一种通用电力电子动模实验机柜

1.本发明属于电力电子实验领域，涉及一种通用电力电子动模实验机柜。


背景技术：

2.电力电子领域开展研究通常需要设计和搭建实验平台，一套完整的实验平台设计包括功率电路、驱动、控制、保护、采样、散热、机械结构等诸多方面，设计流程复杂，设计周期长，设计工作量大。而当前的电力电子实验平台大多针对某一特定拓扑设计而成，具有唯一性，无法复用到其他拓扑的电力电子实验平台中，造成如下缺陷。首先，设计不确定因素多，任何环节的问题都可能导致设计反复，延长设计周期，阻断实验进程；其次，不同的拓扑需要设计不同的实验平台，增加了重复工作量，资源浪费严重；再次，实验平台的部分传感器和控制芯片价格昂贵，重复设计会增加成本。
3.针对现有实验平台的缺陷，电力电子组件单元(pebb)是一种具有前景的解决方案。pebb是一种构成电力电子平台的基本板卡，本身并没有完整的电力电子变换功能，但通过板卡的组合，加之以控制信号，便可构成完整的电力电子变换系统。目前已有一些基于此技术开发的电力电子实验平台，但在通用性方面仍存在一些不足，具体体现在：首先，功率通用性不高，部分现有实验平台只适用于小功率场合(数百瓦)；其次，平台软件通用性不高，不能根据不同控制器实现光电信号的任意选取；再次，硬件通用性不高，不能根据需要灵活更换功率板卡等。因此通用性电力电子实验平台的设计仍有较大提升空间。


技术实现要素：

4.针对现有技术中电力电子实验平台通用性不足等问题，本发明提出了一种通用电力电子动模实验机柜，该实验机柜能够满足不同电压等级和功率等级需求，可实现光或电控制信号的任意选择和供电方式分立供电或集中供电的任意选择，使电力电子实验机柜具有较高的通用性、灵活性和可靠性。
5.本发明采用如下的技术方案：
6.一种通用电力电子动模实验机柜，包含至少一台机箱单元，所述机箱单元包括功率板卡、霍尔板卡、供电板卡与信号板卡；
7.所述功率板卡向信号板卡反馈功率板卡状态信号，接收来自信号板卡的功率板卡控制信号；霍尔板卡测量主电路电压电流信号，进行调理和保护逻辑判断，向信号板卡反馈采样调理信号和故障信号；供电板卡将机箱单元外部的交流市电转换为直流电源，上传到信号板卡，为整个机箱单元集中供电；同时供电板卡接收来自信号板卡的继电器控制信号，完成对继电器的投切控制；信号板卡与外部控制器连接，用于机箱状态信号的上传和机箱控制信号的接收。
8.作为本发明的进一步改进，所述功率板卡包括桥式电路、驱动电路、分立供电电路、信号处理电路；
9.所述桥式电路包括电力半导体开关管与直流母线电容组；两个电力半导体开关管
串联组成桥式电路单元，公共连接点引出为第一接线端子；上管非公共连接端为直流母线正极，引出为第二接线端子；下管非公共连接端为直流母线负极，引出为第三接线端子；直流母线正极与负极分别与直流母线电容组的正极与负极相连；
10.所述驱动电路包含单/双路pwm选择电路和驱动芯片电路；单/双路pwm选择电路接收来自信号处理电路的pwm信号，选择传输形式并对pwm信号进行处理后传输至驱动芯片电路；驱动芯片电路的故障信号反馈至信号处理电路中，信号处理电路向驱动芯片电路发送闭锁信号，控制驱动信号闭锁；
11.所述分立供电电路包括宽输入隔离电源和保险丝；保险丝一端与直流母线正极相连，另一端与宽输入隔离电源的输入正极相连；宽输入隔离电源的输入负极与直流母线负极相连；宽输入隔离电源的输出上传至信号板卡，通过功能选择开关选择功率板卡的供电方式为集中供电或分立供电；
12.所述信号处理电路包括采样调理电路、功率板卡保护电路、数字控制电路；采样调理电路的各采样信号一路经过运放电路对幅值与偏置进行调理后，传输至信号板卡，一路传输至数字控制电路，一路传输至功率板卡保护电路；功率板卡保护电路生成电压电流故障信号；电压电流故障信号和驱动电路上传的故障信号在功率板卡保护电路中被监测，捕捉与锁存；锁存的故障信号一路上传至信号板卡，一路传输至数字控制电路；
