智能型開放式多功能電力電子實驗裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及智能型開放式多功能電力電子實驗裝置，包括電源、模塊組件、顯示屏和開關(guān)。顯示屏采用觸摸屏，設(shè)有多個功能按鍵，能根據(jù)需要選擇不同電路，實現(xiàn)不同模塊功能。模塊組件有多個功能模塊包括直流斬波電路模塊、相控整流電路模塊、正弦脈寬調(diào)制逆變電路模塊；每個功能模塊對應(yīng)相應(yīng)的印刷電路板，印刷電路板上包含電子元器件和信號接線端子。電路擴展和接線方便，不同測量儀表和負(fù)載均由外部接入。電源采用三相四線交流電源，通過隔離變壓器和調(diào)壓器接入，通過裝置內(nèi)部輔助電源轉(zhuǎn)換為各模塊需要的不同等級的交直流電源。其設(shè)計合理，操作方便，結(jié)構(gòu)簡單，直觀感強，幫助學(xué)生或科研人員掌握基本的實驗方法與加強基本技能的訓(xùn)練。
【專利說明】智能型開放式多功能電力電子實驗裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種智能型開放式多功能電力電子實驗裝置，其適用于工科院校的電氣信息類、控制類、自動化類的實驗教學(xué)及科研工作，還適合于電力電子應(yīng)用的數(shù)字控制技術(shù)的研究。本發(fā)明可以幫助學(xué)生或科研人員掌握基本的實驗方法與加強基本技能的訓(xùn)練，并在此基礎(chǔ)上借助本發(fā)明提供的實驗平臺、運用多種實驗方式對多種電路進行研究。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，教學(xué)儀器市場提供了種類繁多的教學(xué)儀器，但據(jù) 申請人:所知，許多教學(xué)儀器供應(yīng)商提供的用于教學(xué)的實驗平臺主要以教學(xué)功能驗證為主，雖外型美觀，接線方便，但缺點也很明顯，如可視性和擴展性較差，僅從面板進行接線而無法了解器件實際形狀和電路結(jié)構(gòu)，同時實驗裝置中器件固定搭配限制了使用者的開發(fā)思維，從而造成使用者無法發(fā)揮自身的主觀能動性及其創(chuàng)造性思維。
[0003]中國專利文獻CN2444286公開的《模塊式電子實驗裝置》(申請?zhí)?00218188.6)，是由若干塊底板、若干塊連接板、連接柱及護板構(gòu)成的組合式平臺與置于其上的線路模塊板組成。由于該方案可使底板從單塊至幾十塊自由的組合成組合式平臺，這樣在其上的線路模塊板可加工成各種規(guī)格，既適合數(shù)電也適合模電和數(shù)、?；旌想娐吩囼灳€路，這樣，學(xué)生電路實驗時以及對電子、電路開發(fā)研究時，電路可設(shè)計成單一的及多種形式組合、便于操作，并且接線簡單可靠。 申請人:在對該裝置進行研究后發(fā)現(xiàn)，其存在的問題是，能夠提供實驗的電路只有少數(shù)幾種，而且這些電路的結(jié)構(gòu)單一，性能不高。造成使用者無法在此基礎(chǔ)上進行電路開發(fā)和設(shè)計，從而導(dǎo)致該裝置的應(yīng)用領(lǐng)域受限。
[0004]中國專利文獻CN203276673U公開的《一種電子實驗裝置》(申請?zhí)?201320214073.1)其包括:適于提供多測量點的電子實驗板，所述測量點位于該電子實驗板的背面，且包括:電流測量點、電壓測量點，所述電子實驗板的背面設(shè)有測量模塊；所述測量模塊包括:分別與各電流測量點、電壓測量點相連的各電流采集單元、電壓采集單元，且各電流采集單元、電壓采集單元分別與AD單元相連,與所述AD單元相連的適于檢測相應(yīng)電流、電壓數(shù)據(jù)的MCU單元，與該MCU單元相連的適于顯示相應(yīng)電流、電壓數(shù)據(jù)的LED顯示單元。使用時，使用者能夠?qū)崟r查看電子實驗板各測試點的相關(guān)數(shù)據(jù)，當(dāng)電子實驗板某一參數(shù)進行調(diào)整后，能夠及時了解調(diào)整后的數(shù)據(jù)變化，以判斷實驗是否成功。其存在的問題是，LED顯示單元過于簡單。其采用的電子實驗板能夠提供實驗內(nèi)容不多且有一定的局限性，MCU和AD采樣端口有限，也沒有考慮數(shù)據(jù)采集速率，存儲功能需求，從而限制了其應(yīng)用。
