达盛智联“易云”电力电子虚实远程实验系统

一、产品简介

本产品为北京达盛智联公司最新开发的一套远程操控实验辅助平台，该平台采用网络线上实时操控真实设备的模式，让无法亲临实验室的人员，能够在电脑端通过操控鼠标键盘来 直接控制学校实验室内的仪器设备，同时，能够让学生仿照在实验室的条件下，自行连接实验线路，自行测试各种数据，填写实验报告并提交，最终完成教学实验任务。

该平台是由学生实验软件、教师管理软件、网络数据库软件、网络数据服务器、网络数 控矩阵线路模块、实验信号转换模块、实验模块数据接口单元、远程实验中心柜（选购）等构成，该平台当前规划完成的实验项目有《模拟电路》、《数字电路》、《电路原理》、《电工技术》、《交/直流电机控制》、《电力电子》等；

在该平台上，将真实实验室内的硬件设备通过网络数控模块连接到网络服务器上，学生通过网络，就可以访问到这台服务器，从而使学生在电脑前，操控实际的硬件设备上并完成实验，在学生的计算机上，通过操控软件界面上的虚拟按钮，就可以远程控制硬件设备上的开关、旋钮、实 验导线等，网络服务器则将硬件设备上实际测试的数据回传到学生端实验软件上，尽可能的让学生拉近与设备的“距离”，获得更加真实的实验体会，增进学生对教学知识的理解和感悟。

二、产品构成及外观

1、硬件部分（远程实验主机 + 电源控制系统 + 功率负载 + 服务器）

2、软件部分（学生端实验软件 + 教师端管理软件 + 服务器端网络数据库软件）

三、各部分详细的技术参数

Ø 远程实验主机（内部集成了虚拟示波器、网络数控线路阵列组件、远程实验板卡）

虚拟示波器的参数如下：

1．4通道同时测量，波形捕获率高达400,000帧/秒。

2．1GSa/s高速采样，100MHz高带宽，500uV-10V/DIV高输入灵敏度。

3．128Mpts深存储，80,000 段分段存储，以非常小的死区时间分段捕获符合条件的事件。

4．通过/失败测试，丰富的触发功能，动态光标跟踪，波形录制与回放功能，与台式示波器类似界面,易于上手，高性价比。

5．优良的工业设计,体积小巧，便于携带，外壳采用与iPad一样的阳极氧化铝，不仅美观大方，而且大大提高了铝合金表面硬度，具有良好的耐热性和耐磨性。

6．更适合于平板电脑，笔记本电脑，生产线维修调整，便于出差使用.

7．软件支持:Windows10，Windows 8, Windows 7

8．波形数据可以按时间和电压输出到EXCEL,BMP,JPG。

9．20余种自动测量功能, PASS/FAIL Check 功能,适于工程应用。

10．波形平均,亮度调节,反向,加,减,乘,除,X-Y显示。FFT 频谱分析。

11．一台电脑可同时连多台示波器,轻松扩展通道数。

网络数控线路阵列组件：

1.以太网开关量模块支持 16 路继电器输出，采用 RS-485 通讯，支持标准的 Modbus 协 议。

2.I/O 信号类型可根据现场需要进行灵活配置，输出支持初始状态设定、输出锁定及安

全保护。

3.提供专业的配套软件，配置参数方便灵活，并能现场对用户的配置进行测试确保配置 正确。

4.内置 32 位嵌入式处理器及实时操作系统。

5.I/O 控制同时支持以太网和 RS485 通讯方式 。

6.采用标准 EIARS-485 协议，支持的接口速率 1200/2400/4800/9600/19200/38400/

57600/115200bps。

7.支持标准的 ModbusRTU 协议

8.I/O 输出各通道具有可进行软件安全保护及锁定输出。

9.支持通用 Socket 操作模式，包括 TCP Server/Clint 和 UDP。

远程实验板卡：

模块含多种数字式波形发生器，可配合单相、三相晶闸管、IPM等功率电路完成实验和开发，数字化控制，采用ARM-CortexM4嵌入式控制器为核心控制单元，含外部信号控制4种、同步检测3相、驱动控制信号输出6组等功能；