13.数字控制电路包括模数转换电路、控制芯片电路和光纤电路；模数转换电路、控制芯片电路、光纤电路依次连接并与外部控制器通信；控制芯片还接收信号板卡传送的电控制信号，根据信号板卡的选择信号采用光信号控制或电信号控制；数字控制电路向驱动电路传送闭锁信号，向功率板卡故障保护电路传送复位信号。
14.作为本发明的进一步改进，所述直流母线正极与负极之间并联若干个桥式电路单元，若干个桥式电路单元均共用一套散热系统；每个桥式电路单元中，根据电流等级采取单管连接或多管并联。
15.作为本发明的进一步改进，所述直流母线电容组内部采用多个电容串并联，电容组为可拆卸结构；
16.每个半桥电路单元中，直流母线之间并联多个去耦电容；每个电力半导体开关管之间并联rc吸收电路。
17.作为本发明的进一步改进，所述霍尔板卡包括霍尔传感器、运放调理电路、绝对值电路和比较电路；霍尔传感器采集电压电流信号，输入到运放调理电路，对信号幅值和偏置进行调理；调理信号一路传送至信号板卡，一路传送至绝对值电路；绝对值电路对调理信号进行绝对值运算后输入比较电路，和可调保护阈值比较后生成故障信号，传送至信号板卡。
18.作为本发明的进一步改进，所述霍尔传感器包括电压霍尔传感器、电流霍尔传感器和采样电阻；霍尔传感器接入主电路中，将强电电压电流信号转换为隔离弱电电流信号，通过在输出端并联采样电阻，将电流信号转换为电压信号，输入后级运放调理电路中；
19.运放调理电路包括运算放大器、反馈电阻和调零电阻，输入端连接霍尔传感器的输出采样电阻两端，通过运算放大器对采样信号的幅值好零偏进行调理，输入到信号板卡中；
20.绝对值电路包括两级运算放大器和电阻二极管网络，前级的模拟信号输出端连接到第一级运算放大器和电阻二极管构成的网络的输入端，通过运放和电阻二极管网络构成
的电平选择反相器，仅对电平为负的信号进行反相，电平为正的信号则在二极管的作用下不进行反相运算；之后第一级运算放大器的输出接入到第二级运算放大器的输入，该级运算放大器和其反馈电阻构成跟随器，第二级运算放大器的输出连接到比较电路；
21.比较电路包括多路比较器、运放和与门逻辑；比较器输入端连接到绝对值电路的输出；各比较器输出连接到与门逻辑合成一路故障保护信号，作为霍尔板卡的故障信号输入到信号板卡中。
22.作为本发明的进一步改进，所述供电板卡包含集中供电电路和继电器电路；集中供电电路从机箱单元外部的交流市电取电，通过交流-直流隔离变换电路变换为隔离的直流电源，再经过直流-直流变换电路变换为电平的直流电源；转换后的直流电源上传至信号板卡，通过信号板卡分发至整个机箱单元；信号板卡用于向继电器电路传输继电器控制信号，控制继电器完成动作，实现主电路的投切。
23.作为本发明的进一步改进，所述信号板卡包括机箱故障保护电路、下行交互接口和上行交互接口；
24.所述机箱故障保护电路由下行交互接口接收来自所有本机箱单元功率板卡和霍尔板卡上传的故障信号，由上行交互接口接收其他机箱单元的故障信号，并对所有故障信号监测，捕捉与锁存；锁存的故障信号通过上行交互接口向控制器和其他机箱单元反馈；机箱故障保护电路对功率板卡闭锁；
25.下行交互接口从供电板卡取电并向整个机箱单元集中供电；
26.上行交互接口包括控制器接口、采样信号接口、机箱互联接口、功能选择开关；控制器接口接收来自外部控制器的pwm信号和控制信号；采样信号接口将功率板卡上传的采样调理信号引出；机箱互联接口与其他机箱单元进行故障和控制信号的交互；功能选择开关包含功率板卡的供电方式选择、光电控制方式选择以及闭锁选择。
27.作为本发明的进一步改进，所述下行交互接口包括功率板卡接口、霍尔板卡接口、供电板卡接口，用于功率板卡控制信号的下传和采样与故障信号的上传，霍尔板卡采样与故障信号的上传；
28.作为本发明的进一步改进，若干所述机箱单元之间通过机箱互联接口进行互联，机箱互联接口包括一组接收接口和一组发送接口，分别和一个机箱单元连接；机箱单元通过各机箱供电接口串联实现供电；机箱单元之间通过任意顺序串联组合构成通用电力电子动模实验机柜。
29.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
