交直流電機控制及變頻調(diào)速實驗臺

一、配置清單
1、每個實驗臺應(yīng)配置以下實驗掛箱：
1）給定及調(diào)節(jié)掛箱 2
2）調(diào)節(jié)器掛箱 2
3）觸發(fā)電路掛箱 1
4）觸發(fā)電路掛箱 2
5）控制單元掛箱 1
6）晶閘管主電路掛箱
7）IPM 主電路掛箱
8）可調(diào)功率電阻
9）繼電器掛箱 1
10）電力電子器件掛箱 1
11）電力電子變換技術(shù)掛箱 1
12）電力電子變換技術(shù)掛箱 2
13）電力電子電源及負(fù)載掛箱 B
14）交直流實驗機組
15）直流發(fā)電機
16）實驗導(dǎo)線及配套電纜
17）實驗主控平臺
18）變頻器專用控制器掛箱 2
2、為其中一臺增加配置以下用于課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等相關(guān)的實驗掛件：
1）重力負(fù)載控制器
2）綜合版數(shù)控實驗套件
3）DSP 交直流電機控制掛箱
4）FPGA 電機控制開發(fā)平臺
5）PLC 可編程數(shù)控電機調(diào)速掛箱
6）步進電機實驗掛箱
7）交流伺服實驗掛箱
8）伺服/步進電機機組
3、供貨方應(yīng)提供 20 本針對本實驗臺的各掛件的原理介紹及實驗指導(dǎo)書。
二、實驗臺整體技術(shù)要求
1）設(shè)備規(guī)格尺寸：1.6*1.5*0.75 米（長³\u39640X³\u23485X），整套設(shè)備分為實驗主控柜及實驗桌 2 個部分；
2）“實驗主控柜”要求為鐵質(zhì)材料，內(nèi)部集成 380V 電源控制柜、電源供電系統(tǒng)、380V 隔離變壓器、電源檢測及保護系統(tǒng)、信號檢測系統(tǒng)、電機接口系統(tǒng)、轉(zhuǎn)速信號采集系統(tǒng)、制動負(fù)載控制系統(tǒng)等；
3）“實驗桌”要求材質(zhì)為鐵質(zhì)材料，整個實驗桌要求至少具有 1 個鐵質(zhì)鍵盤抽拉拖盤，2 個鐵質(zhì)推拉抽屜，1 個電腦主機柜(要求電腦主機柜與實驗桌為一個整體，確保安全)，電腦主機柜帶鎖，其余下層空間為“一體式的儲物柜”，要求儲物柜空間不小于 1.6*0.6*0.5 米，用于儲存所有的機電設(shè)備功能掛件、儀器設(shè)備、各類功能實驗箱、電機組等實驗設(shè)備；
4）設(shè)備總電源輸入采用三相四線制，交流 380V±5%，50Hz，上限電流不超過 16A，總功率最大 1000W；
5）設(shè)備所使用的“三相隔離變壓器”，要求是一套獨立的模組，外圍具有專用的機箱保護，所有輸入和輸出的接線端子，都是引接到導(dǎo)機箱殼上，機殼上帶有散熱孔，機殼帶有 4 個橡膠軟墊，該隔離變壓器輸入三相四線 380V 電壓，輸出三相四線 3 組電源，分別是三相四線 380V、220V、90V，分別用于完成運動控制、電機拖動、電力電子等相關(guān)的實驗項目，整套三相隔離變壓器功率不得小于 1500W，要求可以支持 1.2KW 的三相交流異步電機實驗使用。
6)設(shè)備要求具有“漏電”、“過壓”、“欠壓”、“過流”、“缺相”、“亂序”、“欠磁”、“短路”等系統(tǒng)保護功能，且在出現(xiàn)錯誤的時候可以通過聲音和指示燈給出雙重提示，同時切斷主電源，保護功能可以根據(jù)實驗的需要進行選擇，保護功能可以通過系統(tǒng)工作模式開關(guān)進行設(shè)定，使系統(tǒng)更靈活。
三、實驗主控柜技術(shù)指標(biāo)
1、電源控制單元
智能電源工作模式：提供交流（220V）/交流（380V）/直流（80V）/直流（110V）/電力電子（220V）/電機拖動（0～380V）等 6 種電源模式設(shè)置；
多層電源控制：采用多級電源控制，確保教師能夠更好的對設(shè)備的管理，第一層采用帶有漏電和過流保護的空氣開關(guān)作為三相電源總閘，空氣開關(guān)采用名牌產(chǎn)品，第二層采用高檔加密鎖芯的鑰匙開關(guān)作為控制電路的工作開關(guān)，以上開關(guān)均屬硬開關(guān)；
