[发明专利]数字化电力电子及电气传动实时控制实验装置及实验方法

摘要

本发明公开了一种数字化电力电子及电气传动实时控制实验装置，包括计算机、数据采集及实时控制模块、信号转换模块、信号保护驱动模块、脉冲触发模块、时钟同步单元及电力电子及电气传动实验挂件区；本发明还设计了一种数字化电力电子及电气传动实时控制实验装置的试验方法；本发明所设计的数字化电力电子及电气传动实时控制实验装置具有综合性、开发性、先进性，能够大幅度的提高控制精度，能够完成综合性的电力电子和电气传动实验。

主权项

一种数字化电力电子及电气传动实时控制实验方法，其特征在于，该方法基于数字化电力电子及电气传动实时控制实验装置实现，所述实时控制实验装置包括计算机（1）、数据采集及实时控制模块（2）、信号转换模块（3）、信号保护驱动模块（4）、脉冲触发模块（5）、时钟同步单元（18）及电力电子及电气传动实验挂件区；所述电力电子及电气传动实验挂件区包括单相桥式半控整流模块（6）、单相交流调压模块（7）、三相晶闸管整流模块（8）、三相交流调压模块（9）、单相交—直—交变频模块(10)、三相交—直—交变频模块（11）、直流斩波模块（12）、电气传动模块（13）、其它电力电子实验模块（19）、直流电源产生模块（14）、单相/三相整流模块（15）、单相交流电源（16）、三相交流电源（17）；其中：所述三相晶闸管整流模块（8）为三相晶闸管全控桥零式整流模块或三相晶闸管半控桥零式整流模块；所述其它电力电子实验模块（19）为光伏逆变模块、功率因数校正模块；所述数据采集及实时控制模块（2）与计算机（1）连接,用于与计算机（1）进行实时双向通信；所述时钟同步单元（18）与数据采集及实时控制模块（2）连接；所述信号保护驱动模块（4）分别与数据采集及实时控制模块（2）、脉冲触发模块（5）、信号转换模块（3）、单相交—直—交变频模块(10)、三相交—直—交变频模块（11）、直流斩波模块（12）、电气传动模块（13）、其它电力电子实验模块（19）连接，用于为上述模块提供逻辑保护和信号驱动；所述脉冲触发模块（5）分别与单相桥式半控整流模块（6）、单相交流调压模块（7）、三相晶闸管整流模块（8）、三相交流调压模块（9）、其它电力电子实验模块（19）连接，用于为上述模块提供脉冲触发信号；所述信号转换模块（3）分别与单相桥式半控整流模块（6）、单相交流调压模块（7）、三相晶闸管整流模块（8）、三相交流调压模块（9）、单相交—直—交变频模块(10)、三相交—直—交变频模块（11）、直流斩波模块（12）、电气传动模块（13）、其它电力电子实验模块（19）连接，用于对上述模块中的大电压、大电流信号进行转换，转换为便于采集的模拟信号；所述单相/三相整流模块（15）分别与单相交—直—交变频模块(10)、三相交—直—交变频模块（11）、直流斩波模块（12）、电气传动模块（13）、其它电力电子实验模块（19）连接，用于为上述模块提供直流电压；所述三相交流电源（17）分别与三相晶闸管整流模块（8）、三相交流调压模块（9）、其它电力电子实验模块（19）连接，用于为上述模块提供隔离后的三相交流电源；所述单相交流电源（16）分别与单相桥式半控整流模块（6）、单相交流调压模块（7）、其它电力电子实验模块（19）连接，用于为上述模块提供隔离后的单相交流电源；所述直流电源产生模块（14）分别与信号转换模块（3）、信号保护驱动模块（4）、脉冲触发模块（5）、单相交—直—交变频模块(10)、三相交—直—交变频模块（11）、直流斩波模块（12）、电气传动模块（13）、其它电力电子实验模块（19）连接，用于为上述模块提供直流供电；所述时钟同步单元（18）为整个系统提供同步时钟；实验中所需要的电流量、电压量均由信号转换模块（3）获取并经由信号保护驱动模块（4）送到数据采集及实时控制模块（2）进行模拟量到数字量的转换，最后把数字量后送到计算机（1）中；所述脉冲触发模块（5）产生G，K触发信号，用于为单相桥式半控整流模块（6）、单相交流调压模块（7）、三相晶闸管整流模块（8）、三相交流调压模块（9）、其它电力电子实验模块（19）提供触发信号；所述直流电源产生模块（14）用于为系统提供单相电和系统控制所需+24V,+/‑15V,+5V直流电源；所述单相/三相整流模块（15）用于把单相交流电源或三相交流电源整流为直流电源；所述单相交流电源模块（16）用于输出多种规格的单相交流电压；所述三相交流电源模块（17）用于输出多种规格的三相交流电压；在进行单相桥式半控整流实验、单相交流调压实验时，实验方法如下：步骤1：在计算机（1）中设定相位角；步骤2：进行单相过零检测；所述单相过零检测的具体操作为：A：单相交流电源（16）输出的单相交流电输入到信号转换模块（3）进行转换；B：将步骤A转换后的信号经由信号保护驱动模块（4）传输给数据采集及实时控制模块（2）进行量化变为数字量；C：计算机（1）以固定频率对步骤B量化后的数字量进行读取；D：计算机（1）根据读取到的数字量，判断单相交流电是正过零还是负过零，并发出相应的指示信息；步骤3：以过零点为参考点，在交流信号的相位达到设定相位角时刻，控制程序发出控制指令，并经过数据采集及实时控制模块（2）、信号保护驱动模块（4）到达脉冲触发模块（5），脉冲触发模块（5）发出多路触发信号给单相桥式半控整流模块（6）、单相交流调压模块（7）及其它电力电子实验模块（19），从而实现了数字化单相桥式半控整流及单相交流调压实验内容；步骤4：返回步骤1，继续执行后续步骤。