[0005]中國專利文獻CN201392602公開的《一種帶有網(wǎng)絡(luò)控制與管理功能的程控儀器虛擬實驗系統(tǒng)》(申請?zhí)?200920107000.6)，其包括主服務(wù)器、實驗電路、與主服務(wù)器相連接的客服端主機、以及與客戶端主機相連接的條碼掃描儀；所述的主服務(wù)器包括主控制平臺、實驗電路測試部分和虛擬電路測試部分，實驗電路測試部分與實驗電路相連，虛擬電路測試部分在主服務(wù)器上由軟件模塊來實現(xiàn)。本系統(tǒng)提供了真實電路和虛擬電路兩種實驗方式，客戶可以通過客戶端主機選擇實驗方式，并通過遠程網(wǎng)絡(luò)控制進行實驗操作，實現(xiàn)遠端的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析和結(jié)果輸出等功能。該發(fā)明操作簡單、實現(xiàn)設(shè)備資源的共享，降低實驗室資源成本。其不足之處在于，通過網(wǎng)絡(luò)管理實現(xiàn)做虛擬實驗讓使用者缺少身臨其境的實際操作感。而且對于提高使用者的實際操作技能的訓(xùn)練還是有一定的不足的。該裝置不利于實習(xí)實訓(xùn)中要求的學(xué)生動手能力的提高，不利于學(xué)生直觀對電子器件的功能的熟悉和實用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是，針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，進行改進，提出并研究智能型開放式多功能電子電力實驗裝置。本發(fā)明能夠按照實驗內(nèi)容制作和完成多種實驗，其進行實驗采用的裝置復(fù)雜程度低，元器件布局合理簡單，連接方便，操作容易，能夠滿足教學(xué)和科研的基本需求。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，包括電源、模塊組件、顯示屏和開關(guān)，模塊組件有多個功能模塊，具有不同電路功能，顯示屏上設(shè)有功能鍵，其特征在于，每個功能模塊實現(xiàn)的功能由顯示屏上設(shè)有的功能鍵進行選擇設(shè)定，每個功能模塊所采用的電路通過相應(yīng)的印刷電路板制成實體電路，印刷電路板上包含電子元器件和信號接線端子，測量儀表和負(fù)載由外部接入；電源采用外接交流電源，外接交流電源通過隔離變壓器和調(diào)壓器接入，通過裝置內(nèi)部輔助電源轉(zhuǎn)換為各功能模塊需要的不同等級的交直流電源。
[0008]其特征在于，顯示屏采用觸摸屏，觸摸屏配置有多功能鍵，具有方便快捷的人機界面，通過操作多個功能鍵及功能開關(guān)，能夠?qū)崿F(xiàn)不同電路功能選擇、控制參數(shù)設(shè)定，通過觸摸屏引導(dǎo)完成所選定的教學(xué)科研實驗；觸摸屏為8寸65K色TFT觸摸屏。
[0009]其特征在于，多個具有不同電路功能的功能模塊組合成教學(xué)實驗專用模塊組件，教學(xué)實驗專用模塊組件包括直流變換電路模塊、相控整流電路模塊、正弦脈寬調(diào)制逆變電路豐吳塊。
