同步系统测试

同步系统测试（精选7篇）

同步系统测试 篇1

伴随着科学技术的迅猛发展, 测试系统也越来越复杂。测试对象空间分布广, 测试任务复杂, 测试信息交换量大是对未来测试系统提出的要求。因此, 对于如此复杂的测试任务, 目前采用的测试梯形构架已无法满足任务需要, 采用分布式网络化测试系统是解决这一问题的有效手段[1]。

分布式网络化测试系统具有快速的系统编程加载能力、更快的数据交换能力, 更广泛的数据共享能力和软硬件资源丰富等特点, 在新一代测控领域得到了应用。其中, 网络时间同步技术是测试领域的关键技术之一, 采用传统的构架的测试系统的外同步线同步方式和传统的以太网时间同步技术的时间不确定性是无法满足数据时间相关性分析对时间同步的准确性与实时性要求。

1 传统的主辅耦合构架测试系统同步方式

以典型的传统构架的测试系统为例。该方式采用传统的系统构架, 以外同步线方式进行时间同步。

例如:模拟量参数A从采集时刻开始到主采集器输出的最小时间延迟Tmin:

其中:Tb:采集器内部数据传输时间

N:内部数据传输次数

Tx:采集器之间数据传输时间

Ts:模拟量采集板采样周期

由此可知, 数据传输的最小延迟为60μS。这是一种实验室设备简单、线路单一化的理想数据延迟指标。同时, 传统采集系统构架的测试系统具有一定的局限性:

1) 每个测量单元有着各自时间同步协议, 不具有统一性;

2) 采用外同步线方式同步时钟系统, 线路较复杂;

3) 系统的最高采样位速率为20Mbps;

对于未来的测试任务, 采用传统系统构架的最高采样位速率的限制造成的时间延迟是无法满足测试任务对时间相关性的要求。因此有必要考虑采用更适合的分布式网络化采集系统及其相关精密时间同步协议满足测试任务的需求。

2 IEEE1588精密时间同步协议

2.1 IEEE1588精密时间同步协议的引入

传统的以太网数据时间同步技术存在着因工作环境温度变化、电磁干扰和网络负载变化等原因, 冲突机会多, 延迟也就越大, 时钟存在着不确定性, 无法满足实时数据融合精密时间同步的需要。针对网络化对测量和控制设备之间时间同步技术的要求, IEEE (电气与电子工程师协会) 于2003年初通过审核发布了IEEE1588标准, 全称网络测量和控制系统的精密时间同步协议标准。IEEE1588标准的基本功能是使控制网络内的最精密时钟与其它时钟保持同步, 在各个以太网现场对设备进行微秒级的高精度的时间控制。

2.2 IEEE1588精密时间同步协议的原理

IEEE1588的基本原理是用网络中最精密的时钟去校正或同步其他时钟, 最佳时钟的选取是自动执行, 通过最佳主站时钟算法实现。从理论上讲, 网络中有两种时钟:主时钟 (用于同步其他时钟) 、从时钟 (被同步的时钟) , 系统中所有的时钟都可能成为主时钟或从时钟。但是, 往往在网络中时钟是相对固定的, 所有从时钟通过与主时钟的同步消息去校准自己的时钟, 这个过程分为两个阶段:一个是是偏移校准, 一个延迟校准[2]。延迟校准用于确定主从两端的帧传输过程中的延迟。偏移校准是指测量主从时钟的偏移, 并在从时钟上消除这些偏移。图1举例演示了该过程。

通过主时钟端和从时钟端的这种相互之间的相应保证了时间的精度要求, 即实现了主时钟和从属时钟之间的严格的精密时间同步, 达到预期的目的[3]。

3 IEEE1588精密时间同步协议在网络化测试系统的应用

IEEE1588精密时间同步协议标准自推出之后, 在工业控制领域得到了广泛的应用, 网络化的测试系统与普通的测试网络相比, 是一种相对比较特殊的以太网结构。特具有以下的特点:

1) 网络拓扑结构稳定, 不会出现突发性的改变, 适于点对点的信息的传输;

2) 在任务需求预知的前提下, 网络负载相对稳定, 且呈现周期性变化;

3) 测试系统网络相对简单且规模相对较小, 利于最大幅度减少交换机的数量而有效的减少带来的网络抖动;

因此, 最简单的形式是使用IEEE1588协议同步网络化的测试系统的各个采集单元。在尽量减少交换机数量的前提下, 指定某个交换机作为主时钟 (可选配输入IRIG或GPS时钟) , 由它来同步其它采集单元时间控制器的时钟。

网络交换机作为时间同步的主控时钟源, 将接收到的精密时间信号作为主时钟去同步其他设备的设备时钟, 以达到我们要求的时间同步精度。我们将主、从时钟的lPPS输出连接到示波器, 通过示波器测量与标准秒脉冲信号之间的误差, 能非常清楚地测量出两个信号之间的偏离, 通过改变网络负载以求在最大抖动条件下的时间误差, 如图2所示。为了减少网络负载, 将实现时间同步的时间校准间隔定义为2秒, 太长不能保证足够的同步精度。

太短则会增加网络传输的负担。根据实验室的实验结果, 主、从时钟的最大偏移量可以控制在1μS的范围里, 可以满足未来测试任务中对高精度时间同步的要求。

4 结束语

IEEE1588定义了一个能够在系统中实现高精度时钟同步的协议———精确时间协议, 这一协议为消除或削弱分布式网络系统各个设备的时钟误差和数据在网络中的传输延迟提供了途径[4], 同时也为我们提供了一种网络化测试构架下, 不同类型、不同厂家的测试设备实现精密时间同步的有效手段。它适合于在一个有限的网络范围内满足高精度的分散时钟时间同步需求。

参考文献

[1]周文建, 白泰礼, 王平.网络化测试系统的时钟同步[J].实验科学与技术, 2005 (2) :16-18.

[2]黄云水, 冯玉光.IEEE1588精密时钟同步分析[J].国外电子测量技术, 2005, 24 (9) :9-12.

[3]王相周, 陈华婵.IEEE1588精确时间协议的研究与应用[J].计算机工程与设计, 2009, 30 (8) :1846-1849.

[4]蔡姗姗.基于IEEE1588的同步技术实现与研究[D].西安:西安电子科技大学, 2009.

