JGDDZ-A01電力電子技術(shù)及電機(jī)調(diào)速控制實(shí)驗(yàn)裝置

一、概述

“電力電子技術(shù)及電機(jī)調(diào)速控制實(shí)驗(yàn)裝置”依據(jù)高等院校最新統(tǒng)編教材《電力電子技術(shù)》 ( 第五版 )( 西安交通大學(xué)王兆安編著 ) 、《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)》（第三版） ( 上海大學(xué)陳伯時(shí)編著 ) 等實(shí)驗(yàn)大綱的要求，吸收國內(nèi)、外同類產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，充分考慮了實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，精心研制而成。

三、適用范圍
本裝置涵蓋了各類院校等所開設(shè)的“電力電子技術(shù) ( 或稱半導(dǎo)體變流技術(shù) ) ”、“直流調(diào)速”、“交流調(diào)速”、“電機(jī)控制”、“電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)”及“控制理論”等專業(yè)課程所要求的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。
四、技術(shù)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(duì)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(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，鋁質(zhì)面板）

（ 1 ）交流電源（均帶有過流保護(hù)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(lì)磁電源： 220V （ 0.5A ），具有輸出短路保護(hù)。

（ 3 ）指針式儀表：

交流電壓表一只：可通過其下方的波段開關(guān)切換指示三相電網(wǎng)輸入線電壓，精度 1.0 級(jí) ;

(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(dòng)判斷、自動(dòng)切換，精度 0.5 級(jí)，三位半數(shù)顯，為交流調(diào)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(dòng)判斷、自動(dòng)切換，精度 0.5 級(jí)，三位半數(shù)顯，具有超量程告警、指示等功能，為交流調(diào)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 10M Ω，精度 0.5 級(jí)；

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(jí)。

（ 6 ）人身安全保護(hù)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(hù)器，然后經(jīng)鑰匙開關(guān)、接觸器到隔離變壓器，使輸出與電網(wǎng)隔離（浮地設(shè)計(jì)），對(duì)人身安全起到一定的保護(hù)作用。

電流型漏電保護(hù)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(shí)驗(yàn)連接線及插座：強(qiáng)、弱電連接線及插座分開，不能混插。強(qiáng)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(shí)器兼報(bào)警記錄儀

（ 8 ）控制屏其它設(shè)施

控制屏正面大凹槽內(nèi)，設(shè)有兩根不銹鋼管，可掛置實(shí)驗(yàn)部件，凹槽底部設(shè)有 3 芯插座，掛箱的供電由這些插座提供。控制屏兩邊設(shè)有單相三極 220V 電源插座及三相四極 380V 電源插座。

2、 DK02 實(shí)驗(yàn)桌
實(shí)驗(yàn)桌為鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，形狀似長方體封閉式結(jié)構(gòu)，造形美觀大方；設(shè)有兩個(gè)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(gè)寬敞舒適的工作臺(tái)面。實(shí)驗(yàn)桌還設(shè)有四個(gè)萬向輪和四個(gè)固定調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，便于移動(dòng)和固定，有利于實(shí)驗(yàn)室的布局。
3 、 DQ03-1 不銹鋼電機(jī)導(dǎo)軌、測速系統(tǒng)及智能數(shù)顯轉(zhuǎn)速表

4位有效數(shù)字顯示，測量范圍為 0 ～ 9999rpm/min 。電機(jī)導(dǎo)軌：裝有測速系統(tǒng)、固定電機(jī)的安裝導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上可方便拆卸固定實(shí)驗(yàn)電機(jī)，保證電機(jī)與電機(jī)之間同軸的同心度不超過 ±5 絲。

4、 DQ27 三相可調(diào)電阻（每組 900 Ω× 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(shè)有阻容吸收及熔絲保護(hù)裝置，晶閘管可通過外加信號(hào)進(jìn)行觸發(fā)（留有觸發(fā)脈沖輸入接口），可更好的完成設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)；設(shè)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(jí)帶鏡面直流電流表± 2A ，正反偏，精度 1.0 級(jí)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(shí)驗(yàn)

提供單結(jié)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(diào)壓觸發(fā)電路及西門子 TCA785 集成觸發(fā)五種電路。

8、 DK06 電機(jī)調(diào)速控制實(shí)驗(yàn)（Ⅰ）

提供以下模塊：給定± 15V 可調(diào)（帶三位半數(shù)顯電壓表）、調(diào)節(jié)器 I 、轉(zhuǎn)速變換（ FBS ）、調(diào)節(jié)器 II 、反號(hào)器（ AR ）、電流變換（ FBC ）。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(jī)調(diào)速控制實(shí)驗(yàn)（Ⅱ）

提供以下模塊提供以下模塊：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(shí)驗(yàn)

根據(jù)西安交通大學(xué)王兆安教授和黃俊教授主編的《電力電子技術(shù)》 ( 第四版 ) 中相關(guān)的直流斬波內(nèi)容而設(shè)計(jì)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 。可完成教材中降壓斬波電路（ 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(shí)驗(yàn)。

