SBDDZ-A01電力電子技術及電機調速控制實驗裝置
一、概述
“電力電子技術及電機調速控制實驗裝置”依據(jù)高等院校最新統(tǒng)編教材《電力電子技術》(第五版)(西安交通大學王兆安編著)、《電力拖動自動控制系統(tǒng)》（第三版）(上海大學陳伯時編著)等實驗大綱的要求，吸收國內、外同類產品的優(yōu)點，充分考慮了實驗室的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，精心研制而成。在同類產品中結構合理、功能完善、可靠性好、性價比高。
二、特點
1、綜合性強 本裝置綜合了目前國內各類學校電力電子、半導體變流、交直流調速、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)需要作靈活調整，普及與提高可根據(jù)教學的進程作有機的結合，裝置采用積木式結構，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；實驗內容豐富，設計合理，除了加深理論知識外還可結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。由于整套裝置經(jīng)過精心設計，加上可靠的元器件質量及可靠的工藝作為保障，產品性能優(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
。
（裝備參考圖片）
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)”、“直流調速”、“交流調速”、“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：＜2.0KVA
4、外形尺寸：187×70×162 cm
五、裝置的基本配備
1、DK01電源控制屏（鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，鋁質面板）
（1）交流電源（均帶有過流保護措施） 提供交流電源：三相交流電 380V/5A 三相交流電 220V/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
1）真有效值交流數(shù)字電壓表一只：測量范圍0～500V,量程自動判斷、自動切換，精度0.5級，三位半數(shù)顯，為交流調速系統(tǒng)提供電壓指示；
2）真有效值交流數(shù)字電壓表一只：測量范圍0～5A，量程自動判斷、自動切換，精度0.5級，三位半數(shù)顯，具有超量程告警、指示等功能，為交流調速系統(tǒng)提供電流指示；
3）直流數(shù)字電壓表一只：測量范圍0～500V，三位半數(shù)顯，輸入阻抗為10MΩ，精度0.5級；
4）直流數(shù)字安培表一只：測量范圍為0～2000mA，三位半數(shù)顯，精度0.5級。
（6）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。
（7)定時器兼報警記錄儀
（8）控制屏其它設施
控制屏正面大凹槽內，設有兩根不銹鋼管，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。
2、DK02實驗桌
實驗桌為鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，桌面為防火、防水、耐磨高密度板,結構堅固，形狀似長方體封閉式結構，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節(jié)機構，便于移動和固定，有利于實驗室的布局。
3、DQ03-1不銹鋼電機導軌、測速系統(tǒng)及智能數(shù)顯轉速表
4位有效數(shù)字顯示，測量范圍為0～9999rpm/min。電機導軌：裝有測速系統(tǒng)、固定電機的安裝導軌，導軌上可方便拆卸固定實驗電機，保證電機與電機之間同軸的同心度不超過±5絲。
4、DQ27三相可調電阻（每組900Ω×2/0.41A）
5、DK03晶閘管主電路
提供12只5A/1000V的晶閘管，分成正、反橋兩組，，每只晶閘管均設有阻容吸收及熔絲保護裝置，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一只，正反偏，精度1.0。級帶鏡面直流電流表±2A，正反偏，精度1.0級一只。和平波電抗器一組（0，100mH，200mH，700mH）。
6、DK04三相晶閘管觸發(fā)電路提供三相集成觸發(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