同步系统测试 篇2

发电机处于迟相运行时, 如, 保持输出有功不变, 减小励磁电流I, 则E减小, θ增大, 当E

发电机运行时, 随着进相功率因数cosθ由1到0逐渐降低, 吸收的无功功率增多, 合成漏磁通值越来越大, 致使定子端部发热越来越严重。如果温度超过允许值。就必须限制发电机的出力。故发电机定子端部结构件温度上升是发电机进相运行的1个限制条件。

西安交通大学王瑛老师《同步发电机与变压器的原理及运行》一书中指出, 当发电机进相运行时, 如果电流原已达到额定值, 则系统电压的下降, 将迫使其定子电流超过额定值, 所以, 发电机定子电流的限制, 也是发电机进相运行的1个限制条件。

发电机的机端电压下降, 会造成厂用电电压降低, 使厂用电动机转差率增加, 从而电动机各绕组中电流将增大、温升增加、效率降低, 这也是发电机进相运行的1个限制条件。

因此, 每台发电机必须通过试验确定发电机的进相容量, 摸清发电机进相运行深度的限制条件, 为电网的调度, 发电机稳定运行提供依据。

为搞清山西古交电厂1号发电机组进相情况, 我们组织了发电机进相试验, 总结出古交发电厂1号发电机进相行运行的部分限制条件。

1 控制进相运行限制条件的分析

随着电力系统的不断发展, 大型发电机组日益增多, 同时输电线路的电压等级越来越高, 输电距离越来越大, 加之许多配电网络使用了电缆线路, 它们的相间和对地的电容相应地增大。这就相当于在系统中增加了大量的电容负载, 它们从系统中吸收了大量的容性无功。这种无功的大小只由系统的结构来决定, 与系统的负载大小无关。当系统负载较大时, 系统所需要的感性无功也比较大, 这时线路电容可以补充一些系统的无功需要。但当系统处于轻载时, 系统总的无功需要相应减少, 但线路电容并不随负载改变, 这样就使系统的无功出现剩余, 从而使系统电压上升, 以致超过容许的范围。过去, 一般采用电抗器或利用调相机来吸收此部分剩余无功功率。其效果局限在一定的范围内, 且还要增加了设备投资。为了解决这个问题, 最好措施是利用部分发电机作进相运行, 以吸收系统剩余的无功功率, 保证系统电压始终处于在容许范围内。

发电机实际运行的过程中, 受到自动电压调整器的投入状况, 短路比的大小, 外部电抗的大小等的影响, 实际的静态稳定极限比理论静态稳定极限小。为了保证发动机的运行状态, 尽可能地处于理论静态稳定极限状态, 以保证发θ=90°的静态稳定极限状态, 因此, 控制电机的静态稳定极限就成为发电机进相运行的主要条件。

随着进相功率因数cosθ由1到0逐渐降低, 吸收的无功功率增多, 合成漏磁通值越来越大, 致使定子端部发热越来越严重。如果温度超过允许值, 就必须限制发电机的出力。为了保证发动机处于进相运行状态, 还必须限制发电机定子端部结构件温度的上升。

为了控制因发电机的机端电压下降, 引起系统电压下降, 造成发电机的定子电流因其功角的增大而增大的问题, 还应该限制发电机定子的电流。

总之, 每台发电机必须通过测试, 确定发电机的进相容量, 摸清发电机进相运行深度的限制条件, 为电网的调度, 发电机稳定运行提供依据。

2 兴能电厂1号机组进相运行限制条件测试结果

我们从发电机功角、定子电流及厂用电电压等方面进行测试, 给出兴能电厂1号机组进相运行的控制条件。

2.1 发电机功角θ[1]

根据当前运行方式下, 系统静态和暂态计算的结果, 在有功功率200 MW, 230 MW和250 MW 3个工况点进行测试, 各工况点功角限制添加见表1。

利用表1给出的数据, 根据E

2.2 发电机定子电流

测试结果给出, 发电机定子电流不得超过发电机定子额定电流的1.05倍, 否则会因定子端部发热, 造成进相运行失败。

2.3 厂用电电压

按厂用电电压不低于其额定值的90%考虑, 1号机组的可进相深度为6 Mvar。按厂用电电压不低于其额定值的95%考虑, 在有功出力为250 MW时, 可进相深度为1 Mvar, 测试结果见表2。

测试结果表明, 1号发电机端部结构件的温升, 不是该发电机进相运行的限制条件, 在不同工况下的进相深度, 系统稳定计算极限值是限制因素。带厂用电运行时, 厂用电压不是首要限制因素。

2.4 小结

带厂用电运行时, 按厂用电电压不低于其额定值的90%考虑1号机的进相深度, 可进相6 Mvar。不带厂用电有功功率为200 MW进相深度为-72 Mvar功角为50°, 有功功率为250 MW进相深度为-30 Mvar功角为47.1°, 在不同工况下的进相深度, 系统稳定计算极限值是限制因数。根据实际情况看, 发电机在不同工况下发电机端部结构件的温升不超过120°, 发电机定子电流不超过额定电流1.05倍, 均能满足进相运行的要求。

3 结语

同步发电机进相运行, 对于维持电力系统电压的稳定有着至关重要的作用, 尽管进相运行会给发电机组的稳定运行带来一定的影响, 但是趋势的发展是不容回避的, 所以为了电网的稳定及发电机运行稳定, 认识发电机进相运行, 探索同步发电机进相运行的限制条件, 并充分掌握它、运用它是很有必要的, 是有着重要的现实意义的。

摘要：从发电机动角、定子电流、厂用电电压等方面, 对山西古交兴能电厂1号发电机组的进相限制条件进行了测试。结果表明, 在发电机进相运行, 有限制在有功功率为250MW以下, 定子电流不得超过额定电流的1.05倍。目前发电机组端部结构件升温、带与不带厂用电运行以及系统稳定计算极限还不会影响发电机的进相运行。

关键词：发电机,进相运行,限制条件

参考文献

同步系统测试 篇3

永磁同步电机具有结构简单,损耗小,重量轻,效率高,可靠性好等特点,常应用于电动汽车,航天航空等场合。在设计早期阶段,常用离线仿真来完成永磁同步电机的设计和测试工作。但是离线仿真的缺点是,其结果不能对控制器软件的实时参量进行评价,同时由于存在开关元器件的原因,系统的仿真时间过长。而实时仿真技术,如硬件在环( HIL)和快速控制原型( RCP) ,可以解决这些问题[1-3]。HIL实时仿真是指,用实时的数学模型来模拟被控对象,并与真实的控制器连接,进行整个系统的实时仿真测试。其优点是: 可以降低研发成本,缩短系统开发周期,并且实验可重复性好,可进行极端或故障条件下的实验[3，4]。文献[3]提出采用d SPACE实现PMSM驱动系统20μs步长实时测试,但开关频率仅为2k Hz,目前,PMSM驱动逆变器的开关频率已达到10k Hz甚至更高,过低的开关频率影响控制性能。文献[4]提出基于FPGA的PMSM驱动系统模型的HIL实时仿真以50MHz速度运行,累计延迟4. 14μs,但采用永磁同步电机DQ模型不能精确地模拟真实电机磁路的特点,同时其建模需要掌握HDL编程方法,过程较为复杂。