第三層擴展接口，可支持電源控制具有一個高級智能物聯(lián)網(wǎng)電源總控模塊，該模塊采用物聯(lián)網(wǎng) zigbee 無線控制模塊，可直接控制 220/380V 的電源供給，通過無線傳感的方式，直接送到教師服務(wù)器，同時提供教師機控制軟件，確保學(xué)生是在教師“授權(quán)”下進行上電操作，擴展模塊可支持“網(wǎng)頁遠(yuǎn)程控制”和“3G 手機遠(yuǎn)程控制”；
多層故障保護：第一層直接在 380V 的每一相電源上設(shè)置“快熔”型保險管，保證系統(tǒng)在接線失誤時造成的過流損壞設(shè)備；第二層是系統(tǒng)內(nèi)置了一套“智能自動故障檢測系統(tǒng)”，可以檢測設(shè)備及實驗電路中出現(xiàn)的“漏電”、“過壓”、“欠壓”、“過流”、“缺相”、“亂序”、“欠磁”等故障，而且在出現(xiàn)錯誤的時候可以通過聲音和指示燈給出雙重提示，同時切斷主電源；第三層是系統(tǒng)內(nèi)部還內(nèi)置一套多輸出的“隔離變壓器單元”，該單元自重達 30kg，性能穩(wěn)定安全，為整臺設(shè)備提供安全的，與大地不形成回路 380V、220V、110V、90V 等交流“浮地”電源，可有效防止常見的觸電事故。
轉(zhuǎn)速檢測及變換：具有檢測光電編碼器速度脈沖經(jīng)過轉(zhuǎn)換并在轉(zhuǎn)速表上顯示，轉(zhuǎn)速顯示范圍可達-1999～+2000rpm，同時將轉(zhuǎn)速信號進行轉(zhuǎn)化成-10V～+10V 的模擬量，用于實驗和科研時的反饋閉環(huán)信號。
計算機程序控制電機實驗單元：該單元內(nèi)置有高精度的 8 路獨立 AD、2 路 DA、16 路 DI/DO 單元模塊,每路AD 精度可達 12 位，采樣速率高達 1Mb/s,可實現(xiàn) PC 機模式下的智能算法電機實驗；
多種計算機通信接口：具有 1 個串口、1 個并口、1個 USB 接口，完成計算機控制；
數(shù)字虛擬儀器單元接口：具有兩個獨立的虛擬示波器信號測量通道接口。
2、檢測單元
三相電流檢測及變換：此單元提供兩組通用電流檢測單元，檢測元件采用“軍工品質(zhì)”定制的電流傳感器，實驗中可同時測量兩路交流電流、或者直流電流。測量范圍 0～20A。
三相電壓檢測及變換：本單元用于檢測對稱三相交流電壓，檢測元件為“軍工品質(zhì)”定制的電壓傳感器，輸入范圍三相交流 0～500V。
電壓檢測及變換：通用電壓檢測單元，可檢測交直流電壓，檢測元件為顯性光耦，測量范圍-700V~+700V。
智能負(fù)載控制器：此單元用于控制磁粉制動器，實現(xiàn)負(fù)載模擬功能，可提供轉(zhuǎn)矩 0～2N﹒m，最大功率 1000W，要求可以實現(xiàn)智能負(fù)載信號給定，至少可以實現(xiàn)函數(shù)型負(fù)載給定、功率型負(fù)載給定、恒轉(zhuǎn)矩型給定 3 種模式，輸出信號顯示分為 N.M 和 W 兩種單位模式。
三相同步變壓器：同步變壓器單元，提供三相同步信號測試點以及兩路同步信號輸出接口，同步信號有效值為 6V。
3、電機接口單元
可調(diào)勵磁電源：兩組獨立可調(diào)開關(guān)穩(wěn)壓電源，輸出范圍為直流 80～220V，通過面板上的旋鈕電位器調(diào)節(jié)，專門為直流電動機和直流發(fā)電機提供勵磁電源配置，兩組電源公用一個輸出指示表，通過面板上的開關(guān)切換顯示哪組輸出。電源具有過載及短路保護功能。
平波電抗器：提供一個 200mH/2A 的工頻電抗器，為調(diào)速實驗中平滑主回路電流。
兩組雙刀開關(guān)：配置兩組雙刀雙擲開關(guān)，電流容量10A，為電機拖動實驗時切換線路設(shè)置。
直流電動機接口：要求電機與實驗臺之間的連接必須采用“航空插頭/座”方式，確保人身意外觸電，造成人員損傷，該接口采用 1 個 5 芯的航空插座與發(fā)電機相連。
