大功率电机控制技术实验台,大功率电机电气实训装置

一、装置特别点

1.各功能结合套件应用积木式构造，方便二次研发及功能拓展；

2.全部实验连线均在控制屏操作面板上连接即可，无需直接接触电机，安全可靠性；

3.全部电机均选用工业现场应用的2kW中小型功率（W）电机，能真实反映电机本身特性；

4.该实验台带有电压（V）型和电流（A）型漏电保护功能，保证实验进程中实操者的人生安全和设备的保护；

5.整套性强，从仪表器具仪表、专用电源、电机机组、实验部位件及实验专用实验连接线等均配套齐全；配套件的功能、规格等紧密集合实验的要实行配备。

二、技术功能

1.写入电源：三相四线AC380V±10% 50Hz

2.作业环境：温度（℃）-10℃～+40℃ 相对湿度＜85%(25℃) 海拔＜4000m

3.装置容量（KV）：≤6kVA

4.重量（kg）：750kg

5.外观尺寸：189cm×80cm×170cm

三、装置的基础配备

实验台由控制屏、实验桌、交直线DC电源、测量仪表结合套件、负载结合套件、电机机组、实验箱式挂式模块件、实验实验连接线及备品备件等构成。

（1）交流AC电源部分

提供三相0～450V可调交流AC电源，同时可得到一相0～250V可调的交流AC电源，配备有一台三相同轴联动自耦调压器（规格6kVA、0～450V）。可调交流AC电源输出设定有短路保护装置，当相间、线间过电流（A）及直接短路均能起到保护。控制屏的供电由启停按钮实行控制，同时设定有漏电声光警报、过压保护、相序指示、缺相指示功能；配备有三只指针式交流AC电压（V）表，经过变换开关，可指示三相电网电压（V）和三相调压电压（V）。

（2）直线DC电源部分

«双路直线DC电源：一路0～250V（3A）可控直线DC励磁电源（设定有欠励保护、过流、短路及过压保护声光警报功能），另一路0～250V(20A)可控直线DC稳压电枢电源（过流、短路及过压保护声光警报功能），设定有内部、外部两种控制模式，内部控制模式下，经过操作面板上的电位器来调动直线DC电压（V）输出；外部控制模式下，经过外加给定信号来控制直线DC电压（V）输出，可用来电机闭环控制等实验；设定有一只直数字电压（V）表，经过开关变换，监示励磁电压（V）及电枢电压（V）输出。

同步电机励磁电源：0～100V（4A），带短路保、过流保护功能。

（3）定时器兼报警记录仪(服务管理器)

应用蓝屏液晶显露器，中文菜单显露，直观、清晰；经过键控单元完成时间设定、定时报警设定、解除设定等实操、设定有切断电源及记录各种警报次数等功能。

（4）数字转动速度表：可显露0～3000r/min，应用编码盘测速，直接数字显露电机的转动速度，同时输出模仿量电压（V）信号，用来速度反馈。

（5）数模双显直线DC电压（V）、电流（A）表（整体表）：

数模双显直线DC电压（V）表两只：测量界限为0～±500V，分2V、20V、200V、500V四档，直键开关变换测量范围，写入阻抗10MΩ，精确度为0.2级，设定有超测量范围声光报警、指示及切断总电源功能。

指针表：镜面式、双刻度线、中零表头构造，反应灵敏，可直接测量正负电压（V）；

数字显露表：四位数码管显露，自动判别、显露被测电压（V）极性，读数准确、便利。

数模双显直线DCmA毫安表两只：测量界限为0～±5A，分20mA、200mA、2A、5A四档，直键开关变换测量范围，精确度为0.2级，设定有超测量范围声光报警、指示及切断总电源功能。

指针表：镜面式、双刻度线、中零表头构造，反应灵敏，可直接测量正负电流（A）；

数字显露表：四位数码管显露，自动判别、显露被测电流（A）极性，读数准确、便利。

数模双显直线DC电流（A）表两只：测量界限0～20A，分2A、5A，20A三档，直键开关变换测量范围，精确度为1.0级，设定有超测量范围声光报警、指示及切断总电源功能。

指针表：镜面式、双刻度线、中零表头构造，反应灵敏，可直接测量正负电流（A）；

数字显露表：四位数码管显露，自动判别、显露被测电流（A）极性，读数准确、便利。

整个实验室配一套实验室智能电源管理系统

写入电压（V）：三相四线制380V±10%，50HZ；上电前合闸条件检验测试：写入过压、欠压、对地漏电、过流、任一故障存在不合闸，并而且实行普通话语音报警；运行检验测试保护：写入过压、欠压、输出过流、漏电，任一故障出现将自动跳闸，实施保护，并而且实行普通话语音报警，保护阀值现场可设定；实验室总体智能电源管理系统上电前合闸条件检验测试，符合上电条件后，实验室总体智能电源管理系统自动合闸，恢复供电；设定有就地实时电压（V）显露/故障次数字显露示。

