電力電子與電氣傳動實訓裝置,電力電子與電氣傳動實訓設備
一、產(chǎn)品概述：
電力電子與電氣傳動實訓裝置綜合了目前我國高等院校電機學、電機與拖動、電力電子技術、電機控制、繼電接觸控制、工廠電氣控制等課程實驗大綱的要求。特別適用于高等院�，F(xiàn)有的電機、電氣技術實驗設備的更新改造，同時也為中等專業(yè)學校、職業(yè)技術學院等新建或擴建實驗室，迅速開設實驗課提供了理想的實驗設備，為教師或研究生開發(fā)新實驗或進行科學研究工作提供良好的實驗條件。
二、裝置特點：
1、綜合性強:本裝置綜合了目前國內(nèi)各類學校電力電子、半導體變流、交直流調(diào)速、交流變頻、電機控制、控制理論等實驗項目。
2、適應性強 能滿足各類學校相應課程的實驗教學，深度和廣度可根據(jù)需要作靈活調(diào)整，普及與提高可根據(jù)教學的進程作有機的結(jié)合，裝置采用積木式結(jié)構，更換便捷，如需要擴展功能或開發(fā)新實驗，只需添加部件即可，永不淘汰。
3、整套性強:從專用電源、電機及其它實驗部件到實驗連接專用導線配套齊全，配套部件的性能、規(guī)格等均密切結(jié)合實驗的需要進行配套。
4、直觀性強:各實驗掛件采用分隔結(jié)構形式，組件面板示意、圖線分明，各掛件任務明確，操作、維護方便。
5、科學性強:裝置占地面積少，節(jié)約實驗用房，減少基建投資；配套的小電機均經(jīng)特殊設計，可模擬中小型電機的特性和參數(shù)；小電機耗電省，節(jié)約能源，實驗噪聲小，整齊美觀，改善實驗環(huán)境；實驗內(nèi)容豐富，設計合理，除了加深理論知識外還可結(jié)合實際開設設計性實驗。
6、開放性強:控制屏供電采用三相隔離變壓器隔離，并設有電壓型漏電保護裝置和電流型漏電保護裝置，確保操作者的安全；各電源輸出均有監(jiān)示及短路保護等功能，各測量儀表均有可靠的保護功能，使用安全可靠；控制屏還設有定時器兼報警記錄儀，為學生實驗技能的考核提供一個統(tǒng)一的標準。由于整套裝置經(jīng)過精心設計，加上可靠的元器件質(zhì)量及可靠的工藝作為保障，產(chǎn)品性能優(yōu)良，所有這些均為開放性實驗室，創(chuàng)造了條件。
7、先進性強:本裝置著重從新器件高度來考慮，在保留了晶閘管實驗的基礎上，加入了新器件的特性、新器件的驅(qū)動以及典型的新器件應用的大量現(xiàn)代電力電子技術實驗，讓學生對新器件有足夠的認識和了解，緊跟時代步伐。
三、適用范圍：
本裝置涵蓋了各類院校等所開設的“電力電子技術(或稱半導體變流技術)”、“直流調(diào)速”、“電機控制”、“電力拖動自動控制系統(tǒng)”及“控制理論”等專業(yè)課程所要求的實驗實驗項目。
四、技術性能：
1、輸入電源: 三相四線(或三相五線 380V±10％ 50HZ)
2、工作環(huán)境: 溫度-10℃－+40℃ 相對濕度＜85％（25℃） 海撥＜4000m
3、裝置容量：＜1.5KVA
4、外形尺寸：187×70×160 cm
五、基本配備：
1、DK01電源控制屏（鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構，鋁質(zhì)面板）
（1）交流電源：
提供交流電源：直流調(diào)速檔為三相交流電 200V/3A
交流調(diào)速檔為三相交流電 240V/3A
（2）高壓直流電源
勵磁電源：220V（0.5A），具有輸出短路保護。
（3）指針式儀表：
交流電壓表一只：可通過其下方的波段開關切換指示三相電網(wǎng)輸入線電壓，精度1.0級;
（4）數(shù)字式儀表
A.智能型真有效值交流數(shù)字電壓表1只，量程0-5A，四位數(shù)字顯示。
B.智能型真有效值交流數(shù)字電流表1只，量程0-500V，四位數(shù)字顯示。
C、數(shù)字直流電壓表1只（0-500V），三位半數(shù)字顯示，精度0.5級。
D、數(shù)字直流電流表1只（0-5A），三位半數(shù)字顯示，精度0.5級。
（5）人身安全保護體系
三相隔離變壓器一組：三相電源首先通過三相漏電保護器，然后經(jīng)鑰匙開關、接觸器到隔離變壓器，使輸出與電網(wǎng)隔離（浮地設計），對人身安全起到一定的保護作用。
電流型漏電保護裝置：控制屏若有漏電現(xiàn)象，漏電流超過一定值，即切斷電源。
實驗連接線及插座：強、弱電連接線及插座分開，不能混插。強電連接線及插座采用全封閉工藝，使用安全、可靠、防觸電。
（6）控制屏其它設施
