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电气传动综合实验 课程概述

电气传动综合实验 课程概述. 2013 年 9 月. 课程简介. 课程名称：电气传动综合实验 课程英文名称： Integrated Experiment of Electric Control 先修课程： 《 电力电子技术基础 》 、 《 电机控制技术 》 、 《 自动控制原理 》 、 《 电机学 》 面向对象：电气工程系本科生 学时 / 学分： 68/2 限选人数： 60 开课单位：电院电气工程实验中心 教室要求：实验室 任课教师：朱莉. 1. 2. 3. 4. 课程性质. 平台简介. 课程安排. 成绩考核. 教学内容. 课程性质及任务.

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电气传动综合实验 课程概述

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  1. 电气传动综合实验 课程概述 2013年9月

  2. 课程简介 • 课程名称：电气传动综合实验 • 课程英文名称：Integrated Experiment of Electric Control • 先修课程：《电力电子技术基础》、《电机控制技术》、《自动控制原理》、《电机学》 • 面向对象：电气工程系本科生 • 学时/学分：68/2 • 限选人数：60 • 开课单位：电院电气工程实验中心 • 教室要求：实验室 • 任课教师：朱莉

  3. 1 2 3 4 课程性质 平台简介 课程安排 成绩考核 教学内容

  4. 课程性质及任务 • 作为电气工程专业的本科生，掌握全面的电机拖动控制技术是今后就业及科研工作的重要基础。我们有必要使学生在学习期间全面了解该技术设计、开发、调试的过程及方法。 • 电气传动综合实验内容主要包括电机拖动原理（交/直流、有/无传感器、保护/驱动）、软硬件方案设计、PCB制版、系统调试等内容，其中涉及了微控制器的应用，电源变换、电机拖动与控制原理的运用，电力电子器件的选取，电子电路设计，C语言程序设计，控制算法设计等多个方面的知识。

  5. 课程性质及任务 第一阶段： 从电机控制理论出发，学习使用各种相关的电气控制方法并完成基本实验，学习控制系统软硬件相关知识。（系统原理图、PCB、各类传感器编码器、各类电机的特点及控制方式） 第二阶段： 在理论学习的基础上，以团队的形式自行设计、以电机控制平台为基础动手调试，完成一种电机或多种电机的各类控制，最终进行现场演示答辩。

  6. 平台简介 • 基于PIC/dsPIC的电动机控制和电源变换通用开发平台 • PIC/dsPIC based Universal Platform for Motor control and Power Conversion (UPMPC) • 以高性能16位数字信号控制器（DSC）dsPIC30F4012为主控 • 支持常见电动机的驱动 • 步进电动机SM • 直流有刷电动机BDC • 直流无刷电动机BLDC • 单相/三相感应电动机ACIM • 永磁同步电动机PMSM

  7. 平台简介 • 支持多种控制算法 • 基于位置传感器的速度、转矩、位置开环/闭环控制 • 基于电流/反电动势的无位置传感器闭环控制 • 磁场定向控制（FOC） • 直接转矩控制（DSC） • 满足大部分的功率需求 小于2000W的电动机含盖了超过80℅的应用场合 • 具有一定的灵活性 • 支持不同工作电压（3. 3/5V）的单片机 • 支持不同管脚数及封装形式的单片机 • 额定功率易于升级

  8. 平台简介 • 保护功能完善 • 上电保护 • 输入过流/过压保护 • 输出过压过流保护 • 散热器过温保护 • 控制侧欠压保护 • 升压式直流变换 • 电流型 • 电压型 • 升压式功率因素校正 • 平均电流模式 • DCM模式 • 直流至交流变换 • 单相交流输出 • 三相交流输出

  9. 平台简介 • 电源输入可以是交流或直流 • 直流输入时，全桥整流和有源功率因素校正电路可以省略 • 依据具体应用，逆变桥为单相或三相 • MMI包括按键、LED、电位器等 UPMPC功能框图

  10. 平台简介 UPMPC平台外观及外部接口说明如下： 1．外部电源输入，直流或交流电压输入。 2．机械式电位器，隔离式把柄。 3．调试编程口。 4．电机转子位置传感器信号接口，霍尔信号或光编码器信号。 5．计算机串口通讯，隔离式。 6．RTDM通讯接口，非隔离式。 7．三相电机接口。 8．散热铝基板，注意接地良好。 9．亚克力外壳，透明。

  11. UPMPC 直流电源 （12-400V） 电机 RJ45/ADAPTOR 仿真器 /调试器 RS232 RS232/USB 交流输入 PC机 （ 辅助工具+ MPLAB + C30 ） 电气隔离 平台简介 • 硬件规格参数： • 供电电压：AC 50-265V，50/60HZ；DC 12-400V • 额定功率：2000KW • 额定电流： 12A（有效值） • 保护： • IPM过流、过温保护 • IPM欠压保护 • 上电保护 • 直流输入侧过电流保护 • 直流母线侧的过电压保护 • 功率因素校正：2000KW 仿真环境： UPMPC：基于PIC/dsPIC的电机控制和电源变换通用开发平台（PIC/dsPIC based Universal Platform for Motor control and Power Conversion）； 仿真器/调试器：MICROCHIP公司的ICD2在线调试器或Real ICE等； PC机：调试仿真终端；PC机上应安装MPLAB IDE 8.14以上版本，C30 3.0以上版本； 辅助工具：RTDM/DMCI：用于调试及观察电机运行状态； 电机：目标控制对象

  12. 平台简介 电源板说明如下。 1．外部电源输入JP6，直流或交流电压输入。 2．电源板与控制板的控制信号连接线缆。 3．控制信号连接线缆插座JP5，注意连接线缆的连接紧密，不要松动。 4．电源板与控制板的电源连接线缆，注意极性。 5．电源板与控制板的电源连接线缆端子JP1，JP2。 6．故障保护功能设定开关J1，J2。 7．故障保护解除按键S3。 8．电源指示灯LED6。 9．故障保护状态指示灯LED3，LED4，LED5。

  13. 平台简介 控制板说明如下: 1．反馈信号接驳座JP205，JP208，JP210。 2．功能键S200。 3．指示灯LED205。 4．旋转式电位器VR1，VR2。 5．调试与编程口J210。 6．电机转子位置传感器信号接口J211，霍尔信号或光编码器信号。 7．计算机串口通讯J204，隔离式。 8．RTDM通讯接口J203，非隔离式。 9．电流调理电路增益设定开关J202，J205。 10．相电压调理电路衰减率设定开关J200。 11．PIM插座JP206，JP207。 12．相电流取样电阻R232，R233。 13．总电流取样电阻R231。 14．三相电机接口JP201，JP202，JP203。 15．相电压调理电路状态指示LED200，LED201。 16．电流调理电路状态指示LED202，LED203，LED204。 17．主控制芯片U207。 18．智能功率模块U214。 19．系统复位键S201。

  14. 教学内容及要求

  15. 课程安排介绍 • 上课时间： • 1-18周 • 课程概述 • 基础学习 • 设计调试 • 答辩评比 实验地点： 电院群楼4号楼327

  16. 考核说明

  17. 课程资料 • 参考文献 • 1. 王晓明，电动机的DSC控制——微芯公司dsPIC应用，北京航空航天大学出版社，2009 • 2. 刘和平，dsPIC通用数字信号控制器原理及应用——基于dsPIC30F系列，北京航空航天大学出版社，2007 • 3. Tim Wilmshurst，陈晓文等译，PIC嵌入式系统开发，人民邮电出版社，2008

  18. Thank You !

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