提供單結晶體管觸發(fā)電路、正弦波同步移相觸發(fā)電路、鋸齒波同步移相觸發(fā)電路、單相交流調壓觸發(fā)電路及西門子TCA785集成觸發(fā)五種電路。
8、DK06電機調速控制實驗（Ⅰ）
提供以下模塊：給定±15V可調（帶三位半數(shù)顯電壓表）、調節(jié)器I、轉速變換（FBS）、調節(jié)器II、反號器（AR）、電流變換（FBC）。其中調節(jié)器I和調節(jié)器II的比例增益由電位器調節(jié)。
9、DK06-1電機調速控制實驗（Ⅱ）
提供以下模塊提供以下模塊：零電平檢測（DPZ）、轉矩極性鑒別（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�Buck 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可調電壓輸出）、壓敏電阻（作為過壓保護元件，內部已連成三角形接法）、二極管等。
12、DK09新器件特性實驗
提供SCR、GTO、MOSFET、IGBT、GTR新器件，與DK13配套使用，可完成電力電子新器件的驅動特性實驗。
13、DK10可調電阻、電容箱
提供耐壓AC63V的可調電容三組，調節(jié)范圍為0.1～11.37µF，0～999kΩ十進制可調電阻兩組；供電流調節(jié)器，速度調節(jié)器反饋回路使用，可靈活改變調節(jié)器的放大倍數(shù)及積分時間。
14、DK11單相調壓與可調負載
提供了一只0～250V/0.5KVA單相交流自耦調壓器，為相應的實驗提供可調電源；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)）瓷盤可調電阻，為相應的實驗提供一個可調的阻性負載。
15、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。
16、DK13功率器件驅動電路實驗箱
主要是為完成新器件特性實驗提供驅動和保護電路，使學生了解電力電子新器件的驅動特性。主要包括電源、驅動電路、 PWM 波形發(fā)生器。
（1）電源：為驅動電路提供電源，包括 ±5V 、 +20V 、 ±15V 直流電源。
（2）驅動電路：包括 MOSFET 、 IGBT 、 GTR 和 GTO 的驅動電路。其中 IGBT 的驅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動電路提供 PWM 驅動波形；可以通過頻率調節(jié)旋鈕進行頻率調節(jié)；通過占空比電位器來調節(jié) PWM 波的占空比；頻率范圍分為 2 擋，通過鈕子開關切換，高頻檔是為 MOSFET 和 IGBT 驅動電路提供 PWM 波形，頻率調節(jié)范圍 4KHz ～ 10KHz ；低頻檔是為 GTR 和 GTO 驅動電路提供 PWM 波形，頻率調節(jié)范圍 400Hz ～ 1KHz ；占空比均能從 0% 調至 100% 。
17、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)的相關內容進行開發(fā)，用于展示交直交變頻原理，主要讓學生了解SPWM正弦波脈寬調制信號的形成方法，了解IGBT管專用集成驅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管專用集成驅動芯片的工作特性。
18、DK17雙閉環(huán)H橋DC/DC變換直流調速系統(tǒng)
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)可逆直流脈寬調速實驗。
19、DX12斬控式交流調壓電路
根據(jù)西安交大王兆安教授和黃俊教授主編的《電力電子技術》(第五版)中相關的內容而設計的，采用全控型器件IGBT管實現(xiàn)“斬控式交流調壓實驗”。
20、DQ07直流發(fā)電機 （200V、1.1A、220W、1600r/min）
21、DQ09直流并勵電動機 （185W，220V，1500r/min）
22、DQ10 三相鼠籠式異步電動機（ 380V /220V 120W Y/△）
23、DQ11三相線繞式異步電動機：220V/Y、0.6A、100W、1400r/min
24、GDQ12線繞式異步電機起動與調速電阻箱
提供0、2歐、5歐、15歐、35歐五檔同軸聯(lián)調的三相繞線異步電動機轉子起動、調速電阻一組。
25.GDK28 三相異步電機變頻調速系統(tǒng)