模块具有1个型号为IRF830的MOSFET器件，1组MOSFET隔离驱动，1个RC电路，1个G20N60的IGBT器件，1个单片IR2125驱动电路；

模块具有1个型号为BT151的单向晶闸管器件，1个型号为BT137的双向晶闸管器件，具有1组脉冲变压器隔离驱动，1个RC电路。

模块具有1个型号为IRF830的MOSFET器件，1组MOSFET隔离驱动，1个RC电路，1个G20N60的IGBT器件，1个单片IR2125驱动电路；

三相不可控整流电路，IPM模块及信号隔离电路，IPM模块容量为10A/1200V，IPM模块与其他模块配合使用时，具有“信息握手信号检测”功能

完成Buck典型拓扑电路实验和Boost典型拓扑电路实验；后续远程实验模块还会不断增加。

Ø 电源控制系统

面板规格480*200，所有设备通用，650W的380/380隔离变压器，1.5KVA的三相交流调压器，控制电源钥匙开关，带有三相漏电保护空开，有电子式过流故障保护板，带有大屏LCD液晶人机交互界面，选择实验类别和实验项目，显示系统电流、电压、警报信息等电源工作状态等信息，可根据不同实验调整保护范围，可实现远程网络控制功能，具备网络控制相关硬件和接口，带有220V的三孔插座1个。

Ø 负载

DP03三相对称阻容负载，模块采用“金属框架+面板透明”设计，既保证功率部件可视，还保证负载的散热，带有对称的三组750欧姆/100W铜电阻、三组0.1uF/650V高压容性电抗负载。

Ø 服务器

可选用性能较好的台式电脑主机作为服务器，用于安装运行网络数据库软件。

Ø 学生端实验软件 

学生端实验软件是学生进行实验操作的界面，具有账号登录功能、实验选择、 实验环境预习、实验操作示范、常见问题帮助等 4 个主菜单；

1、账号登录功能

由教师自行编排的学生账号和密码，专门发送给学生使用。

2、实验选择（即主菜单的第一个按钮下拉菜单） 学生在进行点击该按钮时，下拉该菜单，并显示所有的实验名称供学生选择，同时，在菜单中有一个按钮，可切换页面布局（目录布局、单一布局），软件若显示左侧列表，学生进行选择要做的实验；另外左侧列表式的窗口，用户可以通过鼠标进行左右拖动，以便合理分配实验列表区与 实验操作区所占面积的比例；

列表中的每一个实验项目分为 3 个子项功能选择，这 3 个“子项功能界面”，可以自由点击切换显示，当一个界面在前面显示时，另外 2 个界面则隐到后面，方便再切换时能够快速的切换显示；

当点击其他上一级的“实验项目”时，软件会提示用户“是否退出当前实验”，并 提示用户保存好实验记录，并向服务器发送“结束实验”指令，关闭远程实验设备电源等， 再退出当前实验，进入其他实验操作中。

3、实验操作

内容为 2D 图形、动态连线、波形窗口等，当学生选择该命令后，界面显示当前实验项 目所需要的若干功能模块（2D 实物图形）、仪器模块（2D 实物图形）、各类实验导线（2D 实物图形）、仪器测试线（2D 实物图形）、仪器界面上要实时显示从远程服务器传来的实际 设备所采集到的数据或波形等。

学生可以通过鼠标的拖拽来实现按照“实验指导”的要求，进行导线的接线，接线完毕后，系统要进行与内定的接线逻辑进行比，如果完全一致，则允许学生进一步操作（接通电源），如果点击“接通电源”按钮后，显示接线错误请检查，则需要学生重新接线后才可以， 若学生接线正确，则软件给远程服务器发指令，远程服务器则在真实实验室内的设备模块上， 进行“真实的电源闭合”操作；

学生通过鼠标拖拽示波器探头来放到需要测试的模块某个端口上（具体按照实验指导要求），然后松开鼠标后，则软件发送指令给远端服务器，服务器控制多路继电器切换阵列选通所要求的通路，将真实的示波器探头连接到用户指令要求的真实测试点上，然后用户在学生端软件上，调节示波器的调节按钮，来更好的观测真实的实验数据，并将数据由学生手动填到“实验指导及报告”中的对应表格中。

直到所有需要的测试的数据测试完毕后，再点击“完成实验”，软件发送指令给服务器，关闭实验电路电源，如果学生不点击“完成实验”按钮，则在达到老师要求的实验操作时间后，自动发送指令，关闭实验设备电源。

