CN201072607Y

CN201072607Y - 数字化电力电子及电机控制实验装置

Info

Publication number: CN201072607Y
Application number: CNU2007201126303U
Authority: CN
Inventors: 裘奕晨; 方怡新
Original assignee: Zhejiang Tianhuang Science and Technology Industrial Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Tianhuang Science and Technology Industrial Co Ltd
Priority date: 2007-07-26
Filing date: 2007-07-26
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2017-07-26

Abstract

本实用新型涉及一种教学用数字化电力电子及电机控制实验装置，其包括：控制屏以及放置控制屏的柜子，所述的控制屏上设有提供实验所需的各种电源的电源控制部分以及挂件区，所述的挂件区用于插接实验所需的模块组件，所述的模块组件包括数字模块组件。本实用新型的实验内容比较丰富，满足学校要求的实验具有综合性、开发性、先进性的要求、并且具有人机对话功能。本实用新型用于各大专院校的数字化电力电子及电机控制教学实验中。

Description

数字化电力电子及电机控制实验装置

技术领域

本实用新型涉及一种教学仪器，具体涉及一种采用数字化设计的电力电子及电机控制实验装置。

背景技术

由于国内高职高专以及高等院校中的自动化专业都需要学习电机学、电机拖动、电力电子技术、自动控制系统等专业课程，学习的过程比较枯燥乏味；通过实验教学能理论结合实际，能更好的加深理论学习的过程，掌握其本质含义；而理论教学则是实验教学的基础，学生在实验过程中应学会运用所学的理论知识去分析和解决实际系统中出现的各种问题，提高动手能力；同时通过实验项目来验证理论，促使理论和实践相结合，使认识不断提高、深化。

为了更好的配合教学的目的，必须要配置相应的实验设备，目前国内的设备均为较为简单的模式，每个单元完成指定的功能实验，但是存在与电力电子技术发展有较大的差距，特别是数字化程度不强，存在实验内容与工业实际差距较大，无法体现最新的科技发展；实验内容较少同时以验证为主，无法满足学校日益要求的实验具有综合性、开发性、先进性的要求；最终导致电力电子及电机控制实验先进性不强、综合性不高，造成教材中的内容在实验室内无法顺利开展。

实用新型内容

为了克服上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种具有综合性、开发性、先进性的适应最新的科技发展的数字化电力电子及电机控制实验装置。

本实用新型为了实现上述的目的，本实用新型的技术方案是

一种数字化电力电子及电机控制实验装置，其包括：控制屏以及放置控制屏的柜子，所述的控制屏上设有提供实验所需的各种电源的电源控制部分以及挂件区，所述的挂件区用于插接实验所需的模块组件，所述的模块组件包括数字模块组件。

上述的数字化电力电子及电机控制实验装置，所述的数字模块组件包括数字调速模块组件和采用以DSP技术为核心的配以相应的功率IPM模块的控制器，所述的以DSP技术为核心的配以相应的功率IPM模块的控制器用于控制交流失量变频和交流无刷电机系统；所述的数字调速和DSP控制的交流矢量变频和直流无刷电机系统的上位机软件均采用VC软件编制。

本实用新型的有以下优点

本实用新型，具有良好的人机对话功能，能对电动机启动波形进行分析、处理和打印；同时上位机软件可以对电机电流、电压和转速当前值进行实时显示，调节器中的PI参数均可以任意设置，完成调速系统在不同参数模式下的运动状态的研究。体现了最新的科技发展；实验内容比较丰富，满足学校要求的实验具有综合性、开发性、先进性的要求；由于DSP可以由用户自由编程，实现灵活开放；控制部分是计算机的上位机软件部分，其具有良好的人机对话功能，数字调速系统具有虚拟示波器的功能，能对电动机启动波形进行实时采样、分析、处理和打印，同时可以对电机电流、电压和转速当前值进行实时显示，并自动计算出上升时间，超调量等系统动静态参数，调节器中的PI参数均可以任意设置，完成调速系统在不同参数模式下的运动状态的研究；DSP控制的交直流调速系统能实时地观测到电机内部的磁通轨迹、电流等波形，能可靠的控制相应的电机完成相应的实验项目。

附图说明

附图1是本实用新型的一种结构示意图；

附图2是本实用新型的右视图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图1、2，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

本数字化电力电子及电机控制实验装置，采用开放式架构，其包括：控制屏以及放置控制屏的柜子，所述的控制屏上设有提供实验所需的各种电源的电源控制部分1以及挂件区2，所述的挂件区用于插接实验所需的模块组件，所述的模块组件包括数字模块组件，所述的模块组件可以根据具体实验项目的区别进行组合；控制屏下部设有柜子3，柜子设有相应的抽屉5、6和储物柜4，柜子上安装有桌面板9以及用于柜子移动的滚轮8，提供一个良好的实验环境。