随着电机技术的提升,基于有限元分析的仿真软件( 如JMAG、ANSYS等) 已成为电机设计和开发的必要工具。与传统的永磁同步电机DQ模型相比,JMAG有限元分析模型能够更好地模拟电机磁路的非线性特点,其结果更加精确[5，6]。

本文利用JMAG建立PMSM的有限元分析模型,并结合RT-LAB搭建PMSM及逆变器的实时仿真系统,通过与真实的电机控制器( DSP) 相连,实现PMSM硬件在环( HIL) 实时测试平台,将该平台下的结果与全实物平台实验的结果进行对比,验证了所建立平台的有效性。

2 永磁同步电机HIL测试平台的结构

PMSM的HIL测试平台如图1 所示,包括RT-LAB实时仿真模型( 永磁同步电机,逆变器) 以及真实的DSP控制器两部分。

DSP控制器采用TI公司的TMS320F2812 芯片,采集RT-LAB实时模型输出的电机电流和位置信号,完成矢量控制算法后,输出6 路PWM脉冲给实时仿真模型,完成永磁电机模型的控制。

3 RT-LAB实时仿真模型的实现

如图2 所示,RT-LAB实时仿真模型包括基于有限元分析的永磁同步电机模型,三相逆变器两个部分。

永磁同步电机模型根据电机的数学模型方程建立,其中电机的电感参数和磁链参数由JMAG的有限元分析模型生成( 具体方法见第4 节) 。基于有限元分析的模型可以提高电机模拟的精确度。

逆变器的模型采用RT-EVENT模型库中带时间戳的三相逆变桥( Time-Stamp Bridge,TSB) ,它可以补偿由采样时间产生的误差,对高开关频率下的PWM信号特别有优势。

RT-LAB实时仿真模型,经过编译后下载到RT-LAB实时仿真器中,利用RT-LAB仿真器中的模拟输出和数字输入信号调理板卡,把永磁同步电机的三相定子电流和位置信号输出给DSP控制器,同时采集DSP控制器输出的PWM脉冲。

4 基于JMAG的永磁同步电机模型

利用JMAG软件,在RT-LAB中建立PMSM的有限元分析模型的步骤如下:

( 1) 在JMAG中构建永磁同步电机的几何模型,设定材料属性和边界条件,并剖分网格。对建立的电机模型进行有限元分析,并生成包含电机电感参数和磁链参数的RTT文件。

( 2) 对比JMAG电机模型和实际电机的空载反电动势大小,验证JMAG电机模型的正确性。

( 3) 在RT-LAB中,根据永磁同步电机的数学方程,结合JMAG-RT工具库中的模块,构建PMSM的模型,该模型可以实时调用JMAG生成的RTT文件。

用于实验的电机为内装式转子结构的永磁同步电机,其定子直槽,槽数24 个,转子内径60mm,极数4 极,定子匝数40 匝,额定功率1. 5k W,定子电阻5. 5Ω。如图3 所示,根据实际电机的参数,在JMAG软件中建立电机的几何模型后,并进行了剖分网格。

JMAG支持全域模型和周期模型分析,本文建立的是1 /4 的周期模型。接着设置电机的定子、转子、永磁体材料的特性等。在网格剖分设置后,便可以进行有限元分析,建立永磁同步电机的模型。

在JMAG中,设定电机模型运行在1500r/min条件下,测出电机定子输出的空载反电动势,如图4所示。从图4 中的波形看出,相对于理想的电机DQ数学模型,它更好地模拟了电机的齿槽效应和电感的非线性特性。对该波形进行FFT分析,基波的峰值为318. 9V。真实的电机试验得到的电压的基波峰值为318V,其误差范围在1% 内,从而验证了电机模型的正确性。

永磁同步电机在自然坐标系下的数学方程[7]为:

式中,L为电感矩 ;ψabc为电机的定子磁链; Iabc为电机定子绕组的电流; R为定子电阻; Vabc为定子绕组电压。

式中,p为电机的极对数。

式中,Ω 为电机的机械角速度; RΩ为电机的旋转阻力系数; J为转动惯量。

应用上述三个方程,在RT-LAB中搭建永磁同步电机的模型,其中电机的电感参数L和磁链参数ψabc由JMAG的RTT文件提供。

5 硬件在环测试平台的实验验证

全实物平台和硬件在环测试平台的实际硬件如图5 和图6 所示。

两个平台采用相同的DSP控制处理器,控制器实现id= 0 的矢量控制算法。控制软件包括初始化程序、主程序和中断程序。主程序主要功能是完成系统初始化、变量的初始化、等待中断响应等。定时中断程序主要功能是完成电流、位置信号的采集,坐标变换,转速、电流闭环调节和空间矢量脉宽调制等[8]。主程序和定时中断程序的流程图如图7 所示。

逆变器的开关频率为10k Hz,死区时间为3μs。实时仿真模型运行的步长为20μs,根据模型计算的复杂程度,在该步长下RT-LAB实时仿真器不会出现计算溢出,确保了仿真的实时性。让电机分别运行在转速540r/min,负载转矩5. 5N·m( 运行状态1) 和转速1000r / min,负载转矩5. 5N·m( 运行状态2) 的两种状态,如图8 所示。

图9 和图10 分别是两种运行状态1,2 下,全实物电机实验和硬件在环平台实验的三相定子电流的稳态波形。

永磁电机的齿谐波次数v:

式中,Z为定子槽数; k = 1,2,3…; p为极对数。

当k = 1 时,Z = 24,p = 2,电机的一阶齿谐波次数为11 次和13 次。三相定子电流经过FFT分析后,对比两次实验下基波和齿谐波的有效值大小,如表1、表2 所示。从表1 和表2 中可以看出,运行状态1、2 的基波有效值误差在5% 内,齿谐波分量的误差在15% 内。这充分验证了所建立的永磁电机HIL平台具有较高的准确度。电流的基波分量上的误差,来源于电流、转矩测量上的误差和电机模型精确度上的差异。

6 结论

同步系统测试 篇4

协议一致性测试遵从国际标准ISO/IEC9646,此标准主要针对自然语言描述的协议测试,在ISO/IEC9646中对协议一致性测试的定义为:“一个一致性的实现应该满足静态一致性需求和动态一致性需求,并与协议实现一致性声明(Protocol Implementation Conformance Statements,简称PICS)中所声明的功能相符合”[1]。ISO/IEC 9646提出了关于一致性测试的框架和方法,其中最重要的一种方法就是半形式化的测试描述语言—数表结合表示法TTCN(Tree and Table Combined Notation)。

