电测与仪表

Electrical Measurement & Instrumentation

总第 47 卷第 530 期

2010

年第 02 期

Vol.47 No.530

Feb. 2010

用光电耦合器 6N137 实现电路之间的隔离。滤波电
路主要作用是将直流脉动信号转换成正弦交流信号,
采用简单的 R- C 电路。减法电路的主要作用是将 0～
20V

正弦交流信号转换成 - 10～+10V 正弦交流信

号，利用差分式电路来实现其功能，主要芯片选用美
国 AD 公司的精密仪表放大器 AD524 作为前置放
大。为了提高驱动能力，输出电路采用对管 TIP35C 和
TIP36C

作为功率晶体管。

2.2

耦合电容器和电压电流互感器选型

（1）耦合电容器的选择。耦合电容器的作用主要

是实现高频信号发生器与电机的工作电源之间的隔
离。要求在 1kHz 的高频电压信号下其阻抗尽量小，
而在电机的电源工作频率下其阻抗越大越好,并满足
耐压要求。由于实验电机的电源工作频率为 15Hz 以
下，电压在 200V 以下。为此，选择的耦合电容器的参
数为：C=10μF（x=100）；耐压电压为 800V。

（2）电压和电流互感器的选择。为了能够快速、

精确地测量高频电压与电流信号，选用线性度好，灵
敏度高的霍尔型电压和电流传感器。其中霍尔型电压
传感器的参数为：交流电压检测范围为 0～300V，精
度为 0.05%；霍尔型电流传感器的参数为：交流电流
检测范围为 0～0.5A，精度为 0.05%。电压和电流互感
器的输出均为 4～20mA。
2.3

A/D

转换模块的选择及其与DSP的接线

为了保证测量精度，满足电压与电流采样同时性

以及 24kHz 采样频率的要求，A/D 转换器选用 TI 公
司生产的低功耗、采样频率为 250kHz、具有 6 通道同
步采样与转换，型号为 ADS8364。其工作方式采用直
接地址读方式，由 XA[2:0]作为变换结果寄存器低位
地址，当 ADS8364 的 CS 引脚为高电平时，其数据总
线处于高阻状态，当 CS 引脚置低电平时，并口数据
总线上输出当前数据。具体连接如图 4 所示。
2.4

滤波单元设计

测量的高频电压和电流信号含有低次谐波信号、

PWM

开关谐波电流等干扰信号。为了把微弱的、频率

为 1kHz 的高频电压和电流信号从强噪声中检测出
来，本文我们选择了美国 MAXIM 公司开发的 8 阶连
续时间有源滤器芯片 MAX274，将 4 个二阶节合而
一，构成了如图 5 所示的 8 阶切比雪夫带通滤波器。

功率角测试实验

实验电机为 4 段式永磁直线同步电动机，载荷

1.4

吨。各段初级电枢绕组的参数为：单台定子长度

680mm

，槽数 39，极数 2p=12，极距 τ=51mm，槽宽

10mm

，次级长 1860mm，轭高 25mm，轭宽 500mm，材

料为铷铁硼。按照图 1 所示的功率角测量原理，利用
图 2 所示的测量系统进行实验。为了验证测量精度，
用一个直线光栅尺同时进行功率角测量，将 DSP 测
量系统测得的功率角与直线光栅尺测得的功率角进
行比较，验证 DSP 测量系统的测量精度。

（1）高频信号提取实验。图 6 为高阶切比雪夫带

通滤波器滤除干扰之后 A 相高频电流信号。实验表
明本文设计得滤波器合理可行，能有效地把各个频率
段的信号中相分离。

（2）功率角测试实验。利用 DSP 测量系统测得的