一种电力电子与调速系统设计创新平台技术方案

本实用新型专利技术涉及一种电力电子与调速系统设计创新平台，方案包括实验台、控制屏、网孔板、电路与电机机组，所述电路采用模块式电路，该模块式电路与实验台上端网孔板插接配合，通过对模块式电路的布局在同一实验台上实现三相两电平电压型双PWM变流器和三相三电平电压型双PWM变流器。本实用新型专利技术相比现有技术具有如下优点：采用网孔板结构，主要模块安装在网孔板上，平台具有很强的可视性，能够直接观察到系统的结构和组成。采用模块式设计，具有很强的开放性，可以结合双PWM变频技术可方便地组合成多种现代电力电子功率变换及变频调速系统。

An innovative platform for power electronics and speed control system design

The utility model relates to a power electronics and control system design scheme of innovation platform, including experimental table, control panel, mesh plate, circuit and motor unit, the circuit uses modular circuit, the module circuit and test bench top mesh plate is connected with the three-phase, two level voltage type PWM converter and three-phase three double level voltage type PWM converter on the same platform based on module type circuit layout. Compared with the prior art, the utility model has the advantages that the structure of the mesh plate is adopted, the main module is arranged on the mesh plate, the platform has strong visibility, and the structure and the composition of the system can be directly observed. Modular design, with a strong openness, can be combined with dual PWM frequency conversion technology can be easily combined into a variety of modern power electronic power conversion and frequency conversion speed control system.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电力电子与调速
，具体为一种电力电子与调速系统设计创新平台。
技术介绍
电力电子与调速技术诞生以来，使电气工程、电子技术、自动化技术等领域发生了深刻的变化，同时也给人们的生活带来了巨大的影响。目前，电力电子与调速技术仍以迅猛的速度发展着，新的电力电子器件层出不穷，新的技术不断涌现，其应用范围也不断的扩展。不论在全世界，还是在我国，电力电子与调速技术都已造就了一个很大的产业群。与之相应，在电力电子与调速
从事技术和科研的人数也相当庞大，且与日俱增。因此，针对高等院校电力电子、电机调速应用和创新实验教学的实际需要而专门研制的综合性设计创新平台，以满足各高等院校电气工程及其自动化、控制工程等相关专业的实验教学与工程设计，以及科研创新，成为眼下迫切的需要。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种可方便地组合成多种现代电力电子功率变换及变频调速系统的电力电子与调速系统设计创新平台。为解决上述问题，本技术的技术方案包括实验台、控制屏、网孔板、电路与电机机组，其特征在于：所述电路采用模块式电路，该模块式电路与实验台上端的网孔板插接配合，通过对模块式电路的布局在同一实验台上实现三相两电平电压型双PWM变流器和三相三电平电压型双PWM变流器；对三相两电平电压型双PWM变流器的布局包括插接在网孔板上的电压/电流信号观测模块、两电平整流模块、人机接口模块、母线滤波及线路保护模块、两电平逆变模块、过零检测模块、信号调理模块、两电平驱动模块、主控制器模块、转速测量与霍尔信号检测模块，先将三相可调交流电源的输出U、V、W端依次连接到滤波元件的输入1、3、5端，再将滤波元件的输出2、4、6端依次连接到两电平整流模块的三相交流输入端子的Ui、Vi、Wi端；然后将两电平整流模块的直流输出端