[0010]其特征在于，直流變換電路模塊采用的電路由輸入24V電源接口，直流驅(qū)動接口，正激電路，Boost升壓電路，Buck降壓電路，全/半橋電路，直流檢測接口組成，其中，輸入24V電源接口、直流驅(qū)動接口及直流檢測接口為直流變換電路模塊的公共接口，分別配接正激電路、Boost升壓電路、Buck降壓電路、全/半橋電路，直流變換電路模塊根據(jù)繼電器通斷不同接口，從而實現(xiàn)不同的直流變換電路的功能。
[0011]其特征在于，相控整流電路模塊采用的電路由相控交流電源接口、相控驅(qū)動接口、單相半波相控整流電路、單相全橋相控整流電路、三相全橋相控整流電路和相控檢測接口組成；其中，相控交流電源接口、相控驅(qū)動接口及相控檢測端口為相控整流電路模塊的公共接口，分別配接單相半波相控整流電路、單相全橋相控整流電路、三相全橋相控整流電路；主電路和接口電路采用繼電器控制選擇，能夠通過不同組合實現(xiàn)不同的整流電路的功能；相控整流電路模塊采用的電路能夠拓?fù)?、變形，有冗余度，能夠完成單相和三相相控整流電路的性能研究?br> [0012]其特征在于，正弦脈寬調(diào)制逆變電路模塊由逆變交流電源接口、逆變驅(qū)動接口、單相全橋逆變電路、三相全橋逆變電路和逆變檢測接口組成；其中，逆變交流電源接口、逆變驅(qū)動接口及逆變檢測接口為正弦脈寬調(diào)制逆變電路模塊的公共接口，分別配接單相全橋逆變電路、三相全橋逆變電路，能夠完成單相和三相正弦脈寬調(diào)制逆變電路的特性研究。[0013]其特征在于，觸摸屏配接DSP控制板，DSP控制板采用了 DSP芯片，完成閉環(huán)控制，DSP芯片采用TI公司的芯片TMS320F28335，DSP芯片安裝在DSP控制板，DSP控制板根據(jù)觸摸屏選擇電路功能不同而選發(fā)不同的驅(qū)動信號，最多能夠同時發(fā)出12路驅(qū)動信號，驅(qū)動信號包括PWM123/AB和PWM456/AB ;其中，驅(qū)動信號PWM123/AB通過三相PWM驅(qū)動板轉(zhuǎn)換為隔離PWM驅(qū)動信號T1AB、T2AB、T3AB，驅(qū)動信號PWM456/AB通過三相相控驅(qū)動板轉(zhuǎn)換為電流型觸發(fā)信號VT1-VT6 ;直流變換電路模塊中，Boost升壓電路、Buck降壓電路、正激電路采用單管驅(qū)動，驅(qū)動信號為TlA ;半橋電路為上下對稱雙管驅(qū)動，驅(qū)動信號為TlAB ;全橋電路為二個橋臂驅(qū)動，驅(qū)動信號為T1AB，T2AB ;相控整流電路模塊中，單相半波相控整流電路為單管驅(qū)動，驅(qū)動信號為VT1，單相全橋相控整流電路的上管驅(qū)動信號為VT1/3，下管驅(qū)動信號為VT4/6 ;三相全橋相控整流電路的上管驅(qū)動信號為VT1/3/5，下管驅(qū)動信號為VT4/6/2 ;正弦脈寬調(diào)制逆變電路模塊中，單相全橋逆變電路兩個橋臂的驅(qū)動信號為T1AB，T2AB，三相全橋逆變電路的三個橋臂的驅(qū)動信號分別為T1AB，T2AB, T3AB。
[0014]本發(fā)明設(shè)計合理，操作方便，結(jié)構(gòu)簡單，直觀感強，可以幫助學(xué)生或科研人員掌握基本的實驗方法與加強基本技能的訓(xùn)練。其具有的優(yōu)點是:
I)模塊化，將多項實驗所需設(shè)備的功能匯集于一體，從而節(jié)約了設(shè)備購置資金。
[0015]2)為學(xué)生和教師提供了相當(dāng)大的開發(fā)和創(chuàng)新環(huán)境，可以根據(jù)設(shè)計的需要進行硬件設(shè)計和軟件開發(fā)，直至最后的軟硬件測試。本發(fā)明用于教學(xué)能夠有效的提高學(xué)生的動手能力，開拓學(xué)生的創(chuàng)新性思維。
[0016]3)維護升級方便，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時能很快找出故障原因，維修起來也很方便；同時還能根據(jù)技術(shù)的發(fā)展進行更新，從而節(jié)約了設(shè)備改造和返修資金。