30.本发明实验机柜的每个机箱单元由功率板卡、霍尔板卡、供电板卡和信号板卡组成。机箱单元内有多个独立的功率板卡，可依据拓扑控制需要进行灵活连接，同时各个功率板卡可独立拆卸更换，简化了按需定制或维护的难度；同时机箱集成了可拆卸的霍尔板卡和供电板卡，可按照实验需求自由连接，能够满足大多数实验的要求；信号板卡上留出了大量通用标准接口，便于机箱根据需要连接控制器或测量仪器，具有较高的灵活性和可靠性。
31.进一步，本发明的功率板卡具有较高通用性；功率板卡中的电力半导体开关管可根据需要任意选择，如mosfet或igbt，使得设计通用性和灵活性增加；桥式电路单元可采用多管并联的形式，能够满足大电流的实验场景，提高了功率板卡的功率等级；每个功率板卡最多可装3个桥式电路单元，单个功率板卡即可实现三相电路拓扑，提高了功率板卡的利用
率；同时功率板卡中的直流母线电容组为可拆卸结构，可按需使用不同耐压和容值的电容，满足特定实验工况要求。
32.进一步，功率板卡集成了电力电子实验平台所需的基本功能；本发明中的功率板卡集成了驱动、保护、采样、数字控制等多种基本功能电路；驱动电路可使一路pwm输入信号产生两路互补带死区的pwm信号，为可拆卸结构，使用方便，可靠性高；保护电路为硬件保护，对过压过流等故障信息进行快速处理，可靠性高；保护、采样和数字控制等电路均集成在一张可拆卸板卡上，方便调试和维护，可更换其他接口相同的电路，具有较高的通用性；功率板卡即插即用，板卡的复用性高，通用性强，简化了实验平台的搭建难度。
33.进一步，本发明在工作模式上有较高通用性；在功率板卡的供电方式上，可方便地选择集中供电模式和分立供电模式，以适应不同的需求；在控制信号的传输上，可方便地选择通过信号板卡传输电信号，或通过光纤传输光信号；进一步，在光信号传输模式下，可自由设定采用编码方式或非编码方式；多种数据传输方式可适配不同的控制器和实验需求，通用性大大提高；进一步，信号板卡上留有大量通用接口，便于连接不同的控制器和测量设备，最大化利用现有实验资源。
34.进一步，电力电子动模实验机柜在结构上具有较高灵活性和通用性；不同机箱单元之间可按照需要自由串联组合构成机柜；机箱单元之间进行故障信号和控制信号的交互；对一个机箱单元进行复位或闭锁即可实现对整个机柜的复位或闭锁，提高了便捷性。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1是本发明的通用电力电子动模实验机柜的单个机箱单元结构图；
37.图2是本发明的功率板卡结构图；
38.图3是本发明的霍尔板卡结构图；
39.图4是本发明的供电板卡结构图；
40.图5是本发明的信号板卡结构图；
41.图6是本发明的通用电子动模实验机柜的机箱单元一种具体实施例的实物示意图；
42.图7是本发明的功率板卡一种具体实施例的实物示意图；
43.图8是本发明的霍尔板卡的一种具体实施例的实物示意图；
44.图9是本发明的供电板卡的一种具体实施例的实物示意图；
45.图10是本发明的信号板卡的一种具体实施例的实物示意图。
具体实施方式
46.为了使本发明的目的和技术方案更加清晰和便于理解。以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步的详细说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并非用于限定本发明。
47.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
48.下面将结合附图及具体的实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的范围。
49.如图1所示，本发明一种通用电力电子动模实验机柜，机箱单元以功率板卡为核心构建，包含采样、保护、投切等电力电子实验所需通用功能。其由功率板卡1、霍尔板卡2、供电板卡3与信号板卡4组成。可增加电力电子实验平台的复用度、灵活度和可靠性，降低构建实验平台的难度。