控制屏正面大凹槽內(nèi)，設有兩根鋼管，可掛置實驗部件，凹槽底部設有3芯插座，掛箱的供電由這些插座提供�？刂破羶蛇呍O有單相三極220V電源插座及三相四極380V電源插座，還設有實驗臺照明用的40W日光燈一盞。
2、DK02實驗桌
實驗桌為鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構，桌面為防火、防水、耐磨高密度板,結(jié)構堅固，形狀似長方體封閉式結(jié)構，造形美觀大方；設有兩個大抽屜、柜門，用于放置工具、存放掛件及資料等。桌面用于安裝電源控制屏并提供一個寬敞舒適的工作臺面。實驗桌還設有四個萬向輪和四個固定調(diào)節(jié)機構，便于移動和固定，有利于實驗室的布局。
3、DQ03-1固定電機導軌、測速系統(tǒng)及智能數(shù)顯轉(zhuǎn)速表
4、DQ27三相可調(diào)電阻（每組900Ω×2/0.41A）
5、DK03晶閘管主電路
提供12只5A/1000V的晶閘管，4只二極管，每只晶閘管均設有保護裝置，晶閘管可通過外加信號進行觸發(fā)（留有觸發(fā)脈沖輸入接口），可更好的完成設計性實驗；設有帶鏡面精密指針式直流電壓表±300V，精度1.0級帶鏡面直流電流表±2A，精度1.0級各一只和平波電抗器一組。
6、DK04三相晶閘管觸發(fā)電路
提供三相觸發(fā)電路、功放電路等，與“DK03”配套使用。
7、DK05 單相晶閘管觸發(fā)電路實驗
提供單結(jié)晶體管、鋸齒波同步移向、單相交流調(diào)壓，正弦波同步移向，西門子TC785集成觸發(fā)電路。
8、DK06電機調(diào)速控制實驗（Ⅰ）
提供以下模塊：給定（帶數(shù)顯）、調(diào)節(jié)器I、轉(zhuǎn)速變換（FBS）、調(diào)節(jié)器II、反號器（AR）、電流變換（FBC）、電壓隔離器（TVD）。其中調(diào)節(jié)器I和調(diào)節(jié)器II的比例增益由電位器調(diào)節(jié)。
9、DK06-1電機調(diào)速控制電路（II）
提供以下模塊：零電平檢測（DPZ）、轉(zhuǎn)矩極性鑒別（DPT）、邏輯控制（DLC）。
10、DK07直流斬波實驗
根據(jù)西安交通大學王兆安教授和黃俊教授主編的《電力電子技術》(第四版)中相關的直流斬波內(nèi)容而設計的；提供組成直流斬波電路所需的元器件和采用專用的PWM控制集成電路SG3525�？赏瓿山滩闹薪祲簲夭娐罚˙uck Chopper）、升壓斬波電路（Boost Chopper）、升降壓斬波電路（Boost -Buck Chopper）、Cuk斬波電路、Sepic斬波電路、Zeta斬波電路六種典型實驗。
11、DK08給定及實驗器件
提供給定（±15V可調(diào)電壓輸出）、壓敏電阻（作為過壓保護元件，內(nèi)部已連成三角形接法）、二極管等。
12、DK10可調(diào)電阻器，電容器
提供耐壓AC100V的可調(diào)電容三組，調(diào)節(jié)范圍為0.1～11.37uF，0～999KΩ十進制可調(diào)電阻兩組。
13、DK11單相調(diào)壓與可調(diào)負載
提供了一只0～250V/0.5KVA單相交流自耦調(diào)壓器，為相應的實驗提供可調(diào)電源；一個整流濾波電路以及0～90Ω/1.3A（串聯(lián)）或0～45Ω/2.6A（并聯(lián)）瓷盤可調(diào)電阻，為相應的實驗提供一個可調(diào)的阻性負載。
14、DK12變壓器實驗
提供三相芯式變壓器一個（該變壓器有2套副邊繞組，原、副邊繞組的電壓為127V/63.6V/31.8V），用于異步電機串級調(diào)速實驗和三相橋式、單相橋式有源逆變電路實驗；還設有三相不控整流電路等模塊。
15、DK13功率器件驅(qū)動電路實驗箱
主要是為完成新器件特性實驗提供驅(qū)動和保護電路，使學生了解電力電子新器件的驅(qū)動特性。主要包括電源、驅(qū)動電路、PWM波形發(fā)生器。
（1）電源：為驅(qū)動電路提供電源，包括±5V、+20V、±15V直流電源。
（2）驅(qū)動電路：包括MOSFET、IGBT的驅(qū)動電路。其中IGBT的驅(qū)動電路采用了專用芯片EXB841。
（3）PWM波形發(fā)生器：由SG3525為核心的PWM波形發(fā)生器主要為新器件驅(qū)動電路提供PWM驅(qū)動波形；可以通過頻率調(diào)節(jié)旋鈕進行頻率調(diào)節(jié)；通過占空比電位器來調(diào)節(jié)PWM波的占空比 頻率調(diào)節(jié)范圍4KHz～10KHz。