[0017]4)占地面積小，能節(jié)約實驗室用地，無需設(shè)置專門的電源控制裝置、電纜溝、水泥墩等，本發(fā)明只需三相四線的電源即可投入使用。
[0018]5)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)合理、功能完備，所提供的參數(shù)特性能模擬通用實驗機組；實驗機組容量小，耗電小，配置齊全。
[0019]6)本發(fā)明的連接線采用強、弱電分開，強電插頭、弱電插頭兩者不能互插，避免強電接入弱電設(shè)備，造成該設(shè)備損壞；電路連接方式安全、可靠、迅速、簡便。
[0020]7)供電采用三相隔離變壓器隔離，設(shè)有電壓型漏電保護裝置和電流型漏電保護裝置，切實有效保護操作者的人身安全，為開放性的實驗室創(chuàng)造了前提條件。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1、本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)方框圖；
圖2、本發(fā)明外型結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3、本發(fā)明內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4、本發(fā)明的電源接口原理圖；
圖5、本發(fā)明采用的直流斬波電路模塊的電路方框圖；
圖6、本發(fā)明采用的相控整流電路模塊的電路方框圖；
圖7、本發(fā)明采用的正弦脈寬調(diào)制逆變電路模塊的電路方框圖；
圖8、本發(fā)明各電路模塊信號接口示意圖。
[0022]圖中:1、外接交流電源；2、隔離變壓器；3、調(diào)壓器；4、測量儀表；5、電壓表；6、電流表；7、示波器；8、教學(xué)實驗專用模塊組件；9、電源開關(guān)；10、直流變換電路模塊；11、相控整流電路模塊；12、正弦脈寬調(diào)制逆變電路模塊；13、顯示屏；14、負(fù)載；15、電機；16、負(fù)載箱；17、柜體；18、指示燈；19、三相不控整流主電路；20、三相相控驅(qū)動板；21、直流變換器板；22、DSP控制板；23、控制輔助電源板；24、4路24V輔助電源板；25、檢測驅(qū)動保護板；26、三相PWM驅(qū)動板；27、交流電源輸入充電保護電路；28、輸入24V電源接口 ； 29、正激電路;30、Boost升壓電路；31、Buck降壓電路；32、全/半橋電路；33、直流檢測接口 ；34、直流驅(qū)動接口 ；35、相控交流電源接口 ；36、單相半波相控整流電路；37、單相全橋相控整流電路；38、三相全橋相控整流電路；39、相控檢測端口 ；40相控驅(qū)動接口 ；41、逆變交流電源接口 ；42、單相全橋逆變電路；43、三相全橋逆變電路；44、逆變檢測接口 ；45、逆變驅(qū)動接口。
【具體實施方式】
[0023]下面，根據(jù)附圖，詳細描述本發(fā)明的實施例。
[0024]如圖1所示，本發(fā)明包括電源、模塊組件、顯示屏13和開關(guān)。開關(guān)包括電源開關(guān)9和功能開關(guān)。顯示屏13采用8寸65K色TFT觸摸屏，該觸摸屏配置有多功能按鍵，具有方便快捷的人機界面。通過操作多個功能鍵及功能開關(guān)，能夠?qū)崿F(xiàn)不同電路功能選擇、控制參數(shù)設(shè)定，通過觸摸屏引導(dǎo)完成所選定的教學(xué)科研實驗。模塊組件有多個功能模塊，具有不同電路功能。多個具有不同電路功能的功能模塊組合構(gòu)成教學(xué)實驗專用模塊組件8。電源采用外接交流電源1，外接交流電源I采用三相四線制的380V交流電源，電源開關(guān)9為外接交流電源I向教學(xué)實驗專用模塊組件8供電的通斷控制。