子的DC+、DC-端依次连接到母线滤波及线路保护模块的直流母线输入端子的IN+、IN-端，再将母线滤波及线路保护模块的直流母线输出端子的OUT+、OUT-端依次连接到两电平逆变模块的直流母线输入端子的P、N端，最后将两电平逆变模块的逆变输出端子的Uo、Vo、Wo端依次连接到交流电机的三相输入端；对三相三电平电压型双PWM变流器的布局包括插接在网孔板上的电压/电流信号观测模块、三电平整流模块、人机接口模块、母线滤波及线路保护模块、三电平逆变模块、过零检测模块、信号调理模块、三电平驱动模块、主控制器模块、转速测量与霍尔信号检测模块，先将三相可调交流电源的输出U、V、W端依次连接到滤波元件的输入1、3、5端，再将滤波元件的输出2、4、6端依次连接到三电平整流模块的三相交流输入端子的Ui、Vi、Wi端，然后将三电平整流模块的直流输出端子的DC+、DC-端依次连接到母线滤波及线路保护模块的直流母线输入端子的IN+、IN-端，再将母线滤波及线路保护模块的直流母线输出端子的OUT+、OUT-端依次连接到三电平逆变模块的直流母线输入端子的P、N端；最后将三电平逆变模块的逆变输出端子的Uo、Vo、Wo端依次连接到交流电机的三相输入端。所述的电力电子与调速系统设计创新平台，其特征在于：所述三相可调交流电源的输出处设有过流保护装置。所述的电力电子与调速系统设计创新平台，其特征在于：所述的两电平整流模块主要由一个功率集成模块、接线端子、电压电流采样及辅助电路组成，实现两电平PWM整流。所述的电力电子与调速系统设计创新平台，其特征在于：所述的两电平逆变模块主要由一个功率集成模块、接线端子、电压电流采样及辅助电路组成，实现两电平PWM逆变。所述的电力电子与调速系统设计创新平台，其特征在于：所述的三电平整流模块主要由三个三电平IGBT模块、接线端子、电压电流采样及辅助电路组成，实现三电平PWM整流。所述的电力电子与调速系统设计创新平台，其特征在于：所述的三电平逆变模块主要由三个三电平IGBT模块、接线端子、电压电流采样及辅助电路组成，实现三电平PWM逆变。所述的电力电子与调速系统设计创新平台，其特征在于：所述的两电平驱动模块采用光耦4504进行电气隔离，采用四路独立电源对上下桥臂单独供电，实现对功率集成模块的控制。所述的电力电子与调速系统设计创新平台，其特征在于：所述的三电平驱动模块内置12路IGBT驱动，内置12路相互隔离DC-DC，每路具有VCE检测方式的短路保护，实现对三个三电平IGBT模块的控制。所述的电力电子与调速系统设计创新平台，其特征在于：所述的母线滤波及线路保护模块主要由启动电路、高压电容、能耗电路、接线端子及保护电路等组成。所述的电力电子与调速系统设计创新平台，其特征在于：所述滤波元件主要由电感、电容组成；所述的主控制器模块主要由双DSP控制器及其辅助电路、驱动与反馈信号接口组成，两个DSP控制器之间预留高速并行通讯总线；所述的人机接口模块主要由液晶屏与矩阵式键盘组成；所述的信号调理模块主要由运放及辅助电路、接线端子组成；所述的过零检测模块通过检测三相同步信号，经光耦隔离送入DSP；所述的电压/电流信号观测模块主要由霍尔电压、电流传感器、运放电路、观测点及接线端子组成；所述的转速测量与霍尔信号检测模块主要由高速光耦及辅助电路、接线端子组成。本技术相比现有技术具有如下优点：采用网孔板结构，主要模块安装在网孔板上，平台具有很强的可视性，能够直接观察到系统的结构和组成。采用模块式设计，具有很强的开放性，可以结合双PWM变频技术可方便地组合成多种现代电力电子功率变换及变频调速系统。支持数字调速、PWM整流与逆变、两电平技术与多电平技术，具有很强的新颖性。能量双向流动，可以实现电机的四象限运行。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。图1为本技术组合成三相两电平电压型双PWM变流器时的结构示意图；图2为本技术组合成三相三电平电压型双PWM变流器时的结构示意图；图3是图1的放大图，显示组合成三相两电平电压型双PWM变流器时，各模块式电路在网孔板上的布局图；图4是图2的放大图，显示组合成三相三电平电压型双PWM变流器时，各模块式电路在网孔板上的布局图；图5为本技术三相可调交流电源与滤波元件接线示意图；图6为本技术组合成三相两电平电压型双PWM变流器时的拓扑结构图；图7为本技术组合成三相三电平电压型双PWM变流器时的拓扑结构图。具体实施方式如图1-7所示，本技术的电力电子与调速系统设计创新平台，包括实验台1、控制屏2、网孔板3、电路4与电机机组5。所述电路1采用模块式电路，该模块式电路与实验台1上端网孔板3上的插接配合，通过对模块式电路的布局在同一实验台上实现三相两电平电压型双PWM变流器和三相三电平电压型双PWM变流器。