TTCN成功地对测试集进行了统一的标准描述,能够清晰的描述测试系统与被测实现IUT(Implementation Under Test)之间的行为,从而完成对协议实现的判断。但是,TTCN也存在不足之处,它不支持对并行/并发行为的描述,使得测试局限于单个/对端口、单线程,无法对具有多个/对端口的复杂被测系统或分布式系统进行测试。因此,针对TTCN的不足,同时为了满足新出现的多种类型的测试的需要,2001年,ETSI推出了TTCN-3(Testing and Test Control Notation version 3))作为新一代协议测试标准[2]。TTCN-3采用核心语言的形式,具有极大的灵活性和便利性,其特点包括:基于文本的描述形式、动态并行测试配置、对同步和异步通信的操作和测试判断等。TTCN-3引入了并行测试器的概念,每个测试器可以同时执行相互独立的测试任务,弥补TTCN在测试复杂系统及分布式系统上的缺陷;然而,对于非单机测试系统,特别是分布式测试系统来说,由于TTCN-3里的操作命令过于简单以及同步机制尚不健全,使得各个子测试器之间的同步描述变得异常困难。因此,需要对TTCN-3进行同步性的扩展,增强TTCN-3的测试能力,从而满足对测试集描述的需求。

1 协议一致性测试与TTCN-3简介

1.1 协议一致性测试

协议一致性测试是一种黑盒测试,它将测试系统与待测通信软件的输入输出端相连接,然后通过测试系统向待测软件输入测试用例,此输入的测试用例是一系列能够充分反映待测软件是否正确的输入序列和期望的输出序列,最后观察协议软件输出序列是否与协议规格要求的输出序列一致[3],其测试模型如图1所示。

1.2 TTCN-3

TTCN-3(Testing and Test Control Notation version 3)作为一种新型测试描述语言,不仅可用于协议一致性测试,还可以广泛应用于各种反应式系统的黑盒测试中。

TTCN-3标准分为3个部分:第一部分是核心语言(core language)的定义;第二部分是以表格方式描述测试用例的方法;第三部分是基于MSC图的描述测试用例的方法。

1)核心语言

TTCN-3在TTCN第二版(TTCN-2)已有的的图形格式和机器可处理格式基础上进行了改进,使得其具有多种表示格式:核心语言(core language)格式、表格表示格式、图形表示格式和用户自定义格式。其中,核心语言格式类似与高级程序设计语言,具有一套特定的适应测试的语法。

TTCN-3核心语言由模块搭建而成。模块主要用于完整描述测试集,具有特定的功能,而且相对独立,不可再细分子模块。模块由定义部分(definition part)和控制部分(control part)两部分构成。定义部分给出了最高层的和模块有关的定义,包括:测试部件、通信端口、数据类型、常量、测试数据样板、函数和测试用例等,这些定义可以在模块的任何地方例如控制部分中使用。模块的控制部分描述了局部变量、测试用例的执行过程和顺序。

TTCN-3还支持多种预定义的基本类型、结构类型和特殊类型,提供了多种预定义的类型转换函数。基本类型包括如integer、boolean、字符串等一般类型以及TTCN-3特有的类型如objectidentifier、verdicttype和duration等。结构类型则是由基本类型构造出来的。特殊类型是用来定义测试系统的体系结构,与port和component等配置相关。另外,TTCN-3还专门提供了一种特殊的数据类型叫Template,它提供了在测试端口上接收或发送的某些特殊测试数据的参数匹配机制。

2)测试配置

TTCN-3支持动态分布式的并发测试配置。在一个测试配置中,可以有多个并行测试部件PTCs(Parallel Test Component),但只能存在一个主测试部件MTC(Main Test Component)。测试部件通过一个或多个观察控制点PCOs(Point of Control and Observation)与被测实现(IUT)连接[4]。主测试部件在测试用例开始执行时由系统自动生成,在测试用例执行的过程中,所有并行测试部件都通过操作命令动态的生成或停止,TTCN-3测试配置的概念如图2所示。

3)通信操作

TTCN-3支持基于消息的通信(异步)和基于过程调用的通信(同步)。异步通信是一种非阻塞的发送(send)操作,主测试部件(MTC)上的程序在发送(send)操作后继续运行,被测系统SUT(System Under Test)在接收(receive)操作上被阻塞直到接收到发来的消息。同步通信则不同,主测试部件(MTC)在呼叫(call)操作后被阻塞,直到它收到被测系统(SUT)发来的回复信息或异常信息。通信操作命令的相当简单,在一定程度上造成了TTCN-3在处理复杂通信协议时出现同步问题。

2 基于TTCN-3测试框架的同步问题

对于复杂的分布式测试系统来说,由于TTCN-3没有为并行测试行为定义明确的同步机制,TTCN-3中的并行测试部件之间存在着严重的同步问题,例如:测试部件A必须在测试部件B接受到某个输入后才执行发送操作,可是,测试部件A既不参与测试部件B的输入,又不参与测试部件B的输出,这使得测试部件A无法判断何时执行发送操作。

对于TTCN-3存在的同步问题,目前已有的解决方法包括:在测试部件之间交换同步信息,即在测试序列中增加发送(send)/接收(receive)同步消息的事件;通过构建同步测试序列生成办法,将非同步测试序列转换为同步测试序列;对并行测试部件进行不同配置,并在不同测试部件之间发送信号量等。

以上方法都存在不足之处:交换同步消息将极大的降低测试集的可重用性;在面对复杂通信协议时,同步测试序列将变得过于庞大与复杂,不适合状态爆炸的问题;同样,在需要发送信号量的测试部件数量过多的情况下,信号量的处理将变的异常困难。

3 TTCN-3同步扩展

3.1 互通性测试框架

目前,TTCN-3已经广泛用于通信协议测试序列的设计和描述,为了解决并行测试时出现的同步问题,首先需要建立合适的多端口测试系统框架,本文引用了文献[5]提出的互通性测试框架,通过将被测系统的多个端口同时与并行测试器相连接,可以更好地模拟整个被测系统运行时的真实实际情况。

互通性测试框架中只有一个测试协调器,它对所有的并行测试部件进行协调、控制和运行。地位等同的并行测试部件之间不进行通信,相互独立。测试协调器可以对应于TTCN-3中的MTC,它不但对各并行测试器进行控制和协调、同步,而且可以根据情况自动选择测试例的执行。下面就在此测试框架的基础上,对TTCN-3进行测试例的同步扩展。

3.2 同步机制

同步问题的产生,主要原因在于测试器之间对互相所处状态的不了解。因此,在互通性测试框架的协调器中,建立测试器状态量的概念,状态量用于描述某个测试器所对应的测试端口发送/接受数据的情况。测试协调器在向测试器端口发送测试数据的同时,同时向测试器发送协调命令,要求测试器将当前状态作为应答反馈给测试协调器。对于某个测试序列中涉及到的测试端口,建立状态组的概念,测试协调器管理状态组,当收到反馈信息时,判断所对应的测试端口状态是否存在或者发生变化,从而及时更改测试器的状态,并判断当前状态是否满足测试序列继续进行的条件。