外接交流電源I通過隔離變壓器2和調(diào)壓器3和電源開關(guān)9接入。教學(xué)實驗專用模塊組件8包括直流變換電路模塊10、相控整流電路模塊11和正弦脈寬調(diào)制逆變電路模塊12，單獨使用或相互組合使用這些功能模塊，能夠完成20余個電力電子及電力傳動方面的實驗。每個功能模塊采用的電路依功能而確定，其所采用的電路通過相應(yīng)的印刷電路板(PCB)制成實體電路。印刷電路板(PCB)上僅安裝電子元器件和信號接口端子，不包括測量儀表。進行實驗時所需的測量儀表4由外部接入。測量儀表4包括電壓表5、電流表6和示波器7，在進行具體實驗時根據(jù)需要進行選用。負(fù)載14由外部提供，負(fù)載14包括電機15和負(fù)載箱16，在進行具體實驗時根據(jù)需要進行選用。
[0025]如圖2所示，本發(fā)明采用了柜體17安裝模塊組件、顯示屏13及外接交流電源I。柜體17的前面板上裝有顯示屏13、電源開關(guān)9以及指示燈18。顯示屏13采用觸摸屏，觸摸屏具有方便快捷的人機界面，通過操作多個功能鍵，能夠?qū)崿F(xiàn)電路功能選擇、控制參數(shù)設(shè)定，通過觸摸屏引導(dǎo)完成所選定的教學(xué)實驗。觸摸屏采用8寸65K色TFT觸摸屏。指示燈18用于指示電源工作狀態(tài)。
[0026]如圖3所示，柜體17內(nèi)部設(shè)置有與每個專用功能模塊所采用的電路相對應(yīng)的實體電路，包括交流電源輸入充電保護電路27、三相不控整流板19、三相相控驅(qū)動板20、直流變換器板21、DSP控制板22、控制輔助電源23、4路24V輔助電源板24、檢測驅(qū)動保護板25、三相PWM驅(qū)動板26。其中，控制輔助電源23、4路24V輔助電源板24、檢測驅(qū)動保護板25、三相PWM驅(qū)動板26、交流電源輸入充電保護電路27安裝在柜體17內(nèi)的下部，DSP控制板22安裝在柜體17內(nèi)的中間，三相不控整流板19、三相相控驅(qū)動板20、直流變換器板21安裝在柜體17內(nèi)的上部。[0027]如圖4所示，本發(fā)明的電源輸入為三相380AC供電，通過隔離變壓器2、調(diào)壓器3和電源開關(guān)9給相控整流電路模塊11的實體電路和正弦脈寬調(diào)制逆變電路模塊12的實體電路供電。電源開關(guān)9采用三相4P電源開關(guān)QS，其它部分電源由輔助電源提供。本發(fā)明采用了兩個輔助電源，控制輔助電源板23作為裝置內(nèi)部的輔助電源為DSP控制板22提供+5V, +/-12V供電；4路24V輔助電源板24作為裝置內(nèi)部的輔助電源提供4路+/-24V供電，I路給相控驅(qū)動板20供電，2路通過三相PWM驅(qū)動板26給直流變換器板21提供輸入直流電源。上述兩個輔助電源分別通過調(diào)壓器3和隔離變壓器2與外接交流電源I配接。
[0028]如圖5所示，本發(fā)明的直流變換電路模塊10采用的電路由輸入24V電源接口 28，直流驅(qū)動接口 34，正激電路29，Boost升壓電路30，Buck降壓電路31，全/半橋電路32，直流檢測接口 33組成。其中，輸入24V電源接口 28、直流驅(qū)動接口 34及直流檢測接口 33為直流變換電路模塊的公共接口，作為公共接口的輸入24V電源接口 28、直流驅(qū)動接口 34和直流檢測接口 33分別配接正激電路29、Boost升壓電路30、Buck降壓電路31、全/半橋電路32。
[0029]如圖6所示，本發(fā)明的相控整流電路模塊11采用的電路由相控交流電源接口 35，相控驅(qū)動接口 40，單相半波相控整流電路36，單相全橋相控整流電路37，三相全橋相控整流電路38，相控檢測端口 39組成。其中，相控交流電源接口 35、相控驅(qū)動接口 40及相控檢測端口 39為相控整流電路模塊11的公共接口，作為公共接口的相控交流電源接口 35、相控驅(qū)動接口 40和相控檢測端口 39分別配接單相半波相控整流電路36，單相橋式相控整流電路37，三相橋式相控整流電路38。
