一种多功能变流器的教学实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种多功能变流器的教学实验装置，包括：不可控整流模块、整流输入滤波模块、功率变流板模块、逆变输出滤波模块、整流输出滤波模块、负载模块、功率驱动模块、DSP及信号处理模块、电压电流传感器模块；上述各个模块独立设置，上述模块相互连接实现两电平逆变功能或PWM整流功能；用于解决市面上现有实验装置功能单一的问题，且具有较高的经济适用性。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及教学实验装置领域，尤其涉及到一种多功能变流器的教学实验装置。
技术介绍
随着化石等不可再生能源的日益短缺，新能源的开发利用越来越受到重视，社会针对开发利用新能源的专业技术人员的需求也越来越紧迫。这种现状引起了许多高校及职业院校的重视，于是开设了一些关于如何开发利用新能源的理论课程和教学实践。新能源开发利用的理论知识日益成熟，但是相关的教学实验装置的资源还不充足。相对于必需的理论知识，实验实践同样是必不可少的。目前，市面上仅存在一些功能单一的变流器实验箱装置，比如整流器、逆变器等，且其集成度高，直观性差，价格昂贵，不便于学生的二次开发学习。
技术实现思路
本技术的目的是为高校及职业院校的电力电子变流技术课程教学提供一种多功能变流器的教学实验装置，该变流装置具有两种功能，两电平逆变功能和PWM整流功能，功率可达3KW，用于解决市面上现有实验装置功能单一的问题，且具有较高的经济适用性。本技术的技术方案如下：一种多功能变流器的教学实验装置，包括：不可控整流模块、整流输入滤波模块、功率变流板模块、逆变输出滤波模块、整流输出滤波模块、负载模块、功率驱动模块、DSP及信号处理模块、电压电流传感器模块；上述各个模块独立设置，上述模块相互连接实现两电平逆变功能或PWM整流功能；所述两电平逆变功能包括不可控整流模块,所述不可控整流模块依次通过功率变流板模块、逆变输出滤波模块以及电压电流传感器模块连接负载模块；所述功率驱动模块和DSP及信号处理模块相互连通，所述功率驱动模块与所述功率变流板模块相互连接，所述DSP及信号处理模块与电压电流传感器模块相互连接，所述不可控整流模块还与所述电压电流传感器模块相互连接。在本专利技术的一个优选实施例中，所述PWM整流功能包括整流输入滤波模块，所述整流输入滤波模块依次通过电压电路传感器模块、功率变流板模块和整流输出滤波模块后连接负载模块，所述DSP及信号处理模块与所述功率驱动模块相互连通，所述DSP及信号处理模块与所述电压电路传感器模块连接，所述功率驱动模块与所述功率变流板模块连接，所述电压电路传感器模块还与所述整流输出滤波模块连接。在本技术的一个优选实施中，所述不可控整流模块采用三相整流桥堆SQL50A1000V，实现单相、三相、直流母线电源的输入；所述功率变流板模块采用六支IGBT芯片组成三相桥，且所述IGBT芯片设置并联的二极管。在本技术的一个优选实施中，工作于两电平逆变功能时，单相或三相电从不可控整流模块的输入端口A、B、C口输入，整流后从输出端D1和D2输出，输出端D1接功率变流板模块的输入端T1,输出端D2接功率变流板模块的输入端T2，逆变后从功率变流板模块的输出端T3、T4、T5端口输出，输出端T3、T4、T5分别接逆变输出滤波模块的输入端F1、F2、F3端口，将高频脉动的功率波形滤除，从输出端F4、F5、F6端口输出，之后分别接电压电流传感器模块的输入端S1、S2、S3，完成高电压大电流到小电压的转换之后，从输出端S4、S5、S6端口输出，再分别接负载模块的输入端L1、L2、L3端口；电压电流传感器模块还需要与不可控整流模块的D3接口接S8接口，D4接口接S7接口；DSP及信号处理模块通过JP1排线端口接SP1排线端口采集电压电流传感器模块的信号，通过JP2排线端口接功率驱动模块的GP2排线端口输出PWM控制信号，功率驱动模块将控制信号放大之后由GP1排线端口输出到逆变桥的TP1排线端口。在本技术的一个优选实施中，工作于PWM整流功能时，单相或三相电从整流输入滤波模块的输入端口A、B、C口输入，从输出端口F1、F2、F3口输出，输出端口F1、F2、F3分别接电压电流传感器模块的S1、S2、S3端口，完成隔离转换后从S4、S5、S6端口输出，之后分别与功率变流板模块的T3、T4、T5端口连接，整流之后从T1、T2端口输出，T1端口与整流输出滤波模块的C1端口连接，T2端口与整流输出滤波模块的C2端口连接，滤波后，C3端口接负载模块的L1端口，C4端口接L2端口。电压电流传感器模块还需要与整流输出率滤波模块的C5接口接S8接口，C6接口接S7接口；DSP及信号处理模块通过JP1排线端口接SP1排线端口采集电压电流传感器模块的信号，通过JP2排线端口接功率驱动模块的GP2排线端口输出PWM控制信号，功率驱动模块将控制信号放大之后由GP1排线端口输出到功率变流板模块的TP1排线端口。通过以上技术方案，本技术具有以下有益效果：本技术包含变流器的两个主要功能，两电平逆变和PWM整流，解决了变流器实验装置功能单一的问题。该实验装置可以实现离网开闭环逆变、并网逆变、功率因数校正等技术的教学实验、算法验证、项目开发。如果该实验装置推广应用，将有利于电力电子变流技术课程的掌握和应用。