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电气控制综合实验系统
 
 
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■电气控制综合实验系统
EL-DS-ZH31
类别: 控制类
图片及文字介绍仅供参考,请以实物为准
   
产品描述  

产品名称:电气控制系统综合实验台

产品型号:EL-DS-ZH31

产品介绍:

一、设备简介

EL-DS-ZH31电气控制系统综合实验台是针对工科高校本、专科电气信息类电气工程及其自动化专业以及自动化专业的实验教学而设计的,适合于《电力电子技术》、《自动控制原理》、《计算机控制技术》、《电器控制技术》、《直流调速系统》、《交流调速系统》、《变频技术》、《计算机控制》以及非电机专业的《电机与拖动基础》等多门课程的教学实验。

实验系统在坚持原有功能多、可扩展性强的原则同时,进一步提高了实验内容设置的系统性。实验系统主体结构和基本功能单元与老型号相似,仍然采用固定单元和活动挂件组合的形式,在功能单元的划分和布局方面较原来型号有较大改进。

新单元的划分提高了实验单元的通用性,降低了功能单元的冗余,提高了产品的可靠性,从而大大降低了产品的生产和维护费用,设备主要的规格及结构如下:

1)、设备规格尺寸:1.6*1.5*0.75米(长×高×宽),整套设备分为实验主控柜及实验桌2个部分;

2)、“实验主控柜”为铁质材料,内部集成380V电源控制柜、电源供电系统、380V隔离变压器、电源检测及保护系统、信号检测系统、电机接口系统、转速信号采集系统、制动负载控制系统等;

3)、“实验桌”材质为铁质材料和钢木复合材料可选,整个实验桌具有键盘和抽拉拖盘、抽屉,1个电脑主机柜(电脑主机柜与实验桌为一个整体,确保安全),电脑主机柜带锁,带有储物柜和抽屉,用于储存功能挂件、实验配件等;

4)、设备总电源输入采用三相四线制,交流380V±5%50Hz,上限电流不超过16A,总功率为1000W

5)、设备所使用的“三相隔离变压器”,是一套独立的模组,外围具有专用的机箱保护,所有输入和输出的接线端子,都是引接到导机箱壳上,机壳上带有散热孔,机壳带有4个橡胶软垫,该隔离变压器输入三相四线380V电压,输出三相四线3组电源,分别是三相四线380V、220V、90V,分别用于完成运动控制、电机拖动、电力电子等相关的实验项目,整套三相隔离变压器功率为1000W。

 (6)、设备具有漏电过压欠压过流缺相乱序欠磁短路等系统保护功能,且在出现错误的时候可以通过声音和指示灯给出双重提示,同时切断主电源,保护功能可以根据实验的需要进行选择,保护功能可以通过系统工作模式开关进行设定,使系统更灵活。

二、实验主控柜技术介绍

1)电源控制单元  

Ø 智能电源工作模式:提供交流(220V)/交流(380V)/直流(80V)/直流(110V)/电力电子(220V)/电机拖动(0~380V)等6种可选电源模式设置;

Ø 多层电源控制:采用多级电源控制,确保教师能够更好的对设备的管理,第一层采用带有漏电和过流保护的空气开关作为三相电源总闸,空气开关采用名牌产品,第二层采用高档锁芯的钥匙开关作为控制电路的工作开关,以上开关均属硬开关;

Ø 多层故障保护:第一层直接在380V的每一相电源上设置“快熔”型保险管,保证系统在接线失误时造成的过流损坏设备;第二层是系统内置了一套“智能自动故障检测系统”,可以检测设备及实验电路中出现的漏电过压欠压过流缺相乱序欠磁等故障,而且在出现错误的时候可以通过声音和指示灯给出双重提示,同时切断主电源;第三层是系统内部还内置一套多输出的“隔离变压器单元”,该单元自重达30kg,性能稳定安全,为整台设备提供安全的,与大地不形成回路380V、220V、110V、90V等交流“浮地”电源,可有效防止常见的触电事故。