16、DK14單相交直交變頻原理
根據(jù)普通高等教育“九五”國家級重點教材王兆安，黃俊主編的《電力電子技術》（第四版）的內(nèi)容進行開發(fā)。用于展示交直交變頻原理，主要讓學生了解SPWM正弦波脈寬調(diào)制信號的形成方法，了解IGBT管專用集成驅(qū)動芯片的特點及其使用，能完成如下實驗項目： 1）SPWM波形成的過程；2）交直交變頻電路在不同負載時的工作情況和波形，并研究工作頻率對電路工作波形的影響；3）IGBT管專用集成驅(qū)動芯片的工作特性。
17、DK17雙閉環(huán)H橋DC/DC變換直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)
通過對四個橋臂上IGBT管的觸發(fā)控制，來實現(xiàn)對可逆直流他勵電機進行調(diào)速的目的，主要由三大部分組成，即主回路部分、控制電路部分和調(diào)節(jié)部分。主回路由直流電源、四種IGBT管組成；控制回路部分由專用芯片產(chǎn)生PWM脈沖波，PWM波脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的四路控制脈沖，分別驅(qū)動四個橋臂的IGBT管；調(diào)節(jié)部分由兩個PI調(diào)節(jié)器組成，并通過速度環(huán)、電流環(huán)構成的反饋回路使電機的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運行在給定的轉(zhuǎn)速下。本實驗掛件可完成的實驗項目有：（1）全橋DC/DC 變換電路實驗（2）雙閉環(huán)可逆直流脈寬調(diào)速實驗。
18、GDK28變頻器
提供DSP+IPM的矢量控制變頻器1臺，功率0.4KW，（帶BOP操作控制面板）、1K電位器一個。
19、DQ07-1直流發(fā)電機（DC220V，240W）
20、DQ09直流并勵電動機 （DC220V，185W）
21、DQ11三相線繞式異步電動機 （220V，Y接法）
22、GDQ12線繞式異步電機轉(zhuǎn)子專用箱
提供0、2、5、15、35五檔同軸聯(lián)調(diào)的三相繞線異步電動機轉(zhuǎn)子起動、調(diào)速電阻一組。
23、MY06 實驗連接線：根據(jù)不同實驗項目的特點，配備兩種不同的實驗聯(lián)接線，強電部分采用高可靠護套結(jié)構手槍插連接線（不存在任何觸電的可能），里面采用無氧銅抽絲而成頭發(fā)絲般細的多股線，達到超軟目的，外包丁晴聚氯乙烯絕緣層，具有柔軟、耐壓高、強度大、防硬化、韌性好等優(yōu)點，插頭采用實芯銅質(zhì)件外套鈹輕銅彈片，接觸安全可靠；弱電部分采用彈性鈹輕銅裸露結(jié)構聯(lián)接線，兩種導線都只能配合相應內(nèi)孔的插座，這樣大大提高了實驗的安全及合理性。
24、透明型電力電子應用創(chuàng)新實訓模塊：(全室配1套，便于學生對電力電子器件及電路的直觀認識）
電力電子應用創(chuàng)新實訓模塊底盒使用190mm×145mm，124mm×145mm兩種開模有機透明封閉塑料底盒，模塊面板采用藍色印制電路板PCB工藝，可以直觀看到器件的實物及相關的原理圖。對于高壓電路安裝在面板背面，或者通過雙圈接線柱引出接口，透過透明底盒能夠看到器件實物，方便感性認識。
包含三相同步信號電路單元模塊、TC787AP三相集成脈沖觸發(fā)電路模塊（設有單雙脈沖切換開關，封鎖及輸出開關，移相電位器等）、六路功率三極管BU406及灌封脈沖變壓器隔離的脈沖輸出電路，PWM脈沖發(fā)生器及四路功率橋功率輸出電路、二極管整流電路、四路IGBT功率橋電路及LEM電流傳感器檢測電路、三相晶閘管整流電路、基于DSP的三相異步電機IPM逆變調(diào)速模塊電路（矢量控制）、變頻調(diào)速按鍵與LED顯示電路模塊，交流電壓檢測儀表、交流電流檢測儀表、直流電壓和電流檢測儀表等。
本套件可完成單相半波不控整流電路實訓，單相全橋不控整流電路實訓，三相晶閘管觸發(fā)電路實訓，三相半波整流電路實訓，三相半控橋式整流電路實訓，三相橋式整流電路實訓，三相交流調(diào)壓電路實訓，DC/DC 全橋IGBT整流電路實訓，直流電機H橋IGBT可逆調(diào)速電路實訓，交流電機矢量變頻調(diào)速電路實訓等。
25、基于DSP的雙閉環(huán)空間矢量交流變頻調(diào)速系統(tǒng)(全室配1套，可供教師DSP學習或?qū)W生畢業(yè)設計使用）
