TYCXL-II研究型电力电子及电气传动创新平台

TYCXL-II研究型电力电子及电气传动创新平台

一、 产品设计理念 

“TYCXL-2型 研究型电力电子及电气传动创新平台”参考了近年来各大院校使用的电机、自动化、电力电子等方面教材的特点；根据《电机学》、《电力拖动》、《电力电子技术》、《电力拖动自动控制系统》、《电机的电子控制及其特性》、《机电传动与控制》、《运动控制》、《现代能源及发电技术》等专业的课程实验大纲为要求；结合先进的实验控制方式而开发的。本平台集数字电力电子技术、研究型交直流调速系统、风能发电、太阳能发电等多个方向的实验内容，主要为本科生的毕业设计、研究生的课题研究及教师的能力提升提供硬件环境。

二、 产品主要技术参数

1. 输入电源：三相四线(380V±10％50Hz)；

2. 工作环境：环境温度范围为-10℃～+40℃，相对湿度＜85％(25℃)海拔＜4000m；

3. CPU芯片

3.1两块dsp之间通过双口RAM惊醒数据交换，并且可相互中断，本平台采用两个TI公司TMS320F2812PGF做为主控芯片，一个DSP控制整流，一个DSP控制逆变。

3.2 TMS320F2812 芯片是TMS320C2000平台下的一种32位高性能定点DSP芯片，工作频率最大可到150MHz，内含128K×16位的片内Flash存储器，核心电压1.8V，I/O电压3.3V，采用封装为176针PGF。

4. RAM扩展

4.1采用赛高性能CMOS Static RAM，3.3V供电。存取时间最大值为15ns。4.2与2812相连接：18根地址线A0～A17；16根数据线D0～D15；片选CS连XZCS2。

5. PWM外扩电平转换：采用SN74LVTH16245A，5V转3.3V，3.3V供电双向16位，3态输出。OE和DIR为低电平时为B data to A bus； OE为低电平，DIR为3.3V时为A data to B bus。

6. 电源部分：

6.1采用TPS73HD318.输出3.3V和1.8V。上电复位。

6.2 5V进电采用圆孔插座便于适配器使用，另外还配有电源开关和电源指示灯。

7. 232串行通信：采用芯片MAX3232，3.3V供电。接口采用通用的9针接口。

8. CAN通信：采用SN65HVD230，3.3V供电。用端子引出CANH和CANL接口。

9. USB通讯：控制板增加USB通信方式。

10. 软件实现：

（1） Matlab函数可以自动完成调试、数据传递和验证

（2）在Matlab和DSP之间实时传递数据，而不用停在DSP中程序的执行

（3）支持XDS510/XDS560仿真器，可以高速调试硬件DSP目标板。

（4）提供嵌入式对象，可以访问C/C++变量和数据。

（5）对测试、验证和可视化DSP代码提供帮助。

（6）扩展Matlab工具箱的调试能力。

三、 产品详细配置说明

1. DJK01电源控制屏(铁质双层亚光密纹喷塑结构，铝质面板)

(1) 三相缺相指示、相序检测及过压指示

当输入设备的三相电源电压缺少任何一路或者两路，控制屏面板上相应指示灯亮；当三相电源正常时自动检测输入电源的相序关系，当电网电压值大于255V时自动发出告警信号。

(2) 交流电源(均带有过流保护措施)