Ø 转速检测及变换:具有检测光电编码器速度脉冲经过转换并在转速表上显示,转速显示范围可达-1999+2000rpm,同时将转速信号进行转化成-10V+10V模拟量,用于实验和科研时的反馈闭环信号。

Ø 多种计算机通信接口:具有1个串口、1个并口1USB接口,完成计算机控制

Ø 数字虚拟仪器单元接口:具有两个独立的虚拟示波器信号测量通道接口。

2)检测单元  

Ø 三相电流检测及变换:此单元提供两组通用电流检测单元,检测元件采用“军工品质”定制的电流传感器,实验中可同时测量两路交流电流、或者直流电流,测量范围020A

Ø 三相电压检测及变换:本单元用于检测对称三相交流电压,检测元件为“军工品质”定制的电压传感器,输入范围三相交流 0500V

Ø 电压检测及变换:通用电压检测单元,可检测交直流电压,检测元件为显性光耦,测量范围-700V~+700V

Ø 智能负载控制器:此单元用于控制磁粉制动器,实现负载模拟功能,可提供转矩02N.m,输出功率0-1000W(默认配置100W,根据机组最大可配置到1000W),可以实现智能负载信号给定,可以实现函数型负载给定、功率型负载给定、恒转矩型给定3种模式,输出信号显示分为N.M和W两种单位模式,根据不同的应用场景进行灵活的设置,大大提高了实验效率和为学校的教学及科研提供基础,如下图:

Ø 三相同步变压器:同步变压器单元,提供三相同步信号测试点以及两路同步信号输出接口,同步信号有效值为6V

3)电机接口单元  

Ø 可调励磁电源:两组独立可调开关稳压电源,输出范围为直流80110V(根据具体订货所配置的不同电机可升级到250V),通过面板上的旋钮电位器调节,专门为直流电动机和直流发电机提供励磁电源配置,两组电源公用一个输出指示表,通过面板上的开关切换显示哪组输出。电源具有过载及短路保护功能。

Ø 平波电抗器:提供一个200mH/2A的工频电抗器,为调速实验中平滑主回路电流。

Ø 两组双刀开关:配置两组双刀双掷开关,电流容量10A,为电机拖动实验时切换线路设置。

Ø 直流电动机接口:电机与实验台之间的连接采用“航空插头/座”方式,确保人身意外触电,造成人员损伤,该接口采用1个5芯的航空插座与发电机相连。

Ø 直流发电机接口:电机与实验台之间的连接采用“航空插头/座”方式,采用1个5芯的航空插座与发电机相连。

Ø 三相鼠笼式异步电动机接口:电机与实验台之间的连接采用“航空插头/座”方式,采用1个7芯的航空插座与发电机相连。

Ø 三相绕线式异步电动机接口:电机与实验台之间的连接采用“航空插头/座”方式,采用1个7芯的航空插座与发电机相连。

4)主电源接口单元

Ø 三相隔离主电路选择单元:该电源已与电网隔离,防止最普遍的触电事故,该选开关有三档输出,分别为线电压90V220V380V,通过转换开关选择输出电压,满足不同实验需要,每组输出单独工作,额定功率500W

Ø 三相带漏电保护空气开关:漏电流超过30mA自动切断电源。

Ø 三相电源电压显示:数字显示主电源相电压值。

Ø 主电源隔离测试点:隔离测试主电源电压波形和相位,可在同步信号相位整定时提供低压参考信号。

5)计算机程序数字控制电机研究系统:

Ø 该单元内置有高精度的8路独立AD、2路DA、16路DI/DO单元模块,每路AD精度可达12位,采样速率高达1Mb/s,可实现PC机模式下的智能算法电机实验;

Ø 配套计算机调速研究集成开发软件,提供13个C++语言算法的实验控制程序,可实现对三相交流电机及直流电机的计算机数控开发;