本实用新型装置的实验模块组件包括：单结晶体管触发电路、正弦波同步移相触发电路实验、锯齿波同步移相触发电路实验、西门子TCA785集成触发电路实验、KC08单相过零触发电路实验、三相数字晶闸管触发电路实验等晶闸管触发电路实验，单相半波、桥式半控、桥式全控及有源逆变电路实验、三相半波、桥式半控、桥式全控及有源逆变电路、单三相的交流调压、调功电路等晶闸管线路实验，SCR、GTO、GTR、MOSFET和IGBT特性和驱动电路，单相正弦波脉宽调制(SPWM)逆变电路实验(IGBT)、全桥DC/DC变换电路实验(IGBT)、半桥型开关稳压电源的性能研究(MOSFET)、单端反激式隔离开关电源实验(GTR)、单端电流反馈他激式隔离开关电源实验(GTR)、直流斩波电路的性能研究，所述的直流斩波电路包括降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、Cu k斩波电路、Sepic斩波电路、Zeta斩波电路等六种典型线路，升、降压与复合斩波电路实验(IGBT)、单相斩控式交流调压电路实验(MOSFET)、整流电路有源功率因数校正实验(MOSFET)、软开关技术实验(MOSFET)典型、单相并联逆变电路实验(GTR)典型电力电子器件线路实验；晶闸管直流单闭环、双闭环、逻辑无环流、三闭环错位选触直流数字调速系统实验，双闭环控制可逆直流脉宽数字调速系统，双闭环三相异步电机调压调速数字系统实验(SCR)、双闭环三相异步电机串极调速数字系统实验(SCR)；三相正弦波脉宽调制(SPWM)、马鞍波、空间电压矢量变频调速系统实验；DSP磁场定向控制(FOC)、直接转矩控制(DTC)矢量控制变频调速系统实验；直流无刷电机系统调速实验；一阶、二阶、三阶系统，PID控制器，非线性环节控制理论实验等实验硬件部分；

进行实验的时候，上述实验组件均设计成独立的组件结构，放在设备的挂件区2中，通过连接区域的电源接口7，获得设备电源，实验者通过导线的连接完成实验部件的连接，其实验结果通过示波器、万用表以及计算机软件界面观测到，数字部分的数字调速和以DSP即数字信号处理器技术为核心的配以相应的功率IPM模块的控制器也是做成模块组件，可以互相更换。

数字部分包括数字调速和DSP控制的交流矢量变频和直流无刷电机系统的上位机软件均采用VC软件编制，具有良好的人机对话功能，数字调速系统软件具有虚拟示波器的功能，能对电动机启动波形进行实时采样、分析、处理和打印，同时可以对电机电流、电压和转速当前值进行实时显示，并自动计算出上升时间，超调量等系统动静态参数，调节器中的PI参数均可以任意设置，完成调速系统在不同参数模式下的运动状态的研究，DSP控制交直流调速系统软件能实时地观测到电机内部的磁通轨迹、电流等波形，能可靠的控制相应的电机完成相应的实验项目。

最后，应当指出，以上实施例仅是本实用新型较有代表性的例子。显然，本实用新型的技术方案并不限于上述实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种数字化电力电子及电机控制实验装置，其包括：控制屏以及放置控制屏的柜子，其特征在于：所述的控制屏上设有提供实验所需的各种电源的电源控制部分以及挂件区，所述的挂件区用于插接实验所需的实验模块组件，所述的实验模块组件包括数字模块组件。

2.根据权利要求1所述的数字化电力电子及电机控制实验装置，其特征是：所述的数字模块组件包括数字调速模块组件和采用以DSP技术为核心的配以相应的功率IPM模块的控制器。

3.根据权利要求2所述的数字化电力电子及电机控制实验装置，其特征是：所述的以DSP技术为核心的配以相应的功率IPM模块的控制器在实验中用于控制交流失量变频和交流无刷电机系统。

4.根据权利要求3所述的数字化电力电子及电机控制实验装置，其特征是：所述的数字调速和DSP控制的交流矢量变频和直流无刷电机系统的上位机软件均采用VC软件编制。

5.根据权利要求1所述的数字化电力电子及电机控制实验装置，其特征是：所述的实验模块组件为独立的组件结构，其包括：包括单结晶体管触发电路、正弦波同步移相触发电路实验、锯齿波同步移相触发电路实验、西门子TCA785集成触发电路实验、KC08单相过零触发电路实验、三相数字晶闸管触发电路实验等晶闸管触发电路实验，单相半波、桥式半控、桥式全控及有源逆变电路实验、三相半波、桥式半控、桥式全控及有源逆变电路、单三相的交流调压、调功电路等晶闸管线路实验，SCR、GTO、GTR、MOSFET和IGBT特性和驱动电路，单相正弦波脉宽调制逆变电路实验、全桥DC/DC变换电路实验、半桥型开关稳压电源的性能研究、单端反激式隔离开关电源实验、单端电流反馈他激式隔离开关电源实验、直流斩波电路的性能研究、升、降压与复合斩波电路实验、单相斩控式交流调压电路实验、整流电路有源功率因数校正实验、软开关技术实验典型、单相并联逆变电路实验典型电力电子器件线路实验；晶闸管直流单闭环、双闭环、逻辑无环流、三闭环错位选触直流数字调速系统实验，双闭环控制可逆直流脉宽数字调速系统，双闭环三相异步电机调压调速数字系统实验、双闭环三相异步电机串极调速数字系统实验；三相正弦波脉宽调制、马鞍波、空间电压矢量变频调速系统实验；DSP磁场定向控制、直接转矩控制矢量控制变频调速系统实验；直流无刷电机系统调速实验；一阶、二阶、三阶系统，PID控制器，非线性环节控制理论实验。