一种电力电子及电机拖动实验平台制造技术

本实用新型专利技术实施例公开了一种电力电子及电机拖动实验平台，涉及电力电子技术领域，能够提高实验平台的综合性和集成度，节约成本且提高使用灵活性。本实用新型专利技术包括：DSP核心控制电路(2)的组成元件包括DSP芯片，通过USB接口与计算机设备(1)连接并进行实时双向通信；FPGA扩展电路(3)的组成元件包括FPGA板卡和与外部相连的扩展接口，并与DSP核心控制电路(2)相连；信号转换电路(5)由多路电流传感器、电压传感器以及外围电路组成，用于获取实验过程中的电流量、电压量；信号保护驱动电路(4)由CPLD逻辑保护电路、驱动电路和过压过流保护电路组成。本实用新型专利技术适用于进行开放式电力电子及电气传动数字化实时控制实验。

Experimental platform for power electronic and motor drive

The embodiment of the utility model discloses a power electronics and motor experimental platform, relates to the field of electric power electronic technology, can improve the comprehensive experimental platform and integration, save the cost and improve the flexibility to use. The utility model comprises a DSP core control circuit (2) components including DSP chip, with the computer through the USB interface (1) connected and real-time bidirectional communication; FPGA expansion circuit (3) components including FPGA board and connected with the external expansion interface, and control circuit and DSP core (2) connected; signal conversion circuit (5) composed of multi current sensor, voltage sensor and peripheral circuit for a current flow in the experiment process to obtain the voltage signal; driving circuit protection (4) by the CPLD logic circuit, drive circuit and overvoltage and overcurrent protection circuit. The utility model is suitable for the digital real-time control experiment of the open type power electronic and electric transmission.

