06]本實(shí)施例中電氣傳動(dòng)模塊13中含有三相永磁同步電機(jī)PMSM、三相交流異步電機(jī)、無刷直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、磁阻電機(jī)等，能夠完成三相永磁同步電機(jī)PMSM傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)、三相交流異步電機(jī)傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)、無刷直流電機(jī)傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)、步進(jìn)電機(jī)傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)、磁阻電機(jī)傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)等。
[0107]同時(shí)，本實(shí)施例中計(jì)算機(jī)I的MATLAB/Simulink、LabVIEW等軟件中設(shè)計(jì)了整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)操作界面，包含單相橋式半控整流實(shí)驗(yàn)、三相橋式可控整流實(shí)驗(yàn)、單相調(diào)壓實(shí)驗(yàn)、三相調(diào)壓實(shí)驗(yàn)、單相正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)逆變電路實(shí)驗(yàn)、三相正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)逆變電路實(shí)驗(yàn)、直流斬波實(shí)驗(yàn)、雙閉環(huán)晶閘管不可控直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)、永磁同步電機(jī)矢量控制和三相異步矢量電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)等。
[0108]在進(jìn)行單相橋式半控整流實(shí)驗(yàn)、單相交流調(diào)壓實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)方法如下:
[0109]步驟1:在計(jì)算機(jī)I中設(shè)定相位角；
[0110]步驟2:進(jìn)行單相過零檢測(cè)；
[0111]單相過零檢測(cè)的具體操作為:
[0112]A:單相交流電源16輸出的單相交流電輸入到信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊3進(jìn)行轉(zhuǎn)換；
[0113]B:將步驟A轉(zhuǎn)換后的信號(hào)經(jīng)由信號(hào)保護(hù)驅(qū)動(dòng)模塊4傳輸給數(shù)據(jù)采集及實(shí)時(shí)控制模塊2進(jìn)行量化變?yōu)閿?shù)字量；
[0114]C:計(jì)算機(jī)I以固定頻率對(duì)步驟B量化后的數(shù)字量進(jìn)行讀??；
[0115]D:計(jì)算機(jī)I根據(jù)讀取到的數(shù)字量，判斷單相交流電是正過零還是負(fù)過零，并發(fā)出相應(yīng)的指示信息；
[0116]步驟3:以過零點(diǎn)為參考點(diǎn)，在交流信號(hào)的相位達(dá)到設(shè)定相位角時(shí)刻，控制程序發(fā)出控制指令，并經(jīng)過數(shù)據(jù)采集及實(shí)時(shí)控制模塊2、信號(hào)保護(hù)驅(qū)動(dòng)模塊4到達(dá)脈沖觸發(fā)模塊5，脈沖觸發(fā)模塊5發(fā)出多路觸發(fā)信號(hào)給單相橋式半控整流模塊6、單相交流調(diào)壓模塊7及其它電力電子實(shí)驗(yàn)?zāi)K19，從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化單相橋式半控整流及單相交流調(diào)壓實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；
[0117]步驟4:返回步驟I，繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)步驟。
[0118]在進(jìn)行三相晶閘管全半控橋零式整流實(shí)驗(yàn)、三相交流調(diào)壓實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)方法如下:
[0119]步驟1:在計(jì)算機(jī)I中設(shè)定相位角；
[0120]步驟2:進(jìn)彳丁二相過零檢測(cè)；
[0121]三相過零檢測(cè)的具體操作為:
[0122]A:三相交流電源17輸出的三相交流電輸入到信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊3進(jìn)行轉(zhuǎn)換；
[0123]b:將步驟A轉(zhuǎn)換后的信號(hào)經(jīng)由信號(hào)保護(hù)驅(qū)動(dòng)模塊4傳輸給數(shù)據(jù)采集及實(shí)時(shí)控制模塊2進(jìn)行量化變?yōu)閿?shù)字量；
[0124]c:計(jì)算機(jī)I以固定頻率對(duì)步驟B量化后的數(shù)字量進(jìn)行讀??；
[0125]d:計(jì)算機(jī)I根據(jù)讀取到的數(shù)字量，判斷三相交流單中的每相是正過零還是負(fù)過零，并發(fā)出相應(yīng)的指示信息；
