JGSBDD-1 型電力電子及電氣傳動技術(shù)實驗裝置

一、概述

“電力電子及電氣傳動技術(shù)實驗裝置”依據(jù)高等院校最新統(tǒng)編教材《電力電子技術(shù)》 ( 第四版 )( 西安交通大學(xué)王兆安編著 ) 、《電力拖動自動控制系統(tǒng)》（第三版） ( 上海大學(xué)陳伯時編著 ) 等實驗大綱的要求，吸收國內(nèi)、外同類產(chǎn)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。
二、特點
1 、綜合性強(qiáng) 本裝置綜合了目前國內(nèi)各類學(xué)校電力電子、半導(dǎo)體變流、交直流調(diào)速、交流變頻、電機(jī)控制、控制理論等實驗項目。
2 、適應(yīng)性強(qiáng) 能滿足各類學(xué)校相應(yīng)課程的實驗教學(xué)，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(xué)的進(jìn)程作有機(jī)的結(jié)合，裝置采用積木式結(jié)構(gòu)，更換便捷，如需要擴(kuò)展功能或開發(fā)新實驗，只需添加部件即可。
3 、整套性強(qiáng) 從專用電源、電機(jī)及其它實驗部件到實驗連接專用導(dǎo)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(jìn)行配套。
4 、直觀性強(qiáng) 各實驗掛件采用分隔結(jié)構(gòu)形式，組件面板示意、圖線分明，各掛件任務(wù)明確，操作、維護(hù)方便。
5 、科學(xué)性強(qiáng) 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(jī)均經(jīng)特殊設(shè)計，可模擬中小型電機(jī)的特性和參數(shù)；小電機(jī)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(shè)計合理，除了加深理論知識外還可結(jié)合實際開設(shè)設(shè)計性實驗。
6 、開放性強(qiáng) 控制屏供電采用三相隔離變壓器隔離，并設(shè)有電壓型漏電保護(hù)裝置和電流型漏電保護(hù)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(hù)等功能，各測量儀表均有可靠的保護(hù)功能，使用安全可靠；控制屏還設(shè)有定時器兼報警記錄儀，為學(xué)生實驗技能的考核提供一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。由于整套裝置經(jīng)過精心設(shè)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(jìn)性強(qiáng) 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(chǔ)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(yīng)用的大量現(xiàn)代電力電子技術(shù)實驗，讓學(xué)生對新器件有足夠的認(rèn)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(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(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 ℃　相對濕度＜ 85 ％（ 25 ℃） 海撥＜ 4000m
3 、裝置容量：＜ 1.5KVA
4 、外形尺寸： 187 × 72 × 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：三相交流電源 220V 3A 電流（帶有過流保護(hù)措施） 三相交流電源 380 5A （具有輸出短路保護(hù)）

（ 2 ）高壓直流電源 勵磁電源： 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 ;

(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(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(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；

4）直流數(shù)字毫安表一只：測量范圍為 0 ～ 2000mA ，三位半數(shù)顯，精度 0.5 級。

7）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），對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。

實驗連接線及插座：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。

8）實驗管理器

具有設(shè)定實驗時間、定時報警、切斷電源等功能；還可以自動記錄與區(qū)分由于接線或操作錯誤所造成的漏電告警、儀表超量程告警等。

9）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，可掛置實驗部件，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，還設(shè)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(gòu)，桌面為防火、防水、耐磨高密度板 , 結(jié)構(gòu)堅固，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(shè)有四個萬向輪和四個固定調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，便于移動和固定，有利于實驗室的布局。
3 、 DQ03-1 不銹鋼電機(jī)導(dǎo)軌、 1024 光碼盤測速系統(tǒng)及智能數(shù)顯轉(zhuǎn)速表

4、 DQ27 三相可調(diào)電阻（每組 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)有保護(hù)裝置，正、反橋晶閘管可通過外加信號進(jìn)行觸發(fā)（留有觸發(fā)脈沖輸入接口），可更好的完成設(shè)計性實驗；設(shè)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（一）

提供單結(jié)晶體管、鋸齒波同步移向、單相交流調(diào)壓。

8、 DK05-1 單相晶閘管觸發(fā)電路實驗（二）

提供正弦波同步移向、單相并聯(lián)逆變觸發(fā)電路。

9、 DK06 電機(jī)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)。

10、 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(hù)元件，內(nèi)部已連成三角形接法）、二極管、 24V 電源及電感。

