一种电力电子技术教学实验仪器制造技术

本发明专利技术涉及一种电力电子技术教学实验仪器，包括AC‑DC变换电路用于将220V交流市电转换为36V直流电；DC‑AC逆变电路用于将AC‑DC变换电路输出的36V直流电逆变为36V交流电并提供给可控硅及负载电路；12V及5V转换电路用于将AC‑DC变换电路输出的36V直流电变换为12V直流电和5V直流电并提供给单片机及驱动电路；单片机及驱动电路用于在晶闸管整流电路实验时控制可控硅及负载电路中可控硅导通角的大小；按键显示屏用于调整和显示可控硅及负载电路中可控硅导通角的大小。本发明专利技术给可控硅及负载电路提供安全交流工作电压；另外采用单片机控制的具有控制角显示的的触发电路，触发角控制采用按键方式，角度显示采用液晶显示，控制角调节方便直观。

An experimental instrument for power electronic technology teaching

【技术实现步骤摘要】
一种电力电子技术教学实验仪器
本专利技术涉及电力电子教学设备具体涉及一种电力电子技术教学实验仪器。
技术介绍
目前国内高校实验室中使用的电力电子实验设备多为大型化组合式实验台形式，如天煌教仪，浙大求是等公司的产品，价格较贵，电压为强电380伏，学生实验比较危险，耗电能较大且工作不是很稳定，实验当中调节可控硅的控制角不方便，观察也不方便。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种电力电子技术教学实验仪器，可以提高实验操作安全性、节能、稳定、方便控制和观察。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种电力电子技术教学实验仪器，包括AC-DC变换电路、DC-AC逆变电路、12V及5V转换电路、单片机及驱动电路、可控硅及负载电路、按键显示屏；所述AC-DC变换电路，用于将220V交流市电转换为36V直流电；所述DC-AC逆变电路，用于将所述AC-DC变换电路输出的36V直流电逆变为36V交流电，并提供给所述可控硅及负载电路；所述12V及5V转换电路，用于将所述AC-DC变换电路输出的36V直流电变换为12V直流电和5V直流电，并提供给所述单片机及驱动电路；所述单片机及驱动电路，用于在晶闸管整流电路实验时控制所述可控硅及负载电路中可控硅导通角的大小；所述按键显示屏，用于调整和显示所述可控硅及负载电路中可控硅导通角的大小。本专利技术的有益效果是：本专利技术一种电力电子技术教学实验仪器采用AC-DC变换电路和12V及5V转换电路将市电转换成安全电压给单片机及驱动电路供电，可以提高实验操作安全性；AC-DC变换电路和DC-AC逆变电路配合给可控硅及负载电路提供安全的交流电压，在提高实验操作安全性的同时，可以实现节能和提高稳定性的目的；AC-DC变换电路和DC-AC逆变电路采用高频开关电源技术，可以减小体积，实现设备的小型化和便携化；另外，对于晶闸管整流电路部分的实验，采用单片机控制的具有控制角显示的的触发电路，触发角控制采用按键方式，角度显示采用液晶显示，对比模拟电路的触发电路，控制角调节方便直观。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，所述AC-DC变换电路的输入端连接市电，所述AC-DC变换电路的输出端分别与所述DC-AC逆变电路的输入端和所述12V及5V转换电路的输入端连接；所述DC-AC逆变电路的输出端连接在所述可控硅及负载电路的电源端上，所述12V及5V转换电路的输出端连接在所述单片机及驱动电路的电源端上，所述单片机及驱动电路的控制输出端连接在所述可控硅及负载电路的控制输入端上；所述按键显示屏连接在所述单片机及驱动电路的设置端和显示端上。进一步，所述可控硅及负载电路包括TYN1225型号的单向可控硅Q1和纯电阻负载R14；所述单向可控硅Q1的阳极连接在所述DC-AC逆变电路的输出端正极上，所述单向可控硅Q1的阴极通过所述纯电阻负载R14连接在所述DC-AC逆变电路的输出端负极上。采用上述进一步方案的有益效果是：可控硅及负载电路小型化设计和选择，可节约成本，减小体积。