11、 DK08 給定及實(shí)驗(yàn)器件

提供給定（± 15V 可調(diào)電壓輸出）、壓敏電阻（作為過壓保護(hù)元件，內(nèi)部已連成三角形接法）、二極管等。

12、 DK09 新器件特性實(shí)驗(yàn)

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(qū)動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)。

13、 DK10 可調(diào)電阻、電容箱
提供耐壓 AC63V 的可調(diào)電容三組，調(diào)節(jié)范圍為 0.1 ～ 11.37μF ， 0 ～ 999k Ω十進(jìn)制可調(diào)電阻兩組；供電流調(diào)節(jié)器，速度調(diào)節(jié)器反饋回路使用，可靈活改變調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)及積分時(shí)間。

14、 DK11 單相調(diào)壓與可調(diào)負(fù)載

提供了一只 0 ～ 250V/0.5KVA 單相交流自耦調(diào)壓器，為相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)提供可調(diào)電源；一個(gè)整流濾波電路以及 0 ～ 90 Ω /1.3A （串聯(lián)）或 0 ～ 45 Ω /2.6A （并聯(lián)）瓷盤可調(diào)電阻，為相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)提供一個(gè)可調(diào)的阻性負(fù)載。
15 、 DK12 變壓器實(shí)驗(yàn)
提供三相芯式變壓器一個(gè)（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(jī)串級(jí)調(diào)速實(shí)驗(yàn)和三相橋式、單相橋式有源逆變電路實(shí)驗(yàn)；還設(shè)有三相不控整流電路等模塊。

16、 DK13 功率器件驅(qū)動(dòng)電路實(shí)驗(yàn)箱

主要是為完成新器件特性實(shí)驗(yàn)提供驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路，使學(xué)生了解電力電子新器件的驅(qū)動(dòng)特性。主要包括電源、驅(qū)動(dòng)電路、 PWM 波形發(fā)生器。
（ 1 ）電源：為驅(qū)動(dòng)電路提供電源，包括 ± 5V 、 +20V 、 ± 15V 直流電源。
（ 2 ）驅(qū)動(dòng)電路：包括 MOSFET 、 IGBT 、 GTR 和 GTO 的驅(qū)動(dòng)電路。其中 IGBT 的驅(qū)動(dòng)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(dòng)電路提供 PWM 驅(qū)動(dòng)波形；可以通過頻率調(diào)節(jié)旋鈕進(jìn)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；頻率范圍分為 2 擋，通過鈕子開關(guān)切換，高頻檔是為 MOSFET 和 IGBT 驅(qū)動(dòng)電路提供 PWM 波形，頻率調(diào)節(jié)范圍 4KHz ～ 10KHz ；低頻檔是為 GTR 和 GTO 驅(qū)動(dòng)電路提供 PWM 波形，頻率調(diào)節(jié)范圍 400Hz ～ 1KHz ；占空比均能從 0% 調(diào)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(jí)重點(diǎn)教材，王兆安、黃俊主編的《電力電子技術(shù)》 ( 第四版 ) 的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行開發(fā)，用于展示交直交變頻原理，主要讓學(xué)生了解 SPWM 正弦波脈寬調(diào)制信號(hào)的形成方法，了解 IGBT 管專用集成驅(qū)動(dòng)芯片的特點(diǎn)及其使用。能完成如下實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目： 1 、 SPWM 波形成的過程； 2 、交直交變頻電路在不同負(fù)載時(shí)的工作情況和波形，并研究工作頻率對(duì)電路工作波形的影響； 3 、 IGBT 管專用集成驅(qū)動(dòng)芯片的工作特性。

18、 DK17 雙閉環(huán) H 橋 DC/DC 變換直流調(diào)速系統(tǒng)

可完成的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有： (1) 全橋 DC/DC 變換電路實(shí)驗(yàn)； (2) 雙閉環(huán)可逆直流脈寬調(diào)速實(shí)驗(yàn)。

19、 DX12 斬控式交流調(diào)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(shù)》 ( 第五版 ) 中相關(guān)的內(nèi)容而設(shè)計(jì)的，采用全控型器件 IGBT 管實(shí)現(xiàn)“斬控式交流調(diào)壓實(shí)驗(yàn)”。

20、 DQ07 直流發(fā)電機(jī) （ 200V 、 1.1A 、 220W 、 1600r/min ）

21、 DQ09 直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī) （ 185W ， 220V ， 1500r/min ）

22、 DQ10 三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)（ 380V /220V 120W Y/ △）

23、 DQ11 三相線繞式異步電動(dòng)機(jī)： 220V/Y 、 0.6A 、 100W 、 1400r/min

24、 GDQ12 線繞式異步電機(jī)起動(dòng)與調(diào)速電阻箱

提供 0 、 2 歐、 5 歐、 15 歐、 35 歐五檔同軸聯(lián)調(diào)的三相繞線異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子起動(dòng)、調(diào)速電阻一組。

