电机调速dsp教学实验系统的制作方法
专利名称：电机调速dsp教学实验系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种教学实验系统，特别涉及一种电机调速DSP教学实验系统。
背景技术：
现有的电机调速教学实验系统，广泛应用于高校实验室教学中。学生对照实验操作手册按部就班地进行操作，验证得出的实验结果与理论值相符。学生在操作过程中往往不明白为何如此操作，动手能力和思考能力的锻炼分离，最后掌握的知识仍然是书本上的理论知识。尤其是电力电子和电机拖动实验，具有多种实现方法，电气结构复杂多样，而教学实验系统相对独立，各成系统，不适合培养学生的知识综合运用能力和创新能力。
发明内容本实用新型是针对现有调速教学实验系统存在的问题，提出了一种电机调速DSP 教学实验系统，各个部分均采用模块化设计，每个模块可单独使用，也可以组合拼接使用， 实验内容由学生自己设计，教师监督。本实用新型的技术方案为一种电机调速DSP教学实验系统，包括主电路和控制电路，主电路依次包括EMI电路、继电器电路、IGBT整流桥、充电电路、IGBT逆变桥、二级EMI 电路、交流电机；控制电路包括整流IGBT驱动、逆变IGBT驱动、电平转换电路、辅助电源、 信号检测与转接电路、DSP、电脑；电脑内的设定数据经过DSP数字信号处理器处理后到信号检测与转接电路中进行转换，输出PWM波，分别经过电平转换电路转换电压后送入整流 IGBT驱动和逆变IGBT驱动对IGBT整流桥、IGBT逆变桥进行控制；EMI电路和二级EMI电路的输入输出信号，送入DSP数字信号处理器进行处理，反馈回电脑。所述IGBT整流桥和IGBT逆变桥采用英飞凌的BSM75GB120DLC驱动管，整流IGBT 驱动、逆变IGBT驱动采用陕西高科电力电子有限公司的IGC2. 6三相全桥驱动板，DSP数字信号处理器为美国TI的TMS320F2812。本实用新型的有益效果在于本实用新型电机调速DSP教学实验系统，适用于多个专业电气工程及其自动化、自动化、计算机、电力电子与电机拖动、电机与电器。各个部分均采用模块化设计，每个模块可单独使用，也可以组合拼接使用，学生可自行设计相关实验，在教师的监督下实现各种实验，可以培养学生的知识综合运用能力、创新能力和动手能力。
图1是本实用新型电机调速DSP教学实验系统结构框图；图2为本实用新型电机调速DSP教学实验系统的继电器电路图；图3为本实用新型电机调速DSP教学实验系统的电平转换电路图。
具体实施方式
[0010] 如图1所示电机调速DSP教学实验系统结构框图，包括EMI (Electro Magnetic Interference电磁干扰)电路1和6、继电器电路2、IGBT整流桥3、充电电路4、IGBT逆变桥5、交流电机7、整流IGBT驱动8、逆变IGBT驱动9、电平转换电路14和15、辅助电源10、 信号检测与转接电路11、DSP (digital signal processor数字信号处理器)12、电脑13。 其中的IGBT整流桥3和IGBT逆变桥5采用英飞凌的BSM75GB120DLC驱动管，IGBT驱动8 和9采用陕西高科电力电子有限公司的IGC2. 6三相全桥驱动板，交流电机7为2. 2KW三相交流异步电机，DSP12为美国TI的TMS320F2812。 电机调速DSP教学实验系统包括主电路和控制电路。主电路依次包括EMI电路1、 继电器电路2、IGBT整流桥3、充电电路4、IGBT逆变桥5、二级EMI电路6、交流电机7。控制电路是整流IGBT驱动8、逆变IGBT驱动9、电平转换电路14和15、辅助电源10、信号检测与转接电路11、DSP12、电脑13。主电路中，电网的三相电经过EMI电路1进入继电器电路2，继电器电路2由辅助电源10提供5V电源，继电器电路2与IGBT整流桥3连接，将三相交流电转换成直流电，直流电可调，可用来驱动直流电机或者经过充电电路4给电池充电，形成不可间断电源。直流电再经过IGBT逆变桥5，转换成电压频率可变的三相交流电，再经过二级EMI电路6输入到交流电机7定子侧进行调速。