一種電力電子及電機拖動實驗平臺制造技術

本實用新型專利技術實施例公開了一種電力電子及電機拖動實驗平臺，涉及電力電子技術領域，能夠提高實驗平臺的綜合性和集成度，節約成本且提高使用靈活性。本實用新型專利技術包括：DSP核心控制電路(2)的組成元件包括DSP芯片，通過USB接口與計算機設備(1)連接并進行實時雙向通信；FPGA擴展電路(3)的組成元件包括FPGA板卡和與外部相連的擴展接口，并與DSP核心控制電路(2)相連；信號轉換電路(5)由多路電流傳感器、電壓傳感器以及外圍電路組成，用于獲取實驗過程中的電流量、電壓量；信號保護驅動電路(4)由CPLD邏輯保護電路、驅動電路和過壓過流保護電路組成。本實用新型專利技術適用于進行開放式電力電子及電氣傳動數字化實時控制實驗。

Experimental platform for power electronic and motor drive

The embodiment of the utility model discloses a power electronics and motor experimental platform, relates to the field of electric power electronic technology, can improve the comprehensive experimental platform and integration, save the cost and improve the flexibility to use. The utility model comprises a DSP core control circuit (2) components including DSP chip, with the computer through the USB interface (1) connected and real-time bidirectional communication; FPGA expansion circuit (3) components including FPGA board and connected with the external expansion interface, and control circuit and DSP core (2) connected; signal conversion circuit (5) composed of multi current sensor, voltage sensor and peripheral circuit for a current flow in the experiment process to obtain the voltage signal; driving circuit protection (4) by the CPLD logic circuit, drive circuit and overvoltage and overcurrent protection circuit. The utility model is suitable for the digital real-time control experiment of the open type power electronic and electric transmission.

