电力电子及电机拖动实训装|技术规?/b>
发表旉Q?018-02-27
电力电子及电机拖动实训装|?/span>
一、概q?span>
电力电子及电机拖动实训装|?/span>主要是用于机电及自动化各专业的如下专业课E:甉|原理与电力拖动(甉|与电气控ӞQ电力电子技术(功率电子技术)Q电气传动控制系l(q动控制pȝ、自动控制系l)、新?span>DSP开发系l等的实验教学工作,应能够担负完成相兛_验教学Q务,q拥有够扩展自由度Q以适应未来q一步的深化研究要求。相关品还?/span>甉|安装与维修实?span>考核装置?span>工厂供电l合自动化实训系l?/span> {等?span>
二、品技术条?span>
1、整机容量:Q?span>1.5kVAQ?span>
2、工作电源:?span>3N/380V/50Hz/3AQ?span>
三、完成的实验内容
3.1电力电子实验
1、锯齿L同步触发电\实验
2、单相桥式半控电路实?span>
3、单相桥式全控整及有源逆变电\实验
4、三相桥式全控整及有源逆变电\实验
5、单怺电路实?span>
6、三怺电路实?span>
7、单怺直交变频电\Q纯电阻Q?span>
8、整电路有源功率因数校正实?span>
9、直斩波电路实?span>
3.2模拟直流调速实?span>
1Q、晶闸管直流调速系l参数和环节Ҏ的定
2Q、晶闸管直流调速主要单元调?span>
3Q、双闭环晉不可逆直调速系l?span>
4Q、双闭环控制的直脉宽调速系l?span>(PWM)
5Q、逻辑无环可逆直调速系l?span>
6Q、不可逆单闭环直流调速系l静Ҏ的研究
3.3交流调速实?span>
1Q、双闭环三相异步甉|调压调速系l?span>
2Q、双闭环三相异步甉|串调速系l?span>
3.4、研I交调速系l实?span>(1?span>)
1Q直有L机双闭环PWM控制调速实?span>
2Q直方波无L?span>PWM控制调速实?span>
3Q三盔RW式异步甉|变频调速实?span>
4)开环正弦L调制Q?span>SPWMQ的高性能变频调速实?span>
5Q开环空间矢量控ӞSVPWMQ的高性能变频调速实?span>
6Q马鞍L控制的高性能变频调速实?span>
7Q磁场定向控ӞFOCQ的高性能变频调速实?span>
8Q直接{矩控ӞDTCQ的高性能变频调速实?span>
3.5、基?span>Matlab开发的研究型数字电力电子技术实?span>(1?span>)
1Q单端正Ȁ开关电源实验研I?span>
2Q单端反Ȁ开关电源实验研I?span>
3.6、基?span>FPGA开发的研究型三相永同步交伺服电机系l实?span>(1?span>)
1Q交伺服永同步电机的速度伺服实验
2Q交伺服永同步电机的转矩伺服控制实验
3.7数字直流调速实?span>
1Q双闭环晉不可逆直调速系l?span>
2Q不可逆单闭环直流调速系l静Ҏ的研究
3Q逻辑无环可逆直调速系l?span>
3.2模拟直流调速实?span>
1Q、晶闸管直流调速系l参数和环节Ҏ的定
2Q、晶闸管直流调速主要单元调?span>
3Q、双闭环晉不可逆直调速系l?span>
4Q、双闭环控制的直脉宽调速系l?span>(PWM)
5Q、逻辑无环可逆直调速系l?span>
6Q、不可逆单闭环直流调速系l静Ҏ的研究
3.3交流调速实?span>
1Q、双闭环三相异步甉|调压调速系l?span>
2Q、双闭环三相异步甉|串调速系l?span>
3.4、研I交调速系l实?span>(1?span>)
1Q直有L机双闭环PWM控制调速实?span>
2Q直方波无L?span>PWM控制调速实?span>
3Q三盔RW式异步甉|变频调速实?span>
4)开环正弦L调制Q?span>SPWMQ的高性能变频调速实?span>
5Q开环空间矢量控ӞSVPWMQ的高性能变频调速实?span>
6Q马鞍L控制的高性能变频调速实?span>
7Q磁场定向控ӞFOCQ的高性能变频调速实?span>
8Q直接{矩控ӞDTCQ的高性能变频调速实?span>
3.5、基?span>Matlab开发的研究型数字电力电子技术实?span>(1?span>)
1Q单端正Ȁ开关电源实验研I?span>
2Q单端反Ȁ开关电源实验研I?span>