25.GDK28 三相異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)

配備日本三菱的 FR-D720-0.4K-CHT 變頻器一臺(tái)（帶 BOP 操作控制面板）、 1K 電位器一個(gè)。

26、 JG06 實(shí)驗(yàn)連接線：

根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的特點(diǎn)，配備兩種不同的實(shí)驗(yàn)聯(lián)接線，強(qiáng)電部分采用高可靠護(hù)套結(jié)構(gòu)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(xì)的多股線，達(dá)到超軟目的，外包丁晴聚氯乙烯絕緣層，插頭采用實(shí)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(gòu)聯(lián)接線，兩種導(dǎo)線都只能配合相應(yīng)內(nèi)孔的插座，這樣大大提高了實(shí)驗(yàn)的安全及合理性。

六、本裝置能開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

（一）電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
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(shí)驗(yàn)

3．鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)

4． TCA785 集成觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)

5．單相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn)

6．單相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)

7．單相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn)

8．三相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn)

9．三相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)

10．三相半波有源逆變電路實(shí)驗(yàn)

11．三相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn)

12．單相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)

13．單相交流調(diào)功電路實(shí)驗(yàn)

14．三相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)

15．單向晶閘管（ SCR ）特性實(shí)驗(yàn)

16．可關(guān)斷晶閘管（ GTO ）特性實(shí)驗(yàn)

17．功率場效應(yīng)管（ MOSFET ）特性實(shí)驗(yàn)

18．電力晶體管（ GTR ）特性實(shí)驗(yàn)

19．絕緣雙極型晶體管（ IGBT ）特性實(shí)驗(yàn)

20．可關(guān)斷晶閘管（ GTO ）驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路實(shí)驗(yàn)

21．功率場效應(yīng)管（ MOSFET ）驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路實(shí)驗(yàn)

22．電力晶體管（ GTR ）驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路實(shí)驗(yàn)

23．絕緣雙極型晶體管（ IGBT ）驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路實(shí)驗(yàn)

（二）典型電力電子器件線路實(shí)驗(yàn)

24．單相正弦波脈寬調(diào)制（ SPWM ）逆變電路實(shí)驗(yàn)

25．全橋 DC/DC 變換電路實(shí)驗(yàn)

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、 Cu ｋ斬波電路、 Sepic 斬波電路、 Zeta 斬波電路）

27．?dāng)乜厥浇涣髡{(diào)壓電路

（三）直流電機(jī)調(diào)速實(shí)驗(yàn)
28．晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)主要單元的調(diào)試
29 ．單閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)（電流 / 轉(zhuǎn)速）

30．轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

31．邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

32．雙閉環(huán)控制的直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)（ H 橋、 IGBT ）

（四）交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

33．單相正弦波脈寬調(diào)制（ SPWM ）變頻原理

34．雙閉環(huán)三相異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
35 ．雙閉環(huán)三相異步電機(jī)串極調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

36．三相異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

七、裝置的配置清單：

序號(hào)	編號(hào)	名 稱	數(shù)量
1	DK01	電源控制屏	1件
2	DK02	實(shí)驗(yàn)桌凳	1張
3	DQ03-1	固定電機(jī)導(dǎo)軌、測速系統(tǒng)及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表	1件
4	DQ27	三相可調(diào)電阻（每組 900 Ω *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(jī)調(diào)速控制實(shí)驗(yàn)（Ⅰ）	1件
9	DK06-1	電機(jī)調(diào)速控制實(shí)驗(yàn)（Ⅱ）	1件
10	DK07	直流斬波電路實(shí)驗(yàn)	1件
11	DK08	給定及實(shí)驗(yàn)器件	1件
12	DK09	新器件特性實(shí)驗(yàn)	1件
13	DK10	可調(diào)電阻、電容器	1件
14	DK11	單相調(diào)壓與可調(diào)負(fù)載	1件
15	DK12	變壓器實(shí)驗(yàn)	1件
16	DK13	功率器件驅(qū)動(dòng)電路實(shí)驗(yàn)	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(diào)速系統(tǒng)	1件
19	DX12	斬控式交流調(diào)壓電路	1件
20	DQ07	直流發(fā)電機(jī)	1臺(tái)
21	DQ09	直流他（并）勵(lì)電動(dòng)機(jī)	1臺(tái)
22	DQ10	三相鼠籠式異步電機(jī)	1臺(tái)
23	DQ11	三相繞線式異步電機(jī)	1臺(tái)
24	GDQ12	線繞式異步電機(jī)起動(dòng)與調(diào)速電阻箱	1件
25	GDK28	三相異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)	1件
26	SB06	配備兩種不同的實(shí)驗(yàn)連接線及易損配件	1套

 

 

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