为满足以上同步机制,需要在组件类型中增加加入/退出当前状态组的操作,如instate和outstate,同时,需要在TTCN-3运行接口TRI((TTCN-3 Runtime Interface)中增加相应的方法trtInstatement和triOutstatement作为instate和outstate操作对应的接口。Instate操作通过调用triInstatemen接口将需要加入状态组的端口在测试协调器上进行管理,当发现有测试器反馈端口状态改变时,首先检查端口是否存在,不存在就在测试组中增加相应端口状态,否则直接在已有的端口状态上进行状态更改。当执行outstate操作时调用triOutstatement接口通知测试协调器从当前状态组中删除对于的端口及其状态。当一个状态组中没有任何成员时,测试协调器即可删除状态组来释放占用的资源。tinstate和outstate的使用方式如下所示:

4 结论和展望

基于TTCN-3的协议一致性测试将随着通信协议的日益发展而得到更加广泛的应用,本文针对TTCN-3在分布式测试结构中同步机制不完善的缺点,引入了互通性测试框架并对TTCN-3同步机制进行了扩展,使得个并行测试器的控制和同步变得更加灵活,在一定程度上解决了并行测试器之间直接通信所引起的效率不高、额外开销大的问题。下一步主要研究方向在于如何最小化同步操作所造成的开销并对其进行定量分析,同时将已有的同步扩展机制更好的应用于实际协议测试中。

参考文献

[1]ISO/IEC 9646,OSI Conformance Testing Methodology and Framework,Part1-7,1993.

[2]ETSI ES 201 873-1 V3.0 European Telecommunications Standards Institute.Methods for Testing and Specification(MTS);The Testingand Test Control Notation version 3;Part1:TTCN-3 Core language,2005

[3]Sarkaya B.von Bonchmann G Synchronization and specification issues in protocol testing,1984(04).

[4]高翔,蒋凡,杨敬峰,等.TTCN_3研究综述[J].计算机工程与科学,2004,26(6):17-20.

同步系统测试 篇5

随着大电网互联和电力负荷需求的急剧增长,电网稳定就显得尤为重要,因此构建全网动态稳定性监视与控制系统成为当前电力系统急需解决的问题之一。PMU可实现异地相量的实时同步采集、处理、记录和远程传输,结合调度中心主站可实现对电力系统动态过程的监视与控制,也可广泛应用于输电线路故障定位、自适应失步保护、动态故障录波、电网状态估计及防灾预警等方面。

随着PMU现场检测工作的深入开展,国家电网公司于2010年、2011年先后发布了《电力系统同步相量测量装置(PMU)测试技术规范》、《电力系统同步相量测量装置检测规范》,进一步规定了PMU的检测项目、检测方法和检测结果判定等。但是受传统常规检验仪器及手段的束缚,PMU大部分的稳态性能和动态性能都无法得到检验,因此亟待研究出相应配套的PMU测试仪以解决上述问题。

《电力系统同步相量测量装置(PMU)测试技术规范》定义了4种PMU测试平台,即稳态性能测试平台、比对试验测试平台、动态波形回放测试平台和高性能标准源测试平台。前3种测试平台基本用于试验室,不适用于电厂或变电站的现场调试。高性能PMU测试仪作为独立的测试平台,具有测试准确、即时、可标定、可溯源的特点,同时具有便携的优势,是最理想的PMU测试方案。本文提出一种用于现场调试的高性能PMU测试仪,它能产生相角具有GPS绝对时标的稳态测试信号或特定时标下的动态变化信号,为PMU的稳态、动态性能测试提供全面的测试手段。

1 PMU测试仪的系统构成与工作原理

PMU测试仪由高性能标准源、GPS卫星接收设备和测试软件构成,如图1所示。测试软件由PMU测试仪控制软件和WAMS主站模拟软件组成。

应用PMU测试仪进行检测时,由PMU测试软件联机控制测试仪,产生带GPS绝对时标的测试信号,输出到被测PMU;WAMS主站模拟软件与被测PMU通信,接收被测PMU输出的相量测量报文,以获取PMU相量测量数据。PMU测试软件可进一步比对所获取的数据,判断其是否合格,形成自动闭环测试。

PMU测试仪的绝对时间由TPS卫星接收设备提供。GPS卫星接收设备通过天线接收GPS同步信号,并将PPS脉冲提供给高性能标准源。高性能标准源对PPS脉冲进行前馈补偿输出环节的固定时延后,将其作为DSP计算三相交流电压、电流输出及键相脉冲输出的时间基准。PMU测试仪的关键技术是与PPS同步的测试信号的发生方法,需要保证输出信号相角具有绝对时标,同时输出信号能够灵活地实现调频、调相、叠加谐波、低频调制、线性调制等功能。

2 PMU测试仪的硬件设计

PMU测试仪硬件包括GPS卫星接收设备和高性能标准源。GPS卫星接收设备技术已经比较成熟,直接采用现有的工业级设备,信号接收时间误差为±1 00ns。高性能标准源采川模块化思想设计,各模块独立工作、互不干扰,模块间采用内部总线接口,如图2所示。

DSP主CPU管理模块作为高性能标准源的总管理模块,负责接收PMU测试软件的测试执行方案,执行控制算法主程序,控制内部各模块的输出。FPGA高速数据处理模块主要用于对交流及键相脉冲输出的精准控制,接收DSP对交流电压/电流的幅值、相位和频率的调制。PPS同步时钟接收模块为了使输出相角与GPS绝对时间误差小于0.05°(2.77μs),要求硬件时间基准温漂小于±1.5×10-6,高速DDS合成频率大于1MHz。AI交流功率输出模块要求稳定度高、输出响应时间短;另外还要求输出响应时间通过元件参数可控,并可通过时延预控补偿逻辑加以补偿,使输出相角具有绝对时标。

硬件设计的核心在于同步测试信号的发生。测试信号的时间同步可通过处理器品振的选用和PPS信号定时修正处理器中断间隔来实现。但测试信号本身是模拟信号,从数据计算完成到测试仪端口输出间存在时延。输出通道的时延主要包括DAC数模转换时间、模拟通道和功率模块产生的时延两部分。对于单台装置,通过选用高速DAC和控制模拟通道上关键元件的参数,可保证其输出通道的时延具有良好的重复性。因此,输出通道的时延可作为整机的一个特征参数进行调试并在同步控制中进行补偿。

PMU测试仪采用对PPS的前馈补偿来补偿输出环节的固定时延。补偿时,将PPS信号沿作为FPGA的触发信号;FPGA从PPS信号触发开始计时,计时时间为(1s-时延补偿时间);FPGA以计时停止时刻为起点,产生对DSP的中断,控制DSP产生DAC输出信号。

