一种可拓展电力电子技术实验装置制造方法及图纸

一种可拓展电力电子技术实验装置，包括核心处理单元、传感器单元、执行单元、电源转换模块、实验拓展可更换电路板、主电路板和人机交互单元；所述传感器单元由实验拓展可更换电路板接受电流电压信号，所述核心处理单元的信号输入端与所述传感器单元电连接，所述核心处理单元的信号输出端与执行单元电连接，使得核心处理单元获取传感器单元输出信号，并将实时调制的PWM信号输出至执行单元，执行单元将接口预留至实验拓展可更换电路板，控制自由搭建的电路。本装置是利用核心处理单元、传感器单元、执行单元构建的硬件系统，通过实验系统的轻量化设计，降低了实验课程开展的难度，拓宽了学生选择实验时间和实验地点的自由度，提高了实验的安全性。验的安全性。验的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种可拓展电力电子技术实验装置


[0001]本技术属于电力电子技术，特别涉及一种可拓展电力电子技术实验装置。

技术介绍

[0002]电力电子技术作为电气与电子专业学生的专业基础课，课程的显著特征之一是它的实践性较强。要想很好地掌握该门课，除了掌握基本器件的原理、电子电路的基本组成及分析方法外，还要掌握电子器件及基本电路的应用技术，因而实验课已成为电力电子技术教学中的重要环节。通过实验可使学生掌握器件的性能、参数及电子技术的内在规律、各个功能电路间的相互影响，从而验证并理解理论知识，使学生进一步掌握基础知识。
[0003]传统实验室中常见的实验装置以大型试验台为主，学生在操作时只能机械性的旋转试验台上部旋钮实现对电压的调节，而不能根据实验要求准确、高效、简洁的将电源电压、频率进行调节，同时，传统实验平台也只能作为普通电源使用，与搭建电路的交互性较差，不能及时对搭建电路进行反馈以及测量搭建电路的关键性参数。