[0030]如圖7所示，本發(fā)明的正弦脈寬調(diào)制逆變電路模塊12由逆變交流電源接口 41，逆變驅(qū)動接口 45，單相全橋逆變電路42，三相全橋逆變電路43，逆變檢測接口 44組成。其中，逆變交流電源接口 41、逆變驅(qū)動接口 45及逆變檢測接口 44為正弦脈寬調(diào)制逆變電路模塊12的公共接口，作為公共接口的逆變交流電源接口 41、逆變驅(qū)動接口 45和逆變檢測接口 44分別配接單相全橋逆變電路42、三相全橋逆變電路43。
[0031]如圖8所示，本發(fā)明采用DSP芯片，DSP芯片采用TI公司的芯片TMS320F28335，DSP安裝在DSP控制板22，觸摸屏配接DSP控制板22，DSP控制板22根據(jù)觸摸屏選擇電路功能不同而選發(fā)不同驅(qū)動信號，最多可同時發(fā)出12路驅(qū)動信號，驅(qū)動信號包括PWM123/AB和PWM456/AB。其中，驅(qū)動信號PWM123/AB通過三相PWM驅(qū)動板26轉(zhuǎn)換為隔離PWM驅(qū)動信號T1AB、T2AB、T3AB,驅(qū)動信號PWM456/AB通過三相相控驅(qū)動20轉(zhuǎn)換為電流型觸發(fā)信號VT1-VT6。直流變換電路模塊10中，Boost升壓電路30、Buck降壓電路31、正激電路29采用單管驅(qū)動，驅(qū)動信號為TlA ;半橋電路為上下對稱雙管驅(qū)動，驅(qū)動信號為TlAB ;全橋電路為二個橋臂驅(qū)動，驅(qū)動信號為T1AB，T2AB。相控整流電路模塊11中，單相半波相控整流電路36的驅(qū)動信號為VTl ;單相全橋相控整流電路37上管的驅(qū)動信號為VT1/3，下管的驅(qū)動信號為VT4/6 ；三相全橋相控整流電路38的上管的驅(qū)動信號為VT1/3/5,下管的驅(qū)動信號為VT4/6/2。正弦脈寬調(diào)制逆變電路模塊12中，單相全橋逆變電路42的兩個橋臂的驅(qū)動信號分別為T1AB，T2AB,三相全橋逆變電路43的三個橋臂的驅(qū)動信號分別為T1AB，T2AB，T3AB。
[0032]本發(fā)明為完成電路閉環(huán)控制，各部分電路均包含輸入電壓檢測、輸出電壓、電流檢測，檢測信號通過差分檢測電路或霍爾傳感器進入檢測驅(qū)動保護板25，然后通過與觸摸屏配接的DSP控制板22進行控制，通過數(shù)字控制器完成系統(tǒng)的閉環(huán)控制以及過壓、過流保護功能。本發(fā)明設(shè)計功率容量和富余度較大，而且在此基礎(chǔ)上能夠根據(jù)使用者的需求進行實體裝置的二次開發(fā)。
[0033]本發(fā)明的技術(shù)參數(shù):
(1)輸入電壓三相四線制380V±10%50±1Ηz
(2)工作環(huán)境環(huán)境溫度范圍為-5~40°C，相對濕度≤75%，海拔≤1000m
(3)功率容量:≤3kVA
(4)外形尺寸:長X 寬 X 高=1700 mm X 700 mm X600 mm。
[0034]本發(fā)明的可靠性在于:
1)供電采用三相隔離變壓器隔離，設(shè)有電壓型漏電保護裝置和電流型漏電保護裝置，切實有效保護操作者的人身安全，為開放性的實驗室創(chuàng)造了前提條件。
[0035]2)實驗連接線采用強電、弱電分開，兩者采用的插頭(強電插頭和弱電插頭)不能互插，避免強電接入弱電設(shè)備，造成該設(shè)備損壞。
[0036]3)電壓電流軟硬件保護，每個模塊設(shè)置了軟硬件電壓電流保護裝置，一旦發(fā)現(xiàn)過壓過流，系統(tǒng)自動封鎖驅(qū)動信號，有效的防止了器件損壞。