【技术实现步骤摘要】
一种电力电子及电机拖动实验平台
本技术涉及电力电子
，尤其涉及一种电力电子及电机拖动实验平台。
技术介绍
电力电子技术是利用电力电子器件对电能进行控制和转换的学科，目前几乎所有的高校都在加强现代电力电子技术的教学内容，相比理论课的丰富程度而言，电力电子技术的相关实验课程相对滞后，尤其是大学基础实验教学设备均较为简单主要架构为老旧的模拟电路，仅能满足基本的验证实验。而现有的数字化电力电子试验装置一般是各大实验室专门定制装置，不同的实验室和试验场往往需要依据研究方向定制相应的装置，主要用于深度科研项目，且几乎在每个种类的实验台中都设置了一个DSP(DigitalSignalProcessing，数字信号处理)控制模块，成本较高且灵活性差，难以普及。
技术实现思路
本技术的实施例提供一种电力电子及电机拖动实验平台，能够提高实验平台的综合性和集成度，节约成本且提高使用灵活性。为达到上述目的，本技术的实施例采用如下技术方案：计算机设备(1)、DSP核心控制电路(2)、FPGA扩展电路(3)、信号保护驱动电路(4)、信号转换电路(5)和电力电子及电气传动实验挂件区；DSP核心控制电路(2)的组成元件包括DSP芯片，通过USB接口与计算机设备(1)连接并进行实时双向通信，用于模数(AD)转换、数模(DA)转换、数字量输入输出(IO)、正交信号解码器(decoder)；FPGA(Field－ProgrammableGateArray，现场可编程门阵列)扩展电路(3)的组成元件包括FPGA板卡和与外部相连的扩展接口，并与DSP核心控制电路(2)相连；信号转换电路(5)由多路电流传感器、电压传感器以及外围电路组成，用于获取实验过程中的电流量、电压量，并经由信号保护驱动电路(4)发送到FPGA扩展电路(3)及DSP核心控制电路(2)中进行模拟量到数字量的转换，转换得到的数字量发送至计算机设备(1)；信号保护驱动电路(4)由CPLD((ComplexProgrammableLogicDevice，复杂可编程逻辑器件)逻辑保护电路、驱动电路和过压过流保护电路组成。所述电力电子及电气传动实验挂件区包括：脉冲触发电路(6)、单相桥式半控整流电路(7)、单相交流调压电路(8)、三相晶闸管全(半)控桥(零)式整流电路(9)、三相交流调压电路(10)、单相交—直—交变频电路(11)、三相交—直—交变频电路(12)、直流斩波电路(13)、电气传动电路(14)、其他电力电子实验电路(15)、直流电源产生电路(16)、单相/三相整流电路(17)、单相交流电源(18)和三相交流电源(19)；信号保护驱动电路(4)分别与FPGA扩展电路(3)、脉冲触发电路(6)、信号转换电路(5)、单相交—直—交变频电路(11)、三相交—直—交变频电路(12)、直流斩波电路(13)、电气传动电路(14)和其他电力电子实验电路(15)连接，用于为相连的电路提供逻辑保护和信号驱动；脉冲触发电路(6)由多路脉冲触发电路组成并产生脉冲触发信号，分别与单相桥式半控整流电路(7)、单相交流调压电路(8)、三相晶闸管全(半)控桥(零)式整流电路(9)、三相交流调压电路(10)和其他电力电子实验电路(15)连接，用于为相连的电路提供所产生的脉冲触发信号，所述脉冲触发信号包括G、K触发信号；信号转换电路(5)分别与单相桥式半控整流电路(7)、单相交流调压电路(8)、三相晶闸管全(半)控桥(零)式整流电路(9)、三相交流调压电路(10)、单相交—直—交变频电路(11)、三相交—直—交变频电路(12)、直流斩波电路(13)、电气传动电路(14)和其他电力电子实验电路(15)连接，用于对相连的电路上的电压信号和电流信号进行转换得到便于采集的模拟信号；单相/三相整流电路(17)由包括整流二极管在内的元器件组成，分别为单相交—直—交变频电路(11)、三相交—直—交变频电路(12)、直流斩波电路(13)、电气传动电路(14)和其他电力电子实验电路(15)连接，用于将单相交流电源或三相交流电源整流为直流电源，并为相连的电路提供直流电源；三相交流电源(19)由三相交流电源电路(19)的漏电保护电路、三相隔离变压器、三相智能数显电压电流组合表组成，分别与三相晶闸管全(半)控桥(零)式整流电路(9)、三相交流调压电路(10)和其他电力电子实验电路(15)连接，用于为相连的电路提供隔离后的三相交流电源，其中所述三相隔离变压器用于输出多种规格的三相交流电压；单相交流电源(18)由单相交流电源(18)的漏电保护电路、单相隔离变压器、单相智能数显电压电流组合表组成，分别与单相桥式半控整流电路(7)、单相交流调压电路(8)和其他电力电子实验电路(15)连接，用于为相连的电路提供隔离后的单相交流电源，其中所述单相隔离变压器用于输出多种规格的单相交流电压；其他电力电子实验电路(15)包括光伏逆变电路；直流电源产生电路(16)包括AC-DC和DC-DC变换电路，并分别与信号转换电路(5)、信号保护驱动电路(4)、脉冲触发电路(6)、单相交—直—交变频电路(11)、三相交—直—交变频电路(12)、直流斩波电路(13)、电气传动电路(14)和其他电力电子实验电路(15)连接，用于为相连的电路提供单相电和系统控制所需的+24V、+15V或-15V的直流电源。电气传动电路(14)中包括高压电机传动电路和低压电机传动电路，用于实验电机的电气传动实验，所述实验电机包括：三相永磁同步电机(PMSM)、三相交流异步电机、无刷直流电机、步进电机和磁阻电机；单相桥式半控整流电路(7)和单相交流调压电路(8)分别由晶闸管、二极管、外围电路、电阻负载和电感负载组成，用于单相桥式半控整流实验和单相交流调压实验；三相晶闸管全(半)控桥(零)式整流电路(9)由晶闸管、二极管、外围电路、电阻负载和电感负载组成，用于三相晶闸管全(半)控桥(零)式整流实验；三相交流调压电路(10)由三相交流电路和电阻负载组成，用于三相交流调压实验；单相交—直—交变频电路(11)由单相桥式逆变电路和负载电路组成，用于单相交—直—交变频实验；三相交—直—交变频电路(12)由三相桥式逆变电路和负载电路组成，用于三相交—直—交变频实验；直流斩波电路(13)由独立器件组成，所述独立器件包括：MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor,金氧半场效晶体管)或IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)电路、光耦、电阻、电容、电感和灯泡，并组合完成Boost-BuckChopper、BoostChopper、BuckChopper、CukChopper、ZetaChopper、SepicChopper六种典型斩波电路，并用于该六种典型斩波电路的升降压实验；电气传动电路(14)由功率驱动电路、光耦隔离电路、电压传感器、电流传感器和解码器组成，用于永磁同步电机、三相异步电机、无刷直流电机、步进电机和磁阻电机的速度闭环、位置闭环的控制实验。本技术实施例提供的电力电子及电机拖动实验平台，通过实验平台的单相桥式半控整流电路可以完成单相桥式半控整本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力电子及电机拖动实验平台，其特征在于，包括：计算机设备(1)、DSP核心控制电路(2)、FPGA扩展电路(3)、信号保护驱动电路(4)、信号转换电路(5)和电力电子及电气传动实验挂件区；DSP核心控制电路(2)的组成元件包括DSP芯片，通过USB接口与计算机设备(1)连接并进行实时双向通信，用于模数(AD)转换、数模(DA)转换、数字量输入输出(IO)、正交信号解码器(decoder)；FPGA扩展电路(3)的组成元件包括FPGA板卡和与外部相连的扩展接口，并与DSP核心控制电路(2)相连；信号转换电路(5)由多路电流传感器、电压传感器以及外围电路组成，用于获取实验过程中的电流量、电压量，并经由信号保护驱动电路(4)发送到FPGA扩展电路(3)及DSP核心控制电路(2)中进行模拟量到数字量的转换，转换得到的数字量发送至计算机设备(1)；信号保护驱动电路(4)由CPLD逻辑保护电路、驱动电路和过压过流保护电路组成。