直流發(fā)電機接口：要求電機與實驗臺之間的連接必須采用“航空插頭/座”方式，采用 1 個 5 芯的航空插座與發(fā)電機相連。
三相鼠籠式異步電動機接口：要求電機與實驗臺之間的連接必須采用“航空插頭/座”方式，采用 1 個 7 芯的航空插座與發(fā)電機相連。
三相繞線式異步電動機接口：要求電機與實驗臺之間的連接必須采用“航空插頭/座”方式，采用 1 個 7 芯的航空插座與發(fā)電機相連。
4、主電源接口單元
①三相隔離主電路選擇單元：該電源已與電網(wǎng)隔離，防止最普遍的觸電事故，該選開關(guān)有三檔輸出，分別為線電壓 90V、220V、380V，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)選擇輸出電壓，滿足不同實驗需要，每組輸出單獨工作，總功率小于500W。
②三相帶漏電保護空氣開關(guān)：漏電流超過 30mA 自動切斷電源。
③三相電源電壓顯示：數(shù)字顯示主電源相電壓值
④主電源隔離測試點：隔離測試主電源電壓波形和相位，可在同步信號相位整定時提供低壓參考信號。
5、計算機程序控制電機研究系統(tǒng)：該單元內(nèi)置有高精度的 8 路獨立 AD、2 路 DA、16 路 DI/DO 單元模塊,每路 AD 精度可達 12 位，采樣速率高達 1Mb/s,可實現(xiàn)PC 機模式下的智能算法電機實驗，配套計算機調(diào)速研究集成開發(fā)軟件及不少于 15 個 C++語言算法的實驗控制程序；提供計算機調(diào)速的控制軟件，可現(xiàn)場展示。
四、各功能模塊的具體技術(shù)指標(biāo)要求：給定及調(diào)節(jié)器單元
1）模擬給定單元（DG01 單元）：提供模擬電壓給定，給定范圍-10V~+10V。單元中包含：正給定旋鈕、負(fù)給定旋鈕、正負(fù)給定切換開關(guān)；階躍輸出開關(guān)、階躍給定輸出；給定電源顯示表。
2）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器（DA01 單元）：該單元包括：給定輸入端；轉(zhuǎn)速反饋輸入端；兩個截至電流負(fù)反饋輸入端；可調(diào)微分環(huán)節(jié)及微分接入開關(guān)；擴展輸入插孔、擴展輸出插孔；比例和比例積分切換開關(guān)；帶讀數(shù)可調(diào)電阻電容環(huán)節(jié)（電容 0.01μF~9.99μF/電阻 0.1KΩ~999.9KΩ）；正負(fù)電源測試點；輸出上下限幅調(diào)節(jié)旋鈕。
3）電流調(diào)節(jié)器Ⅰ（DA03 單元）：模擬電流調(diào)節(jié)器該單元包括：給定輸入；電流反饋輸入；兩路帶封鎖端的電流反饋輸入端；推β輸入端；擴展輸入插孔、擴展輸出插孔；比例和比例積分切換開關(guān)；帶讀數(shù)可調(diào)電阻電容環(huán)節(jié)（電容 0.01μF~9.99μF/電阻 0.1KΩ~999.9KΩ）；正負(fù)電源測試點；輸出上下限幅調(diào)節(jié)旋鈕。調(diào)節(jié)器掛箱Ⅱ號單元
1）電壓調(diào)節(jié)器（DA04 單元）：模擬電壓調(diào)節(jié)器，面板上有詳細(xì)電路示意圖。單元包括：給定輸入端；電壓反饋輸入；擴展輸入插孔、擴展輸出插孔；比例和比例積分切換開關(guān)；帶讀數(shù)可調(diào)電阻電容環(huán)節(jié)（電容 0.01μF~9.99μF/電阻 0.1KΩ~999.9KΩ）；正負(fù)電源測試點；輸出上下限幅調(diào)節(jié)旋鈕。
2）電流調(diào)節(jié)器Ⅱ（DS05 單元）：給定輸入；電流反饋輸入；兩路帶封鎖端的電流反饋輸入端；推β輸入端；擴展輸入插孔、擴展輸出插孔；比例和比例積分切換開關(guān)；帶讀數(shù)可調(diào)電阻電容環(huán)節(jié)（電容 0.01μF~9.99μF/電阻 0.1KΩ~999.9KΩ）；正負(fù)電源測試點；輸出上下限幅調(diào)節(jié)旋鈕。