控制电路中，用户在电脑13上设定实验参数，传输给DSP12，DSP12经过信号检测与转接电路11，产生12路3. 3V的PWM波，经过电平转换电路14和15转换成5V的P丽波输送给整流IGBT驱动8和逆变IGBT驱动9，分别驱动IGBT整流桥3和IGBT逆变桥5。信号检测与转接电路11接收EMI电路1和二级EMI电路6的输入输出信号，输出给DSP12进行处理，反馈回电脑13，形成双PWM双闭环控制。如图2所示电机调速DSP教学实验系统的继电器电路图，IOl为输入侧电平，gnd 为输入侧地。RlOl、R102和ClOl —起构成输入分压滤波环节，产生一个能驱动QlOl基极的电压，QlOl三极管采用S9014。+5V电源、R103和光耦芯片TLP521-1的输入侧的发光二极管一起构成稳定的驱动回路，如果IOl输入电平不稳定，只要能驱动QlOl三极管的门极， 就可以使光耦芯片的输入侧电平稳定。图2中KOl为交流220V继电器，包括5个端子，端子1为公共触点01C，端子2为常闭触点01B，端子3为常开触点01K，端子4和5为线圈的两端。公共触点OlC和常开触点OlK接到交流220V两端。GND为输出侧地，+12V电源、R104、R105和光耦芯片TLP521-1 的输出侧一起构成输出回路，R106、R107和C102 —起构成输出分压滤波环节，产生能驱动 Q102三极管基极的电压，Q102导通即可与+12V电源形成回路，电流流过继电器线圈，产生电磁吸合力，常闭触点断开，常开触点吸合，交流220V即可通过。R108和C103为缓冲回路， DlOl起到反向保护作用。如图3所示电机调速DSP教学实验系统的电平转换电路图，DSP输出的PWM波电平为3. 3V，IGBT驱动电路的输入电平为5V，所以中间需要一个电平转换电路，选用TI的 ⑶40109芯片，共含4路，A、B、C、D为芯片输入端，EA、EB、EC、ED为各自对应的使能端，E、 F、G、H为各自对应的输出端，NC为空脚，VCC是电路的供电电压+5V电源，VDD是芯片的工作电压+5V电源，GND为公共接地端，Cl和C2为滤波电容。
权利要求1.一种电机调速DSP教学实验系统，其特征在于，包括主电路和控制电路，主电路依次包括EMI电路(1)、继电器电路(2)、IGBT整流桥(3)、充电电路(4)、IGBT逆变桥(5)、二级 EMI电路(6 )、交流电机(7 )；控制电路包括整流IGBT驱动(8 )、逆变IGBT驱动(9 )、电平转换电路(14、15)、辅助电源(10)、信号检测与转接电路(11)、DSP (12)、电脑(13)；电脑(13) 内的设定数据经过DSP数字信号处理器(12)处理后到信号检测与转接电路(11)中进行转换，输出PWM波，分别经过电平转换电路(14、15)转换电压后送入整流IGBT驱动(8)和逆变 IGBT驱动(9)对IGBT整流桥(3)、IGBT逆变桥(5)进行控制；EMI电路(1)和二级EMI电路 (6)的输入输出信号，送入DSP数字信号处理器(12)进行处理，反馈回电脑(13)。
2.根据权利要求1所述电机调速DSP教学实验系统，其特征在于，所述IGBT整流桥(3) 和IGBT逆变桥(5)采用英飞凌的BSM75GB120DLC驱动管，整流IGBT驱动(8)、逆变IGBT 驱动(9)采用陕西高科电力电子有限公司的IGC2. 6三相全桥驱动板，DSP数字信号处理器 (12)为美国 TI 的 TMS320F2812o
专利摘要本实用新型涉及一种电机调速DSP教学实验系统，双PWM变频调速系统，以DSP数字信号处理器为主控芯片，通过信号检测与转接电路和电平转换电路来控制IGBT驱动，IGBT整流桥和IGBT逆变桥一起构成双PWM结构，再结合EMI电路、辅助电源、充电电路和继电器电路一起构成整个系统。由于实验系统各个部分都是模块化设计，可以进行多种组合实验单桥整流、变频调速，电能回馈、不可间断电源等。学生可以根据需要利用实验系统自己设计实验，加强了知识自组织能力和动手能力。
文档编号G09B25/02GK202258087SQ20112027185
公开日2012年5月30日 申请日期2011年7月29日 优先权日2011年7月29日
发明者张冬冬, 李铁栓 申请人:上海理工大学