50.所述功率板卡1、霍尔板卡2、供电板卡3相互独立，均与信号板卡4连接；功率板卡1向信号板卡4反馈功率板卡状态信号，接收来自信号板卡4的功率板卡控制信号；霍尔板卡2测量主电路电压电流信号，进行调理和保护逻辑判断，向信号板卡4反馈采样调理信号和故障信号；供电板卡3将机箱单元外部的交流市电转换为直流电源，上传到信号板卡4，为整个机箱单元集中供电；同时供电板卡3接收来自信号板卡4的继电器控制信号，完成对继电器的投切控制。信号板卡4与外部控制器连接，实现机箱状态信号的上传和机箱控制信号的接收。
51.功率板卡和信号板卡交互控制信号和状态信号；霍尔板卡上传采样调理信号和故障保护信号到信号板卡；供电板卡通过信号板卡为机箱提供所需电源，并由信号板卡控制实现继电器投切；信号板卡实现人机交互和外部控制器的连接；机箱单元通过任意方式串联组合可构成实验机柜。本发明提供分立供电和集中供电两种功率板卡供电方式，提供光信号和电信号两种控制方式，增强电力电子实验平台的通用性、复用度、可靠性和灵活度。
52.本发明的功率板卡1的详细设计结构图如附图2所示。
53.功率板卡1部分包括：桥式电路11、驱动电路12、分立供电电路13和信号处理电路14。
54.桥式电路11中，电力半导体开关管s1、电力半导体开关管s2、电力半导体开关管s3和电力半导体开关管s4、电力半导体开关管s5、电力半导体开关管s6先分别三管并联后再串联组成一个半桥电路单元；半桥电路单元的连接中点分别引出为ac1、ac2、ac3端口；三个相同的半桥电路单元sm1、sm2和sm3并联，上管并联端为直流母线正极，引出为dc 端口，同时和直流母线电容组的正极相连；下管并联端为直流母线负极，引出为dc-端口，同时和直流母线电容组的负极相连；此外在每个半桥电路单元中，直流母线之间并联数个去耦电容
c1、c2、
……
、cn；每个电力半导体开关管之间并联rc吸收电路。
55.驱动电路12由单/双路pwm选择电路和驱动芯片电路组成，单/双路pwm选择电路接收来自信号处理电路14的三组单/双路pwm信号，进行处理后传输至驱动芯片电路，产生三组驱动信号分别驱动三个半桥电路单元；驱动芯片电路将三路开关管故障信号反馈至信号处理电路14中，同时信号处理电路14向驱动芯片电路发送三路开关管闭锁信号，控制驱动信号闭锁；单路传输时，单/双路pwm选择电路内部通过rcd延时电路产生双路带死区的互补pwm信号；双路传输时，pwm信号直接传输至驱动芯片电路。
56.分立供电电路13包括保险丝f1和宽范围隔离电源模块，保险丝f1一端和直流母线正极相连，一端和宽范围隔离电源模块正极相连，宽范围隔离电源模块的负极和直流母线负极相连；电源模块的输出v1上传到信号板卡4。
57.所述信号处理电路14，由采样调理电路141、功率板卡保护电路142、数字控制电路143构成。
58.采样调理电路141中，直流母线正极和负极间并联电压传感器vs1，电流传感器cs1和cs2分别串入半桥电路单元sm1和sm2的连接中点引线中；电流传感器cs1和cs2与电压传感器vs1的采样信号，经过一级运放调理电路调整信号幅值与偏置后，一组经隔离运放隔离后再经一级运放调理，传送给信号板卡4，一组传送给数字控制电路142，一组传送给功率板卡保护电路143。
59.功率板卡保护电路142包括与门电路、触发器电路、绝对值比较电路；采样调理电路141的两路电流和一路电压采样信号经绝对值比较电路产生两路电流和一路电压故障信号，和驱动电路12传送的三路开关管故障信号共同输入与门电路中，得到一路总故障信号，传输到触发器电路中对进行锁存，锁存故障信号一路经过光耦隔离后传送到信号板卡4，一路传送到数字控制电路143。锁存器电路可通过数字控制电路143传输的复位信号进行复位。