3 PMU测试仪的软件设计

PMU测试软件采用分层结构、面向对象和模块化等设计思想,降低各模块的耦合度,具有良好的可扩展性。通信层采用统一的接口界面,良好地封装及隐藏了应用层各功能单元的复杂性,为各测试模块的编写及添加新功能提供了充分的便利。PMU测试软件采用Microsoft Visual Studio进行开发,主要开发了PMU测试仪通信模块、WAMS模拟主站通信模块、稳态性能测试模块和动态性能测试模块。PMU测试软件架构如图3所示。

PMU测试软件能对PMU产品的测量准确度、时钟同步等性能指标以及实时监测、动态数据记录和实时通信等功能进行综合检测。PMU测试软件主要包括以下功能。

(1)控制PMU测试仪产生与GPS同步的周期性测试信号,并模拟WARMS主站获取PMU测量数据,测试PMU的交流测量误差(包括交流零漂、幅值、相位、频率、有功功率、无功功率误差等)、交流测量影响量(包括频率、不平衡、谐波、幅值调制和频率调制、通道间影响等)、暂态录波启动等。

(2)控制PMU测试仪产生特定时标下的若干变化(包括幅值、频率、相位阶跃等),测试PMU动态特性。

(3)低频振荡测试。

(4)模拟发电机机端电压和键相脉冲信号。

(5)测试2～13次谐波影响量。

(6)WAMS主站模拟软件可实时获取PMU上送相量数据,最大获取速度为100帧/s,通信规约符合GB/T26865.2《电力系统实时动态监测系统第2部分:数据传输协议》。

4 PMU测试仪的性能检测

按照GB/T 26862—2011《电力系统同步相量测量装置检测规范》和Q/GDW 416—2010《电力系统同步相量测量装置(PMU)测试技术规范》的相关内容,对PMU测试仪的性能进行检测。

4.1 稳态输出性能检测

对于稳态输出性能检测,使用0.01级三相交流功率标准对PMU测试仪输出的交流电压幅值、交流电流幅值、频率、有功功率、无功功率的准确度和稳定度,以及负载能力、谐波输出等性能指标进行检验。PMU测试仪能够达到的主要技术指标:交流信号幅值精度不大于±0.05%;频率精度不大于±0.001Hz;可叠加谐波分量次数为2～13次。检测结果见表1、表2。

对于同步相角准确度的检测,使用高速信号采集分析仪同步记录PMU测试仪输出信号和GPS秒脉冲信号后,对记录的数据进行离线处理,计算出相角同步准确度。PMU测试仪能够达到的技术指标:相角与PPS同步准确度不大于±0.05°。检测结果见表3。

4.2 动态输出性能检测

对于动态输出性能检测,使用高速信号采集分析仪和0.01级三相交流功率标准对PMU测试仪输出幅值、相位、频率发生阶跃变化时的输出响应过程、性能指标进行记录、测量和检验。检测结果利用高速信号采集分析仪及RecordPlayer解析软件记录。

4.2.1 幅值阶跃检测

GB/T 2686—2011《电力系统同步相量测量装置检测规范》规定了一种10%幅值阶跃响应检测方法,即给PMU测试仪三相电压或电流回路加入1.0Un或1.0In、无谐波分量、对称三相的测试信号,输出相量幅值阶跃变化时刻(达到阶跃量的90%)的延时不超过30ms。现场试验以一次电压值从500kV阶跃到400kV进行检测,即用20%幅值阶跃进行检测,延时为22ms,阶跃过程波形如图4所示。

4.2.2 相角阶跃检测

GB/T 26862 2011《电力系统同步相量测量装置检测规范》规定了一种相角阶跃响应检测方法,即给PMU测试仪三相电压或电流回路加入1.0Un或1.0In、无谐波分量、对称三相的测试信号,对于任意起始相角位,先保持恒定,然后突变90°,输出相角阶跃变化时刻(达到阶跃量的90%)的延时不超过30ms。现场试验以相角10°突变到40°进行检测,相角的阶跃变化基本是连续的,如图5所示。

4.2.3 频率阶跃检测

GB/T 26862 2011《电力系统同步相量测量装置检测规范》规定了一种频率阶跃响应检测方法,即先给PMU测试仪输入额定频率,然后突变0.5Hz,输出相角阶跃变化时刻(达到阶跃量的90%)的延时不超过60ms。现场试验以电压频率由50Hz突变到52Hz进行检测,阶跃波形图如6所示。

由于RecordPlayer软件统计频率间隔为2s,无法实时显示频率变化,因此图6显示阶跃延时为2s;利用Fluke示波器可看出频率的阶跃变化基本是连续的。

4.2.4 幅值调制检测

GB/T 26862—2011《电力系统同步相量测量装置检测规范》规定了一种幅值调制方式,即给PMU测试仪输入额定三相对称电压,其基本频率分别为49.5、50、50.5Hz,幅值调制为10%Un,频率调制范围为0.1～4.5Hz,波谷、波峰时刻的基波幅值测量值误差不应大于0.2%,相角误差应不大于0.5°。试验电压调幅为10%Un(Un=500kV),频率调制为0.1 Hz时的波形如图形如图7所示。

4.2.5 频率调制检测

GB/T 26862—2011《电力系统同步相量测量装置检测规范》规定了一种频率调制方式,即给PMU测试仪输入额定三相对称电压,其基本频率分别为49.5、50、50.5Hz,调制周期分别为10、5、1、0.5s,调制信号的幅值为0.5Hz,频率的测量误差应不大于0.002Hz。试验电压调频为0.5Hz,周期为2s的波形如图8所示,最大频率的测量误差为0.002Hz。

5 结束语

高性能PMU测试仪采用GPS秒脉冲作为同步时间基准,能产生相角具有绝对时标的稳态测试信号或特定时标下的动态变化信号,并可模拟谐波叠加、低频调制、线性调制等信号和键相脉冲信号。PMU测试仪静态、动态性能检测试验表明,其性能满足GB/T 26862—2011《电力系统同步相量测量装置检测规范》。现场的使用情况也表明,该PMU测试仪能对PMU的静态、动态性能进行全面、准确、高效、规范化、标准化的检测。

摘要：利用GPS同步时钟信号的发生与时间补偿,研制一种高性能同步相量测量装置PMU测试仪。介绍PMU测试仪的硬件、软件设计,阐述PMU测试仪稳态、动态性能的检测试验。试验证明,PMU测试仪可应用于PMU设备的现场检测。

关键词：PMU测试仪,稳态性能,动态性能,检测

参考文献

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[7]Q/GDW 416—2010电力系统同步相量测量装置(PMU)测试技术规范[S]

[8]GB/T 26862—2011电力系统同步相量测量装置检测规范[S]