对三相两电平电压型双PWM变流器的布局，其插接在网孔板3上的模块式电路包括电压/电流信号观测模块、两电平整流模块、人机接口模块、母线滤波及线路保护模块、两电平逆变模块、过零检测模块、信号调理模块、两电平驱动模块、主控制器模块、转速测量与霍尔信号检测模块，先将三相可调交流电源6的输出U、V、W端依次连接到滤波元件7的输入1、3、5端，再将滤波元件7的输出2、4、6端依次连接到两电平整流模块的三相交流输入端子的Ui、Vi、Wi端；然后将两电平本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力电子与调速系统设计创新平台，包括实验台（1）、控制屏（2）、网孔板（3）、电路（4）与电机机组（5），其特征在于：所述电路（4）采用模块式电路，该模块式电路与实验台（1）上端网孔板（3）插接配合，通过对模块式电路的布局在同一实验台上实现三相两电平电压型双PWM变流器和三相三电平电压型双PWM变流器；对三相两电平电压型双PWM变流器的布局包括插接在网孔板（3）上的电压/电流信号观测模块、两电平整流模块、人机接口模块、母线滤波及线路保护模块、两电平逆变模块、过零检测模块、信号调理模块、两电平驱动模块、主控制器模块、转速测量与霍尔信号检测模块，先将三相可调交流电源（6）的输出U、V、W端依次连接到滤波元件（7）的输入1、3、5端，再将滤波元件（7）的输出2、4、6端依次连接到两电平整流模块的三相交流输入端子的Ui、Vi、Wi端；然后将两电平整流模块的直流输出端子的DC+、DC‑端依次连接到母线滤波及线路保护模块的直流母线输入端子的IN+、IN‑端，再将母线滤波及线路保护模块的直流母线输出端子的OUT+、OUT‑端依次连接到两电平逆变模块的直流母线输入端子的P、N端，最后将两电平逆变模块的逆变输出端子的Uo、Vo、Wo端依次连接到交流电机（8）的三相输入端；对三相三电平电压型双PWM变流器的布局包括插接在网孔板（3）上的电压/电流信号观测模块、三电平整流模块、人机接口模块、母线滤波及线路保护模块、三电平逆变模块、过零检测模块、信号调理模块、三电平驱动模块、主控制器模块、转速测量与霍尔信号检测模块，先将三相可调交流电源（6）的输出U、V、W端依次连接到滤波元件（7）的输入1、3、5端，再将滤波元件（7）的输出2、4、6端依次连接到三电平整流模块的三相交流输入端子的Ui、Vi、Wi端，然后将三电平整流模块的直流输出端子的DC+、DC‑端依次连接到母线滤波及线路保护模块的直流母线输入端子的IN+、IN‑端，再将母线滤波及线路保护模块的直流母线输出端子的OUT+、OUT‑端依次连接到三电平逆变模块的直流母线输入端子的P、N端；最后将三电平逆变模块的逆变输出端子的Uo、Vo、Wo端依次连接到交流电机（8）的三相输入端。...

【技术特征摘要】
1.一种电力电子与调速系统设计创新平台，包括实验台（1）、控制屏（2）、网孔板（3）、电路（4）与电机机组（5），其特征在于：所述电路（4）采用模块式电路，该模块式电路与实验台（1）上端网孔板（3）插接配合，通过对模块式电路的布局在同一实验台上实现三相两电平电压型双PWM变流器和三相三电平电压型双PWM变流器；对三相两电平电压型双PWM变流器的布局包括插接在网孔板（3）上的电压/电流信号观测模块、两电平整流模块、人机接口模块、母线滤波及线路保护模块、两电平逆变模块、过零检测模块、信号调理模块、两电平驱动模块、主控制器模块、转速测量与霍尔信号检测模块，先将三相可调交流电源（6）的输出U、V、W端依次连接到滤波元件（7）的输入1、3、5端，再将滤波元件（7）的输出2、4、6端依次连接到两电平整流模块的三相交流输入端子的Ui、Vi、Wi端；然后将两电平整流模块的直流输出端子的DC+、DC-端依次连接到母线滤波及线路保护模块的直流母线输入端子的IN+、IN-端，再将母线滤波及线路保护模块的直流母线输出端子的OUT+、OUT-端依次连接到两电平逆变模块的直流母线输入端子的P、N端，最后将两电平逆变模块的逆变输出端子的Uo、Vo、Wo端依次连接到交流电机（8）的三相输入端；对三相三电平电压型双PWM变流器的布局包括插接在网孔板（3）上的电压/电流信号观测模块、三电平整流模块、人机接口模块、母线滤波及线路保护模块、三电平逆变模块、过零检测模块、信号调理模块、三电平驱动模块、主控制器模块、转速测量与霍尔信号检测模块，先将三相可调交流电源（6）的输出U、V、W端依次连接到滤波元件（7）的输入1、3、5端，再将滤波元件（7）的输出2、4、6端依次连接到三电平整流模块的三相交流输入端子的Ui、Vi、Wi端，然后将三电平整流模块的直流输出端子的DC+、DC-端依次连接到母线滤波及线路保护模块的直流母线输入端子的IN+、IN-端，再将母线滤波及线路保护模块的直流母线输出端子的OUT+、OUT-端依次连接到三电平逆变模块的直流母线输入端子的P、N端；最后将三电平逆变模块的逆变输出端子的Uo、Vo、Wo端依次连接到交流电机（8）的三相输入端。2.根据权利要求1所述的电力电子与调速系...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄华圣，马万庆，周冬冬，韩丽铭，赵全宇，杨晨丽，
申请(专利权)人：浙江天煌科技实业有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33