技术领域：
本实用新型涉及一种教学实验系统，特别涉及一种电机调速DSP教学实验系统。
背景技术：
现有的电机调速教学实验系统，广泛应用于高校实验室教学中。学生对照实验操作手册按部就班地进行操作，验证得出的实验结果与理论值相符。学生在操作过程中往往不明白为何如此操作，动手能力和思考能力的锻炼分离，最后掌握的知识仍然是书本上的理论知识。尤其是电力电子和电机拖动实验，具有多种实现方法，电气结构复杂多样，而教学实验系统相对独立，各成系统，不适合培养学生的知识综合运用能力和创新能力。
发明内容本实用新型是针对现有调速教学实验系统存在的问题，提出了一种电机调速DSP 教学实验系统，各个部分均采用模块化设计，每个模块可单独使用，也可以组合拼接使用， 实验内容由学生自己设计，教师监督。本实用新型的技术方案为一种电机调速DSP教学实验系统，包括主电路和控制电路，主电路依次包括EMI电路、继电器电路、IGBT整流桥、充电电路、IGBT逆变桥、二级EMI 电路、交流电机；控制电路包括整流IGBT驱动、逆变IGBT驱动、电平转换电路、辅助电源、 信号检测与转接电路、DSP、电脑；电脑内的设定数据经过DSP数字信号处理器处理后到信号检测与转接电路中进行转换，输出PWM波，分别经过电平转换电路转换电压后送入整流 IGBT驱动和逆变IGBT驱动对IGBT整流桥、IGBT逆变桥进行控制；EMI电路和二级EMI电路的输入输出信号，送入DSP数字信号处理器进行处理，反馈回电脑。所述IGBT整流桥和IGBT逆变桥采用英飞凌的BSM75GB120DLC驱动管，整流IGBT 驱动、逆变IGBT驱动采用陕西高科电力电子有限公司的IGC2. 6三相全桥驱动板，DSP数字信号处理器为美国TI的TMS320F2812。本实用新型的有益效果在于本实用新型电机调速DSP教学实验系统，适用于多个专业电气工程及其自动化、自动化、计算机、电力电子与电机拖动、电机与电器。各个部分均采用模块化设计，每个模块可单独使用，也可以组合拼接使用，学生可自行设计相关实验，在教师的监督下实现各种实验，可以培养学生的知识综合运用能力、创新能力和动手能力。
图1是本实用新型电机调速DSP教学实验系统结构框图；图2为本实用新型电机调速DSP教学实验系统的继电器电路图；图3为本实用新型电机调速DSP教学实验系统的电平转换电路图。
具体实施方式
[0010] 如图1所示电机调速DSP教学实验系统结构框图，包括EMI (Electro Magnetic Interference电磁干扰)电路1和6、继电器电路2、IGBT整流桥3、充电电路4、IGBT逆变桥5、交流电机7、整流IGBT驱动8、逆变IGBT驱动9、电平转换电路14和15、辅助电源10、 信号检测与转接电路11、DSP (digital signal processor数字信号处理器)12、电脑13。 其中的IGBT整流桥3和IGBT逆变桥5采用英飞凌的BSM75GB120DLC驱动管，IGBT驱动8 和9采用陕西高科电力电子有限公司的IGC2. 6三相全桥驱动板，交流电机7为2. 2KW三相交流异步电机，DSP12为美国TI的TMS320F2812。 电机调速DSP教学实验系统包括主电路和控制电路。主电路依次包括EMI电路1、 继电器电路2、IGBT整流桥3、充电电路4、IGBT逆变桥5、二级EMI电路6、交流电机7。控制电路是整流IGBT驱动8、逆变IGBT驱动9、电平转换电路14和15、辅助电源10、信号检测与转接电路11、DSP12、电脑13。主电路中，电网的三相电经过EMI电路1进入继电器电路2，继电器电路2由辅助电源10提供5V电源，继电器电路2与IGBT整流桥3连接，将三相交流电转换成直流电，直流电可调，可用来驱动直流电机或者经过充电电路4给电池充电，形成不可间断电源。直流电再经过IGBT逆变桥5，转换成电压频率可变的三相交流电，再经过二级EMI电路6输入到交流电机7定子侧进行调速。控制电路中，用户在电脑13上设定实验参数，传输给DSP12，DSP12经过信号检测与转接电路11，产生12路3. 