3）通用調(diào)節(jié)器（DA06）：通用模擬調(diào)節(jié)器單元，可作備用單元，面板上有詳細(xì)電路示意圖。單元包括：給定輸入端；反饋輸入端；微分輸入、微分調(diào)節(jié)旋鈕；慣性輸入、慣性調(diào)節(jié)旋鈕；擴展輸入插孔、擴展輸出插孔；比例和比例積分切換開關(guān)；帶讀數(shù)可調(diào)電阻電容環(huán)節(jié)（電容 0.01μF~9.99μF/電阻 0.1KΩ~999.9KΩ）；正負(fù)電源測試點；輸出上下限幅調(diào)節(jié)旋鈕。調(diào)速控制器電路單元
1）三組反相器（DC01 單元）：三組獨立反相器，輸入輸出范圍-10V~+10V，應(yīng)用于實驗中需要變換信號極性的場合，電路增益為 1。
2）選擇觸發(fā)單元（DC02 單元）：針對“錯位選觸無環(huán)流”實驗設(shè)計，輸入輸出范圍-10V~+10V。單元中包含：一個信號輸入端；四個邏輯輸出端；閾值偏移調(diào)節(jié)旋鈕。
3）極性鑒別與邏輯控制器（DC03 單元）：專門針對邏輯無環(huán)流可逆直流實驗設(shè)計，面板上有詳細(xì)原理圖，單元中包含：控制信號輸入端；電流輸入端；推β信號輸出端；兩組 Uβ信號輸出；兩組邏輯封鎖信號輸出端；10 個關(guān)鍵測試點引出端；兩組運行指示燈。
4）兩組絕對值變換器（DC04 單元）：面板上有詳細(xì)原理圖，包含兩組絕對值變換電路，一組正，一組負(fù)?？蓱?yīng)用于實驗中需要絕對值變換的場合。輸入輸出范圍-10V~+10V 和 0~±10V。
5）轉(zhuǎn)向控制器（DC05 單元）：用于輔助調(diào)速轉(zhuǎn)向控制實驗，實現(xiàn)過零時切換控制信號極性。輸入輸出范圍-10V~+10V。單元中包含：給定輸入端；反饋輸入端；正反指示燈；方向控制信號輸出。
6）低頻補償電路（DC06 單元）：用于 vvvf 控制的低頻補償實驗。輸入輸出范圍-10V~+10V 和 0~+10V。面板上有詳細(xì)原理圖，面板上包含：控制信號輸入端；增益調(diào)節(jié)旋鈕；偏置調(diào)節(jié)旋鈕；輸出限幅旋鈕；控制信號輸出。
觸發(fā)電路掛件Ⅰ號單元
1）單結(jié)晶體管觸發(fā)電路（DT01 單元）：面板上有詳細(xì)原理圖，脈沖移相范圍 120°\u65292X面板上包含：同步信號輸入端；移相控制旋鈕；5 個典型信號測試點；脈沖變壓器驅(qū)動輸出端。
2）單相鋸齒波移相觸發(fā)電路（DT02 單元）：由一片集成單相鋸齒波移相觸發(fā)電路（KJ004）為核心構(gòu)成，脈沖移相范圍大于 150°\u12290X面板上有詳細(xì)原理圖。單元面板中含有：同步信號輸入端，同步信號輸入交流 15V；鋸齒波斜率調(diào)節(jié)旋鈕；偏執(zhí)信號調(diào)節(jié)旋鈕；移相控制旋鈕；輸出脈沖封鎖端；正反兩組脈沖變壓器驅(qū)動輸出端；各引腳測試端。
3）多功能 PWM、SPWM 波形發(fā)生器（DT03 單元）：由運放搭建的波形發(fā)生器，可適合電力電子實驗的多種應(yīng)用，電路可產(chǎn)生 PWM 信號、SPWM 信號、功率脈沖信號、軟開關(guān)控制信號。面板上有詳細(xì)原理示意圖，包含：載波頻率調(diào)節(jié)旋鈕；正弦波幅頻調(diào)節(jié)旋鈕；直流電壓給定旋鈕及給定范圍切換開關(guān)；信號疊加切換開關(guān)；死區(qū)調(diào)節(jié)旋鈕；正、反 PWM 輸出端；同步信號輸入端；調(diào)功控制脈沖輸出端；軟開關(guān)主輻管控制脈沖輸出端；脈沖封鎖輸入端；兩組脈沖驅(qū)動電路。觸發(fā)電路掛件Ⅱ號單元
1）兩組三相鋸齒波移相觸發(fā)電路（DT04 單元）：提供雙路晶閘管的移相電路，面板上有明晰示意圖，包含兩個獨立三相鋸齒波移相觸發(fā)器，都可單獨使用，觸發(fā)電路以 TCA787 為核心搭建，可靠性高。每個觸發(fā)器單元包括：控制電壓輸入端、移相范圍限定旋鈕、輸入偏置調(diào)節(jié)旋鈕；信號封鎖輸入端；同步信號輸入接口、三相同步信號測試端、同步信號調(diào)節(jié)旋鈕；三相鋸齒波測試端；三相觸發(fā)脈沖輸出測試端、三相觸發(fā)輸出接口。