配備日本三菱的FR-D720-0.4K-CHT變頻器一臺（帶BOP操作控制面板）、1K電位器一個。
26、SB06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構聯(lián)接線，兩種導線都只能配合相應內孔的插座，這樣大大提高了實驗的安全及合理性。
六、本裝置能開設的實驗項目
（一）電力電子技術實驗項目
1．單結晶體管觸發(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．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．單相橋式全控整流及有源逆變電路實驗
8．三相半波可控整流電路實驗
9．三相橋式半控整流電路實驗
10．三相半波有源逆變電路實驗
11．三相橋式全控整流及有源逆變電路實驗
12．單相交流調壓電路實驗
13．單相交流調功電路實驗
14．三相交流調壓電路實驗
15．單向晶閘管（SCR）特性實驗
16．可關斷晶閘管（GTO）特性實驗
17．功率場效應管（MOSFET）特性實驗
18．電力晶體管（GTR）特性實驗
19．絕緣雙極型晶體管（IGBT）特性實驗
20．可關斷晶閘管（GTO）驅動與保護電路實驗
21．功率場效應管（MOSFET）驅動與保護電路實驗
22．電力晶體管（GTR）驅動與保護電路實驗
23．絕緣雙極型晶體管（IGBT）驅動與保護電路實驗
（二）典型電力電子器件線路實驗
24．單相正弦波脈寬調制（SPWM）逆變電路實驗
25．全橋DC/DC變換電路實驗
26．直流斬波電路的性能研究（降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波的電路、Cuｋ斬波電路、Sepic斬波電路、Zeta斬波電路）
27．斬控式交流調壓電路
（三）直流電機調速實驗
28．晶閘管直流調速系統(tǒng)主要單元的調試
29．單閉環(huán)不可逆直流調速系統(tǒng)實驗（電流/轉速）
30．轉速電流雙閉環(huán)不可逆直流調速系統(tǒng)實驗
31．邏輯無環(huán)流可逆直流調速系統(tǒng)實驗
32．雙閉環(huán)控制的直流脈寬調速系統(tǒng)（H橋、IGBT）
（四）交流電機調速系統(tǒng)實驗
33．單相正弦波脈寬調制（SPWM）變頻原理
34．雙閉環(huán)三相異步電機調壓調速系統(tǒng)實驗
35．雙閉環(huán)三相異步電機串極調速系統(tǒng)實驗
36．三相異步電機變頻調速系統(tǒng)實驗
七、裝置的配置清單：
|
序號 |
編號 |
名 稱 |
數(shù)量 |
|
1 |
DK01 |
電源控制屏 |
1件 |
|
2 |
DK02 |
實驗桌凳 |
1張 |
|
3 |
DQ03-1 |
固定電機導軌、測速系統(tǒng)及數(shù)顯轉速表 |
1件 |
|
4 |
DQ27 |
三相可調電阻（每組900Ω*2/0.41A） |
1件 |
|
5 |
DK03 |
三相晶閘管主電路 |
1件 |
|
6 |
DK04 |
三相晶閘管觸發(fā)電路 |
1件 |
|
7 |
DK05 |
單相晶閘管觸發(fā)電路 |
1件 |
|
8 |
DK06 |
電機調速控制實驗（Ⅰ） |
1件 |
|
9 |
DK06-1 |
電機調速控制實驗（Ⅱ） |
1件 |
|
10 |
DK07 |
直流斬波電路實驗 |
1件 |
|
11 |
DK08 |
給定及實驗器件 |
1件 |
|
12 |
DK09 |
新器件特性實驗 |
1件 |
|
13 |
DK10 |
可調電阻、電容器 |
1件 |
|
14 |
DK11 |
單相調壓與可調負載 |
1件 |
|
15 |
DK12 |
變壓器實驗 |
1件 |
|
16 |
DK13 |
功率器件驅動電路實驗 |
1件 |
|
17 |
DK14 |
SPWM單相交直交變頻原理 |
1件 |
|
18 |
DK17 |
雙閉環(huán)H橋DC/DC變換直流調速系統(tǒng) |
1件 |
|
19 |
DX12 |
斬控式交流調壓電路 |
1件 |
|
20 |
DQ07 |
直流發(fā)電機 |
1臺 |
|
21 |
DQ09 |
直流他（并）勵電動機 |
1臺 |
|
22 |
DQ10 |
三相鼠籠式異步電機 |
1臺 |
|
23 |
DQ11 |
三相繞線式異步電機 |
1臺 |
|
24 |
GDQ12 |
線繞式異步電機起動與調速電阻箱 |
1件 |
|
25 |
GDK28 |
三相異步電機變頻調速系統(tǒng) |
1件 |
|
26 |
SB06 |
配備兩種不同的實驗連接線及易損配件 |
1套 |