（6）数模双显真有效值交流AC电压（V）表、电流（A）表（整体表）

真有效值数模双显交流AC电压（V）表三只：测量界限为0～500V，分2V、20V、200V、500V四档，直键开关变换测量范围，写入阻抗10MΩ，精确度为0.5级，设定有超测量范围声光报警、指示及切断总电源功能，能对交流AC信号（20Hz～20kHz）实行真有效值测量。

指针表：镜面式、指针显露，反应灵敏、读数快；

数字显露表：四位数码管显露，读数准确、便利。

数模双显真有效值交流AC电流（A）表三只：测量界限为0～20A，分2A、5A、20A三档，直键开关变换测量范围，精确度为0.5级，设定有超测量范围声光报警、指示及切断总电源功能，能对交流AC信号（20Hz～20kHz）实行真有效值测量。

指针表：镜面式、指针显露，反应灵敏、读数快；

数字显露表：四位数码管显露，读数准确、便利。

实验室配一套，研究型多电机控制实验/研发结合套件

DSP程序应用C语言模型块化编写，也可以直接使用Matlab语言编写算法或者用Simulink库搭建电机控制算法，编译整个模型块就能自动生成DSP代码，在控制电子回路上运行后就能生成相应的控制信号，从而便利地完成对四种电机的控制，配备有DSP（USB2.0）专业拟真器，用来程序的下载和烧录。上位机监控系统应用Labview系统编写，完成电机启动、停止、加减慢速度、正反转变换、PI功能数值设定等控制；同时可就地实时的查看到系统实际运行时的多种波动线。

基础配备与技术要求：

（1）处置整理器：TMS320F2812，主频150MHz。

（2）功率（W）模型块：需应用三菱IPM模型块PM25RLA120，输出功率（W）3.7kW。

（3）保护功能：设定有欠压保护、过压保护、过流保护和温度（℃）保护，当上述随意一种情况发生时立刻封锁PWM脉冲输出。

（4）配套电机（四种电机）：

（a）直线DC有刷电机：规格限定电压（V）220V，规格限定电流（A）1.2A，规格限定功率（W）185W，规格限定转动速度1600r/min；

（b）直线DC无刷电机：电流（A）有效值0.94A，规格限定功率（W）100W，转动速度1500r/min；

（c）三相鼠笼式异步电机：规格限定电压（V）380V，规格限定电流（A）1.12A，规格限定功率（W）370W，规格限定转动速度1400r/min；

（d）三相永磁同步电机：规格限定电压（V）380V，规格限定电流（A） 0.35A，规格限定功率（W）180W，规格限定转动速度1500r/min。

（6）人机交互界面应用7寸触摸屏，用来显露电机类型、电机转动速度及电机运行状态，并可以控制电机启停等。

实验项目：

（1）直线DC有刷电机PWM控制调节速度实验（C语言版）

（a）开环PWM可逆直线DC调节速度实验

（b）转动速度单闭环PWM可逆直线DC调节速度实验

（c）速度、电流（A）双闭环PWM可逆直线DC调节速度实验。

（2）直线DC无刷电机PWM控制调节速度实验（C语言版）

（a）直线DC无刷电机控制原理实验

（b）速度、电流（A）双闭环调节速度实验

（c）定位控制实验

（3）三相异步电机开环变频调节速度实验（C语言版）

（a）DSP控制的SPWM变频调节速度实验

（b）DSP控制的马鞍波变频调节速度实验

（c）DSP控制的SVPWM变频调节速度实验

（4）三相异步电机开环变频调节速度实验（Matlab/Simulink版）

（a）DSP控制的SPWM变频调节速度实验

（b）DSP控制的马鞍波变频调节速度实验

（c）DSP控制的SVPWM变频调节速度实验

（5）三相交流AC异步电机FOC控制实验（C语言版）

（a）功率（W）单元模型块测量试验实验

（b）电流（A）、速度功能模型块测量试验实验

（c）电流（A）闭环调动器功能测量试验实验

（d）电流（A）模型功能模型块测量试验实验

（e）电流（A）、速度双闭环控制功能实验

（6）三相永磁同步电机FOC控制实验（C语言版）

（a）功率（W）单元模型块测量试验实验

（b）电流（A）、速度功能模型块测量试验实验

（c）电流（A）闭环调动器功能测量试验实验

（d）相位初始化测量试验实验

（e）电流（A）、速度双闭环控制功能实验

（7）磁场定向控制（FOC）的高功能变频调节速度实验（Matlab/Simulink版）

（8）直接转矩控制（DTC）的高功能变频调节速度实验（Matlab/Simulink版）

（7）一相变压器、三相心式变压器

«一相变压器：容量（KV）0.44kVA，高压端220V/2A，低压端110V/4A，装配在控制屏内，变压器接线端子直接引出至操作面板，实验接线便利。

«(三相变压器：容量（KV）1.2kVA，高压端220V/1.82A，低压端110V/3.64A，装配在控制屏内，变压器接线端子直接引出至操作面板，实验接线便利。

