[實用新型]相控/斬控電封閉直流調(diào)速教學(xué)實驗系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200720033248.3
• 申請日: 2007-01-10
• 公開（公告）號: CN201004290Y
• 公開（公告）日: 2008-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張國榮;蘇建徽;茆美琴;汪海寧;張健;杜燕
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G09B25/02
• 分類號: G09B25/02
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 何梅生

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及教學(xué)實驗系統(tǒng)，更具體地說是一種針對應(yīng)用在電力電子及電力傳動中的電封閉直流電機(jī)調(diào)速的教學(xué)實驗系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展，愈來愈多的電力電子裝置從模擬化過渡到數(shù)字化。

目前，大多數(shù)高校自動化專業(yè)、電力電子與電力傳動專業(yè)的直流調(diào)速系統(tǒng)本科實驗教學(xué)裝置還仍然停留在采用分立模擬元件構(gòu)成控制器，元器件數(shù)量多、接線繁雜，由于模擬器件存在離散性，控制器參數(shù)及結(jié)構(gòu)不好調(diào)整。在實驗的驅(qū)動、加載和控制等方面還存在不便之處，包括需要配置負(fù)載箱、滑線變阻器、調(diào)壓器等。已有的系統(tǒng)通常為單機(jī)，難以實現(xiàn)動態(tài)加載和穩(wěn)定的四象限運行。同時，這種形式的實驗裝置故障率高，穩(wěn)定性差，已經(jīng)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前專業(yè)技術(shù)實驗教學(xué)的發(fā)展需要。而市場現(xiàn)有的相關(guān)直流調(diào)速系統(tǒng)實驗裝置，其控制器一般采用的是專用集成電路，或采用進(jìn)口整機(jī)集成構(gòu)成，可靠性和穩(wěn)定型方面有保障，但實驗的開放型和靈活性較弱。

實用新型內(nèi)容

本實用新型是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種全數(shù)字化相控/斬控電封閉直流調(diào)速教學(xué)實驗系統(tǒng)，以鞏固直流驅(qū)動系統(tǒng)的固有特點，豐富直流驅(qū)動系統(tǒng)的功能。

本實用新型的結(jié)構(gòu)特點是：

設(shè)置A組和B兩組兩套相同的直流電機(jī)主控系統(tǒng)MDA和MDB，在A、B、C端引入380V三相電源，以主控系統(tǒng)的直流電壓輸出DA和DB分別接電機(jī)M1、M2的電樞繞組，以主控系統(tǒng)的勵磁電壓輸出EA、EB分別接電機(jī)勵磁繞組LF1、LF2，以主控系統(tǒng)的測速發(fā)電機(jī)輸入端子NA、NB分別接測速發(fā)電機(jī)繞組，電機(jī)M1和M2同軸設(shè)置，并分別以發(fā)電機(jī)和/或電動機(jī)的模式運行；

分別設(shè)置兩組四象限結(jié)構(gòu)的晶閘管三相相控整流單元U1、U2，其電能通過交流母線形成封閉，以電網(wǎng)電能補(bǔ)充系統(tǒng)的電能損耗；

分別設(shè)置兩組斬控單元PWM1和PWM2，其電能通過直流母線封閉，以電網(wǎng)電能補(bǔ)充系統(tǒng)的電能損耗。

本實用新型的結(jié)構(gòu)特點也在于：

主控制系統(tǒng)中，在A、B、C三相壓電輸入端，設(shè)置三相隔離變壓器T1，主電路包含四象限三相全橋相控整流單元、電壓型PWM斬控單元和單相半控橋勵磁單元，相應(yīng)電路中每組分別設(shè)置電樞電壓表V1、電樞電流表A1、勵磁電壓表V2和勵磁電流表A2。

在相控整流單元、斬控單元和勵磁單元中，分別設(shè)置各自獨立可控的相控整流開關(guān)ZK2、斬控開關(guān)ZK3和勵磁開關(guān)ZK4。

與已有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果體現(xiàn)在：

本實用新型可以設(shè)置DSP為主控芯片，在單臺裝置中實現(xiàn)直流電機(jī)的晶閘管相控調(diào)速和電壓型IPM斬控調(diào)速的數(shù)字化控制。系統(tǒng)控制器參數(shù)可調(diào)，控制模式組態(tài)靈活多樣，具有全面的關(guān)鍵波形實驗測量接口。機(jī)組由兩臺直流電機(jī)同軸連接而成，每臺電機(jī)的供電主電路可以選擇為相控模式或斬控模式，不論是哪種模式組合，系統(tǒng)均可穩(wěn)定地四象限運行，實現(xiàn)直流母線和電網(wǎng)交流母線的電封閉加載，大量節(jié)約電能。

附圖說明

圖1為本實用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實用新型晶閘管相控直流調(diào)速交流母線電封閉原理示意圖。

圖3為本實用新型電壓型直流PWM調(diào)速直流母線電封閉原理示意圖。

圖4為本實用新型主控電路原理示意圖。

以下通過具體實施方式，結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步描述。

具體實施方式

參見圖1，設(shè)置A組和B兩組兩套相同的直流電機(jī)主控系統(tǒng)MDA和MDB，在A、B、C端引入380V三相電源，以主控系統(tǒng)的直流電壓輸出DA和DB分別接電機(jī)M1、M2的電樞繞組，以主控系統(tǒng)的勵磁電壓輸出EA、EB分別接電機(jī)勵磁繞組LF1、LF2，以主控系統(tǒng)的測速發(fā)電機(jī)輸入端子NA、NB分別接測速發(fā)電機(jī)繞組，電機(jī)M1和M2同軸設(shè)置，并分別以發(fā)電機(jī)和/或電動機(jī)的模式運行。

圖2、圖3所示是以電機(jī)M1為電動機(jī)，以電機(jī)M2為發(fā)電機(jī)的運行模式。

參見圖2，分別設(shè)置兩組四象限結(jié)構(gòu)的晶閘管三相相控整流單元U1、U2，其電能通過交流母線形成封閉，以電網(wǎng)電能補(bǔ)充系統(tǒng)的電能損耗，如機(jī)械摩擦損耗、銅損、鐵損等；

參見圖3，分別設(shè)置兩組斬控單元PWM1和PWM2，其電能通過直流母線封閉，以電網(wǎng)電能補(bǔ)充系統(tǒng)的電能損耗，如機(jī)械摩擦損耗、銅損、鐵損等。該單元采用的是不可控整流，為了防止慣性制動能量導(dǎo)致直流母線電壓泵升過高，系統(tǒng)另外增加了過壓能耗制動控制電路。