交流调速系统实验指导书-《专业综合课程设计和实验》.PDF

《专业综合课程设计与实验》 实验指导书 （未印刷版） 李铁栓 编写 上海理工大学 2012 年10 月 目录 实验目的 实验平台 实验室基础测试仪器 实验项目： 1 实验一 功率因数 λ=1 的单相桥PWM 整流电源系统 2 实验二 功率因数 λ=1 单相桥PWM 整流直流调速系统 3 实验三 功率因数为1 的三相桥PWM 整流直流电源系统 4 实验四 功率因数为1 的三相桥PWM 整流直流调速系统 5 实验五 单相交—直—交电源系统 6 实验六 三相交—直—交异步电机调速系统 7 实验七 三相绕线式异步电机串极调速系统 8 实验八 双馈电机变速恒频风力发电系统 1 实验目的： “专业综合课程设计与实验”实践环节目的是提高学生对本专业知识的综合应 用能力和创新能力。克服单门课程及其相应实验的相对独立，各成系统，而缺乏专业 的综合的弊端。通过“专业综合课程设计”实践环节达到以下目的： 1. 使学生能从全局上了解电气工程系统设计、试验的完整过程和各个环节； 2. 培养学生理论联系实际的设计思想，训练学生综合运用“电气工程及其自动 化专业”的理论知识和运用现代工具解决实际问题的能力； 3. 培养学生综合应用电、机、计算机等知识解决工程问题的能力； 4. 通过3 ~ 4人共同完成一项设计任务（各完成系统中的一部分），培养学生协作 精神和认识协作的重要性； 5. 通过设计、系统集成、试验调试、撰写设计说明书等过程，培养学生工程师 的基本素质。 实验平台： 图1 双PWM变换器拓扑 上海理工大学光电信息实验中心，自主开发了专业综合课程设计实验室实验平 台，主要基于双PWM 电机调速系统，在结构和功能上如图1，主要有两部分:PWM整 流器和PWM逆变器。 整个系统功率为2.2KW，由一个电机组(2.2KW的直流电机和2.2KW的绕线电机) ， 一台控制柜，一个双向PWM变换器，三相调压器，平波电抗器，直流220V 的励磁电 源和一个三相变阻箱组成。如图2 。 图2 专业综合课程设计实验台 2 图3所示，左侧为直流电机，右侧为绕线电机，两台电机中间还有一个JN338型转 矩转速传感器，可以检测电机的转速和转矩。最右侧为电阻箱，作为负载。 图3 电机组与电阻箱 实验平台为调试提供了方便。每一功能模块均可自由拆装，具有很大的灵活性。 本控制系统采用的是2单元IGBT模块，作为整流桥或者逆变桥的一对桥臂。型号 选取的是英飞凌公司的BSM75GB120DN2模块，额定电流75A，耐压值为1200V，最大开 关频率为20KHz。如图4所示为一个PWM变换器模块 图4 PWM 变换器 图5 三相平波电抗器 3 图6为直流侧电容，主要作用为： 1. 直流侧滤波； 2.对VSR交流侧和负载之间的能量交换进行缓冲，进而可以稳定VSR的输出直流电 压值。 在综合考虑了异步电机功率和中间直流电压大小的前提下，采用 2 个 4700uf/450V 的电解电容，两电容串连连接。这样电容值为 2350uf，耐压值为 900 伏。 图6 直流侧电解电容 本实验平台所选择的核心控制