空間矢量脈寬調(diào)制-SVPWM，主要思想是把三相交流電機等效為直流電機，然后跟蹤圓形磁場。SVPWM主要由：波形發(fā)生器，Chark變換，扇區(qū)判斷，Park變換，橋臂作用時間，比較器，插入死區(qū)等模塊組成。
本實驗系統(tǒng)是基于德州儀器TI公司的28335型C2000系列DSP而設計的高性能矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)。系統(tǒng)由實驗箱(含DSP控制板、IPM智能功率驅(qū)動模塊和24V開關電源)、XDS100V2-USB2.0仿真器，三相鼠籠式異步電動機，增量式光電編碼器，聯(lián)軸器，固定電機導軌等組成。
本系統(tǒng)可實現(xiàn)在線編程，通過XDS100V2 USB2.0仿真器在線仿真，提供源程序，可在線燒寫DSP程序。
26、學生凳子2只/套。
每套設備提供2只鐵質(zhì)四腳方凳，凳子面板采用高強度高密度板，結(jié)實耐用，美觀大方。
六、能開設的實驗項目：
（一）電力電子技術（晶閘管部分）
1．單結(jié)晶體管觸發(fā)電路
2．正弦波同步移相觸發(fā)電路實驗
3．鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實驗
4．西門子TCA785集成觸發(fā)電路實驗
5．單相半波可控整流電路實驗
6．單相橋式半控整流電路實驗
7．單相橋式全控整流電路實驗
8．單相橋式有源逆變電路實驗
9．三相半波可控整流電路的研究
10．晶閘管三相半波有源逆變電路的研究
11．三相橋式半控整流電路實驗
12．三相橋式全控整流及有源逆變電路實驗
13．單相交流調(diào)壓電路實驗
14．三相交流調(diào)壓電路實驗
（二） 電力電子技術（全控型器件特性部分）
1．功率場效應晶體管(MOSFET)的主要參數(shù)測量
2．功率場效應晶體管(MOSFET)的驅(qū)動電路研究
3．絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)特性及其驅(qū)動電路的研究
4.單向晶閘管（SCR）特性實驗
5.雙向晶閘管（SCR）特性實驗
6.電力晶體管管（GTR）特性實驗
（三） 電力電子技術（全控型器件典型線路部分）
1．直流斬波電路（Buck、Cuk、Boost、Sepic、Buck-Boost、Zeta等六種電路）的性能研究
2．SPWM單相交直交變頻電路的性能研究
3.全橋DC/DC變換
（四） 直流調(diào)速實驗
1．晶閘管直流調(diào)速主要單元的調(diào)試
2．不可逆單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)靜特性的研究（電壓單閉環(huán)，電流單閉環(huán)，速度單閉環(huán)）
3．帶電流截止負反饋的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)
4．電壓，電流雙閉環(huán)晶閘管不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)
5．轉(zhuǎn)速，電流雙閉環(huán)晶閘管不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)
6.雙閉環(huán)控制的直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)（H橋、IGBT）
（五） 交流調(diào)速實驗
1.雙閉環(huán)三相異步電機調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)實驗
2.雙閉環(huán)三相異步電機串級調(diào)速系統(tǒng)實驗
3.三相異步電機變頻調(diào)速實驗
（六）電力電子透明元件盒創(chuàng)新實訓
本套件可完成單相半波不控整流電路實訓，單相全橋不控整流電路實訓，三相晶閘管觸發(fā)電路實訓，三相半波整流電路實訓，三相半控橋式整流電路實訓，三相橋式整流電路實訓，三相交流調(diào)壓電路實訓，DC/DC 全橋IGBT整流電路實訓，直流電機H橋IGBT可逆調(diào)速電路實訓，交流電機矢量變頻調(diào)速電路實訓等。
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