CN114596762A - 一种电力电子教学实验台接线错误检查设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种电力电子教学实验台接线错误检查设备及方法，该设备包括+15V开关电源、多个主电路接线错误检查模块和多个控制电路接线错误检查模块，主电路接线错误检查模块包括隔离变压器、三极管、两个电阻和发光二极管，其端子与两个需要检查的主电路的端口相连；控制电路检查模块与主电路接线错误检查模块相比无隔离变压器，其端子与需要检查的控制电路的两个端口相连；检查时，当发光二极管亮则表明接线错误，当发光二极管不亮时表明接线正确。本发明的设备及方法可以通过发光二极管的亮灭显示电力电子电路中哪些线路有连接错误，避免通电烧毁电路，提高接线的准确率，也可以提高实验效率，合理安排教学时间。
Description
技术领域
本发明属于电力电子技术课程教学实验设备领域，尤其涉及一种电力电子教学实验台接线错误检查设备及方法。
背景技术
电力电子技术课程是针对电气工程学科学生开设的专业基础课程，主要研究电能变换与控制技术，其核心内容是交流-直流变流技术，直流-交流变流技术，直流-直流变流技术和交流-交流变流技术。课程主要完成下面所列电力变换电路：(1)直流-直流变流电路实现与特性分析，主要包含Boost、Buck、Buck-Boost电路；(2)交流-直流变流电路实现与特性分析，包含PWM整流电路；(3)直流-交流变流电路实现与特性分析，包含实现SPWM逆变电路；(4)交流-交流变流电路实现与特性分析，包含实现交流调压电路；(5)电机调速电路的实现，包含直流电机调速系统和交流电机调速系统。
针对课程讲述的电路，为了让学生通过实验加深理解电路知识，一些公司开发了电力电子实验台，例如浙江求是科教设备有限公司和浙江天煌科技实业有限公司等公司开发了电力电子实验台，该平台包含了：(1)直流-直流变流电路实验，主要包含Boost、Buck、Buck-Boost电路；(2)交流-直流变流电路实验，包含PWM整流电路；(3)直流-交流变流电路实验，包含实现SPWM逆变电路；(4)交流-交流变流电路实验，包含实现交流调压电路；(5)电机调速电路实验，包含直流电机调速系统和交流电机调速系统。
学生使用实验台进行实验，搭建电路，分析实验波形，锻炼动手能力和实践能力。
目前市场上电力电子实验台产品多数是采用模块化的结构，每一种实验电路集成在一个箱体中，箱体内部有多个器件或者模块，每个器件或模块有引脚引出，引脚可通过插拔式导线进行连接，学生用导线连接各个实验模块，然后闭合电源开关进行实验。学生在电力电子实验台上做实验时，经常会发生错误连接线路的情况，导致通电后烧毁电路或器件，使得实验无法进行，通常情况下，在学生接线完毕和闭合电源开关之前，会由教师检查学生的接线是否正确，以防止接线错误导致实验台烧毁，但在做实验的学生和实验台较多时，教师一一检查每一台实验的接线情况的工作量很大，耗时又耗力，效率较低，在人员有限的情况下无法有效避免接线错误，所以提供一种自动检查接线是否正确的设备则可以解放老师、提高课堂效率、避免接线错误、保护试验台。
发明内容
一方面，本发明提出一种电力电子教学实验台接线错误检查设备，在实验台通电前对其主电路和控制电路的接线进行检查，包括+15V开关电源、多个主电路接线错误检查模块和多个控制电路接线错误检查模块；其特征在于：主电路接线错误检查模块包括隔离变压器、三极管、两个电阻和发光二极管，其端子与两个需要检查的主电路的端口相连；控制电路检查模块包括三极管、两个电阻和发光二极管，其端子与需要检查的控制电路的两个端口相连；检查时，当发光二极管亮则表明接线错误，当发光二极管不亮时表明接线正确。
进一步，主电路接线错误检查模块中，三极管的基极和发射极与隔离变压器相连，三极管的基极通过其中一个电阻与+15V电源相连，三极管的集电极与+15V电源之间串联另一个电阻和发光二极管。
进一步，控制电路接线错误检查模块中，三极管的基极通过其中一个电阻与+15V开关电源相连，集电极与+15V电源之间串联另一个电阻和发光二极管。
进一步，隔离变压器的变比为100:1。
进一步，电阻阻值为100Ω至300Ω，功率为1/4W。
另一方面，本发明提出一种电力电子教学实验台接线错误检查方法，接线完成后，利用前述的一种电力电子教学实验台接线错误检查设备进行接线错误检查，当发光二极管亮则表明接线错误，需检查接线并重新检查；当发光二极管不亮时表明接线正确，则可以为试验台的实验电路通电。