2）三相標(biāo)準(zhǔn)型及改進型 SPWM 波形發(fā)生器（DT05 單元）：
三相 spwm 波形發(fā)生器，針對三相逆變電路實驗設(shè)計，有兩種調(diào)制波形輸出，面板上有詳細(xì)單元示意圖，單元中包括：模式控制端，接地或者懸空，改變調(diào)制信號波形；信號封鎖輸入端，低電平有效，懸空不封鎖；相序切換控制端，控制輸出相序；輸出頻率顯示表；載波頻率設(shè)定旋鈕載波測試端；電壓控制端，電壓增益設(shè)定旋鈕，控制電壓測試端；頻率控制端，控制頻率設(shè)定旋鈕，控制頻率測試端；三相調(diào)制信號測試端；六路控制脈沖輸出測試端，脈沖輸出接口。
3）單相單雙極性 PWM 波形發(fā)生器（DT06 單元）：直流PWM 控制器，面板上有詳細(xì)原理示意圖，單元中包括：單雙極性模式控制開關(guān)，工作模式指示燈；脈沖極性控制輸入端；輸出信號封鎖輸入端；輸出占空比控制端；閾值電壓測試端，載波測試端；四路輸出測試端，輸出接口?？煽毓柚麟娐穯卧?；兩組晶閘管三相全控橋電路：包含兩組晶閘管三相橋，用于三相可控整流、有緣逆變、交流調(diào)壓、直流可逆調(diào)速等實驗，面板上有詳細(xì)原理圖，具體包含：1 組晶閘管，兩兩串聯(lián)，三點引出，每個晶閘管都串接保險管，可從外面方便更換，每個保險管附近均帶有相應(yīng)斷路指
示燈，面板左邊有觸發(fā)信號輸入接口，晶閘管容量為5A/800V；2 組晶閘管，連接成完整橋路，有中間接點和上下公共接點引出，只能用于全橋或者半橋，此外其他均與 1 組晶閘管相同。
IPM 主電路單元
1）三相不可控整流電路：面板上有詳細(xì)原理圖，包括：不控整流橋、有濾波電容、電流檢測接點、熔斷器、熔斷指示燈，電路容量為 4A/600V。
2） IPM 模塊及光電隔離等外圍電路：面板上有原理示意圖，電路中主要包含 IPM 模塊及信號隔離電路，面板上有驅(qū)動信號接點口、電機引線連接點、模塊錯誤指燈。IPM 模塊必須采用知名品牌的產(chǎn) 品，容量不小于10A/1200V。可調(diào)功率電阻負(fù)載箱 2 個 150W 可調(diào)電阻（0~100Ω可調(diào)），每個可調(diào)電阻都有一個保險管座。
典型器件及驅(qū)動單元
1）單向晶閘管、雙向晶閘管、脈沖變壓器、RC 吸收電路（DE01）：1 個單向晶閘管器件；1 個雙向晶閘管器件；1 組脈沖變壓器隔離驅(qū)動單；1 個 RC 吸收電路
2）GTR 及其驅(qū)動電路、RDC 吸收電路：1 個 GTR 器件；1 組 GTR 隔離驅(qū)動電路；1 個 RC 電路。GTR 的通流能力和功率不得小于 5A/600V。
3）MOSFET 及其光電隔離驅(qū)動電路、RC 吸收電路（DE03）：
1 個型號為 MOSFET 器件；1 組 MOSFET 隔離驅(qū)動電路；1個 RC 電路。MOSFET 的極限參數(shù)不得小于 10A/600V。
4）IGBT 及其集成驅(qū)動電路：1 個 IGBT 器件；1 個 IGBT的驅(qū)動電路。IGBT 的通流能力和耐壓能力不得小于20A/1000V。
電力電子變換技術(shù)單元
1）基本 6 種 DC-DC 變換電路（Buk、Boost、Buk-Boost、Cuk、Sepic、Zeta）
2）軟開關(guān)變換電路（ZVTPWM、ZCTPWM）電力電子變換技術(shù)單元 1）隔離 DC-DC 變換電路：包括正激變換接法和反激變換接法。
2）兩組脈沖變壓器電路（可驅(qū)動晶閘管全橋電路）（DE08）：為全控整流電路晶閘管提供隔離脈沖信號；1 組中 1 路輸入兩路同相位輸出。
3）晶閘管半控、全控橋電路：兩組晶閘管橋電路，每一組中兩個晶閘管首尾相接；兩組二極管橋電路，每一組中兩個二極管首尾相接。