3.6、基?span>FPGA开发的研究型三相永同步交伺服电机系l实?span>(1?span>)
1Q交伺服永同步电机的速度伺服实验
2Q交伺服永同步电机的转矩伺服控制实验
3.7数字直流调速实?span>
1Q双闭环晉不可逆直调速系l?span>
2Q不可逆单闭环直流调速系l静Ҏ的研究
3Q逻辑无环可逆直调速系l?span>
四、设备配|表
序号 名称 数量 备注
1 L?span>
1Q单、三怺电源(指针Q?span>
2Qhw安全保?span>
3Q直电压表、电表Q数字各一只)
4Q交电压、电表Q数字各一只)
5Q?span>220/0.5直流q甉|
6Q?span>15V/1A直流E_甉|
7Q速度变换器,l定Q零速封锁器,直流指针式电压表 1
2 实验?span> 1
3 计算机接?span> 1
4 三相可调电阻 1
5 qxL甉|器及d吸收 1
6 三相变压?span> 1
10 触发电\Q同步及双脉冲信可察,Ⅰ组晉,Ⅱ组晉,二极三相整桥、电反馈及q流保护 1
11 整流电\的有源功率因数校正实验箱 1
12 直流调速控制单?span> 1
13 直流脉宽调速实验箱 1
14 单端正激/反激开关电源及APFC电\ 1 整个实验室配一?span>
整个实验室配一?span>
15 ZDSP的单三相逆变和电机控制实验系l?span> 1
16 ZFPGA开发的研究型三相永同步交伺服电机系l?span> 1
17 三相永磁同步交流伺服甉| 1
18 复励直流发电?span> 1
19 直流q励电动?span> 1
20 三相鼠笼异步甉| 1
21 三相l线式异步电?span> 1
22 直流ҎL无刷甉| 1 整个实验室配一?span>
23 转速计D(?span>2048光电码盘) 1
25 DSP下蝲?span> 1
26 FPGA下蝲?span> 1
27 数字万用?span> 1 用户自配
28 CL?span> 1
29 计算?span> 1
五、品技术功能说?span>
1、控制屏技术说?span>
1Q控制屏和实验桌
实验桌ؓ铁质双层亚光密纹喷塑l构Q桌面采用意大利q口生讑֤和工艺生产的高密度度防腐防火ѝ造型观大方Q设有两只抽屉和存放柜,用于|放工具Q挂及资料{。实验桌设有四个轮子和四个可调固定支撑脚Q便于移动和固定Q有利于实验室布|?/span>甉|动力讑֤安装调试技能实训装|?/span>?span>工厂供电技术实训装|?/span>{等?/span>
2Q低压电源及仪表
◆A表说?span>
直流电压表:提供量范围u300V电压?span>1只?span>
直流甉|表:提供量范围u2A甉|?span>1只?span>
交流电压表:提供量范围300V电压?span>1只?span>
交流甉|表:提供量范围1A甉|?span>1只?span>
◆速度变换器,l定Q零速封锁器Q提供速度变换器、给定、零速封锁器pȝ实验电\?span>
◆低压直电源:提供u15V/1A直流E_甉|?span>
3Q电源控制屏
?三相交流甉|Q通过开兛_换分别输Z?span>200V?span>230V交流甉|Q给直流调速和交流调速提供输入电源,带过保护。该甉|l过甉|型漏电保护、三盔Rd压器、电压型漏电保护{安全保护电路后供学生实验用c?span>
?span> 220V/0.5A直流q甉|Q供直流电动机和直流发电机励绕l?span>
4Q其它:提供多功能单怸芯电源插?span>2只?span>
2、常用实验部件的技术说?span>
1Q^波电抗器及阻容吸?span>
提供直流调速实验中需要的qxL甉|器及RC滤LQ电抗器q能作ؓ电力电子技术实验中的电感负载?span>
2Q三相变压器
提供三相变压器,作ؓ串调速系l和有源逆变U\中的逆变变压器?span>
3Q三相可调电?span>
提供可调电阻600W/0.41A三组Q供发电载电d其它实验L负载用以及作ؓ甉|起动电阻用?span>
4Q触发电路和晉主回\