进一步，在利用所述接线错误检查设备进行接线检查前，对于主电路接线检查，需提前判断两个检查端口是否通过主电路相连，如果两个端口通过主电路相连，则不能对这两个检查端口进行检查；如果两个端口未通过主电路相连，则可利用所述接线错误检查设备对其进行检查。
进一步，在利用所述接线错误检查设备进行接线检查前，对于控制电路接线检查，需要提前判断控制电路电源和接线错误检查设备的+15V电源是否共地，如果共地则检查，如果不共地则不能进行检查。
本发明的有益效果在于：本发明所提出的一种电力电子教学实验台接线错误检查设备，可在实验台通电之前检查学生的接线是否正确，设备实现简单，可拓展性强，有利于提高接线正确率和保护实验台。
附图说明
图1为本发明的一种电力电子教学实验台接线错误检查设备示意图；
图2为本发明的一种电力电子教学实验台接线错误检查设备使用示意图；
图3为本发明的一种电力电子教学实验台接线错误检查设备检查方案流程图。
具体实施方式
下面结合附图，对实施例作详细说明。
图1为本发明的一种电力电子教学实验台接线错误检查设备示意图。在图1中，接线错误检查设备包括提供工作电压的+15V开关电源，多个主电路接线错误检查模块、多个控制电路接线错误检查模块。
控制电路检查模块包括两个电阻、一个三极管和一个发光二极管，三极管的基极通过电阻与+15V开关电源相连，集电极与+15V电源之间串联电阻和发光二极管，控制电路检查模块端子直接与试验台需要检查的控制电路的两个端口相连。
主电路接线错误检查模块包括隔离变压器、三极管、电阻和发光二极管，三极管的基极和发射极与隔离变压器相连，基极通过电阻与+15V电源相连，集电极与+15V电源之间串联电阻和发光二极管。主电路接线错误检查模块通过端子与两个需要检查的主电路的端口相连。优选地，在电源线电压380V时，隔离变压器的变比为100:1。主电路接线错误检查模块在控制电路检查模块元件的基础上增加隔离变压器，隔离变压器起到了变压和隔离的作用，将主电路与控制电路进行电气隔离。
优选地，电阻可以选择100Ω至300Ω,功率为1/4W。
本发明中的电力电子教学实验台接线错误检查设备包括多个相同模块，具体模块数可以根据检查线路数量的多少而增减，每一个模块通过端子连接在实验台的需要检查的两个端口处，利用二极管的发光与否来判断接线是否正确。正常情况下，需要检查的两个端口未用导线连接时，也即两个端口未接线的情况下，三极管基极有电压，三极管导通，发光二极管发光。如果两个需要检查的端口用导线相连，也即两个端口接线的情况下，发光二极管不亮，则说明接线正确；如果发光二极管仍亮，则表明接线错误。在端口接线情况后的电路检查中，当所有二极管都不亮，则证明接线无故障，可以给实验台通电；如果有二极管仍亮，则说明该端口的接线错误，需重新接线。需要检查的接线端口数及检查方案需要提前规划。
图2为本发明的一种电力电子教学实验台接线错误检查设备使用示意图，以三相相控式整流电路为例说明对电路接线正确与错误的检查，三相相控式整流电路包含三相电源、变压器、整流器、负载和控制器，整流器由六只晶闸管构成，负载由电感和电动机构成，电阻RL＝0.1Ω，用于测量电流，控制器包含检测与保护电路、转速指令生成电路、减法器电路、转速环PI调节器电路、电流环PI调节器电路、三相同步电压模块、三相移相触发模块，所有需要线路连接的端口均可使用本发明的接线错误检查设备进行检查，其输入路数可以根据需要进行拓展，根据需求将多个连接端口连接到接线错误检查设备上，基本电路相同。
在主电路接线检查模块中，例如将A点和B点连接到主电路接线模块的端子上，经过隔离变压器后连接到三极管的基极和发射极，三极管集电极与基极分别通过两个电阻连接到+15V电源上，在与三极管集电极相连的电阻与+15V电源之间接了一个发光二极管作为指示灯，在主电路的A点和B点没有用导线相连时，三极管导通，指示灯亮；在主电路的A点和B点用导线相连时，三极管关断，指示灯灭，证明A点到B点的接线没有问题。用相同的方法对需要检查的主电路接线端口进行检查。
在控制电路接线检查模块中，例如将C点和D点连接到控制电路接线检查模块的端子上，经端子连接到三极管的基极和发射极，三极管集电极与基极分别通过两个电阻连接到+15V电源上，在电阻和+15V电源之间连接一个发光二极管作为指示灯，在控制电路的C点和D点没有用导线相连时，三极管导通，指示灯亮；在控制电路的C点和D点用导线相连时，三极管关断，指示灯灭，证明C点到D点的接线没有问题。用相同的方法对需要检查的控制电路接线端口进行检查。