«三相联轴可调电抗器

由三只0～80mH～90mH，6A电抗器及一只3kVA三相同轴调压器构成三相同轴联动可调电抗器，接线端子直接引出至操作面板，实验接线便利。

（8）三相联轴可调电阻负载

提供265Ω/6.5A三相同轴可调负载电阻一台，接线端子直接引出至操作面板，实验接线便利。

（1)直线DC电机及三相同步发电机

1）直线DC电机：规格限定功率（W）PN=2.2KW，规格限定转动速度nN=1500r/min，UN=220V。

2）三相同步发电机：规格限定功率（W）：2KVA，规格限定电压（V）AC400V，规格限定电流（A）3.6A, 规格限定转动速度1500RPM，频率50HZ。功率（W）因数COSφ=0.8。

3）编码器完成测速、模仿量反馈，电机接线端子直接引出至操作面板，实验接线便利。

（2）直线DC发电机及异步电机组

1）三相鼠笼异步电机：规格限定功率（W）：2.2KW，规格限定电压（V）AC380V，规格限定电流（A）4.7A, 规格限定转动速度1500RPM，频率50HZ。

2）直线DC发电机：规格限定功率（W）2.2KW，规格限定电压（V）AC220V，规格限定电流（A）8.7A,规格限定转动速度1500RPM。励磁电流（A）0.47A,励磁电压（V）200V。

3）编码器完成测速、模仿量反馈，电机接线端子直接引出至操作面板，实验接线便利。

1.实验桌

实验桌为钢制双层亚光密纹喷塑构造，桌面为防火烧、防水浸、耐磨损高密度板，构造坚固，形状似长方体封闭式构造，造型美观大方；设定有一个大抽屉，用来存放工量具、图纸文档实训指导书等。桌面提供一个宽敞舒适的作业台面。实验桌还设定有四个万能转向轮和四个固定调动机构，方便位移和固定。

2.实验箱式挂式模块件

(1)智能单三相功率（W）、功率（W）因数表

由两套微电脑，高速、高精确度A/D变换芯片和全数字显露电子回路包括，并带有功率（W）求和表一只，直接显露三相总功率（W）。经过键控、数字显露窗口完成人机对话的智能控制模式。为了提升测量界限和测量试验精确度，将被测电压（V）、电流（A）瞬时值的取样信号经A/D变换，应用专用DSP计算有功功率（W）、无功功率（W）、一相功率（W）及三相功率（W），精确度为0.5级，电压（V）、电流（A）测量范围分别为500V、20A，可测量负载的有功功率（W）、无功功率（W）、功率（W）因数及负载的性质等。

(2)空气开关结合套件

提供20A断路器开关两只。

(3)旋转灯、整步表结合套件

提供并网用的三组旋转灯（黄、绿、红各两只）及Mz10整步表一只。

(4)继电接触控制结合套件

提供三相四线空气开关一只（16A），启停按钮三只，交流AC接触器（220V、18A）二只，热继电器（220V、4～6A）二只。提供Y/△起动电子回路、能耗限制动作电子回路。

3.欧式实验连接线架

装置配备有欧式实验连接线架，用来悬挂和存放实验专用连接实验连接线，外观尺寸为530mm×430mm×1200mm，设定有五个万能转向轮，造型美观大方。

4.高可靠带护套手枪插实验实验连接线及备品备件

应用高可靠护套构造手枪插连接实验连接线（接触良好，安全可靠），里面应用无氧铜抽丝而成头发丝般细的多股线，达到超软目的，外包丁晴聚氯乙烯绝缘层，设定有柔软、耐压高、强度大、防硬化、韧性好等优点，插头应用实芯铜质件，外有柔软橡胶层保护，接触可靠。

四、实验项目

1.直线DC电机实验

(1)直线DC电机冷态直线DC电阻的测量试验

(2)直线DC电机启动、调节速度、改变转向

(3)直线DC电机机械特性实验

(4)直线DC电机调节速度特性实验

2.一相变压器实验

(1)一相变压器的空载实验

(2)一相变压器的短路实验

(3)一相变压器的负载实验（阻性、感性、阻感性）

3.三相芯式变压器实验

(1)三相芯式变压器空载实验

(2)三相芯式变压器短路实验

(3)三相芯式变压器负载实验（阻性、感性、阻感性）

(4)三相芯式变压器极性及连接组别的测量

4.三相鼠笼异步电机实验

(1)三相鼠笼异步电机冷态直线DC电阻的测量试验

(2)三相鼠笼异步电机定子绕组的判别

(3)三相鼠笼异步电机空载实验

(4)三相鼠笼异步电机短路实验

(5)三相鼠笼异步电机负载实验

5.三相同步发电机实验

(1)三相同步发电机定子、励磁绕组冷态直线DC电阻的测量试验

(2)三相同步发电机的空载实验

(3)三相同步发电机的短路实验

(4)三相同步发电机的负载实验

(5)三相同步发电机的外特性实验

(6)三相同步发电机的调动特性实验

(7)三相同步发电机的并网实验