[實用新型]一種數字化電力電子實驗裝置

有效

• 申請號: 201520113320.8
• 申請日: 2015-02-16
• 公開（公告）號: CN204576921U
• 公開（公告）日: 2015-08-19
• 發明（設計）人: 黃家才;施昕昕;張玎橙
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本實用新型涉及的是一種實驗教學儀器，具體涉及的是一種采用數字化設計的電力電子實驗裝置。

背景技術

目前國內高職高專以及高等院校中的自動化等專業都需要學習電機學、電力電子技術、自動控制系統等專業課程，而這些課程的學習需要通過實驗教學將理論結合實際。這樣才能使學生更好的加深理論學習，掌握本質并提高動手能力。但是現在國內的設備均較為簡單且實驗內容較少同時以驗證為主，無法滿足學校日益要求的實驗具有綜合性、開發性、先進性的要求，也無法跟上電力電子技術發展的步伐。

現有技術的，數字化電力電子試驗裝置一般是專門定制裝置，不同的試驗需要相應的裝置，試驗單一，開發性不強。

實用新型內容

實用新型目的：為克服以上實驗裝置的缺陷本實用新型提供了一種具有綜?合性、開發性、先進性且適應電力電子技術發展需要的數字化電力電子實驗裝置。

本實用新型技術方案如下：

一種數字化電力電子實驗裝置，包括實時控制單元、信號保護模塊和掛件區，掛件區插接實驗用模塊組件；

實驗用模塊組件均與信號保護模塊相連接，信號保護模塊與實時控制單元相連接。

掛件區插接的實驗模塊組件為獨立組件結構，包括交流伺服電機硬件在環模塊、單相橋式半控整流模塊、三相交流調壓模塊、單相交流調壓模塊、三相晶閘管全/半控橋零式整流模塊、SPWM控制單相交直交變頻模塊、IGBT直流斬波電路。

交流伺服電機硬件在環模塊可完成交流伺服系統實驗和SVPWM實驗和各種算法的驗證試驗；單相橋式半控整流模塊可完成單相可控整流電路實驗；三相交流調壓模塊可完成三相調壓實驗；單相交流調壓模塊可完成單相交流調壓實驗；三相晶閘管全/半控橋(零)式整流模塊可完成三相晶閘管整流實驗；SPWM控制單相交直交變頻模塊可完成SPWM控制單相交直交變頻電路的研究；IGBT直流斬波模塊可完成直流斬波實驗。

交流伺服電機硬件在環模塊包括工作電機驅動控制器、交流伺服電機、扭矩傳感器單元、可調負載單元、負載控制器；工作電機驅動控制器、扭矩傳感器單元、負載控制器均與信號保護模塊相連接。

試驗用交流伺服電機連接在工作電機驅動控制器、扭矩傳感器單元之間；可調負載單元連接在扭矩傳感器單元、負載控制器之間。

交流伺服電機硬件在環模塊中，工作電機驅動控制器包括高壓供電模塊、?光電隔離模塊、功率芯片供電模塊、功率驅動模塊、編碼器模塊、電流傳感器、電壓傳感器、工作電機電源模塊、保護電路模塊；

高壓供電模塊與工作電機電源模塊相連，光電隔離模塊、功率芯片供電模塊、工作電機電源模塊、保護電路模塊均與功率驅動模塊相連，功率驅動模塊連接試驗用交流伺服電機；

實時控制單元通過信號保護模塊、光電隔離模塊連接功率驅動模塊，編碼器模塊、電流傳感器、電壓傳感器均分別連接信號保護模塊、交流伺服電機。

實時控制單元產生六路PWM信號通過信號保護模塊輸送到工作電機驅動控制器，工作電機驅動控制器和試驗用交流伺服電機通過三相電源線、信號線相連，工作電機驅動控制器控制交流伺服電機的運行，并獲得試驗用交流伺服電機的位置和速度信息；

工作電機驅動控制器采集到的交流伺服電機的實時數據通過信號保護模塊傳送給實時控制單元；

實時控制單元上設置的負載力矩參數傳送給負載控制器，負載控制器控制可調負載單元產生變化的負載力矩，同時實時控制單元對扭矩傳感器單元的輸出信號通過信號保護模塊實時采集；

可調負載單元、扭矩傳感器單元，和交流伺服電機同軸相連。

可調負載單元為負載電機。

交流伺服電機硬件在環模塊中，高壓供電模塊用于為工作電機電源模塊提供電源，包括接線端子部分、整流橋部分、繼電器保護部分，接線端子部分、整流橋部分、繼電器保護部分依次順序連接；

接線端子部分每個引線上均設置一個電容，用于濾波。

交流伺服電機硬件在環模塊中，光電隔離模塊20包括六路控制電路，受實時控制單元經過信號保護模塊輸出的PWM信號的控制，光耦在PWM控制信號作用下導通和關斷IPM的輸入信號。

交流伺服電機硬件在環模塊中，功率芯片供電模塊包括四路相同的供電電路，供電電路彼此之間相互獨立；

每條供電電路包括24V電源和F2415S-2W集成器件，24V電源、F2415S-2W集成器件相連接。