11、 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(jìn)制可調(diào)電阻兩組。

12、 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)的實驗提供可調(diào)電源；一個整流濾波電路以及 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)的實驗提供一個可調(diào)的阻性負(fù)載。
13 、 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(jī)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(shè)有三相不控整流電路等模塊。
14 、 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(hù)電路，使學(xué)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(jìn)行頻率調(diào)節(jié)；通過占空比電位器來調(diào)節(jié) PWM 波的占空比頻率調(diào)節(jié)范圍 4KHz ～ 10KHz 。

15、 DK06-1 電機(jī)調(diào)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(zhuǎn)矩極性鑒別（ DPT ）、邏輯控制（ DLC ）。

16、 DK07 直流斬波實驗

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驗。

17、 DK22 單相交流調(diào)壓 / 調(diào)功電路

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)內(nèi)容而設(shè)計，實現(xiàn)單相交流調(diào)壓和交流調(diào)功的實驗內(nèi)容。采用的電力電子器件為雙向晶閘管，在交流調(diào)壓實驗中采用由雙向觸發(fā)二極管構(gòu)成觸發(fā)控制電路；在交流調(diào)功實驗中采用由 555 時基電路組成觸發(fā)控制電路。
18 、 DK19 半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源
提供了半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源的主電路和控制電路，主電路的電力電子器件為電力 MOSFET 管；控制電路采用專用 PWM 控制集成電路 SG3525 ，采用恒頻脈寬調(diào)制控制方案。可完成“開關(guān)電路在開環(huán)與閉環(huán)下負(fù)載特性的測試”以及“電源電壓波動對輸出的影響”等實驗內(nèi)容。
19 、 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(shù)》（第四版）的內(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(fù)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。
20 、 DQ07-1 直流發(fā)電機(jī)

21、 DQ09 直流并勵電動機(jī)

22、 DQ11 三相線繞式異步電動機(jī)

23、 DQ12 線繞式異步電機(jī)轉(zhuǎn)子專用箱

24、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(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，具有柔軟、耐壓高、強(qiáng)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(gòu)聯(lián)接線，兩種導(dǎo)線都只能配合相應(yīng)內(nèi)孔的插座，這樣大大提高了實驗的安全及合理性。
六、本裝置能開設(shè)的實驗項目

（一）電力電子技術(shù)（晶閘管部分）

1．單結(jié)晶體管觸發(fā)電路及單相半波可控整流電路實驗

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．單相橋式半控整流電路實驗

5．單相橋式全控整流電路實驗

6．單相橋式有源逆變電路實驗

7．三相半波可控整流電路的研究

8．晶閘管三相半波有源逆變電路的研究

9．三相橋式半控整流電路實驗

10．三相橋式全控整流及有源逆變電路實驗

11．單相交流調(diào)壓電路實驗

12．三相交流調(diào)壓電路實驗

13．單相并聯(lián)逆變電路實驗

（二） 電力電子技術(shù)（全控型器件特性部分）

1．功率場效應(yīng)晶體管 (MOSFET) 的主要參數(shù)測量

2．功率場效應(yīng)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

（三） 電力電子技術(shù)（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.半橋型穩(wěn)壓電源的性能研究

（四） 直流調(diào)速實驗

1．晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)和環(huán)節(jié)特性的測定

2．晶閘管直流調(diào)速主要單元調(diào)試

3．不可逆單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)靜特性的研究

4．雙閉環(huán)晶閘管不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)

5．邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)

（五）交流調(diào)速實驗

1．雙閉環(huán)三相異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)

2．雙閉環(huán)三相異步電機(jī)串級調(diào)速系統(tǒng)

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	不銹鋼電機(jī)導(dǎo)軌、 1024 光電編碼器及智能數(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	DK05-1	單相晶閘管觸發(fā)電路（二）	1 件
9	DK06	電機(jī)調(diào)速控制實驗（Ⅰ）	1 件
10	DK07	直流斬波實驗（六種典型線路）	1 件
11	DK08	給定及實驗器件	1 件
12	DK10	可以電阻器，電容器	1 件
13	DK11	單相調(diào)壓與可調(diào)負(fù)載	1 件
14	DK12	變壓器實驗	1 件
15	DK13	功率器件驅(qū)動電路實驗箱	1 件
16	DK14	單相交直交變頻原理	1 件
17	DK19	半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源	1 件
18	DK22	單相交流調(diào)壓 / 調(diào)功電路	1 件
19	DK06-1	電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)（Ⅱ）	1 件
20	DQ07-1	直流發(fā)電機(jī)	1 臺
21	DQ09	直流并勵電動機(jī)	1 臺
22	DQ11	三相線繞式異步電動機(jī)	1 臺
23	DQ12	線繞式異步電機(jī)轉(zhuǎn)子專用箱	1 件
25	SB06	高可靠護(hù)套結(jié)構(gòu)手槍插實驗連接線及配件	1 套

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