4）四組光電隔離驅(qū)動電路（四組電源獨立）：為 MOSFET管提供隔離 PWM、SPWM 驅(qū)動信號；光電隔離驅(qū)動電壓為15V。
5） MOSFE 單相全橋電路：采用四只 MOSFET 器件搭建的單相全橋電路，每只 MOSFET 的極限參數(shù)均不得小于10A/500V。
6）斬波控制式單相交流調(diào)壓電路：采用 MOSFET 器件搭建的斬控式單相交流調(diào)壓電路，每只 MOSFET 的極限參數(shù)不得小于 20A/500V。
電源及負(fù)載控制單元（B 型）
1）低壓交直流電源：30V 交流電源帶中間抽頭（可做15V 用），可輸出 1A 電流；30V、15V 同步交流信號輸出；單相整流橋，由交流電源輸入整流后提供最高 48V直流電源（帶電源整流濾波）。
2）三相對稱負(fù)載（電感、電容、燈泡（電阻））：3個對稱電感負(fù)載 200mH 電感量；3 個對稱電容負(fù)載 0.1μF 電容值；3 個 750 歐/50 瓦功率電阻。
繼電器綜合控制 I 號單元
1）5 單元按鈕：每單元按鈕都有常開、常閉兩組觸點；5 個按鈕分有紅、綠兩種顏色，易于用戶區(qū)分開、關(guān)按鈕。
2）3 組交流接觸器：主觸點可通可 10A 交流電流；每組交流接觸器有 4 個常開主觸點，并擴有兩個常閉觸點。
3）1 單元熱繼電器：實驗中與接電機的交流接觸器串連使用，用于保護電機；可設(shè)定熱繼電器過流保護值
4）2 單元行程開關(guān)：行程開關(guān)輸出為一組常開、常閉接點，可接 3A 220V 交流電；可實現(xiàn)點動控制高性能工業(yè)變頻器應(yīng)用單元變頻器應(yīng)用實驗：必須采用知名品牌通用變頻器，分別
對應(yīng)用于單相輸入和三相輸入，用于訓(xùn)練學(xué)生掌握和操作工業(yè)集成變頻器的實驗。面板上有變頻器原理示意圖和外圍接口和器件，具體包括：兩個指示燈，分別連接于變頻器的輸出繼電器，可用鍵盤設(shè)置其功能；三路模擬量輸入端；5 路開關(guān)量輸入端；電源輸入接口；電機連接口。
綜合電機控制機組：
1）直流電動機：額定電壓：110 V，額定轉(zhuǎn)速：1500 r/min。額定電流：1.1A，額定轉(zhuǎn)矩：0.5 牛米（Nm），勵磁方式：他勵。接線：5 芯φ16 航空插座，數(shù)控負(fù)載允許輸入電流值：150 毫安（ma）= 0.6 牛米。
2）磁粉制動器：型號：CZ- 0.2，額定轉(zhuǎn)矩：2 N²m，滑差功率 100W。勵磁電流：0.4A，冷卻方式：自冷。
3）三相交流異步電動機：額定電壓：220V，額轉(zhuǎn)速：1400r/min。額定電流：0.78A，極對數(shù)：2 極對。工作頻率：50HZ，額定轉(zhuǎn)矩：0.5 牛米。數(shù)控負(fù)載允許輸入電流值：150 毫安（mA）= 0.6 牛米。接線：7 芯φ16 航空插座角形接法。
4）直流發(fā)電機：額定電壓：110 V，額定轉(zhuǎn)速：1500 r/min。額定電流：0.85A。
5）旋轉(zhuǎn)光電編碼器：要求能實現(xiàn) 1024 線編碼，每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)是 1024 個脈沖編碼，脈沖編碼是具有方向鑒別信號的。
6）多電機組件一體化底座：可同時適應(yīng)運動控制、交直流調(diào)速、電機拖動、電力電子、DSP 交流矢量控制等試驗，而不需要拆卸機組組件，要求電機兩端軸承內(nèi)孔同軸度不大于φ0.08mm，確保各類電機及制動負(fù)載高度同軸，以保證實驗特別是矢量控制實驗的數(shù)據(jù)精確性。
7）軸承連接器：φ18 和φ20 精密軸承連接器。采用旋絲緩沖柔性受力軸承，最大受力扭矩 5 N²m，最大矯正離心度φ1mm，鏈接更換方便，高強度鋁合金工藝。