提供交流电源：直流调速档为三相交流电  200V/3A

交流调速档为三相交流电  240V/3A

(3) 高压直流电源

励磁电源：220V/0.5A，具有输出短路保护。

(4) 数字式仪表

  交流数字电压表：可通过其下方的波段开关切换指示三相电网输入线电压，精度1.0级；

  真有效值交流数字电压表一只：测量范围0～500V，量程自动判断、自动切换，精度0.5级，三位半数显，为交流调速系统电力电子技术实验提供电压指示；

  真有效值交流数字电流表一只：测量范围0～5A，量程自动判断、自动切换，精度0.5级，三位半数显，具有超量程告警、指示及切断总电源功能，为调速系统提供电流指示；

  直流数字电压表一只：测量范围0～300V，三位半数显，输入阻抗为10MΩ，精度0.5级，为可逆调速系统提供电压指示；

  直流数字电流表一只：测量范围为0～5A，三位半数显，精度0.5级，具有超量程报警、指示、切断总电源等功能，为可逆调速系统提供电流指示。

(5) 人身安全保护体系

三相隔离变压器一组：三相电源首先通过三相漏电保护器，然后经钥匙开关、接触器到隔离变压器，使输出与电网隔离(浮地设计)，对人身安全起到一定的保护作用。

  电压型漏电保护器1：对隔离变压器前的线路出现的漏电现象进行保护，使控制屏内的接触器跳闸，切断电源。

  电压型漏电保护器2：对隔离变压器后的线路及实验过程中的接线等出现的漏电现象进行保护，发出声光报警信号并切断电源，确保人身安全。

  电流型漏电保护装置：控制屏若有漏电现象，漏电流超过一定值，即切断电源。

  实验连接线及插座：强、弱电连接及插座分开，不能混插。强电连接线及插座采用全封闭工艺，使用安全、可靠、防触电。

2. DK02实验桌

实验桌为铁质双层亚光密纹喷塑结构，桌面为防火、防水、耐磨高密度板,结构坚固，形状似长方体封闭式结构，造形美观大方；设有两个大抽屉、柜门，用于放置工具、存放挂件及资料等。桌面用于安装电源控制屏并提供一个宽敞舒适的工作台面。实验桌还设有四个万向轮和四个固定调节机构，便于移动和固定，有利于实验室的布局。

3. PEC01功率驱动保护组件

面板绘有功率驱动保护的原理框图，驱动电路安装在挂箱内，结构紧凑、原理直观。组件包括过压、欠压及过流保护电路；光藕隔离电路；IPM智能功率模块等。

4. PEC03 DSP矢量控制变频调速组件

面板绘有DSP矢量控制变频调速原理框图及各种接口，控制板安装在挂箱内，控制板包括DSP控制器最小系统，DSP的FLASH内烧录有矢量控制系统程序。

5. PEC06 三相数字PWM整流器组件

面板绘有三相数字PWM整流器原理框图及各种接口，控制板安装在挂箱内。

6. PEC09 单相、三相整流与隔离变压器组件

提供一只0～250V/0.5kVA单相交流自耦调压器，一个单相整流滤波电路，为相应的实验提供可调电源；提供一个输入电压220V/1.5A，输出电压220V/1.5A的隔离变压器，提供一个三相整流滤波电路，为相应实验提供直流电源。

7. DJ17三相线绕式异步电动机

8. DJ17-2线绕式异步电机转子专用箱

9. THREM-1型DSP实时在线仿真器（USB2.0），用于DSP程序的仿真、开发，应用程序的烧录。

四、 产品完成实验项目如下

1. 三相可控整流（APFC）

2. 三相PWM逆变

3. 三相有源逆变

4. 变频器调速能量回馈控制

5. 双馈电机控制

6. 风力发电研究

7. 光伏发电研究

8.交流异步电机变频调速系统

本平台的硬件结构完全对用户开放，有助于用户对器件封装、工艺结构的认识。其控制系统采用双路DSP TMS320F2812作为核心控制芯片，整流和逆变功率器件均采用IGBT，配置相应的控制对象，可完成多种研究型实验项目。本平台的硬件资源和通讯协议对用户开放，并提供一些案例，用户通过对案例的学习，可熟悉本平台的硬件构成、软件环境，并进一步自行设计各种复杂系统。
本平台的上位机软件环境采用Matlab，利用Matlab自带的有关TMS320F2812 DSP的Simulink模块库搭建控制算法。
研究内容
1、数字电力电子技术2、三相可控整流（APFC） 3、三相PWM逆变  4、三相有源逆变  5、变频调速能量回馈控制  6、双馈电机控制  7、风力发电研究  8、光伏发电研究  9、变频调速系统研究