【技術實現步驟摘要】
一種電力電子及電機拖動實驗平臺
本技術涉及電力電子
，尤其涉及一種電力電子及電機拖動實驗平臺。
技術介紹
電力電子技術是利用電力電子器件對電能進行控制和轉換的學科，目前幾乎所有的高校都在加強現代電力電子技術的教學內容，相比理論課的豐富程度而言，電力電子技術的相關實驗課程相對滯后，尤其是大學基礎實驗教學設備均較為簡單主要架構為老舊的模擬電路，僅能滿足基本的驗證實驗。而現有的數字化電力電子試驗裝置一般是各大實驗室專門定制裝置，不同的實驗室和試驗場往往需要依據研究方向定制相應的裝置，主要用于深度科研項目，且幾乎在每個種類的實驗臺中都設置了一個DSP(DigitalSignalProcessing，數字信號處理)控制模塊，成本較高且靈活性差，難以普及。
技術實現思路
本技術的實施例提供一種電力電子及電機拖動實驗平臺，能夠提高實驗平臺的綜合性和集成度，節約成本且提高使用靈活性。為達到上述目的，本技術的實施例采用如下技術方案：計算機設備(1)、DSP核心控制電路(2)、FPGA擴展電路(3)、信號保護驅動電路(4)、信號轉換電路(5)和電力電子及電氣傳動實驗掛件區；DSP核心控制電路(2)的組成元件包括DSP芯片，通過USB接口與計算機設備(1)連接并進行實時雙向通信，用于模數(AD)轉換、數模(DA)轉換、數字量輸入輸出(IO)、正交信號解碼器(decoder)；FPGA(Field－ProgrammableGateArray，現場可編程門陣列)擴展電路(3)的組成元件包括FPGA板卡和與外部相連的擴展接口，并與DSP核心控制電路(2)相連；信號轉換電路(5)由多路電流傳感器、電壓傳感器以及外圍電路組成，用于獲取實驗過程中的電流量、電壓量，并經由信號保護驅動電路(4)發送到FPGA擴展電路(3)及DSP核心控制電路(2)中進行模擬量到數字量的轉換，轉換得到的數字量發送至計算機設備(1)；信號保護驅動電路(4)由CPLD((ComplexProgrammableLogicDevice，復雜可編程邏輯器件)邏輯保護電路、驅動電路和過壓過流保護電路組成。所述電力電子及電氣傳動實驗掛件區包括：脈沖觸發電路(6)、單相橋式半控整流電路(7)、單相交流調壓電路(8)、三相晶閘管全(半)控橋(零)式整流電路(9)、三相交流調壓電路(10)、單相交—直—交變頻電路(11)、三相交—直—交變頻電路(12)、直流斬波電路(13)、電氣傳動電路(14)、其他電力電子實驗電路(15)、直流電源產生電路(16)、單相/三相整流電路(17)、單相交流電源(18)和三相交流電源(19)；信號保護驅動電路(4)分別與FPGA擴展電路(3)、脈沖觸發電路(6)、信號轉換電路(5)、單相交—直—交變頻電路(11)、三相交—直—交變頻電路(12)、直流斬波電路(13)、電氣傳動電路(14)和其他電力電子實驗電路(15)連接，用于為相連的電路提供邏輯保護和信號驅動；脈沖觸發電路(6)由多路脈沖觸發電路組成并產生脈沖觸發信號，分別與單相橋式半控整流電路(7)、單相交流調壓電路(8)、三相晶閘管全(半)控橋(零)式整流電路(9)、三相交流調壓電路(10)和其他電力電子實驗電路(15)連接，用于為相連的電路提供所產生的脈沖觸發信號，所述脈沖觸發信號包括G、K觸發信號；信號轉換電路(5)分別與單相橋式半控整流電路(7)、單相交流調壓電路(8)、三相晶閘管全(半)控橋(零)式整流電路(9)、三相交流調壓電路(10)、單相交—直—交變頻電路(11)、三相交—直—交變頻電路(12)、直流斬波電路(13)、電氣傳動電路(14)和其他電力電子實驗電路(15)連接，用于對相連的電路上的電壓信號和電流信號進行轉換得到便于采集的模擬信號；單相/三相整流電路(17)由包括整流二極管在內的元器件組成，分別為單相交—直—交變頻電路(11)、三相交—直—交變頻電路(12)、直流斬波電路(13)、電氣傳動電路(14)和其他電力電子實驗電路(15)連接，用于將單相交流電源或三相交流電源整流為直流電源，并為相連的電路提供直流電源；三相交流電源(19)由三相交流電源電路(19)的漏電保護電路、三相隔離變壓器、三相智能數顯電壓電流組合表組成，分別與三相晶閘管全(半)控橋(零)式整流電路(9)、三相交流調壓電路(10)和其他電力電子實驗電路(15)連接，用于為相連的電路提供隔離后的三相交流電源，其中所述三相隔離變壓器用于輸出多種規格的三相交流電壓；單相交流電源(18)由單相交流電源(18)的漏電保護電路、單相隔離變壓器、單相智能數顯電壓電流組合表組成，分別與單相橋式半控整流電路(7)、單相交流調壓電路(8)和其他電力電子實驗電路(15)連接，用于為相連的電路提供隔離后的單相交流電源，其中所述單相隔離變壓器用于輸出多種規格的單相交流電壓；其他電力電子實驗電路(15)包括光伏逆變電路；直流電源產生電路(16)包括AC-DC和DC-DC變換電路，并分別與信號轉換電路(5)、信號保護驅動電路(4)、脈沖觸發電路(6)、單相交—直—交變頻電路(11)、三相交—直—交變頻電路(12)、直流斬波電路(13)、電氣傳動電路(14)和其他電力電子實驗電路(15)連接，用于為相連的電路提供單相電和系統控制所需的+24V、+15V或-15V的直流電源。電氣傳動電路(14)中包括高壓電機傳動電路和低壓電機傳動電路，用于實驗電機的電氣傳動實驗，所述實驗電機包括：三相永磁同步電機(PMSM)、三相交流異步電機、無刷直流電機、步進電機和磁阻電機；單相橋式半控整流電路(7)和單相交流調壓電路(8)分別由晶閘管、二極管、外圍電路、電阻負載和電感負載組成，用于單相橋式半控整流實驗和單相交流調壓實驗；三相晶閘管全(半)控橋(零)式整流電路(9)由晶閘管、二極管、外圍電路、電阻負載和電感負載組成，用于三相晶閘管全(半)控橋(零)式整流實驗；三相交流調壓電路(10)由三相交流電路和電阻負載組成，用于三相交流調壓實驗；單相交—直—交變頻電路(11)由單相橋式逆變電路和負載電路組成，用于單相交—直—交變頻實驗；三相交—直—交變頻電路(12)由三相橋式逆變電路和負載電路組成，用于三相交—直—交變頻實驗；直流斬波電路(13)由獨立器件組成，所述獨立器件包括：MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor,金氧半場效晶體管)或IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，絕緣柵雙極型晶體管)電路、光耦、電阻、電容、電感和燈泡，并組合完成Boost-BuckChopper、BoostChopper、BuckChopper、CukChopper、ZetaChopper、SepicChopper六種典型斬波電路，并用于該六種典型斬波電路的升降壓實驗；電氣傳動電路(14)由功率驅動電路、光耦隔離電路、電壓傳感器、電流傳感器和解碼器組成，用于永磁同步電機、三相異步電機、無刷直流電機、步進電機和磁阻電機的速度閉環、位置閉環的控制實驗。本技術實施例提供的電力電子及電機拖動實驗平臺，通過實驗平臺的單相橋式半控整流電路可以完成單相橋式半控整本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電力電子及電機拖動實驗平臺，其特征在于，包括：計算機設備(1)、DSP核心控制電路(2)、FPGA擴展電路(3)、信號保護驅動電路(4)、信號轉換電路(5)和電力電子及電氣傳動實驗掛件區；DSP核心控制電路(2)的組成元件包括DSP芯片，通過USB接口與計算機設備(1)連接并進行實時雙向通信，用于模數(AD)轉換、數模(DA)轉換、數字量輸入輸出(IO)、正交信號解碼器(decoder)；FPGA擴展電路(3)的組成元件包括FPGA板卡和與外部相連的擴展接口，并與DSP核心控制電路(2)相連；信號轉換電路(5)由多路電流傳感器、電壓傳感器以及外圍電路組成，用于獲取實驗過程中的電流量、電壓量，并經由信號保護驅動電路(4)發送到FPGA擴展電路(3)及DSP核心控制電路(2)中進行模擬量到數字量的轉換，轉換得到的數字量發送至計算機設備(1)；信號保護驅動電路(4)由CPLD邏輯保護電路、驅動電路和過壓過流保護電路組成。