8）機組各種高可靠性航空連接電纜：插座采用穿墻式固定連接方式，絕緣耐壓 1500V 以上，電流 20A 以上，插頭采用螺旋固定方式，方便可靠，無裸露各類電線，無意外脫落危險。 PLC 可編程調(diào)速控制單元，采用滑動導(dǎo)軌安裝各種 PLC，安裝、拆卸靈活，內(nèi)部集成 PLC 主機，具有 16 路 24V 撥碼開關(guān)、16 路 24V，控制 LED 燈，面板最多具有 100 個 PLC 信號 IO 接口，1路 0-5V 模擬量輸出信號源，GND 和 24V 直流電源輸出單元、電源保險管、獨立工作的掛箱開關(guān)電源（220V輸入，9V\24V 輸出，具有短路保護和自動恢復(fù)功能）；
DSP 交直流電機控制掛箱
1）DSP 核心控制模塊：要求采用高性能知名品牌微處理器，處理器主頻可達 150MHZ，開發(fā)板具有 4Mbit的片內(nèi) FLASH，18 路的 PWM 輸出單元，其中有 6 路高精度 PWM（HRPWM），1 路 CAN 總線接口，傳輸速率最高可達 1M。
2）電源模塊：采用交流 300V 工業(yè)開關(guān)電源控制模塊，電源功率不小于 350W，為整機控制系統(tǒng)及電機供應(yīng)電源，控制電源（開關(guān)電源模塊 AC/DC，DC/DC，給控制部分供電）。
3）功率驅(qū)動及檢測模塊：檢測部件和監(jiān)控部分都封裝在掛箱內(nèi)部，使產(chǎn)品的安全性和可靠性更高，信號檢測采用高速光耦隔離，PWM 信號也采用高速的光耦隔離。
4）電機控制 DSP 軟件包：電機控制矢量算法軟件包。
FPGA 交直流電機創(chuàng)新開發(fā)控制箱
FPGA 交直流伺服電機控制系統(tǒng)，除提供傳統(tǒng)自動控制教學(xué)實驗外，還提供了 FPGA 設(shè)計 DSP 伺服電機控制芯片所有源代碼，非常容易做二次開發(fā)研究，也有 DSP 完整成形過程實驗，非常符合學(xué)校重新規(guī)劃完整的全新技術(shù)伺服電機與自動控制實驗室。
1）開發(fā)應(yīng)用方向：方向一：交流伺服（直流無刷）電機自動控制實驗裝置；方向二：直流伺服電機自動控制實驗裝置；方向三：交直流伺服電機自動控制實驗裝置；方向四：線性伺服電機自動控制實驗裝置
2）創(chuàng)新性：中文 FPLC 人機圖控操控系統(tǒng)設(shè)計。提供完整交流伺服電機控制實驗項目。提供完整交流伺服電機控制實驗操作手冊。FPLC 人機圖控提供二次開發(fā)實驗功能，并提供設(shè)計操作手冊。4 頻道示波器實時顯示功能，觀測伺服電機控制波形顯示。16 頻道 24M 邏輯分析實時顯示功能，觀測伺服電機驅(qū)動與電流回饋顯示。FPGA 具有 DSP 交流伺服電機功能控制芯片，并可重新規(guī)劃設(shè)計。
3）主要技術(shù)參數(shù)：
FPGA 控制模塊：采用 100 萬容量 FPGA 可程序邏輯閘（插卡式并可任意更換不同容量），并提供具備 DSP控制功能；TI- MSP430 省電型 16 位微控器；與 PC聯(lián)機采用 USB 2.0 傳輸，可任意設(shè)定控制參數(shù)作實時控制；12 Bits 2 頻道 ADC 輸入接口；12 Bits 2 頻道 DAC 輸出接口；128K RAM 與 512K Flash ROM 內(nèi)存；26PIN 輸出界面，提供交流伺服馬達控制接口；四位數(shù)LED 七段顯示功能控制；4＊4 矩陣鍵盤輸入控制；16點 I/O 由 LED 顯示，并提供輸出接點；光纖輸出端口與光纖輸入端口。
三相變頻驅(qū)動模塊:使用 IPM IGBT 模塊驅(qū)動電路;IGBT額定為 600V, 20A 以上;采用 0.05Ω、 20W、 1％精密電阻作 3 相電流測量;過電壓,過電流保護;配合光纖網(wǎng)絡(luò)通訊 FPGA 控制模塊使用。交流伺服馬達（三相電源）：額定輸出 300 W；額定扭力 10.1 ㎏-ｃ㎡；最大扭力 30.3 ㎏-ｃ㎡；額定轉(zhuǎn)速 3000 ＲＰＭ；最高轉(zhuǎn)速 4000 ＲＰＭ；連續(xù)電流 2.4Ａ；最大電流 7.2Ａ；轉(zhuǎn)子慣量 1.9 ㎏-ｃ㎡；光學(xué)編碼器直接聯(lián)結(jié)馬達，精度為 1000P/R；提供霍耳組件輸出信號；模塊式馬達固定底座直流伺服電機模塊：直流伺服電機要求采用知名品牌，額定功率 15 Watt；額定轉(zhuǎn)速 4500 rpm；額定電壓 ±