[0037]4)可靠的短路保護。裝置內(nèi)部的大部分電源由單端反激輔助電源提供，根據(jù)反激式電源特性，輸出端短路時，通過控制調(diào)節(jié)自動封鎖脈沖，自動阻斷能量輸出，從而防止短路引起器件損壞。
[0038]本發(fā)明提供的實驗內(nèi)容包括:
O由直流斬波電路模塊提供的實驗內(nèi)容包括:功率場效應(yīng)管(MOSFET、IGBT)特性驗證；M0SFET、IGBT驅(qū)動與保護電路；直流斬波電路的性能研究；降壓BUCK電路實驗；升壓BOOST電路實驗；單端正激電源實驗；單端反激電源實驗；全橋DC-DC開關(guān)穩(wěn)壓電源變換電路；半橋DC-DC開關(guān)穩(wěn)壓電源變換電路；直流電源控制特性研究實驗；整流電路有源功率因數(shù)校正；
2)由相控整流電路模塊提供的實驗內(nèi)容包括:單相半波可控整流電路；單相橋式半控整流電路；單相橋式全控整流及有源逆變電路；三相半波可控整流電路；三相半波有源逆變電路；三相橋式半控整流電路；三相橋式全控整流及有源逆變電路；
3)由正弦脈寬調(diào)制逆變電路模塊提供的實驗內(nèi)容包括:SPWM脈寬調(diào)制技術(shù)實驗；逆變電源驅(qū)動電路性能分析；單相正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)逆變電路；三相正弦波脈寬度調(diào)制(SPWM)變頻原理；三相馬鞍波脈寬調(diào)制變頻原理；三相空間電壓矢量SVPWM變頻原理；SPWM、馬鞍波、空間電壓矢量調(diào)制方式下V/f曲線測定。
【權(quán)利要求】
1.智能型開放式多動能電力電子實驗裝置，包括電源、模塊組件、顯示屏(13)和開關(guān)，模塊組件有多個功能模塊，具有不同電路功能，顯示屏(13)上設(shè)有的功能鍵，其特征在于，每個功能模塊實現(xiàn)的功能由顯示屏(13)上設(shè)有的功能鍵進行選擇設(shè)定，每個功能模塊所采用的電路通過相應(yīng)的印刷電路板制成實體電路，印刷電路板上包含電子元器件和信號接線端子，測量儀表(4)和負(fù)載(14)由外部接入；電源采用外接交流電源(1)，外接交流電源(I)通過隔離變壓器(2 )和調(diào)壓器(3 )接入，通過裝置內(nèi)部輔助電源轉(zhuǎn)換為各功能模塊需要的不同等級的交直流電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型開放式多功能電力電子實驗裝置，其特征在于，顯示屏(13)采用觸摸屏，觸摸屏配置有多功能鍵，具有方便快捷的人機界面，通過操作多個功能鍵及功能開關(guān)，能夠?qū)崿F(xiàn)不同電路功能選擇、控制參數(shù)設(shè)定，通過觸摸屏引導(dǎo)完成所選定的教學(xué)科研實驗；觸摸屏為8寸65K色TFT觸摸屏。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型開放式多功能電力電子實驗裝置，其特征在于，多個具有不同電路功能的功能模塊組合成教學(xué)實驗專用模塊組件(8)，教學(xué)實驗專用模塊組件(8 )包括直流變換電路模塊(10 )、相控整流電路模塊(11)、正弦脈寬調(diào)制逆變電路模塊(12)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能型開放式多功能電力電子實驗裝置，其特征在于，直流變換電路模塊(10)采用的電路由輸入24V電源接口(28)，直流驅(qū)動接口(34)，正激電路(29),Boost升壓電路(30),Buck降壓電路(31)，全/半橋電路(32)，直流檢測接口(33)組成，其中，輸入24V電源接口(28)、直流驅(qū)動接口(34)及直流檢測接口(33)為直流變換電路模塊(10 )的公共接口，分別配接正激電路(29 )、Boost升壓電路(30 )、Buck降壓電路(31)、全/半橋電路(32)，直流變換電路模塊(10)根據(jù)繼電器通斷不同接口，從而實現(xiàn)不同的直流變換電路的功能。