触发电\Q采用数字集成电路,抗干扰能力强Q三相脉冲间隔均匀Q一致性好Q生双H脉Ԍ脉冲Uȝ范围?span>0Q?span>160。在面板上可观察三相同步电压的六个脉冲L形,q过?span>Uct”端?span>a角进行控制。面板还装有六\琴键开养I可分别对每一路脉冲进行“通”、“断”控Ӟ可模拟三相整电路丢脉冲或逆变电\颠覆的故障现象。另有两脉冲控制端?span>Ublr”、和?span>Ublf”,分别?span>I?span>IIl脉冲放大电路进行控Ӟ在进行“逻辑无环可逆直调速系l”实验中Q通过对?span>Ublr”、和?span>Ublf”的脉冲点进行控制实现电机的正反转?span>
d路:?span>12只可控硅Q?/span>甉|动力讑֤安装调试实训装置6只二极管以及qxL甉|器,RC吸收回\l成。可控硅采用上v整流器厂生?span>6A/800V金属装Q过载能力强、可靠性高、干扰能力强的可控硅Q^波电抗器采用中心抽头方式Q分别ؓ50mH?span>100mH?span>200MH?span>700MH.在交电小?span>1.5A 时保持线性?span>
q流q压保护Q主控制屏输出的单、三怺电源均l过电压互感器和甉|互感器检。由于保护电路响应速度q大于功率器件损坏的速度Q可有效C护了pȝd路的功率器g不被损坏Q一但实验电超q?span>2AQ电压超q?span>260VQ即L电告警指C?span>
5Q整电路的有源功率因数校正
pȝȝ路采?span>BOOST升压电\Q控制电路采用功率因数校正专用集成芯片参?span>UC3854Q通过实验Q学生熟悉整流电\功率因数的定义,提高功率因数的意义以及功率因数校正的基本原理Qƈ掌握BOOS功率因数校正器的l成、工作原理、特点及调试Ҏ和熟悉功率因数校正集成控制电?span>UC3854的组成、功能、工作原理于使用Ҏ?span>
7、数字电力电子实验模?span>
Q?span>1Q单端正Ȁ/反激开关电源及APFC电\
提供单端正激/反激开关电源电路及负蝲?span>BOOST?span>APFC电\及负载?span>DSP控制pȝ?span>
采用参照供配甉|术实训装|?/span>32位高性能TMS320F2812(DSP2812) DSP最C品做为控制核心芯片,利用DSP仿真器将C?span>C++?span>Matlab语言~写法或者用Simulink库搭建控制算法下载到DSP2812芯片Q通过USB接口?span>DSP2812与上位机之间q行实时通讯Q将DSP2812?span>CMPR寄存器的数实时据传送到PC上的上位行监控,利用DSP2812?span>EV单元输出PWM波Ş?span>DSP2812与上位机之间通过高速中断进行交互数据?span>
上位Y仉用参照美国国家A器(NIQ公司的LabVIEW软gq行~写Q对DSP芯片中寄存器的数据进行实时监控,用户不仅可在上位机的监控界面上观察到电\的驱动L形,电\中的甉|、电压L形,也能够通过上位机对DSPq行控制?span>
Q?span>2Q基?span>DSP的单三相逆变和电机控制实验系l?span>
1Q硬仉分说?span>
实验q_采用参照TI公司的高性能控制c?span>DSP芯片TMS320F2812?span>32位定?span>DSPQ速度150MQ处理数据位?span>32位定点,拥有EVA?span>EVB事g理器和配套?span>12?span>16通道?span>AD数据采集Q其对甉|控制得心应手Q丰富的外设接口Q如CAN?span>SCI{?有多U和PC行数据交换的方式Q如USB2.0方式Q串口方式和仿真?span>JTAG{。同时还有多处硬件信号引点Q如甉|甉|波ŞQ{速L形,PWM驱动波Ş{?/span>
?/span>建筑供配甉|术实训装|?/span>实验q_ȝ路母UK用具q流、过压保护,上电保护{安全措施。驱动电路采用专用集成驱动芯片参?span>IR2110Q不仅有光耦隔d늣隔离{优点,有欠压锁定、告警关断等功能。三盔R变桥采?span>N沟道的增强型场效应功率管参照IRFP460。该pȝ的主电\的工作频率可高达100KHzQ可以满_U电机的控制要求。采用该gpȝ是一套完善的变频调速实验设备?span>
在检模块部分,转速采集上采用?span>2048光电码盘Q极大提高了转速反馈及采集后的_ֺQ也为变频调速系l的闭环控制方式提供了强大的g保障?span>2048光电~码器能够输?span>A?span>B?span>Z三个电压信号Q可以进行速度反馈和电机定位。电采集上采用2A霍尔甉|传感器,_ֺ较高。选用霍尔位置可调的直方波无L机,可调节电机的最x向点?span>
