[发明专利]一种基于XPC技术的数字电力电子实验平台

说明书

本发明涉及电力实验平台技术领域，公开了一种基于XPC技术的数字电力电子实验平台，包括远程控制模块、电源监测模块、测量模块和实验模块；远程控制模块包括主机、XPC控制器和Simulink驱动模块库；电源监测模块包括交流主电源、直流电机励磁电源和可调电阻负载；测量模块包括转速计和电流检测设备；实验模块包括实验电机和电机导轨，电机导轨用于固定实验电机，电机导轨上安装有光电编码器用于测速。本发明是一种可实现电路原理构建、控制算法建模、软件仿真、实时控制及信号观测等全过程实验平台。具有功能性强、反馈及时、操作性强的优点，可在很大程度上促进现代电力电子和运动控制等学科的发展。

技术领域

本发明涉及电力实验平台技术领域，尤其涉及了一种基于XPC技术的数字电力电子实验平台。

背景技术

实验教学是理工科院校重要的教学环节，用于教学的实验装备不仅需紧密跟踪本专业的课程规划和本行业技术的最新发展动向，还要有极高的专业性、开放性和创新性。在电力电子教学领域，现阶段的实验设备主要面临如下问题：

电力电子技术在近二、三十年得到飞速发展，新器件和新的控制方法不断出现，以往的教学设备主要采用模拟电路或者专用控制芯片方式实现，大多属于演示性或验证性实验,硬件电路固定，系统特性无法随意改变，控制方式单一且不能改变，限制了学生动手能力和创新能力的培养。

部分实验设备采用了DSP、ARM、FPGA等处理器实现控制，但是对实验教学或创新时进行二次开发造成了较大难度。学生不仅要学习掌握实验原理、控制策略和代码编写，还需熟悉处理器内部资源和外设电路。此种开发模式下控制策略的算法代码难于编写，不能与控制理论系统框图进行对照，易出错且难于查找改正，控制信号调节困难，开发周期较长。此种模式针对实验教学课时本就不足的本科院校尤其不适用，学生在进行实验时需要掌握太多非专业知识，不仅浪费时间，还会导致学生学习分不清主次，影响电力电子学科的教学质量。

专利号：CN201420518214.3，名称为：一种教学用发动机转速测试系统，具有体积小、测量统计方便、可靠性强、便于拓展教学等优点。但是还是存在功能性不强的缺点。

发明内容

本发明针对现有技术中电力电子教学领域现有设备不足的缺点，提供了一种基于XPC技术的数字电力电子实验平台。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决。

一种基于XPC技术的数字电力电子实验平台，包括远程控制模块、电源监测模块、测量模块和实验模块；

远程控制模块包括主机、XPC控制器和Simulink驱动模块库，主机上装有C编译器和MATLAB/Simulink系统，XPC控制器包括工控主板、PCI实时采集控制板卡和监控屏幕；Simulink驱动模块库用于连接XPC控制器接口编写，并控制PCI实时采集控制板卡所对应的Simulink驱动模块；

电源监测模块包括交流主电源、直流电机励磁电源和可调电阻负载，直流电机励磁电源包含固定励磁电源和可调励磁电源，其中固定励磁电源用于直流电动机，可调励磁电源用于直流发电机；

测量模块包括转速计和电流检测设备，转速计用于检测各种电机的转速，转速计带数显和模拟量输，电流检测设备在实验中作电压和电流测量用；

实验模块包括实验电机和电机导轨，电机导轨用于固定实验电机，电机导轨上安装有光电编码器用于测速。

作为优选，交流主电源采用三相降压隔离变压器使实验所用的交流电源与电网隔离。

作为优选，直流电机励磁电源包含固定和可调两种，其中固定励磁电源用于直流电动机，可调励磁电源用于直流发电机；可调电阻负载为同轴三联可调电阻。

作为优选，电流检测设备包括交流电压表、交流电流表、直流电压表和直流电流表。