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能型開放式多功能電力電子實驗裝置，其特征在于，相控整流電路模塊(11)采用的電路由相控交流電源接口(35)、相控驅(qū)動接口(40)、單相半波相控整流電路(39)、單相全橋相控整流電路(37)、三相全橋相控整流電路(38)和相控檢測端口(39)組成；其中，相控交流電源接口(35)、相控驅(qū)動接口(40)及相控檢測端口(39)為相控整流電路模塊(11)的公共接口，分別配接單相半波相控整流電路(36)、單相全橋相控整流電路(37)、三相全橋相控整流電路(38);主電路和接口電路采用繼電器控制選擇，能夠通過不同組合實現(xiàn)不同的整流電路的功能；相控整流電路模塊(11)采用的電路能夠拓?fù)?、變形，有冗余度，能夠完成單相和三相相控整流電路的性能研究?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能型開放式多功能電力電子實驗裝置，其特征在于，正弦脈寬調(diào)制逆變電路模塊(12)由逆變交流電源接口(41)、逆變驅(qū)動接口(45)、單相全橋逆變電路(42)、三相全橋逆變電路(43)和逆變檢測接口(44)組成；其中，逆變交流電源接口(41)、逆變驅(qū)動接口(45)及逆變檢測接口(44)為正弦脈寬調(diào)制逆變電路模塊(12)的公共接口，分別配接單相全橋逆變電路(42)、三相全橋逆變電路(43)，能夠完成單相和三相正弦脈寬調(diào)制逆變電路的特性研究。
7.根據(jù)權(quán)利要求2和3所述的智能型開放式多功能電力電子實驗裝置，其特征在于，觸摸屏配接DSP控制板(22)，DSP控制板(22)采用了 DSP芯片，完成信號采集和閉環(huán)控制，DSP芯片采用TI公司的芯片TMS320F28335，DSP芯片安裝在DSP控制板(22)，DSP控制板(22)根據(jù)觸摸屏選擇電路功能不同而選發(fā)不同的驅(qū)動信號，最多能夠同時發(fā)出12路驅(qū)動信號，驅(qū)動信號包括PWM123/AB和PWM456/AB ;其中，驅(qū)動信號PWM123/AB通過三相PWM驅(qū)動板(26)轉(zhuǎn)換為隔離PWM驅(qū)動信號T1AB、T2AB、T3AB,驅(qū)動信號PWM456/AB通過三相相控驅(qū)動板(20)轉(zhuǎn)換為電流型觸發(fā)信號VT1-VT6 ;直流變換電路模塊(10)中，Boost升壓電路(30), Buck降壓電路(31)、正激電路(29)采用單管驅(qū)動，驅(qū)動信號為TIA ；半橋電路為上下對稱雙管驅(qū)動，驅(qū)動信號為TlAB ;全橋電路為二個橋臂驅(qū)動，驅(qū)動信號為T1AB，T2AB ;相控整流電路模塊(11)中，單相半波相控整流電路(36)為單管驅(qū)動，驅(qū)動信號為VT1，單相全橋相控整流電路(37)的上管驅(qū)動信號為VT1/3，下管驅(qū)動信號為VT4/6 ;三相全橋相控整流電路(38)的上管驅(qū)動信 號為VT1/3/5，下管驅(qū)動信號為VT4/6/2 ;正弦脈寬調(diào)制逆變電路模塊(12)中，單相全橋逆變電路(42)兩個橋臂的驅(qū)動信號為T1AB，T2AB，三相全橋逆變電路(43)的三個橋臂的驅(qū)動信號分別為T1AB，T2AB, T3AB。
【文檔編號】G09B23/18GK103996338SQ201410261906
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月13日
【發(fā)明者】胡國珍, 馬學(xué)軍 申請人:湖北理工學(xué)院