60.数字控制电路143包括adc电路、fpga电路和光纤电路；adc电路将采样调理电路141中各传感器采样信号转换为数字采样信号，上传至fpga电路；fpga电路通过光纤电路与外部控制器实现高速通信，接收光控制信号，包括pwm信号、闭锁信号、复位信号；上传光状态信号，包括数字采样信号与锁存的故障信号。此外，fpga电路还接收信号板卡4传送的经过光耦隔离的电控制信号，包括pwm信号、闭锁信号、复位信号与模式选择信号；根据模式选择信号决定采用电信号控制或光信号控制，以及光信号是否编码；fpga电路向驱动电路2传送开关管闭锁信号，向功率板卡保护电路142传送复位信号。
61.本发明的霍尔板卡2的详细设计结构图如附图3所示。
62.霍尔板卡2由霍尔传感器21、运放调理电路22、绝对值电路23、比较电路24四部分组成。
63.霍尔传感器21包括电压霍尔传感器、电流霍尔传感器和采样电阻；霍尔传感器接入主电路中，将强电电压电流信号转换为隔离弱电电流信号，通过在输出端并联采样电阻，将电流信号转换为电压信号，输入后级运放调理电路22中；在电压霍尔的输入端需要串联采样电阻，并保证采样电阻的功率裕量，避免高温带来的阻值漂移。
64.运放调理电路22包括运算放大器、反馈电阻和调零电阻，其输入端连接霍尔传感器21的输出采样电阻两端，通过运算放大器对采样信号的幅值好零偏进行调理，输入到信
号板卡4中；幅值和零偏均采用电位器进行调节。
65.绝对值电路23由两级运算放大器和电阻二极管网络构成，前级的模拟信号输出端连接到第一级运算放大器和电阻二极管构成的网络的输入端，通过运放和电阻二极管网络构成的电平选择反相器，仅对电平为负的信号进行反相，电平为正的信号则在二极管的作用下不进行反相运算。之后第一级运算放大器的输出接入到第二级运算放大器的输入，该级运算放大器和其反馈电阻构成跟随器，第二级运算放大器的输出连接到比较电路24。
66.比较电路24由多路比较器、运放和与门逻辑构成；固定的电压参考值作为运放的输入，通过运放和可调的反馈电阻共同对该固定的电压参考值进行缩放，连接到多路比较器的参考值输入；比较器的另一输入端连接到绝对值电路23的输出；各比较器输出连接到与门逻辑合成一路故障保护信号，作为霍尔板卡2的故障信号输入到信号板卡4中。
67.本发明的供电板卡3部分的详细设计结构如图4所示。其包括集中供电电路和继电器电路；
68.机箱单元外部的交流市电输入交流-直流隔离变换电路后输出隔离的直流电源vdc1，vdc1输入直流-直流变换电路1和直流-直流变换电路2，分别输出直流电源vdc2和直流电源vdc3；直流电源vdc1、直流电源vdc2和直流电源vdc3输入信号板卡4，通过信号板卡4为整个机箱供电。信号板卡4向继电器电路传输继电器投切信号，经过光耦隔离后控制继电器完成动作，以实现主电路的投切。
69.本发明的信号板卡4部分的详细设计结构如图5所示。信号板卡4包括机箱故障保护电路41、下行交互接口42、上行交互接口43三部分。
70.机箱故障保护电路41接收下行交互接口42传输的功率板卡1的功率板卡故障信号和霍尔板卡2的霍尔故障信号，输入与门逻辑中综合为一路故障信号，与上行交互接口43传送的其他机箱单元的故障信号进行与非运算，产生总故障信号，一路输出给上行交互接口43传送到其他机箱单元，一路输入锁存器进行锁存；锁存器的复位可由本机箱单元或上行交互接口43接收的控制器和其他机箱单元的复位信号实现；上行交互接口43接收来控制器和其他机箱单元的闭锁信号，经光耦隔离后进行或运算得到总闭锁信号，再和功率板卡使能的功能选择开关综合得到功率板卡闭锁信号。
71.下行交互接口42包括功率板卡接口、霍尔板卡接口、供电板卡接口；实现功率板卡1控制信号的下传和状态信号的上传，霍尔板卡2采样与故障信号的上传；下行交互接口42从供电板卡3取电并向整个机箱单元供电。
72.上行交互接口43包括pwm信号接口、采样信号接口、机箱互联接口、控制器数字接口、功能选择开关；pwm信号接口接收控制器输入的pwm信号；采样信号接口将各个功率板卡1上传的采样调理信号引出，便于控制或观测；机箱互联接口接收其他机箱单元的闭锁、复位和故障信号，向其他机箱发送闭锁、复位和故障信号；控制器数字接口接收来自外部控制器的闭锁信号、复位信号、继电器控制信号；功能选择开关有三，其一选择功率板卡1供电方式为集中供电或分立供电模式，接收功率板卡1上传的分立电源，向其提供选择后的电源；其二选择控制信号传输方式为传输电信号或光编码信号或光非编码光信号，并传输控制选择信号；其三对每个功率板卡1选择是否将其从外部闭锁，传输功率板卡闭锁信号。