Ø 本功能需要用户配套通用计算机,计算机要具有USB口,串口,操作系统为XP或WIN7,配套计算机开发界面简洁友好,参考下图:

6)人机交互工业控制单元

Ø 该控制单元操作平台大气美观,规格345*300(mm),操作平台集成有液晶屏及驱动电路、德国西门子生产的工业微程序控制器、自定义控制IO、232通信与控制接口、带有常开和常闭触点的平头型工业按钮、带隔离的220V继电器型工业开关、AD采集模块、开发好的(嵌入式型)工业交互控制界面软件样例等;

Ø 液晶屏为TFT真彩色液晶,带有触摸控制功能,屏幕尺寸为7寸,分辨率为800*480,带液晶驱动电路,驱动CPU为ARM处理器,400M主频,内置64M RAM,128M FLASH等;

Ø 工业CPU主控制器,CPU工作符合欧洲及中国工业产品应用及使用安全检测标准,对供电环境不好的环境适应强,特别是在电机控制系统中,三相电路通电和断电,以及电机启停过程中,也不会造成“主控制器”死机;

Ø 除了系统使用之外,该控制单元具有10个数据编程接口供用户进行二次开发;

Ø AD采集模块,AD采集模块配合工业CPU及ARM处理器来使用,其中,AD独立采集通道为4路,采样精度为10位,采样范围0-10V,采集模块采用独立的模块,可以更换升级。

Ø 系统提供软件,软件具有可以显示电机工作动画及转速显示、电机电流、电机电压、电源运行状态、还可以人工操控整套实验设备的工作等功能。

三、设备配套的特色模型说明

1)重力负载实物测试模型

Ø 模型重力反馈范围0-100KG,为各类电机调速闭环系统提供一个“大动态范围”和“随机性”特点的电机负载装置,具有以下指标:

Ø 重力和扭矩数据均采用数码显示;

Ø 重力测量精度:±0.01Kg;

Ø 扭矩转换精度:±0.1N.M;

Ø 产品供电电源:交流220V;

Ø 数据接口:封闭式航空插头/座;

Ø 规格尺寸(长宽高mm):480*320*780

2)电力电子新器件实验箱A(独立箱式)

1、 高压交流电源1组:220V交流电源1路,电源输出带有过流熔断保护装置,带有高压电源开关;

2、 低压交流电源2组:具有交流15V、交流30V输出,带输出过流保护,同时该电源区域配有一个独立整流滤波电路,可根据实际电路组合,获得24V-30V的直流电输出;

3、 固定输出的直流电源3路:具有+5V/3A+12V/500mA-12V/500mA,都带有过流保护;

4、 可调输出的直流电源1路:1.310.5V可调,带有过流保护;

5、 多功能PWMSPWM波形发生器单元:2组信号输出接口,该单元能够产生PWM信号、SPWM信号、功率脉冲信号、软开关控制信号,面板上有详细原理示意图,注意事项及操作流程图,以及载波频率调节旋钮、正弦波幅频调节旋钮、直流电压给定旋钮及给定范围切换开关、信号叠加切换开关、死区调节旋钮、正/PWM输出端、同步信号输入端、调功控制脉冲输出端、软开关主辐管控制脉冲输出端、脉冲封锁输入端、两组脉冲驱动等电路;

6、 2路灯泡负载单元:额定电压220V,灯泡带有防爆护罩;

7、 3组功率电阻负载单元:750欧姆/50W功率电路2组、500欧姆/50W功率电路1组;

8、 1组电感负载单元:用于进行电力电子器件特性测试;

9、 1个指针式电压表:测量量程,直流0-200V(默认)或交流0-250V

10、 1个指针式电流表:测量范围,直流0-2A

11、 1个高精度数显直流电压表:测量范围,直流0-20V

12、 1组脉冲变压器隔离驱动测试实验单元,用于信号保护隔离,保护实验过程误操作及强弱电信号串扰,减少设备损毁概率;

