[发明专利]一种数字化电力电子实验装置

摘要

本发明公开了一种数字化电力电子实验装置，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；所述试验用模块组件均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。本发明的控制器采用的是实时控制单元作为控制器，其功能强大且性能稳定、高精度，可以方便的对交流伺服电机、单相桥式半控整流等电力电子模块等进行理论算法验证与实时控制，解决了传统电机控制器、电力电子实验的精度有限和纯仿真算法的无法实时控制的弊端。

主权项

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wref、电机转子实测速度w、电机相电流ia,ib、输入电机转子角度θ；S2，计算误差e＝wref‑w；S3，进行速度环PI运算，得到控制量输出KP和KI分别为速度环PI运算的比例系数和积分系数；S4，根据u,ia,ib,θ进行Park变换、Clark变换、双电流环PI运算，得到中间电压变量Uα,Uβ；S5，根据中间电压变量Uα,Uβ，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。