73.本发明的通用电力电子动模实验机柜的机箱单元的一种具体实施例的实物如图6所示。图6的机箱正面从左到右依次安插了6块功率板卡、2块霍尔板卡、1块供电板卡。机箱
正面为信号板卡4对应的上行交互接口43，实现机箱单元与外部控制器、测量设备以及其他机箱单元的弱电信号交互；机箱背面为功率板卡、霍尔板卡、供电板卡的强电接口，通过自行接线搭建所需功率电路，并实现测量和投切等功能。
74.本发明功率板卡1的一种具体实施例的实物如图7所示。图7的功率板卡左侧五个强电接口对应附图2中dc 、ac1、ac2、ac3与dc-接口；功率板卡底层左侧为桥式电路11，右侧为与信号板卡4连接的dsub接口，完成控制信号的接收与反馈信号的上传；桥式电路11的左侧一部分对应附图2中的三个半桥电路单元，电力半导体器件采用600v，60a的igbt；右侧一部分为直流母线电容组，采用400v，390uf的电解电容；两者通过端子进行连接，为可拆卸结构以便于更换；功率板卡顶层左侧为驱动电路12，分为三块驱动板卡和三个半桥电路单元一一对应；使用隔离驱动芯片，配合隔离电源模块为驱动芯片电路供电；功率板卡顶层右侧为附图2所述分立供电电路13和信号处理电路14，集成在一张板卡上，板卡的右侧为光纤收发电路；信号处理电路14中的模数转换电路和fpga电路分别集成在单独小板上。
75.本发明霍尔板卡2的一种具体实施例的实物如图8所示。图8中霍尔板卡可检测两路电压和两路电流，板卡的左侧顶层强电接口为电流检测接口，最大可测量70a；底层强电接口为电压检测接口，最大可测量1000v；板卡右侧为运放调理电路22、绝对值电路23和比较电路24；每路检测信号分别通过1个4位拨码开关设定保护阈值，可设计16种不同的保护阈值；霍尔板卡2和信号板卡4通过dsub接口进行连接，上传附图3中所述的采样调理信号及故障信号；霍尔板卡2的供电由信号板卡通过dsub接口提供。
76.本发明的供电板卡3的一种具体实施例的实物如图9所示。图9中板卡左侧为继电器电路，右侧为供电电路。板卡左侧接口为四个继电器接口，对应四路继电器电路；中部的电源模块对应交流-直流隔离变换电路，输入交流市电，输出12v直流电源；12v直流电源经过直流-直流变换电路输出-12v和5v直流电源；板卡右侧通过dsub接口和信号板卡4进行连接。
77.本发明的信号板卡4的一种具体实施例的实物如图10所示。图10中接口为上行交互接口43，左侧相同的六组接口为功率板卡1对应的上行交互接口，三个开关为功能选择开关，六个smb接口输出功率板卡1电压电流采样调理信号；功率板卡1右侧的两组8个smb接口为2个霍尔板卡2的采样调理输出接口；最右侧18个smb接口为adc采样接口；信号板卡4右下侧的三个dsub接口从左到右分别为pwm接口、do接口和adc接口，与外部控制器连接；信号板卡4右上的按钮为复位按钮，产生机箱复位信号；右侧两组2*2接口为机箱互联接口，传输故障、复位和闭锁信号；信号板卡背面为下行交互接口42，均为dsub接口。
78.基于上述，本发明的通用机柜可应用于电力电子领域开展科研与实验验证，具有高通用性、高灵活性和高可靠性。使用者能够完成实验平台的快速搭建，在提高科研效率的同时降低了成本。也为电力电子行业的科研人员提供了一套可靠的通用实验平台方案，有助于以较低成本快速实现实验验证。
79.以上，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
80.以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方案进行
修改或者等同替换，而这些并未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均在本发明的权利要求保护范围之内。