專利名稱：電機調(diào)速dsp教學實驗系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種教學實驗系統(tǒng)，特別涉及一種電機調(diào)速DSP教學實驗系統(tǒng)。
背景技術：
現(xiàn)有的電機調(diào)速教學實驗系統(tǒng)，廣泛應用于高校實驗室教學中。學生對照實驗操作手冊按部就班地進行操作，驗證得出的實驗結(jié)果與理論值相符。學生在操作過程中往往不明白為何如此操作，動手能力和思考能力的鍛煉分離，最后掌握的知識仍然是書本上的理論知識。尤其是電力電子和電機拖動實驗，具有多種實現(xiàn)方法，電氣結(jié)構(gòu)復雜多樣，而教學實驗系統(tǒng)相對獨立，各成系統(tǒng)，不適合培養(yǎng)學生的知識綜合運用能力和創(chuàng)新能力。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型是針對現(xiàn)有調(diào)速教學實驗系統(tǒng)存在的問題，提出了一種電機調(diào)速DSP 教學實驗系統(tǒng)，各個部分均采用模塊化設計，每個模塊可單獨使用，也可以組合拼接使用， 實驗內(nèi)容由學生自己設計，教師監(jiān)督。本實用新型的技術方案為一種電機調(diào)速DSP教學實驗系統(tǒng)，包括主電路和控制電路，主電路依次包括EMI電路、繼電器電路、IGBT整流橋、充電電路、IGBT逆變橋、二級EMI 電路、交流電機；控制電路包括整流IGBT驅(qū)動、逆變IGBT驅(qū)動、電平轉(zhuǎn)換電路、輔助電源、 信號檢測與轉(zhuǎn)接電路、DSP、電腦；電腦內(nèi)的設定數(shù)據(jù)經(jīng)過DSP數(shù)字信號處理器處理后到信號檢測與轉(zhuǎn)接電路中進行轉(zhuǎn)換，輸出PWM波，分別經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電壓后送入整流 IGBT驅(qū)動和逆變IGBT驅(qū)動對IGBT整流橋、IGBT逆變橋進行控制；EMI電路和二級EMI電路的輸入輸出信號，送入DSP數(shù)字信號處理器進行處理，反饋回電腦。所述IGBT整流橋和IGBT逆變橋采用英飛凌的BSM75GB120DLC驅(qū)動管，整流IGBT 驅(qū)動、逆變IGBT驅(qū)動采用陜西高科電力電子有限公司的IGC2. 6三相全橋驅(qū)動板，DSP數(shù)字信號處理器為美國TI的TMS320F2812。本實用新型的有益效果在于本實用新型電機調(diào)速DSP教學實驗系統(tǒng)，適用于多個專業(yè)電氣工程及其自動化、自動化、計算機、電力電子與電機拖動、電機與電器。各個部分均采用模塊化設計，每個模塊可單獨使用，也可以組合拼接使用，學生可自行設計相關實驗，在教師的監(jiān)督下實現(xiàn)各種實驗，可以培養(yǎng)學生的知識綜合運用能力、創(chuàng)新能力和動手能力。

圖1是本實用新型電機調(diào)速DSP教學實驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本實用新型電機調(diào)速DSP教學實驗系統(tǒng)的繼電器電路圖；圖3為本實用新型電機調(diào)速DSP教學實驗系統(tǒng)的電平轉(zhuǎn)換電路圖。
具體實施方式
[0010] 如圖1所示電機調(diào)速DSP教學實驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，包括EMI (Electro Magnetic Interference電磁干擾)電路1和6、繼電器電路2、IGBT整流橋3、充電電路4、IGBT逆變橋5、交流電機7、整流IGBT驅(qū)動8、逆變IGBT驅(qū)動9、電平轉(zhuǎn)換電路14和15、輔助電源10、 信號檢測與轉(zhuǎn)接電路11、DSP (digital signal processor數(shù)字信號處理器)12、電腦13。 其中的IGBT整流橋3和IGBT逆變橋5采用英飛凌的BSM75GB120DLC驅(qū)動管，IGBT驅(qū)動8 和9采用陜西高科電力電子有限公司的IGC2. 6三相全橋驅(qū)動板，交流電機7為2. 2KW三相交流異步電機，DSP12為美國TI的TMS320F2812。 電機調(diào)速DSP教學實驗系統(tǒng)包括主電路和控制電路。主電路依次包括EMI電路1、 繼電器電路2、IGBT整流橋3、充電電路4、IGBT逆變橋5、二級EMI電路6、交流電機7。控制電路是整流IGBT驅(qū)動8、逆變IGBT驅(qū)動9、電平轉(zhuǎn)換電路14和15、輔助電源10、信號檢測與轉(zhuǎn)接電路11、DSP12、電腦13。主電路中，電網(wǎng)的三相電經(jīng)過EMI電路1進入繼電器電路2，繼電器電路2由輔助電源10提供5V電源，繼電器電路2與IGBT整流橋3連接，將三相交流電轉(zhuǎn)換成直流電，直流電可調(diào)，可用來驅(qū)動直流電機或者經(jīng)過充電電路4給電池充電，形成不可間斷電源。直流電再經(jīng)過IGBT逆變橋5，轉(zhuǎn)換成電壓頻率可變的三相交流電，再經(jīng)過二級EMI電路6輸入到交流電機7定子側(cè)進行調(diào)速?？