12 伏電壓；驅(qū)動功率芯片采用 MOSFET；500 P/R 光電譯碼器，與電機結(jié)合一體；ΦA、 ΦB 二相檢出；PWM與ΦA、 ΦB 皆以 LED 顯示動作；具備過電流、過電壓保護。
其他電機系統(tǒng)
1）微特伺服控制系統(tǒng)：支持實驗臺配合完成實驗，提供步進電機及伺服電機所需要的電源及控制部件，如移相電路、相位相差 90 度的交流電源、可編程設(shè)置的連續(xù)脈沖、單次脈沖、編程實現(xiàn)不同頻率跳躍式輸出的脈沖的脈沖控制器、伺服及步進電機功率驅(qū)動器、220V及 24V 可控電源等。
2）步進電機：類型：三相混合式；驅(qū)動電壓：DC(24-40)V；每相繞組電阻：1.2Ω 線電流(有效值)：2.8A；轉(zhuǎn)動慣量：0.22kg﹒cm2；最大靜力矩：0.8Nm。
3）交流伺服電機：控制電壓：220V 勵磁電壓：220V；額定轉(zhuǎn)速：2700r/min；極數(shù)：2 極；啟動電壓：8.8V。
重力負(fù)載仿真實物模型
模型重力反饋范圍 0-100KG，為各類電機調(diào)速閉環(huán)系統(tǒng)提供一個“大動態(tài)范圍”和“隨機性”特點的電機負(fù)載裝置，要求具有以下指標(biāo)：
重力和扭矩數(shù)據(jù)均采用數(shù)碼顯示；
重力測量精度：±0.01Kg；
扭矩轉(zhuǎn)換精度：±0.1N.M；
產(chǎn)品供電電源：交流 220V；
數(shù)據(jù)接口：封閉式航空插頭/座；
規(guī)格尺寸（長寬高 mm）：480*320*780
五、實驗臺能開設(shè)的實驗
標(biāo)準(zhǔn)配置應(yīng)該能滿足的實驗要求：
第一類：運動控制課程
（1）直流電機調(diào)速技術(shù)實驗項目
Ⅰ 以晶閘管全控橋構(gòu)成主電路基于晶閘管變流技術(shù)的直流電機調(diào)速系統(tǒng) Ⅱ 以全控型器件構(gòu)成主電路的基于 PWM 脈寬調(diào)制技術(shù)的直流電機調(diào)速系統(tǒng)
（2）交流電機調(diào)速技術(shù)實驗項目
Ⅰ 以雙向晶閘管構(gòu)成主電路的異步電動機交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)
Ⅱ 以全控型功率器件構(gòu)成主電路的鼠籠式三相異步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)
第二類：電機拖動課程
A、直流發(fā)電機的實驗研究
B、他勵/并勵直流電動機的實驗研究
C、直流發(fā)電機－電動機系統(tǒng)的機械特性和過渡過程
D、三相異步電動機的實驗研究
E、交流鼠籠電機電氣控制電路基本控制
第三類：電力電子課程
典型電力電子器件實驗
AC-DC 變換技術(shù)實驗
DC-DC 變換技術(shù)實驗
DC-AC 變換技術(shù)實驗
AC-AC 變換技術(shù)實驗
軟開關(guān)變換技術(shù)實驗
增配部分應(yīng)能滿足的實驗要求：
（1）交/直流電機 DSP 控制調(diào)速系統(tǒng)（基于 DSP28335算法）
（2）FPGA 創(chuàng)新電機控制系統(tǒng)實驗
ⅠFPGA 控制的交流伺服電機
Ⅱ直流伺服電機控制實驗
III 綜合創(chuàng)新研究性實驗。
（3）計算機平臺的 C++算法控制交/直流電機調(diào)速技術(shù)實驗項目
（4）高性能 ABB 工業(yè)變頻器應(yīng)用實驗。
（5）三相混合步進電機實驗
（6）交流伺服電機實驗
（7）PLC 可編程電機調(diào)速控制實驗

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交直流電機控制及變頻調(diào)速實驗臺