附图说明图1为多功能变流器两电平逆变功能和PWM整流功能系统结构框图；图2为多功能变流器两电平逆变功能系统接线图；图3为多功能变流器PWM整流功能系统接线图。具体实施方式为了使本技术的工作原理、技术方案更加清楚直观，下面结合附图对本技术的变流器作进一步说明。多功能变流器两电平逆变功能和PWM整流功能系统结构框图如图1。如图1所示，整个系统采用模块化设计，每部分电路采用独立的电路板设计，直观性强，方便用户进行不同的组合以实现不同的功能。其中，不可控整流模块采用SQL50A1000V三相功率整流桥，即可满足单相、三相、直流母线电源的输入；功率变流板模块采用六支型号为FGL60N100BNTD的IGBT芯片组成三相桥，FGL60N100BNTD芯片自带反并联的二极管，故该三相桥既可以作为单相、三相逆变桥，也可以作为单相、三相PWM可控整流桥；DSP及信号处理模块中的核心控制器是TI公司的TMS320F28335PGFA芯片，运算能力强大，完全满足用户在教学实验等应用中的需求；电压电流传感器模块中采用DL-PT202H1电压互感器、VSM025A霍尔电压传感器和TBC05SY霍尔电流传感器，精度较高，方便用户进行闭环控制等相关实验。多功能变流器两电平逆变功能系统接线图如图2。两电平逆变功能包括不可控整流模块、功率变流板模块、逆变输出滤波模块、负载模块、功率驱动模块、DSP及信号处理模块、电压电流传感器模块。两电平逆变功能的电源输入是单相电、三相电或直流电；逆变输出是单相或三相电，且输出的交流电的电压幅值大小、电流幅值大小、频率大小都可以根据用户的需求调节，并可供教学观察。该逆变功能既可以工作在开环状态，也可工作在闭环状态。工作在闭环状态时，用户可通过控制器实现一些高级算法的实验、验证或开发。逆变负载可以是3KW以下的电阻箱或实现3KW以下三相异步电机的无级调速,也能实现光伏并网等功能的教学实验。如图2所示，单相或三相电从不可控整流模块的输入端口A、B、C口输入，整流后从输出端D1和D2输出，输出端D1接功率变流板模块的输入端T1,输出端D2接功率变流板模块的输入端T2，逆变后从功率变流板模块的输出端T3、T4、T5端口输出，输出端T3、T4、T5分别接逆变输出滤波模块的输入端F1、F2、F3端口，将高频脉动的功率波形滤除，从输出端F4、F5、F6端口输出，之后分别本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能变流器的教学实验装置，其特征在于，包括：不可控整流模块、整流输入滤波模块、功率变流板模块、逆变输出滤波模块、整流输出滤波模块、负载模块、功率驱动模块、DSP及信号处理模块、电压电流传感器模块；上述各个模块独立设置，上述模块相互连接实现两电平逆变功能或PWM整流功能；所述两电平逆变功能包括不可控整流模块,所述不可控整流模块依次通过功率变流板模块、逆变输出滤波模块以及电压电流传感器模块连接负载模块；所述功率驱动模块和DSP及信号处理模块相互连通，所述功率驱动模块与所述功率变流板模块相互连接，所述DSP及信号处理模块与电压电流传感器模块相互连接，所述不可控整流模块还与所述电压电流传感器模块相互连接。

【技术特征摘要】
1.一种多功能变流器的教学实验装置，其特征在于，包括：不可控整流模块、整流输入滤波模块、功率变流板模块、逆变输出滤波模块、整流输出滤波模块、负载模块、功率驱动模块、DSP及信号处理模块、电压电流传感器模块；上述各个模块独立设置，上述模块相互连接实现两电平逆变功能或PWM整流功能；所述两电平逆变功能包括不可控整流模块,所述不可控整流模块依次通过功率变流板模块、逆变输出滤波模块以及电压电流传感器模块连接负载模块；所述功率驱动模块和DSP及信号处理模块相互连通，所述功率驱动模块与所述功率变流板模块相互连接，所述DSP及信号处理模块与电压电流传感器模块相互连接，所述不可控整流模块还与所述电压电流传感器模块相互连接。2.根据权利要求1所述的一种多功能变流器的教学实验装置，其特征在于，所述PWM整流功能包括整流输入滤波模块，所述整流输入滤波模块依次通过电压电路传感器模块、功率变流板模块和整流输出滤波模块后连接负载模块，所述DSP及信号处理模块与所述功率驱动模块相互连通，所述DSP及信号处理模块与所述电压电路传感器模块连接，所述功率驱动模块与所述功率变流板模块连接，所述电压电路传感器模块还与所述整流输出滤波模块连接。3.根据权利要求1或2所述的一种多功能变流器的教学实验装置，其特征在于，所述不可控整流模块采用三相整流桥堆SQL50A1000V，实现单相、三相、直流母线电源的输入；所述功率变流板模块采用六支IGBT芯片组成三相桥，且所述IGBT芯片设置并联的二极管。4.根据权利要求1所述的一种多功能变流器的教学实验装置，其特征在于，工作于两电平逆变功能时，单相或三相电从不可控整流模块的输入端口A、B、C口输入，整流后从输出端D1和D2输出，输出端D1接功率变流板模块的输入端T1,输出端D2接功率变流板模块的输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：王素娥，吉亚威，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61