刂齐娐分?，用戶在電腦13上設定實驗參數(shù)，傳輸給DSP12，DSP12經(jīng)過信號檢測與轉(zhuǎn)接電路11，產(chǎn)生12路3. 3V的PWM波，經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換電路14和15轉(zhuǎn)換成5V的P麗波輸送給整流IGBT驅(qū)動8和逆變IGBT驅(qū)動9，分別驅(qū)動IGBT整流橋3和IGBT逆變橋5。信號檢測與轉(zhuǎn)接電路11接收EMI電路1和二級EMI電路6的輸入輸出信號，輸出給DSP12進行處理，反饋回電腦13，形成雙PWM雙閉環(huán)控制。如圖2所示電機調(diào)速DSP教學實驗系統(tǒng)的繼電器電路圖，IOl為輸入側(cè)電平，gnd 為輸入側(cè)地。RlOl、R102和ClOl —起構(gòu)成輸入分壓濾波環(huán)節(jié)，產(chǎn)生一個能驅(qū)動QlOl基極的電壓，QlOl三極管采用S9014。+5V電源、R103和光耦芯片TLP521-1的輸入側(cè)的發(fā)光二極管一起構(gòu)成穩(wěn)定的驅(qū)動回路，如果IOl輸入電平不穩(wěn)定，只要能驅(qū)動QlOl三極管的門極， 就可以使光耦芯片的輸入側(cè)電平穩(wěn)定。圖2中KOl為交流220V繼電器，包括5個端子，端子1為公共觸點01C，端子2為常閉觸點01B，端子3為常開觸點01K，端子4和5為線圈的兩端。公共觸點OlC和常開觸點OlK接到交流220V兩端。GND為輸出側(cè)地，+12V電源、R104、R105和光耦芯片TLP521-1 的輸出側(cè)一起構(gòu)成輸出回路，R106、R107和C102 —起構(gòu)成輸出分壓濾波環(huán)節(jié)，產(chǎn)生能驅(qū)動 Q102三極管基極的電壓，Q102導通即可與+12V電源形成回路，電流流過繼電器線圈，產(chǎn)生電磁吸合力，常閉觸點斷開，常開觸點吸合，交流220V即可通過。R108和C103為緩沖回路， DlOl起到反向保護作用。如圖3所示電機調(diào)速DSP教學實驗系統(tǒng)的電平轉(zhuǎn)換電路圖，DSP輸出的PWM波電平為3. 3V，IGBT驅(qū)動電路的輸入電平為5V，所以中間需要一個電平轉(zhuǎn)換電路，選用TI的 ⑶40109芯片，共含4路，A、B、C、D為芯片輸入端，EA、EB、EC、ED為各自對應的使能端，E、 F、G、H為各自對應的輸出端，NC為空腳，VCC是電路的供電電壓+5V電源，VDD是芯片的工作電壓+5V電源，GND為公共接地端，Cl和C2為濾波電容。
權利要求1.一種電機調(diào)速DSP教學實驗系統(tǒng)，其特征在于，包括主電路和控制電路，主電路依次包括EMI電路(1)、繼電器電路(2)、IGBT整流橋(3)、充電電路(4)、IGBT逆變橋(5)、二級 EMI電路(6 )、交流電機(7 )；控制電路包括整流IGBT驅(qū)動(8 )、逆變IGBT驅(qū)動(9 )、電平轉(zhuǎn)換電路(14、15)、輔助電源(10)、信號檢測與轉(zhuǎn)接電路(11)、DSP (12)、電腦(13)；電腦(13) 內(nèi)的設定數(shù)據(jù)經(jīng)過DSP數(shù)字信號處理器(12)處理后到信號檢測與轉(zhuǎn)接電路(11)中進行轉(zhuǎn)換，輸出PWM波，分別經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換電路(14、15)轉(zhuǎn)換電壓后送入整流IGBT驅(qū)動(8)和逆變 IGBT驅(qū)動(9)對IGBT整流橋(3)、IGBT逆變橋(5)進行控制；EMI電路(1)和二級EMI電路 (6)的輸入輸出信號，送入DSP數(shù)字信號處理器(12)進行處理，反饋回電腦(13)。
2.根據(jù)權利要求1所述電機調(diào)速DSP教學實驗系統(tǒng)，其特征在于，所述IGBT整流橋(3) 和IGBT逆變橋(5)采用英飛凌的BSM75GB120DLC驅(qū)動管，整流IGBT驅(qū)動(8)、逆變IGBT 驅(qū)動(9)采用陜西高科電力電子有限公司的IGC2. 6三相全橋驅(qū)動板，DSP數(shù)字信號處理器 (12)為美國 TI 的 TMS320F2812o
專利摘要本實用新型涉及一種電機調(diào)速DSP教學實驗系統(tǒng)，雙PWM變頻調(diào)速系統(tǒng)，以DSP數(shù)字信號處理器為主控芯片，通過信號檢測與轉(zhuǎn)接電路和電平轉(zhuǎn)換電路來控制IGBT驅(qū)動，IGBT整流橋和IGBT逆變橋一起構(gòu)成雙PWM結(jié)構(gòu)，再結(jié)合EMI電路、輔助電源、充電電路和繼電器電路一起構(gòu)成整個系統(tǒng)。由于實驗系統(tǒng)各個部分都是模塊化設計，可以進行多種組合實驗單橋整流、變頻調(diào)速，電能回饋、不可間斷電源等。學生可以根據(jù)需要利用實驗系統(tǒng)自己設計實驗，加強了知識自組織能力和動手能力。
文檔編號G09B25/02GK202258087SQ20112027185
公開日2012年5月30日 申請日期2011年7月29日 優(yōu)先權日2011年7月29日
發(fā)明者張冬冬, 李鐵栓 申請人:上海理工大學