后与无限多点采样信号相同时，DFT结果才能准确地与信号谐波幅度一致，从理论分析上不引入误差。但在变频调速系统中，频率是在一定范围内变化的。为了更加准确地计算信号的频谱，针对交流牵引电机的电压电流波形特点，本文研究了一种数据处理方法。

首先对原始信号做FFT分析，初步确定出信号的周期T，根据T的大小确定N，然后对信号进行N点滑动平均滤波（该算法不会改变信号的周期和相位），通过滤波数据过零点检测法求出信号的准确周期，截取整周期信号，利用插值算法对其进行点重抽样。最后对抽样后的数据，进行点FFT分析，得出信号的频谱图以作谐波分析。

4.2 实际测试信号的频谱分析

变频调速电机的实际电压、电流信号如图4所示。

通过该方法得到的整周期抽样信号如图4和图6所示，抽样点数为2048；FFT的频谱图如图7、图8、图9、图10。

计算出的低频信号的频率为3.8153Hz，各谐波（0,1,2……29）的幅度值也可得到。电流基波幅值为658.3A，相位为-2.9524rad，奇次谐波的影响比较大。其中，7次谐波的幅值最大，是基波幅值的2.94%；低频相电压信号的基波幅值为318V，相位为-1.903rad。可计算出功率因数为0.865，相有功功率90.53kW。计算出的中频信号的频率为48.077Hz，并可得到各谐波电流

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