技术实现思路

[0004]为了克服上述技术上的缺陷，本技术提供了一种可拓展电力电子技术实验装置，该装置是利用核心处理单元与传感器单元，执行单元构建的硬件系统，通过实验系统的轻量化设计，降低了实验课程开展的难度，扩宽了学生选择实验时间和实验地点的自由度，提高了实验系统的安全性和可靠性。
[0005]如上构思，本技术的技术方案是：一种可拓展电力电子技术实验装置，其特征在于，包括：核心处理单元、传感器单元、执行单元、电源转换模块、实验拓展可更换电路板、主电路板和人机交互单元；
[0006]所述主电路板集成传感器单元、执行单元和电源转换模块；
[0007]所述执行单元包括隔离稳压模块和功率晶体管模块各12个，所述隔离稳压模块集成于所述主电路板，所述隔离稳压模块上方通过排针排座连接所述功率晶体管模块；
[0008]所述核心处理单元的信号输入端与所述传感器单元电连接，所述核心处理单元的信号输出端与执行单元电连接，使得核心处理单元获取传感器单元输出信号，并将实时调制的PWM信号输出至功率晶体管，控制通断；
[0009]所述实验拓展可更换电路板下方通过排针排座连接所述主电路板，用支撑铜柱增强稳定性，所述主电路板下方通过排针排座连接核心处理单元，所述核心处理单元下方通过排针排座连接人机交互单元；
[0010]所述实验拓展可更换电路板与所述传感器单元信号输入端通过排针排座连接，用以获取电流、电压信号，所述实验拓展可更换电路板与所述功率晶体管模块的信号输出端通过排针排座连接，用以输出功率晶体管通断信号。
[0011]进一步，所述传感器单元包括电流传感器模块和电压传感器模块，所述电流传感器模块和电压传感器模块各自分别包含三个检测支路，用以获取电流、电压信号，并将信号
输出至所述核心处理单元。
[0012]进一步，所述核心处理单元集成模数转换模块、中央处理器、脉宽调制模块、仿真器和通讯模块。
[0013]进一步，所述电源转换模块包括稳压芯片、电源接口、接地电容CC1、接地电容CC2、接地电容CC3、电阻RC1和接地电阻RC2；所述稳压芯片的型号为lm1117；其中，所述稳压芯片的GND引脚与接地电容CC1连接，所述稳压芯片的5V引脚与所述电源接口的5V引脚连接，所述稳压芯片的3V3TAB引脚与接地电容CC2连接，所述稳压芯片的5V引脚与接地电容CC3连接，所述稳压芯片的5V引脚与所述核心处理单元的5V网络连接，所述稳压芯片的3.3V与所述核心处理单元的3.3V网络连接。
[0014]进一步，所述人机交互单元包括显示屏、接地电阻R1、接地电阻R2、接地电阻R3、接地电阻R4、按键K1、按键K2、按键K3和按键K4；其中，所述按键K1
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K4的一端分别于与所述接地电阻R1
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R4连接。
[0015]本技术具有如下的优点和积极效果：
[0016]1、本技术所述传感器单元采用霍尔电流传感器、霍尔电压传感器，能在电隔离条件下测量直流、交流、脉冲以及各种不规则波形的电流和电压，拥有精度高、良好的线性、低温漂、响应时间快等优点，增强了本实验装置的控制精度。
[0017]2、本技术所述功率晶体管模块采用可拆卸设计，通过排针插至主电路板隔离稳压模块部分的上方，当功率晶体管模块被击穿或损坏时，可将其拆卸更换，提高了电路板的容错性和本实验装置的整体使用寿命。
[0018]3、本技术所述电源转换模块为电路提供额外的电源以防止因所述核心处理单元供电而导致的干扰，所述稳压芯片实现了5V转3.3V的运用，可以实现大多数芯片以及电路的供电。
[0019]4、本技术所述核心处理单元载有仿真器，不仅提供了程序下载与调试的通道，还提供了高速串行端口与PC机相连，实现被测信号的显示和控制指令的接收。
[0020]5、本技术整体设计遵循强弱电分离的原则，所述实验拓展可更换电路板可经过强电，通过在实验拓展可更换电路板上预留的源极漏极接口和传感器接口，将电流电压信号传输至核心处理单元，核心处理单元将实时调制的PWM信号传输至功率晶体管模块，控制功率晶体管通断。
[0021]6、本技术适用于目前电力电子技术等相关专业的实验教学与科研，以电力电子变换电路为例，在本套实验装置上可以搭建以下多个实验电路：AC
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DC整流电路、AC
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AC交流电力控制变频电路、DC
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AC逆变电路、DC
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DC直流斩波电路等。
[0022]综上，本技术实现了两种功能：1、新的实验装置将电力电子技术实验所需的一般性元件整合集成在一起，减轻了实验开始之前繁复的准备工作。同时，实验装置所集成的交互化环境使学生能够将所学理论知识直接应用于实验，提高了实验及教学的效率。2、实验装置实现了小型化，轻量化，降低了成本并提高了安全性和可靠性，学生能够将实验带出课堂，带出实验室，有利于激发学习兴趣，提高创新能力和自主学习能力。
附图说明
[0023]图1是本技术硬件结构图；
[0024]图2是本技术连接原理图；
[0025]图3是核心处理单元和人机交互单元的硬件结构图；
[0026]图4是人机交互单元电路原理图；
[0027]图5是主电路板硬件结构图；
[0028]图6是实验拓展可更换电路板的硬件结构图；
[0029]图7是电源转换模块电路原理图。
具体实施方式
[0030]为了使本技术方式的技术方案、目的和优点更加的清晰，以下内容结合图例对该技术进行详细的叙述和讲解。显然，以下所描述的实施方式只是该技术的一部分实施方式，并非全部的实施方式。基于该技术的实施方式，该领域的一般技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于该技术的保护范围。
[0031]参见附图，本技术提供一种可拓展电力电子技术实验装置，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可拓展电力电子技术实验装置，其特征在于，包括：核心处理单元、传感器单元、执行单元、电源转换模块、实验拓展可更换电路板、主电路板和人机交互单元；所述核心处理单元的信号输入端与所述传感器单元电连接，所述核心处理单元的信号输出端与执行单元电连接，使得核心处理单元获取传感器单元输出信号，并将实时调制的PWM信号输出至执行单元，执行单元将接口预留至实验拓展可更换电路板，控制自由搭建的电路；所述主电路板集成传感器单元、执行单元和电源转换模块；所述执行单元包括隔离稳压模块和功率晶体管模块各12个，所述隔离稳压模块集成于所述主电路板，所述隔离稳压模块上方通过排针排座连接所述功率晶体管模块；所述实验拓展可更换电路板下方通过排针排座连接所述主电路板，通过支撑铜柱增强稳定性，所述主电路板下方通过排针连接核心处理单元，所述核心处理单元下方通过排针连接人机交互单元；所述实验拓展可更换电路板与所述传感器单元信号输入端通过排针排座连接，用以获取电流、电压信号，所述实验拓展可更换电路板与所述功率晶体管模块的信号输出端通过排针排座连接，用以输出功率晶体管通断信号。2.根据权利要求1所述的一种可拓展电力电子技术实验装置，其特征在于：所述传感器单元包括电流传感器模块和电压传感器模...

【专利技术属性】
技术研发人员：金鑫，刘涛，赵子辰，张浩博，曹益祯，陈尹聪，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：新型
国别省市：