[发明专利]一种数字化电力电子实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种实验教学仪器，具体涉及的是一种采用数字化设计的电力电子实验装置。

背景技术

目前国内高职高专以及高等院校中的自动化等专业都需要学习电机学、电力电子技术、自动控制系统等专业课程，而这些课程的学习需要通过实验教学将理论结合实际。这样才能使学生更好的加深理论学习，掌握本质并提高动手能力。但是现在国内的设备均较为简单且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，也无法跟上电力电子技术发展的步伐。

现有技术的，数字化电力电子试验装置一般是专门定制装置，不同的试验需要相应的装置，试验单一，开发性不强。

发明内容

发明目的：为克服以上实验装置的缺陷本发明提供了一种具有综合性、开发性、先进性且适应电力电子技术发展需要的数字化电力电子实验装置。

本发明技术方案如下：

一种数字化电力电子实验装置，包括实时控制单元、信号保护模块和挂件区，挂件区插接实验用模块组件；

实验用模块组件均与信号保护模块相连接，信号保护模块与实时控制单元相连接。

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、单相桥式半控整流模块、三相交流调压模块、单相交流调压模块、三相晶闸管全/半控桥零式整流模块、SPWM控制单相交直交变频模块、IGBT直流斩波电路。

交流伺服电机硬件在环模块可完成交流伺服系统实验和SVPWM实验和各种算法的验证试验；单相桥式半控整流模块可完成单相可控整流电路实验；三相交流调压模块可完成三相调压实验；单相交流调压模块可完成单相交流调压实验；三相晶闸管全/半控桥(零)式整流模块可完成三相晶闸管整流实验；SPWM控制单相交直交变频模块可完成SPWM控制单相交直交变频电路的研究；IGBT直流斩波模块可完成直流斩波实验。

交流伺服电机硬件在环模块包括工作电机驱动控制器、交流伺服电机、扭矩传感器单元、可调负载单元、负载控制器；工作电机驱动控制器、扭矩传感器单元、负载控制器均与信号保护模块相连接。

试验用交流伺服电机连接在工作电机驱动控制器、扭矩传感器单元之间；可调负载单元连接在扭矩传感器单元、负载控制器之间。

交流伺服电机硬件在环模块中，工作电机驱动控制器包括高压供电模块、光电隔离模块、功率芯片供电模块、功率驱动模块、编码器模块、电流传感器、电压传感器、工作电机电源模块、保护电路模块；

高压供电模块与工作电机电源模块相连，光电隔离模块、功率芯片供电模块、工作电机电源模块、保护电路模块均与功率驱动模块相连，功率驱动模块连接试验用交流伺服电机；

实时控制单元通过信号保护模块、光电隔离模块连接功率驱动模块，编码器模块、电流传感器、电压传感器均分别连接信号保护模块、交流伺服电机。

实时控制单元产生六路PWM信号通过信号保护模块输送到工作电机驱动控制器，工作电机驱动控制器和试验用交流伺服电机通过三相电源线、信号线相连，工作电机驱动控制器控制交流伺服电机的运行，并获得试验用交流伺服电机的位置和速度信息；

工作电机驱动控制器采集到的交流伺服电机的实时数据通过信号保护模块传送给实时控制单元；

实时控制单元上设置的负载力矩参数传送给负载控制器，负载控制器控制可调负载单元产生变化的负载力矩，同时实时控制单元对扭矩传感器单元的输出信号通过信号保护模块实时采集；

可调负载单元、扭矩传感器单元，和交流伺服电机同轴相连。

可调负载单元为负载电机。

交流伺服电机硬件在环模块中，高压供电模块用于为工作电机电源模块提供电源，包括接线端子部分、整流桥部分、继电器保护部分，接线端子部分、整流桥部分、继电器保护部分依次顺序连接；

接线端子部分每个引线上均设置一个电容，用于滤波。

交流伺服电机硬件在环模块中，光电隔离模块20包括六路控制电路，受实时控制单元经过信号保护模块输出的PWM信号的控制，光耦在PWM控制信号作用下导通和关断IPM的输入信号。

交流伺服电机硬件在环模块中，功率芯片供电模块包括四路相同的供电电路，供电电路彼此之间相互独立；

每条供电电路包括24V电源和F2415S-2W集成器件，24V电源、F2415S-2W集成器件相连接。