关闭实验设备电源，仅为关闭当前的实验电路模块电源，而不是关闭测试仪器电源和整机实验电源，该电源由身在远端实验室内的教师在本地完成。

Ø 教师端管理软件

采用 C/S 架构，主要功能包括：账号登录、安全管理、实验排课、学生账号管理、实验报告管理等 5 个子模块，具体如下：

1、账号登录： 与学生端软件的登录相同，采用账号+密码登录；

2、安全管理：

（1）、教师可根据需要，增加新的管理账号和密码，授权其他老师与自己共同使用教师端软件，管理该设备；

（2）、登录自己账号后，修改自己的登录密码和重置回初始的默认密码；

3、实验排课：

（1）、设置“排课时间地图表”，通过点击具体某一个或多个日期，打开设置对话框，规定好具体时段（几时-几时）要进行的实验项目，规定好实验项目后，则学生端软件在进行正确的实验的时候，则在点击“接通电源”按钮时，会判断是否响应用户的要求，若学生选择了正确的实验操作时，则打开实际的电源，如果学生端软件，选择了其他非法的实验项目，则在点击“接通电源”按钮后，自动返回消息“当前选择实验有误，请重新选择”；

或在非法的时间段进行实验时，也会自动返回消息“当前非实验时间，请确认正确实验时间或联系老师”。

（2）、设置“实验目标学生”，通过点击具体某一个或多个日期，打开设置对话框，规定好具体哪些学生可以使用当前设备完成实验，也可以设置具体哪个学生在规定的具体某个时段进行实验，其他时段或非规定的学生账号登录操作时，可以拒绝“接通电源”请求；该功能也可以设置为“默认”，默认指的是不指定具体的目标学生账号，只要是能够正常登录学生端软件，且在规定的实验时间内操作，完成规定的具体实验项目时，只要当前设备为空闲，即可远程控制当前的硬件实验设备，并完成相应的实验项目。

4、学生账号管理： 教师可根据需要，添加和修改需要进行实验的学生账号，学生账号要求每个学生号唯一对应一个账号，该账号要求记录学生所在的学院、专业、年级、姓名、学号等信息； 录入方法 1：教师从教师端软件上导出 EXCEL 模板，教师在模板上录入对应的信息后，

再通过批量导入的方式进行添加账号；

录入方法 2：教师从教师端软件上选择新增账号，打开对话框，依次填入上述有关的信息后，保存后，即可单独添加账号；

账号修改方法：选择具体某个学生账号，点击修改，打开对话列表，在需要修改的信息上，修改对应的内容后，点击保存后，即可完成修改或更正；

账号删除方法 1：选择具体某个学生账号，点击删除，弹出警示提示窗口，当教师用户再点击确认删除后，删除该账号信息；

账号删除方法 2：批量删除账号，选择批量删除账号，选择具体的账号前的勾选框，点击批量删除，弹出警示提示窗口，当教师用户再点击确认删除后，批量删除该账号信息；

5、实验报告管理：教师端软件登录后，选择实验报告管理，选择实验项目，会有以下几种选项：

（1）、选择已收到的报告：已收到的报告标题为学生姓名，如果该学生的报告已经批阅，则只显示学生姓名，如果该学生的实验报告还没有批阅，则在学生姓名上显示“新”的标注字样；

教师打开实验报告后，具有书写评语、评分打分框、报告下载、 批阅完成等操作功能。

（2）、选择未收到报告的同学名单：显示没有提交报告的学生列表，该列表依据的数据为“教师实验排课”的设置的录入数据；

Ø 服务器端网络数据库软件

服务器数据库软件是学生端软件-硬件设备数据交换的桥梁，该软件只要安装成功后，可以当硬件系统开机后，既可以自动后台运行，直到设备关闭电源为止，当然，也可以选择手动启动模式，不随计算机系统启动而启动。

数据软件的管理，是通过教师端软件完成，教师端软件和数据库软件是在同在一个计算机上运行操作的，也可以通过 IP 地址选择目标的服务器的 IP 地址进行远程登录，完成教师端软件对服务器数据库软件的设置和操作。

四、可以完成的实验项目

A、典型电力电子器件实验

实验一 MOSFET 的特性、驱动与保护实验

实验二 IGBT 的特性、驱动与保护实验

B、AC-DC 变换技术

实验一 单相半波整流电路

实验二 单相晶闸管桥式整流电路

实验三 三相晶闸管桥式整流电路

C、DC-DC 变换技术

实验一 Buck 降压式变换电路

实验二 Boost 升压式变换电路

实验三 全桥 DC-DC 变换电路

D、DC-AC 变换技术

实验一 单相 SPWM 电压型逆变电路

五、功能及特色

特色：虚实结合，真实数据的远程线上线下实验！

六、产品规格尺寸及供电

电力电子远程实验主机尺寸：48.5cm * 32.5cm * 22cm；

电源控制系统尺寸及供电：48.5cm * 32.5cm * 20，三相四线380V供电；

功率负载尺寸：650px * 450px * 300px；