进一步，所述单片机及驱动电路包括单片机U1和驱动电路，所述单片机U1具体为STC89C52型单片机；所述驱动电路包括电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、三极管Q6、三极管Q7、三极管Q8、三极管Q9、脉冲变压器T1、电容C44、电容36、二极管D17和二极管D16；所述电阻R5的一端连接在所述单片机U1的P20引脚上，所述电阻R5的另一端连接在所述三极管Q6的基极上，所述三极管Q6的集电极通过所述电阻R6连接在所述12V及5V转换电路的12V输出端上，所述三极管Q6的发射极接地，所述三极管Q6的集电极还通过所述电阻R7分别连接在所述三极管Q7的基极和所述三极管Q8的基极上，所述三极管Q7的集电极连接在所述12V及5V转换电路的12V输出端上，所述三极管Q8的集电极接地，所述三极管Q7的发射极和所述三极管Q8的发射极均通过电容C44连接在所述脉冲变压器T1的初级线圈的一端，所述脉冲变压器T1的初级线圈的另一端接地，所述脉冲变压器T1的次级线圈的一端通过所述电阻R8连接在所述二极管D17的负极上，所述脉冲变压器T1的次级线圈的另一端通过所述电容C36连接在所述二极管D17的正极上，所述脉冲变压器T1的次级线圈的另一端还通过所述电阻R9连接在所述二极管D17的正极上，所述脉冲变压器T1的次级线圈的另一端还连接在所述二极管D16的负极上，所述二极管D16的正极通过所述电阻R10连接在所述二极管D17的正极上，所述三极管Q9的基极连接在所述二极管D17的正极上，所述三极管Q9的集电极连接在所述二极管D17的负极上，所述三极管Q9的发射极连接在所述二极管D16的正极上，所述三极管Q9的集电极连接在所述单向可控硅Q1的控制极上，所述三极管Q9的发射极连接在所述单向可控硅Q1的阴极上。采用上述进一步方案的有益效果是：单片机控制的触发脉冲产生电路，采用贴片式原件制作，进一步缩小整个实验设备的体积。进一步，所述单片机U1上还配设有交流电压过零点信号提取电路，所述交流电压过零点信号提取电路包括光耦U3、光耦U4、电阻R11、电阻R22、电阻R23和三极管Q11；所述光耦U3的发光二极管正极连接在所述单向可控硅Q1的阳极上，所述光耦U3的发光二极管负极连接在所述单向可控硅Q1的阴极上，所述光耦U4的发光二极管正极连接在所述单向可控硅Q1的阴极上，所述光耦U4的发光二极管负极连接在所述单向可控硅Q1的阳极上，所述光耦U3的光敏三极管的集电极连接在所述三极管Q11的基极上，所述光耦U3的光敏三极管的发射极接地，所述光耦U4的光敏三极管的集电极连接在所述三极管Q11的基极上，所述光耦U4的光敏三极管的发射极接地，所述三极管Q11的集电极通过所述电阻R23连接VCC，所述三极管Q11的基极通过所述电阻R22连接VCC，所述三极管Q11的发射接地，所述三极管Q11的集电极连接在所述单片机U1的P32/INT0引脚上。进一步，所述按键电路包括按键S1、按键S2和按键S3；所述按键S1的一端接地，所述按键S1的另一端连接在所述单片机U1的P10引脚上，所述按键S1的另一端还通过电阻R1连接在电压VCC上；所述按键S2的一端接地，所述按键S2的另一端连接在所述单片机U1的P11引脚上，所述按键S2的另一端还通过电阻R2连接在电压VCC上；所述按键S3的一端接地，所述按键S3的另一端连接在所述单片机U1的P12引脚上，所述按键S3的另一端还通过电阻R3连接在电压VCC上。进一步，所述显示屏为LCD1602液晶显示屏。进一步，所述AC-DC变换电路具体为隔离反激式AC-DC电源。进一步，所述DC-AC逆变电路具体为EG8010+IR2110S+闭锁纯正弦波逆变器。附图说明图1为本专利技术一种电力电子技术教学实验仪器的原理框图；图2-1为本专利技术一种电力电子技术教学实验仪器的具体电路结构局部示意图；图2-2为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力电子技术教学实验仪器，其特征在于：包括AC-DC变换电路、DC-AC逆变电路、12V及5V转换电路、单片机及驱动电路、可控硅及负载电路、按键显示屏；/n所述AC-DC变换电路，用于将220V交流市电转换为36V直流电；/n所述DC-AC逆变电路，用于将所述AC-DC变换电路输出的36V直流电逆变为36V交流电，并提供给所述可控硅及负载电路；/n所述12V及5V转换电路，用于将所述AC-DC变换电路输出的36V直流电变换为12V直流电和5V直流电，并提供给所述单片机及驱动电路；/n所述单片机及驱动电路，用于在晶闸管整流电路实验时控制所述可控硅及负载电路中可控硅导通角的大小；/n所述按键显示屏，用于调整和显示所述可控硅及负载电路中可控硅导通角的大小。/n