【技術特征摘要】
1.一種電力電子及電機拖動實驗平臺，其特征在于，包括：計算機設備(1)、DSP核心控制電路(2)、FPGA擴展電路(3)、信號保護驅動電路(4)、信號轉換電路(5)和電力電子及電氣傳動實驗掛件區；DSP核心控制電路(2)的組成元件包括DSP芯片，通過USB接口與計算機設備(1)連接并進行實時雙向通信，用于模數(AD)轉換、數模(DA)轉換、數字量輸入輸出(IO)、正交信號解碼器(decoder)；FPGA擴展電路(3)的組成元件包括FPGA板卡和與外部相連的擴展接口，并與DSP核心控制電路(2)相連；信號轉換電路(5)由多路電流傳感器、電壓傳感器以及外圍電路組成，用于獲取實驗過程中的電流量、電壓量，并經由信號保護驅動電路(4)發送到FPGA擴展電路(3)及DSP核心控制電路(2)中進行模擬量到數字量的轉換，轉換得到的數字量發送至計算機設備(1)；信號保護驅動電路(4)由CPLD邏輯保護電路、驅動電路和過壓過流保護電路組成。2.根據權利要求1所述的電力電子及電機拖動實驗平臺，其特征在于，所述電力電子及電氣傳動實驗掛件區包括：脈沖觸發電路(6)、單相橋式半控整流電路(7)、單相交流調壓電路(8)、三相晶閘管全控橋式整流電路(9)、三相交流調壓電路(10)、單相交—直—交變頻電路(11)、三相交—直—交變頻電路(12)、直流斬波電路(13)、電氣傳動電路(14)、其他電力電子實驗電路(15)、直流電源產生電路(16)、單相/三相整流電路(17)、單相交流電源(18)和三相交流電源(19)；信號保護驅動電路(4)分別與FPGA擴展電路(3)、脈沖觸發電路(6)、信號轉換電路(5)、單相交—直—交變頻電路(11)、三相交—直—交變頻電路(12)、直流斬波電路(13)、電氣傳動電路(14)和其他電力電子實驗電路(15)連接，用于為相連的電路提供邏輯保護和信號驅動；脈沖觸發電路(6)由多路脈沖觸發電路組成并產生脈沖觸發信號，分別與單相橋式半控整流電路(7)、單相交流調壓電路(8)、三相晶閘管全控橋式整流電路(9)、三相交流調壓電路(10)和其他電力電子實驗電路(15)連接，用于為相連的電路提供所產生的脈沖觸發信號，所述脈沖觸發信號包括G、K觸發信號；信號轉換電路(5)分別與單相橋式半控整流電路(7)、單相交流調壓電路(8)、三相晶閘管全控橋式整流電路(9)、三相交流調壓電路(10)、單相交—直—交變頻電路(11)、三相交—直—交變頻電路(12)、直流斬波電路(13)、電氣傳動電路(14)和其他電力電子實驗電路(15)連接，用于對相連的電路上的電壓信號和電流信號進行轉換得到便于采集的模擬信號；單相/三相整流電路(17)由包括整流二極管在內的元器件組成，分別為單相交—直—交變頻電路(11)、三相交—直—交變頻電路(12)、直流斬波電路(13)、電氣傳動電路(14)和其他電力電子實驗電路(15)連接，用于將單相交流電源或三相交流電源整流為直流電源，并為相連的電路提供直流電源；三相交流電源(19)由三相交流電源電路的漏電保護電路、三相隔離變壓器、三相智能數顯電壓電流組合表組成，分別與三相晶閘管全控橋式整流電路(9)、三相交流調壓...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃家才，張玎橙，李海彬，劉宇，
申請(專利權)人：南京工程學院，
類型：新型
國別省市：江蘇,32