(3) 典型器件及驱动模块(独立模块式)

该电力电子器件为独立模块形式,独立模块规格(长宽高cm):23 *14 *5;独立模块结构采用“模块电路板+有机玻璃罩+弹簧固定座”模式,有效保护模块电路,同时便于学生观察到器件实物;模块电路板采用双层电路板,电路板正面采用覆膜丝印技术,有实验插接导线孔,孔径为Ø2规格,预留调节部件及显示窗口等,电路板背面有实验所需的电子器件,并用透明有机玻璃罩住,具体模块及参考实物如下:

11个型号为2P4MSCR晶闸管器件、驱动电路、RC吸收辅助电路;

21个型号为TIP122GTR器件及隔离型驱动测试实验电路模块;

31个型号为IRF830MOSFET器件及光电隔离驱动测试实验电路模块;

41个型号为G20N60IGBT器件及IGBT驱动测试实验电路模块;

设备常规可完成的实验项目(以下实验为通用实验项目,具体根据客户要求可以增减)

第一类:运动控制课程

(1) 直流电机调速技术实验项目

 以晶闸管全控桥构成主电路基于晶闸管变流技术的直流电机调速系统

实验一    带电流截止负反馈的转速负反馈直流调速系统

实验二    转速、电流双闭环直流调速系统

实验三    转速、电流、电流变化率三闭环直流调速系统

实验四    转速、电流、电压三闭环直流调速系统

实验五    逻辑无环流可逆直流调速系统

 以全控型器件构成主电路的基于PWM脉宽调制技术的直流电机调速系统

实验一    带电流截止负反馈的转速负反馈单极性PWM不可逆直流调速系统

实验二    转速、电流双闭环单极性PWM不可逆直流调速系统

实验三    带电流截止负反馈的转速负反馈双极性PWM不可逆直流调速系统

实验四    转速、电流双闭环双极性PWM不可逆直流调速系统

实验五    转速、电流双闭环双极性PWM可逆直流调速系统

2)交流电机调速技术实验项目

 以双向晶闸管构成主电路的异步电动机交流调压调速系统

实验一    鼠笼式转子异步电动机开环变压调速系统

实验二    转速、电流双闭环控制的鼠笼式转子异步电动机变压调速系统

 以全控型功率器件构成主电路的鼠笼式三相异步电动机变频调速系统

实验一    恒压频比控制的异步电动机的机械特性研究

实验二    转速开环的电压源型异步电动机变频调速系统

实验三    转速闭环的电压源型异步电动机变频调速系统

实验四    转速、电流双闭环的电压源型异步电动机变频调速系统

实验五    转速闭环、转差频率控制的异步电动机变频调速系统

3)通用变频器应用实验

实验一    变频器的认识实验(基本操作及参数设定)

1) 数字执行机构的操作方法实验

2) 输入电压设定实验

3) 外部终端信号的运行实验
4) 设定变频器时间实验
5) 速度设置实验
6) 变速度运行实验
7) 紧急制动的方法实验

8) 紧急直流制动实验

9) 设定频率的变化特性实验

10)运转中制动的设定标准实验

11)输出功能的选择实验

12)按客户需求增加的其它实验

实验二    开环系统实验

实验三    多段恒速运转实验

实验四    闭环系统矢量应用实验

实验五    速度定位系统矢量应用实验

实验六    PID控制系统

4)计算机软件控制交、直流电机调速技术实验项目(研究型)