【技术特征摘要】
1.一种电力电子技术教学实验仪器，其特征在于：包括AC-DC变换电路、DC-AC逆变电路、12V及5V转换电路、单片机及驱动电路、可控硅及负载电路、按键显示屏；
所述AC-DC变换电路，用于将220V交流市电转换为36V直流电；
所述DC-AC逆变电路，用于将所述AC-DC变换电路输出的36V直流电逆变为36V交流电，并提供给所述可控硅及负载电路；
所述12V及5V转换电路，用于将所述AC-DC变换电路输出的36V直流电变换为12V直流电和5V直流电，并提供给所述单片机及驱动电路；
所述单片机及驱动电路，用于在晶闸管整流电路实验时控制所述可控硅及负载电路中可控硅导通角的大小；
所述按键显示屏，用于调整和显示所述可控硅及负载电路中可控硅导通角的大小。


2.根据权利要求1所述的一种电力电子技术教学实验仪器，其特征在于：所述AC-DC变换电路的输入端连接市电，所述AC-DC变换电路的输出端分别与所述DC-AC逆变电路的输入端和所述12V及5V转换电路的输入端连接；所述DC-AC逆变电路的输出端连接在所述可控硅及负载电路的电源端上，所述12V及5V转换电路的输出端连接在所述单片机及驱动电路的电源端上，所述单片机及驱动电路的控制输出端连接在所述可控硅及负载电路的控制输入端上；所述按键显示屏连接在所述单片机及驱动电路的设置端和显示端上。


3.根据权利要求2所述的一种电力电子技术教学实验仪器，其特征在于：所述可控硅及负载电路包括TYN1225型号的单向可控硅Q1和纯电阻负载R14；所述单向可控硅Q1的阳极连接在所述DC-AC逆变电路的输出端正极上，所述单向可控硅Q1的阴极通过所述纯电阻负载R14连接在所述DC-AC逆变电路的输出端负极上。


4.根据权利要求3所述的一种电力电子技术教学实验仪器，其特征在于：所述单片机及驱动电路包括单片机U1和驱动电路，所述单片机U1具体为STC89C52型单片机；所述驱动电路包括电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、三极管Q6、三极管Q7、三极管Q8、三极管Q9、脉冲变压器T1、电容C44、电容36、二极管D17和二极管D16；所述电阻R5的一端连接在所述单片机U1的P20引脚上，所述电阻R5的另一端连接在所述三极管Q6的基极上，所述三极管Q6的集电极通过所述电阻R6连接在所述12V及5V转换电路的12V输出端上，所述三极管Q6的发射极接地，所述三极管Q6的集电极还通过所述电阻R7分别连接在所述三极管Q7的基极和所述三极管Q8的基极上，所述三极管Q7的集电极连接在所述12V及5V转换电路的12V输出端上，所述三极管Q8的集电极接地，所述三极管Q7的发射极和所述三极管Q8的发射极均通过电容C44连接在所述脉冲变压器T1的初级线圈的一端，所述脉冲变压器T1的初级线圈的另一端接地，所述脉冲变压器T1的次级线圈的一端通过所述电阻R8连接在...

【专利技术属性】
技术研发人员：王茂均，尹巍，王相懿，
申请(专利权)人：湖北工程学院，
类型：发明
国别省市：湖北;42