2QY仉分说?span>
该试验系l用了多个大型的开发设计YӞ主要的有Matlab2009aQ?span>LabView8.5Q?span>CCS3.3Q由q些软g共同参与实验的运行。在参?span>simulnk的模型文件的支持下,能够实现多种的开环和闭环的变频调速实验?span>
实验者还可以Ҏ自己对系l和~程的理解,修改原有提供?span>mdl模型文g或创新的建立新的mdl文gQ实现新的算法和思\?span>
7、电机导轨及甉|技术说?span>
1Q直复励发甉|Q?span>PN=100WQ?span>nN=1500r/minQ?span>IN=0.5AQ?span>UN=220V
2Q直ƈq动机Q?span>PN=185WQ?span>nN=1600r/minQ?span>IN=1.1AQ?span>UN=220V
3Q三相笼型异步电动机Q带2048光电~码器)Q?span>PN=100WQ?span>nN=1420r/minQ?span>IN=0.48A,Q?span>UN=220V
4Q三相绕U式异步电动机:PN=100W,Q?span>nN=1420r/minQ?span>IN=0.55AQ?span>U=220V
5Q直方波无L机:PN =40W,UN=36V, IN=1.3AQ?span>nN=1500r/min;
6Q三相永同步交伺服电机:PN=200W,IN=1.5A,TN=0.637N.m;
7Q电机导轨、光늠盘和转速表
此导轨可攄各种实验甉|Qƈ保持上下、左叛_心度偏差≤?span>5丝,通过皮qu头和~码器连接,q用底脚固定Z固定甉|。导轨上装有0.5U{速表指示甉|正反转{速?span>
8、实验导U说?span>
实验q接导线采用高可靠全闭手枪插型式,内部为无氧铜抽丝而成发丝般细?span>128股线Q质地柔软,护套用粗U径、防化化学制品制成Q插头采用实芯铜质g?span>
9、基?span>FPGA开发的研究型三相永同步交伺服电机系l?span>
9.1特点说明
传统的交伺服系l,参考采?span>TI公司TMS320F2812 DSP产品作ؓ控制核心芯片Q但DSP芯片存在不能q行计算、速度偏低、控制周期长{缺炏V用传l的交流伺服pȝQ学生只能观看电机控制结果,无法修改各种控制参数观看控制l果Q也无法动手~程甉|法q进行实验,以及不能利用Matlabq行甉|数据分析和处理?span>
交流伺服实验pȝ使用参?span>XILINX公司高性能FPGA作ؓ控制核心芯片。交伺服闭环控制算法采用硬件描q语a~写Q开环控制算法采?span>Simulink建模Q直接生成硬件描q语a。本pȝ的上位机控制软gh操作单、可讄参数丰富和界面生动等特色Q非帔R合教学使用和研I所pȝ验证。用本pȝQ学生可修改各种控制参数观看控制l果Q利?span>Simulink也可动手~程甉|法q进行实验,以及利用Matlabq行甉|数据分析和处理。因此学?span>VHDL语言与?span>FPGA验证先进甉|控制设计为未来研I方向?span>
9.2产品介绍
9.2.1g介绍
变频调速系l由d路和控制电\l成。主回\采用变电站倒闸操作pȝ交—直—交甉|型工作电路,功率器g采用大功?span>IGBT模块。控制系l由FPGA开发板、信h电路、驱动与保护电\、过保护电路等模块l成?span>FPGA核心开发板采用参?span>XILINX公司?span>XC3S700A?span>150万门逻辑器g?span>
我们的基?span>FPGA芯片的交伺服系l,h控制周期、实时性强、ƈ行运行等优点Q上位机软g也具有操作简单、可讄参数丰富和界面生动的特色。另外,也可以?span>Simulink开发电机控制算法。非帔R合学生做实验用,可了解电机控制算法、掌握各个电机控制参数的作用、学会如何?span>Simulink开?span>FPGA代码。同样也适合研究生或老师l箋研究使用Q深入研I基?span>FPGA的电机控制算法,为电动机数字控制pȝ应用提供了一个理想的解决Ҏ?span>
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