[发明专利]一种数字化电力电子实验装置

权利要求书

1.一种数字化电力电子实验装置，其特征在于，包括实时控制单元(1)、信号保护模块(2)和挂件区，所述挂件区插接实验用模块组件；

实验用模块组件与所述信号保护模块(2)相连接，信号保护模块(2)与实时控制单元(1)相连接；所述挂件区插接的实验模块组件为独立组件结构，包括交流伺服电机硬件在环模块(3)；

交流伺服电机硬件在环模块(3)包括工作电机驱动控制器(10)、试验用交流伺服电机(11)、扭矩传感器单元(12)、可调负载单元(13)、负载控制器(14)；工作电机驱动控制器(10)、扭矩传感器单元(12)、负载控制器(14)均与信号保护模块(2)相连接；

试验用交流伺服电机(11)连接在工作电机驱动控制器(10)、扭矩传感器单元(12)之间；可调负载单元(13)连接在扭矩传感器单元(12)、负载控制器(14)之间；

所述交流伺服电机硬件在环模块(3)中，工作电机驱动控制器(10)包括高压供电模块(15)、光电隔离模块(20)、功率芯片供电模块(24)、功率驱动模块(19)、编码器模块(21)、电流传感器(22)、电压传感器(23)、工作电机电源模块(16)、保护电路模块(17)；

高压供电模块(15)与工作电机电源模块(16)相连，光电隔离模块(20)、功率芯片供电模块(24)、工作电机电源模块(16)、保护电路模块(17)均与功率驱动模块(19)相连，功率驱动模块(19)连接试验用交流伺服电机(11)；

实时控制单元(1)通过信号保护模块(2)、光电隔离模块(20)连接功率驱动模块(19)，编码器模块(21)、电流传感器(22)、电压传感器(23)均分别连接信号保护模块(2)、交流伺服电机(11)；

工作电机电源模块(16)输出电机工作电源给功率驱动模块(19)，高压供电模块(15)的电压转换后输出电压至工作电机电源模块(16)转换为电机工作电源，同时电机工作电源经过电源转换芯片获得功率芯片供电模块(24)输出的24V电源，以及为电流传感器(22)、电压传感器(23)提供供电的±12V直流电源；

所述±12V直流电源连接电流传感器(22)、电压传感器(23)，为电流传感器(22)、电压传感器(23)提供电源；

所述实时控制单元(1)对交流伺服电机硬件在环模块(3)的控制过程具体包括以下步骤：

S1，实时控制单元(1)通过信号保护模块(2)采集电机转子参考速度w_ref、电机转子实测速度w、电机相电流i_a,i_b、输入电机转子角度θ；

S2，计算误差e＝w_ref-w；

S3，进行速度环PI运算，得到控制量输出K_P和K_I分别为速度环PI运算的比例系数和积分系数；

S4，根据u,i_a,i_b,θ进行Park变换、Clark变换、双电流环PI运算，得到中间电压变量U_α,U_β；

S5，根据中间电压变量U_α,U_β，进行SVPWM变换，输出PWM控制信号；

S6，PWM控制信号送给工作电机驱动控制器(10)，工作电机驱动控制器(10)控制交流伺服电机(11)运转；

S7，输出扭矩控制量给负载控制器(14),负载控制器(14)控制可调负载单元(3)输出相应的负载。

2.根据权利要求1所述的数字化电力电子实验装置，其特征在于：所述实验用模块组件还包括单相桥式半控整流模块(4)、三相交流调压模块(5)、单相交流调压模块(6)、三相晶闸管全/半控桥式整流模块(7)、SPWM控制单相交直交变频模块(8)、IGBT直流斩波电路(9)。