[0126]步驟3:以過零點(diǎn)為參考點(diǎn)，在交流信號(hào)的相位達(dá)到設(shè)定相位角時(shí)刻，控制程序發(fā)出控制指令，并經(jīng)過數(shù)據(jù)采集及實(shí)時(shí)控制模塊2、信號(hào)保護(hù)驅(qū)動(dòng)模塊4到達(dá)脈沖觸發(fā)模塊5，脈沖觸發(fā)模塊5發(fā)出多路觸發(fā)信號(hào)給三相晶閘管全半控橋零式整流模塊8、三相交流調(diào)壓模塊9及其它電力電子實(shí)驗(yàn)?zāi)K19，從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化三相晶閘管全半控橋零式整流、三相交流調(diào)壓等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；
[0127]步驟4:返回步驟I，繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)步驟。
[0128]在進(jìn)行單相交一直一交變頻實(shí)驗(yàn)、三相交一直一交變頻實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)方法如下:
[0129]步驟1:在計(jì)算機(jī)I中設(shè)定變頻后的頻率和幅值；
[0130]步驟2:計(jì)算機(jī)I中發(fā)出P麗信號(hào)，P麗信號(hào)經(jīng)過數(shù)據(jù)采集及實(shí)時(shí)控制模塊2、信號(hào)保護(hù)驅(qū)動(dòng)模塊4到達(dá)單相交一直一交變頻模塊10、三相交一直一交變頻模塊11，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的交流變頻信號(hào)；
[0131 ]步驟3:把單相交一直一交變頻模塊10、三相交一直一交變頻模塊11輸出的交流變頻信號(hào)通過信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊3、信號(hào)保護(hù)驅(qū)動(dòng)模塊4、數(shù)據(jù)采集及實(shí)時(shí)控制模塊2采集到計(jì)算機(jī)I，便于觀察變頻后的輸出波形；
[0132]步驟:4:返回到步驟I，并繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)步驟。
[0133]在進(jìn)行直流斬波實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)方法如下:
[0134]步驟1:在計(jì)算機(jī)I中設(shè)定直流斬波后的目標(biāo)電壓值Vref;
[0135]步驟2:直流斬波模塊12輸出的電壓經(jīng)由信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊3、信號(hào)保護(hù)驅(qū)動(dòng)模塊4以及數(shù)據(jù)采集及實(shí)時(shí)控制模塊2轉(zhuǎn)換為數(shù)字量Vfb;
[0136]步驟3:計(jì)算機(jī)I以固定的采樣周期讀取步驟2得到的Vfb;
[0137]步驟4:控制程序中計(jì)算誤差e = Vref-Vfb;并對(duì)e進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理如PID等運(yùn)算，輸出占空比U;
[0138]步驟5:控制程序發(fā)出占空比為U的HVM信號(hào)，Pmi信號(hào)經(jīng)過數(shù)據(jù)采集及實(shí)時(shí)控制模塊2、信號(hào)保護(hù)驅(qū)動(dòng)模塊4到達(dá)直流斬波模塊12;直流斬波模塊12輸出相應(yīng)的直流電壓；
[0139]步驟6:重復(fù)步驟3到步驟6，直到直流斬波模塊12輸出的直流電壓值達(dá)到給定的目標(biāo)電壓值Vref。
[0140]在進(jìn)行電氣傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)中，電機(jī)轉(zhuǎn)子速度控制為雙閉環(huán)控制，電機(jī)轉(zhuǎn)子位置控制為雙閉環(huán)或三閉環(huán)控制；
[0141 ]當(dāng)進(jìn)行電機(jī)轉(zhuǎn)子位置三閉環(huán)控制時(shí)，其實(shí)驗(yàn)方法如下:
[0142]步驟1:在計(jì)算機(jī)I中設(shè)定轉(zhuǎn)子位置給定值9_代€；
[0143]步驟2:電氣傳動(dòng)模塊13輸出兩相電流信號(hào)ia、ib，以及電機(jī)轉(zhuǎn)子速度信號(hào)Speed、電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)Θ，并經(jīng)由信號(hào)保護(hù)驅(qū)動(dòng)模塊4以及數(shù)據(jù)采集及實(shí)時(shí)控制模塊2轉(zhuǎn)換為數(shù)字量；
[0144]步驟3:計(jì)算機(jī)I以固定的采樣周期讀取步驟3得到的電流、速度和位置信息；
[0145]步驟4:控制程序中計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)子位置誤差0_err = 0_ref-0 ;并對(duì)0_err進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理如PID等運(yùn)算，得到速度給定信號(hào)SpeecLref;
[0146]步驟5:控制程序計(jì)算速度誤差3口66(1_61^= 3口66(1_代；1^-3口66(1;并對(duì)3口66(1_61'1'進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理如PID等運(yùn)算，得到電流控制量I_ref;
[0147]步驟6:控制程序根據(jù)匕、辻、1_代匕0進(jìn)行?￡1迚變換、(:1&迚變換、雙電流環(huán)？1運(yùn)算，
得到Ucc、Up;