【技术特征摘要】
1.一种电力电子及电机拖动实验平台，其特征在于，包括：计算机设备(1)、DSP核心控制电路(2)、FPGA扩展电路(3)、信号保护驱动电路(4)、信号转换电路(5)和电力电子及电气传动实验挂件区；DSP核心控制电路(2)的组成元件包括DSP芯片，通过USB接口与计算机设备(1)连接并进行实时双向通信，用于模数(AD)转换、数模(DA)转换、数字量输入输出(IO)、正交信号解码器(decoder)；FPGA扩展电路(3)的组成元件包括FPGA板卡和与外部相连的扩展接口，并与DSP核心控制电路(2)相连；信号转换电路(5)由多路电流传感器、电压传感器以及外围电路组成，用于获取实验过程中的电流量、电压量，并经由信号保护驱动电路(4)发送到FPGA扩展电路(3)及DSP核心控制电路(2)中进行模拟量到数字量的转换，转换得到的数字量发送至计算机设备(1)；信号保护驱动电路(4)由CPLD逻辑保护电路、驱动电路和过压过流保护电路组成。2.根据权利要求1所述的电力电子及电机拖动实验平台，其特征在于，所述电力电子及电气传动实验挂件区包括：脉冲触发电路(6)、单相桥式半控整流电路(7)、单相交流调压电路(8)、三相晶闸管全控桥式整流电路(9)、三相交流调压电路(10)、单相交—直—交变频电路(11)、三相交—直—交变频电路(12)、直流斩波电路(13)、电气传动电路(14)、其他电力电子实验电路(15)、直流电源产生电路(16)、单相/三相整流电路(17)、单相交流电源(18)和三相交流电源(19)；信号保护驱动电路(4)分别与FPGA扩展电路(3)、脉冲触发电路(6)、信号转换电路(5)、单相交—直—交变频电路(11)、三相交—直—交变频电路(12)、直流斩波电路(13)、电气传动电路(14)和其他电力电子实验电路(15)连接，用于为相连的电路提供逻辑保护和信号驱动；脉冲触发电路(6)由多路脉冲触发电路组成并产生脉冲触发信号，分别与单相桥式半控整流电路(7)、单相交流调压电路(8)、三相晶闸管全控桥式整流电路(9)、三相交流调压电路(10)和其他电力电子实验电路(15)连接，用于为相连的电路提供所产生的脉冲触发信号，所述脉冲触发信号包括G、K触发信号；信号转换电路(5)分别与单相桥式半控整流电路(7)、单相交流调压电路(8)、三相晶闸管全控桥式整流电路(9)、三相交流调压电路(10)、单相交—直—交变频电路(11)、三相交—直—交变频电路(12)、直流斩波电路(13)、电气传动电路(14)和其他电力电子实验电路(15)连接，用于对相连的电路上的电压信号和电流信号进行转换得到便于采集的模拟信号；单相/三相整流电路(17)由包括整流二极管在内的元器件组成，分别为单相交—直—交变频电路(11)、三相交—直—交变频电路(12)、直流斩波电路(13)、电气传动电路(14)和其他电力电子实验电路(15)连接，用于将单相交流电源或三相交流电源整流为直流电源，并为相连的电路提供直流电源；三相交流电源(19)由三相交流电源电路的漏电保护电路、三相隔离变压器、三相智能数显电压电流组合表组成，分别与三相晶闸管全控桥式整流电路(9)、三相交流调压...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄家才，张玎橙，李海彬，刘宇，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：新型
国别省市：江苏,32