实验一 基于C+程序控制”的带电流截止负反馈的转速负反馈直流调速系统

实验二 基于C+程序控制”的转速、电流双闭环直流调速系统

实验三 基于C+程序控制”的转速、电流、电流变化率三闭环直流调速系统

实验四 基于C+程序控制”的转速、电流、电压三闭环直流调速系统

实验五 基于C+程序控制”的带电流截止负反馈的转速负反馈单极性PWM不可逆直流调速系统

实验六 基于C+程序控制”的转速、电流双闭环单极性PWM不可逆直流调速系统

实验七 基于C+程序控制”的带电流截止负反馈的转速负反馈双极性PWM不可逆直流调速系统

实验八 基于C+程序控制”的转速、电流双闭环双极性PWM不可逆直流调速系统

实验九 基于C+程序控制”的恒压频比控制的异步电动机的机械特性研究

实验十 基于C+程序控制”的转速开环的电压源型异步电动机变频调速系统

实验十一 基于C+程序控制”的转速闭环的电压源型异步电动机变频调速系统

实验十二 基于C+程序控制”的转速、电流双闭环的电压源型异步电动机变频调速系统

实验十三 基于C+程序控制”的转速闭环、转差频率控制的异步电动机变频调速系统

5DSP电机控制实验开发系统

一)带速度传感器的三相异步电动机FOC控制方案

实验一 开环启动功率单元测试实验

实验二 电流和速度测量模块测试实验

实验三 电流模型磁链计算模块测试实验

实验四 电流闭环调节器功能测试实验

实验五 电流速度双闭环系统功能测试实验

二)直流有刷电动机双闭环PWM控制方案

实验一 开环启动电流速度测量测试实验

实验二 电流闭环调节器功能测试实验

实验三 电流速度双闭环系统功能测试实验

)、直流无刷电动机PWM控制方案

实验一 开环启动电流速度测量测试实验

实验二 速度闭环系统功能测试实验

四)永磁同步电动机FOC控制方案

实验一 开环启动功率单元测试实验

实验二 电流和速度测量模块测试实验

实验三 相位初始化测试实验

实验四 电流闭环调节器功能测试实验

实验五 电流速度双闭环系统功能测试实验

五)步进电机DSP控制方案

实验一 固定步数六拍工作模式测试实验

实验二 固定步数十二拍工作模式测试实验(2407CPU独有)

实验三 连续两相六拍工作模式测试实验

实验四 连续三相十二拍工作模式测试实验(2407CPU独有)

第二类:电力电子课程

(1) 典型电力电子器件实验

实验一、三相锯齿波移相触发电路的研究

实验二、单相PWMSPWM脉宽调制波形发生电路研究

实验三、基本型三相SPWM脉宽调制波形发生电路的研究

实验四、改进型(三次谐波注入)三相SPWM脉宽调制波形发生电路研究

实验五、SCR(单向和双向)特性与触发实验

实验六、MOSFET的特性、驱动与保护实验

实验七、IGBT的特性、驱动与保护实验

(2) AC-DC变换技术实验

实验一、单相桥式半控整流电路

实验二、三相桥式全控整流电路

(3) DC-DC变换技术实验

实验一、Buck变换电路研究

实验二、Boost变换电路研究

实验三、Buck-Boost变换电路研究

实验四、Cuk变换电路研究

实验五、Zeta变换电路研究

实验六、Sepic变换电路研究

(4) DC-AC变换技术实验

实验一、单相SPWM电压型逆变电路研究

实验二、基本型三相SPWM电压型逆变电路研究

实验三、改进型(三次谐波注入)三相SPWM电压型逆变电路研究

(5) AC-AC变换技术实验

实验一、单相交流调压电路

实验二、三相交流调压电路

(6) 软开关变换技术实验

实验一 零电压开通型PWM电路的研究(ZVS PWM

实验二 零电流关断型PWM电路的研究(ZCS PWM

第三类:自动控制实验:

实验一 典型环节及其阶跃响应实验

实验二 二阶系统的阶跃响应实验

实验三 控制系统的稳定性分析实验

实验四 系统频率特性测量实验

实验五 连续系统串联校正实验

实验六 数字PID控制实验

实验七 状态反馈与状态观测器实验

实验八 解藕控制实验

实验九 采样定理验证实验

实验十 非线性环节实验

实验十 相轨迹实验

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