[0148]步驟7:控制程序根據(jù)Ua、Up，進(jìn)行矢量變換，輸出P麗控制信號(hào)，并經(jīng)由數(shù)據(jù)采集及實(shí)時(shí)控制模塊2、信號(hào)保護(hù)驅(qū)動(dòng)模塊4到達(dá)電氣傳動(dòng)模塊13;電氣傳動(dòng)模塊13控制永磁同步電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；
[0149]步驟8:重復(fù)步驟3到步驟8，直到電機(jī)轉(zhuǎn)子位置達(dá)到給定值0』#;
[0150]當(dāng)進(jìn)行電機(jī)轉(zhuǎn)子位置雙閉環(huán)控制時(shí)，其實(shí)驗(yàn)方法如下:
[0151 ]步驟1:在計(jì)算機(jī)I中設(shè)定轉(zhuǎn)子速度給定值Speed—ref ；
[0?52]步驟2:電氣傳動(dòng)模塊13輸出兩相電流信號(hào)ia、ib，以及電機(jī)轉(zhuǎn)子速度信號(hào)Speed、電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)Θ，并經(jīng)由信號(hào)保護(hù)驅(qū)動(dòng)模塊4以及數(shù)據(jù)采集及實(shí)時(shí)控制模塊2轉(zhuǎn)換為數(shù)字量；
[0153]步驟3:計(jì)算機(jī)I以固定的采樣周期讀取步驟3得到的電流、速度和位置信息；
[0154]步驟4:控制程序中計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)子位置誤差Speed_err = Speed__ref-Speed ；并對(duì)Speed_err進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理如PID等運(yùn)算，得到速度給定信號(hào)I_ref ；
[0155]步驟5:控制程序根據(jù)匕、辻、1_代匕0進(jìn)行?￡1迚變換、(:1&迚變換、雙電流環(huán)？1運(yùn)算，得到Ua、Up;
[0156]步驟6:控制程序根據(jù)Uc^Ue，進(jìn)行矢量變換，輸出PffM控制信號(hào)，并經(jīng)由數(shù)據(jù)采集及實(shí)時(shí)控制模塊2、信號(hào)保護(hù)驅(qū)動(dòng)模塊4到達(dá)電氣傳動(dòng)模塊13;電氣傳動(dòng)模塊13控制永磁同步電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；
[0157]步驟7:重復(fù)步驟3到步驟8，直到電機(jī)轉(zhuǎn)子速度達(dá)到給定值Speed_ref。
[0158]以上實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種數(shù)字化電力電子及電氣傳動(dòng)實(shí)時(shí)控制實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，包括計(jì)算機(jī)(I)、數(shù)據(jù)采集及實(shí)時(shí)控制模塊(2)、信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊(3)、信號(hào)保護(hù)驅(qū)動(dòng)模塊(4)、脈沖觸發(fā)模塊(5)、時(shí)鐘同步單元(18)及電力電子及電氣傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)掛件區(qū)； 所述電力電子及電氣傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)掛件區(qū)包括單相橋式半控整流模塊(6)、單相交流調(diào)壓模塊(7)、三相晶閘管全(半)控橋(零)式整流模塊(8)、三相交流調(diào)壓模塊(9)、單相交一直一交變頻模塊(10)、三相交一直一交變頻模塊(11)、直流斬波模塊(12)、電氣傳動(dòng)模塊(13 )、其它電力電子實(shí)驗(yàn)?zāi)K(19 )、直流電源產(chǎn)生模塊(14 )、單相/三相整流模塊(15 )、單相交流電源(16)、三相交流電源(17);其中: 所述數(shù)據(jù)采集及實(shí)時(shí)控制模塊(2)與計(jì)算機(jī)(I)連接，用于與計(jì)算機(jī)(I)進(jìn)行實(shí)時(shí)雙向通信； 所述時(shí)鐘同步單元(18)與數(shù)據(jù)采集及實(shí)時(shí)控制模塊(2)連接； 所述信號(hào)保護(hù)驅(qū)動(dòng)模塊(4)分別與數(shù)據(jù)采集及實(shí)時(shí)控制模塊(2)、脈沖觸發(fā)模塊(5)、信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊(3)、單相交一直一交變頻模塊(10 )、三相交一直一交變頻模塊(11)、直流斬波模塊(12)、電氣傳動(dòng)模塊(13)、其它電力電子實(shí)驗(yàn)?zāi)K(19)連接，用于為上述模塊提供邏輯保護(hù)和信號(hào)驅(qū)動(dòng)； 所述脈沖觸發(fā)模塊(5)分別與單相橋式半控整流模塊(6)、單相交流調(diào)壓模塊(7)、三相晶閘管全(半)控橋(零)式整流模塊(8)、三相交流調(diào)壓模塊(9)、其它電力電子實(shí)驗(yàn)?zāi)K(19)連接，用于為上述模塊提供脈沖觸發(fā)信號(hào)； 所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊(3 )分別與單相橋式半控整流模塊(6 )、單相交流調(diào)壓模塊(7 )、三相晶閘管全(半)控橋(零)式整流模塊(8 )、三相交流調(diào)壓模塊(9 )、單相交一直一交變頻模塊(10),三相交一直一交變頻模塊(11)、直流斬波模塊(12)、電氣傳動(dòng)模塊(13 )、其它電力電子實(shí)驗(yàn)?zāi)K(19)連接，用于對(duì)上述模塊中的大電壓、大電流信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為