3V的PWM波，经过电平转换电路14和15转换成5V的P丽波输送给整流IGBT驱动8和逆变IGBT驱动9，分别驱动IGBT整流桥3和IGBT逆变桥5。信号检测与转接电路11接收EMI电路1和二级EMI电路6的输入输出信号，输出给DSP12进行处理，反馈回电脑13，形成双PWM双闭环控制。如图2所示电机调速DSP教学实验系统的继电器电路图，IOl为输入侧电平，gnd 为输入侧地。RlOl、R102和ClOl —起构成输入分压滤波环节，产生一个能驱动QlOl基极的电压，QlOl三极管采用S9014。+5V电源、R103和光耦芯片TLP521-1的输入侧的发光二极管一起构成稳定的驱动回路，如果IOl输入电平不稳定，只要能驱动QlOl三极管的门极， 就可以使光耦芯片的输入侧电平稳定。图2中KOl为交流220V继电器，包括5个端子，端子1为公共触点01C，端子2为常闭触点01B，端子3为常开触点01K，端子4和5为线圈的两端。公共触点OlC和常开触点OlK接到交流220V两端。GND为输出侧地，+12V电源、R104、R105和光耦芯片TLP521-1 的输出侧一起构成输出回路，R106、R107和C102 —起构成输出分压滤波环节，产生能驱动 Q102三极管基极的电压，Q102导通即可与+12V电源形成回路，电流流过继电器线圈，产生电磁吸合力，常闭触点断开，常开触点吸合，交流220V即可通过。R108和C103为缓冲回路， DlOl起到反向保护作用。如图3所示电机调速DSP教学实验系统的电平转换电路图，DSP输出的PWM波电平为3. 3V，IGBT驱动电路的输入电平为5V，所以中间需要一个电平转换电路，选用TI的 ⑶40109芯片，共含4路，A、B、C、D为芯片输入端，EA、EB、EC、ED为各自对应的使能端，E、 F、G、H为各自对应的输出端，NC为空脚，VCC是电路的供电电压+5V电源，VDD是芯片的工作电压+5V电源，GND为公共接地端，Cl和C2为滤波电容。
权利要求1.一种电机调速DSP教学实验系统，其特征在于，包括主电路和控制电路，主电路依次包括EMI电路(1)、继电器电路(2)、IGBT整流桥(3)、充电电路(4)、IGBT逆变桥(5)、二级 EMI电路(6 )、交流电机(7 )；控制电路包括整流IGBT驱动(8 )、逆变IGBT驱动(9 )、电平转换电路(14、15)、辅助电源(10)、信号检测与转接电路(11)、DSP (12)、电脑(13)；电脑(13) 内的设定数据经过DSP数字信号处理器(12)处理后到信号检测与转接电路(11)中进行转换，输出PWM波，分别经过电平转换电路(14、15)转换电压后送入整流IGBT驱动(8)和逆变 IGBT驱动(9)对IGBT整流桥(3)、IGBT逆变桥(5)进行控制；EMI电路(1)和二级EMI电路 (6)的输入输出信号，送入DSP数字信号处理器(12)进行处理，反馈回电脑(13)。
2.根据权利要求1所述电机调速DSP教学实验系统，其特征在于，所述IGBT整流桥(3) 和IGBT逆变桥(5)采用英飞凌的BSM75GB120DLC驱动管，整流IGBT驱动(8)、逆变IGBT 驱动(9)采用陕西高科电力电子有限公司的IGC2. 6三相全桥驱动板，DSP数字信号处理器 (12)为美国 TI 的 TMS320F2812o
专利摘要本实用新型涉及一种电机调速DSP教学实验系统，双PWM变频调速系统，以DSP数字信号处理器为主控芯片，通过信号检测与转接电路和电平转换电路来控制IGBT驱动，IGBT整流桥和IGBT逆变桥一起构成双PWM结构，再结合EMI电路、辅助电源、充电电路和继电器电路一起构成整个系统。由于实验系统各个部分都是模块化设计，可以进行多种组合实验单桥整流、变频调速，电能回馈、不可间断电源等。学生可以根据需要利用实验系统自己设计实验，加强了知识自组织能力和动手能力。
文档编号G09B25/02GK202258087SQ20112027185
公开日2012年5月30日 申请日期2011年7月29日 优先权日2011年7月29日
发明者张冬冬, 李铁栓 申请人:上海理工大学
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