同步系统测试 篇6

关键词：交叉耦合控制,李雅普诺夫稳定性理论,同步协调控制,永磁同步电动机

一、引言

永磁同步电动机由于体积小、调速比范围宽、效率高、运行平稳、噪声小、过载能力大, 被广泛地应用于工业、交通运输等领域。虽然永磁同步电动机具有诸多优点, 但是由于其数学模型具有高阶、非线性、强耦合、多变量的特点, 要想获得良好的控制效果依然存在困难。为了获得良好的控制性能, 近年来诸多学者提出了多种控制方式。如, 为了应对参数和 (或) 负载的扰动, 有人提出了鲁棒控制。为了应对参数和 (或) 负载的变化, 自适应控制得以应用。预测控制方案可以在降低花费或使某些性能指标最优的情况下, 还能使得输出情况良好。最优控制可以获得综合性能最优。采用模型参考自适应方式既可以使得参考模型随实际模型变化, 又可以使实际输出跟随参考模型输出, 从而获得良好的输出性能。为了降低控制器成本, 减小控制器体积, 采用无传感器控制方式或基于观测器的控制方式。采用模糊控制方式来应对结构和非结构不确定性带来的影响, 提高系统鲁棒性。采用分数阶控制方式可以获得比整数阶更好的控制效果。由于滑模控制方式对系统的不确定性和外加扰动具有鲁棒性, 因此被广泛使用。为了获得良好的动态性能, 采用转矩前馈控制方式。此外, 还有backstepping控制、神经网络控制、有限时间控制和线性控制方式也同样可以应用于该领域。

虽然, 这些控制方式都能对永磁同步电机进行良好的控制。但是, 它们或多或少的存在着不足。如自适应控制和模型参考自适应控制方式计算量很大, 并不特别适用于快速系统。鲁棒控制虽然计算量小些, 但是其只能处理一定范围的扰动。预测控制不但计算量大, 而且预测步长受实际被控对象的限制。采用模糊控制时, 需要对被控对象的实际情况有个事先的了解。采用backstepping方式设计控制器比较复杂。滑膜控制由于它的不连续控制, 会导致震荡现象。神经网络控制方式需要事先获得被控对象的输入输出特性, 并由此对神经网络进行训练。而采用的转矩前馈方式, 需要建立前馈表, 由该表查询控制量。此外, 上述大多数控制器比较复杂, 有些并不一定适合工程应用, 并且它们都是针对单个电机进行控制。

多电机的协调控制方式主要分为两种方法:一种是机械方式;另一种是电气方式。机械式的控制方式比较保守, 不易改变系统结构, 而且整个系统不能够太分散。电气式的多电机协调传动控制方式十分灵活, 而且不受空间的限制。协调控制方式主要是从最初的传统机械总轴控制方式到目前的电气控制方式转变。

Koren于1980年提出了交叉耦合控制方法[1], 即当两个轴的输出量的比值与理想值发生偏离时, 由交叉耦合控制器, 对控制双轴的两个电机都进行补偿。与其它协调控制方式相比, 它的协调性能更佳。这是一种将误差进行反馈, 从而达到抑制误差的方法。此后, 众多学者围绕多轴电机协调控制 (即耦合多电机系统) 进行进一步的研究。Kulkarni和Srinivasaa详细分析了交叉耦合补偿控制策略[2,3], 并于1989年提出了相关的最优控制策略[4]。1992年, Tomizuka等在交叉耦合控制器中引入了自适应反馈控制算法[5], 改善了瞬态响应和抗干扰能力。接着出现了多种多电机耦合控制方案, 如模型参考自适应控制在多电机同步拖动系统中的应用[8]。目前, 现有的多电机协调控制器大都比较复杂, 不便于工业应用。此外, 现在所设计的多电机协调控制方法或多或少地使用了交叉耦合的思想。在很多场合, 我们都希望各个电机能够保持同步协调以提高产品的质量和系统的安全系数。例如在造纸机、印刷机系统中, 如果各个电机不能保证很好的同步性能, 生产的纸张将会被拉断, 印刷也会出现不匹配的现象;在高速列车上, 如果各个电机不能保持良好的同步性能, 车体将会由此产生形变, 从而降低使用年限。

针对这些情况, 本文基于交叉耦合控制思想, 对两并联永磁同步电动机系统设计一个同步协调控制器, 并且获得一个通过李雅普诺夫稳定性理论求取该控制器的定理。

二、数学模型

根据文献[7~8], 两永磁同步电动机数学模型可表示为:

其中, Lsdi:第i个电机的d轴上的定子电感;Lsqi:第i个电机的q轴上的定子电感;Rsi:第i个电机的定子电阻;ψri:第i个电机的永磁磁通;npi:第i个电机的极对数;βi:第i个电机的阻尼摩檫系数;Ji:第i个电机的转动惯量;idi:第i个电机的定子电流在d轴上的分量;iqi:第i个电机的定子电流在q轴上的分量;wi:第i个电机的转子转速;udi:第i个电机d轴上的输入电压;uqi:第i个电机q轴上的输入电压;Tli:第i个电机上的负载转矩;这里, 下标i=1, 2。

引理1[9]:∀ε>0, 且ε为常数, 下列不等式成立:

引理2[10]: (Schur补定理) 对给定的对称矩阵

三、同步协调控制器的设计

两永磁同步电机的数学模型如式 (1) 所示。整个系统的控制结构如图1所示。取状态变量为:

其中, ω*是系统的转速设定值, 并且是一个常量。

因此, 由式 (1) - (3) , 我们可以得到如下状态方程:

其中

即λ为G (X) TG (X) 的最大特征值。

我们可以得到如下定理:

定理1:对于给定的两永磁同步电机, 其数学模型如式 (1) 所示, 假设存在一个λ使得不等式 (9) 成立, 且存在常数ε>0, 对称正定矩阵P和矩阵K=[kij]4×6使得不等式 (10) 成立, 则系统 (1) 能够在控制器 (5) 的作用下渐近稳定, 从而实现两永磁同步电机的同步控制。

证明:设X0为系统 (6) 的平衡点, 即 (A+BK) X0+X0+F (x0) , 则根据式 (7) 我们可以得到在平衡点处有:

取李雅普若夫函数为:

由式 (8) 和式 (12) 可得到:

根据引理1, 对任意给定的常数ε>0, 下列不等式成立:

所以式 (13) 变为:

因为由式 (7) 可以得出6) X=Z。所以6) F (X) 可表示为:

由式 (16) 可以得到:

设计控制器为:

所以式 (4) 变为:

令

在系统共负载变化缓慢的情况下, 即6) T11=0, 6) T12=0, 再根据式 (6) 和 (7) , 我们可以得到如下系统:

由式 (15) 和式 (17) 可得:

其中, I为适当维数的单位对角矩阵。

下式成立:

则表明李雅普若夫函数V为负。根据李雅普诺夫稳定性理论, 这表明系统 (1) 在控制器 (5) 的控制作用下能够稳定, 从而表明两永磁同步电机在控制器 (5) 的作用下能够实现同步。

根据引理2, 式 (19) 可以进一步地写为式 (10) 。定理证明完毕。

四、计算机仿真

接下来, 我们用计算机仿真来验证所提定理的正确性与有效性。

根据文献[11], 两电机的参数见表1。

根据电机参数情况, 通过相关方法可以得出:λ≤5×104。取λ=5×104。解定理1中的不等式 (10) , 得:

这表明式 (9) 有解。这意味着系统能够在控制器U=KX的作用下稳定, 并且两永磁同步电机能够实现同步。接下来, 利用Matlab中的Simulink软件进行仿真分析以验证定理的正确性。

Simulink仿真时, PWM开关频率为10KHz, 直流侧电压:VDC=300v。控制器参数K如上所示。为了充分地验证系统的同步协调能力, 我们考虑如下情况:系统的速度设定值ω*:120rad/s→-120rad/s→120rad/s。两电机的负载各不相同而且它们的具体数值是未知的。

仿真结果如图2、图3所示。其中, 图2为两电机的速度响应曲线, 图3为两电机的电流、电压响应曲线。图中, △ω1=ω*-ω1, △ω2=ω*-ω2分别为电机1和电机2的速度误差响应曲线。△ω=ω1-ω2反映的是两电机的同步误差。ia1, ia2分别为电机1和电机2的a相电流响应曲线。uan1, uan2分别为电机1和电机2的a相电压响应曲线。

从仿真结果图我们可以看出:系统启动之后, 两电机的转速很快地稳定下来。同时, 当系统的转速设定值发生变化的时候, 系统也能够很快地跟踪设定值的变化。这说明系统有良好的跟踪能力。同时, 两电机的同步误差在各个阶段均很小并很快地趋近于零。这反映了系统具有良好的同步性能。

五、结语

本文介绍了两并联永磁同步电动机的数学模型, 基于交叉耦合设计思想, 根据李雅普诺夫稳定性理论和范数理论设计了两永磁同步电动机系统的同步协调控制器, 得到了一个能够使该系统稳定的LMI形式的协调控制器设计方法。定理所设计的控制器具有结构简单、便于工业应用的特点。

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同步系统测试 篇7

关键词：延时自动同步,调频同步广播系统,应用

1 同相理论

调频同步广播同相系统中相同的节目码流经不同的传输链路传输到发射台, 由发射机编码调制后发射射频信号, 假设节目码流经两个发射台 (发射台A和发射台B) 到接收机的延时分别为总延时TA、TB, 总延时包括射频信号传输延时与节目码流传输延时, 即射频延时和音频延时。射频延时指的是射频信号发射后传递至接收机的延时, 音频延时所指的是节目码经过传输网络传递至发射台的延时。节目传输网络主要由有线电视网络、IP网络、通信网络传输、卫星传输以及微波传输等传输方式中的一种或者若干种组成。整体来说, 音频传输会随着时间的变化发生相应的变化, 射频延时具有不变的特性, 当确定了发射功率以及发射台位置后, 相同接收点接收信号的射频延时相同。

2“延时自动同步”技术在调频同步广播系统中的应用

2.1 延时自动同步系统的结构

典型调频同步广播系统主要有两部分组成, 即发射站点以及节目中心端。其中同步编码器是中心端系统的重要组成部分, 同步编码器的功能主要包括: (1) 压缩编码和封装音频节目; (2) 通过对GPS时间信息进行分析, 在码流中增加相应的时间戳信息; (3) 确定网络适配后, 将信息送入传输网络。传输网络将节目码发送至各发射台, 然后由发射台将节目码流经信号送入同步解码器中。同步解码器的功能主要包括: (1) 对接口进行适配; (2) 通过对GPS时间信息进行分析, 并测量传输延时信息; (3) 自动补偿传输延时; (4) 解码音频信号, 并将同步AES信号传递至同步激励器中。通过将同步解码器与同步编码器增加到调频同步广播系统中, 能够实现完全同相, 相对延时小于1μs, 能够很好地满足行业规范和要求。

2.2 基于延时自动同步调频同步广播系统的特点

因为同步解码器与同步编码器具有自动补偿功能以及延时实时测量功能等, 并且该系统采用了单频网同步技术, 具备性能指标高等优点, 被广泛应用在调频同步广播系统中。基于延时自动同步技术调频同步广播系统最显著的特点就是“自动化”, 主要体现在系统维护与系统调试两个方面。调频同步广播系统中延时测量既没有专用的测量设备, 也没有统一的测量方法, 通常状况下不能够快速、准确地测量系统延时, 无法实现调频的精确同步, 对相干区的收听效果产生不良的影响。由于系统的延时并不是一成不变的, 导致系统出现延时的原因主要包括:传输网络中设备的更换、传输网络路由器的调整以及传输网络延时固有变化等。系统维护人员无法全面了解系统延时的变化状况, 只有当相干区收听质量严重降低后, 确定原因之后才能够判断是否延时发生变化, 导致严重的播出事故。通过将延时自动同步技术应用在调频同步广播系统中, 由同步解码器每4秒对GPS信息与码流的时间信息的延时进行测量, 测量延时小于1μs。

延时自动同步技术应用TS码流, 能够保证节目码流在各种网络中进行同步传输, 信号源主备份与传输网络设计在调频同步广播系统中的作用至关重要, 系统将节目码流同步到发送至各个发射台, 因为不同发射台的重要等级、硬件条件以及所处位置不同, 因此, 信号的传输方式也存在一定的差异。为了保证系统能够安全播出, 节目源通常利用主备路方式, 如果某个发射点的主信号源发生故障或者问题后, 由备份信号源代替主信号源, 以此保证信号能够安全、稳定地传输。

2.3 系统调试

基于延时自动同步调频同步广播系统的相干区的调试内容主要包括:干扰区调试、覆盖区调试、频率锁定调试、场强调试以及天线定向调试等, 在进行相干区调试时需要对环境进行全面的调查和分析, 并做好上述方面的交叉调试。对于调试后依然不能够满足指标要求, 尤其是几项重要指标, 需要将其调整至听众稀少的区域。

3 结语

调频同步广播系统经过多年的发展, 由于其自身的众多优势被广泛应用在全国广播电台中。通过将延时自动同步技术应用在调频同步广播系统中, 能够实现对系统延时的自动测量和调整, 有效减少维修工作量, 提高系统稳定性, 为保证调频同步广播系统的安全、稳定运行奠定坚实的基础。

参考文献

[1]杨刚, 杨霏, 蔡超时, 等.基于“延时自动同步”技术的调频同步广播系统[J].广播与电视技术, 2010 (5) .