图3为本发明的一种电力电子教学实验台接线错误检查设备检查方案流程图，该流程图给出了设备使用流程。不同的电力电子电路实验需要检查不同的节点端口，由指导教师根据电路实验台的特点选择需要检查的接线端口，分为主电路接线检查和控制电路接线检查。在利用本发明的接线错误检查设备对主电路端口和控制电路端口进行检查之前，还需要提前进行如下判断检查：
对于主电路接线检查，需提前判断两个检查端口是否通过主电路相连，如果两个端口通过主电路相连，则不能对这两个检查端口进行检查，也即表明这两个端口之间不能接导线，如果连接了导线则说明连接错误；如果两个端口未通过主电路相连，则将两个端口连接到主电路接线检查模块的端子上进行检查，该步骤的目的是防止对不该检查的主电路的两个端口进行检查。
对于控制电路接线检查，需要提前判断控制电路电源和接线错误检查设备的+15V电源是否共地，如果共地则检查，如果不共地则不能进行检查。该步骤的目的是避免通过接线错误检查设备将两个不共参考地的两个控制电路的端口相连，以免构成控制电路短路。
在进行完上述提前判断检查之后，学生在实验台上将本发明的接线错误检查设备与待检查的端口进行连接，如果指示灯(发光二极管)不亮证明检查的两个端口之间已经用导线正确相连；如果指示灯亮，证明该两个端口之间没有正确连接，找出连接错误的原因并重新进行连接，直至指示灯灭。对所有待检查的端口进行检查完毕后，如果所有的指示灯都不亮，说明所有连接都正确，可以对整个实验电路通电进行实验。
此实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种电力电子教学实验台接线错误检查设备，在所述实验台通电前对其主电路和控制电路的接线进行检查，包括+15V开关电源、多个主电路接线错误检查模块和多个控制电路接线错误检查模块；其特征在于：所述主电路接线错误检查模块包括隔离变压器、三极管、两个电阻和发光二极管，其端子与两个需要检查的主电路的端口相连；所述控制电路检查模块包括三极管、两个电阻和发光二极管，其端子与需要检查的控制电路的两个端口相连；检查时，当所述发光二极管亮则表明接线错误，当所述发光二极管不亮时表明接线正确。
2.根据权利要求1所述的一种电力电子教学实验台接线错误检查设备，其特征在于：所述主电路接线错误检查模块中，三极管的基极和发射极与隔离变压器相连，三极管的基极通过其中一个电阻与+15V电源相连，三极管的集电极与+15V电源之间串联另一个电阻和发光二极管。
3.根据权利要求1所述的一种电力电子教学实验台接线错误检查设备，其特征在于：所述控制电路接线错误检查模块中，三极管的基极通过其中一个电阻与+15V开关电源相连，集电极与+15V电源之间串联另一个电阻和发光二极管。
4.根据权利要求1所述的一种电力电子教学实验台接线错误检查设备，其特征在于：所述隔离变压器的变比为100:1。
5.根据权利要求1所述的一种电力电子教学实验台接线错误检查设备，其特征在于：所述电阻阻值为100Ω至300Ω，功率为1/4W。
6.一种电力电子教学实验台接线错误检查方法，其特征在于：接线完成后，利用所述权利要求1-5任一项的一种电力电子教学实验台接线错误检查设备进行接线错误检查，当所述发光二极管亮则表明接线错误，需检查接线并重新检查；当所述发光二极管不亮时表明接线正确，则可以为试验台的实验电路通电。
7.根据权利要求6所述的一种电力电子教学实验台接线错误检查方法，其特征在于：在利用所述接线错误检查设备进行接线检查前，对于主电路接线检查，需提前判断两个检查端口是否通过主电路相连，如果两个端口通过主电路相连，则不能对这两个检查端口进行检查；如果两个端口未通过主电路相连，则可利用所述接线错误检查设备对其进行检查。
8.根据权利要求6所述的一种电力电子教学实验台接线错误检查方法，其特征在于：在利用所述接线错误检查设备进行接线检查前，对于控制电路接线检查，需要提前判断控制电路电源和接线错误检查设备的+15V电源是否共地，如果共地则检查，如果不共地则不能进行检查。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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