SBDDZ-01型電機電力電子與交直流調速實(shí)驗臺

一、概述
電機電力電子與交直流調速實(shí)驗臺裝置是上海碩博公司根據當前實(shí)驗教學(xué)改革的發(fā)展，集眾多國內外廠(chǎng)家的優(yōu)點(diǎn)，精心研制、改進(jìn)而成的新一代實(shí)驗設備。依據高等院�！峨姍C學(xué)》，《電機與拖動(dòng)》，西安交通大學(xué)王兆安教授等編著(zhù)的《電力電子技術(shù)》（第五版）和上海大學(xué)陳伯時(shí)教授編著(zhù)的《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統》（第三版）實(shí)驗大綱要求進(jìn)行設計。涵蓋了"電機學(xué)" "電機與變壓器" "電機與拖動(dòng)""電力電子技術(shù)"、"直流調速"、"交流調速"、"電機控制"、"電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統"等專(zhuān)業(yè)課程所開(kāi)設的實(shí)驗項目。特別適用于高等院�，F有的電機、電力電子技術(shù)及電氣控制實(shí)驗設備的更新改造，同時(shí)也為中等專(zhuān)業(yè)學(xué)校、職業(yè)技術(shù)學(xué)院等新建或擴建實(shí)驗室，迅速開(kāi)設實(shí)驗課提供了理想的實(shí)驗設備，為教師或研究生開(kāi)發(fā)新實(shí)驗或進(jìn)行科學(xué)研究工作提供良好的實(shí)驗條件。

（實(shí)驗臺結構圖供參考，具體以實(shí)物掛件配置為準）

二、實(shí)驗裝置特點(diǎn)
1、綜合性強 本裝置掛件配齊時(shí)可完成目前國內各類(lèi)院校電機，電力電子及電氣控制學(xué)科課程的全部實(shí)驗項目。
2、適應性強能滿(mǎn)足各類(lèi)學(xué)校相應課程的實(shí)驗教學(xué)，實(shí)驗的深度與廣度可根據需要作靈活調整，普及與提高可根據教學(xué)的進(jìn)程作有機地結合。裝置采用組件式結構，更換便捷，如需要擴展功能或開(kāi)發(fā)新實(shí)驗，只需添加部件即可，永不淘汰。
3、整套性強從儀器儀表、專(zhuān)用電源、電機及其它實(shí)驗部件到實(shí)驗連接專(zhuān)用導線(xiàn)等均配套齊全，配套部件的性能、規格等均密切結合實(shí)驗的需要進(jìn)行配置。
4、直觀(guān)性強 各實(shí)驗掛件采用分隔結構形式，組件面板示意、圖線(xiàn)分明，各掛件任務(wù)明確，操作、維護方便。
5、科學(xué)性強裝置占地面積少，節約實(shí)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；小電機耗電省，節約能源；實(shí)驗噪聲小，整齊美觀(guān)，改善實(shí)驗環(huán)境；電氣控制實(shí)驗，內容豐富，設計合理，除了加深理論知識外，還為學(xué)生走向社會(huì )打下良好的基礎；
6、開(kāi)放性強控制屏供電隔離（浮地設計），并設有外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；各電源輸出均有監示及短路保護等功能，使用方便；各測量?jì)x表均有保護功能。整套裝置經(jīng)過(guò)精心設計，加上可靠的元器件質(zhì)量及可靠工藝作為保障，產(chǎn)品性能優(yōu)良，所有這些均為開(kāi)放性實(shí)驗創(chuàng )造了條件，有利于提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。
三、技術(shù)性能
1、輸入電源：三相四線(xiàn)(或三相五線(xiàn)) ～380V±10% 50Hz
2、工作環(huán)境：溫度-10℃～+40℃ 相對濕度＜85%(25℃) 海拔＜4000m
3、裝置容量：＜1.5KVA
4、重 量： 480Kg
5、外形尺寸：187×73×160cm3
四、裝置的基本裝備
1、DQ01B電源控制屏(鐵質(zhì)噴塑結構，鋁質(zhì)面板)
(1) 交流電源
提供三相0～450V可調交流電源，同時(shí)可得到單相0～250V可調電源(配有一臺三相同軸聯(lián)動(dòng)自耦調壓器（規格1.5KVA、0～450V），克服了三只單相調壓器采用鏈條結構或齒輪結構組成的許多缺點(diǎn))�？烧{交流電源輸出處設有過(guò)流保護技術(shù)，相間、線(xiàn)間過(guò)電流及直接短路均能自動(dòng)保護，克服了調換保險絲帶來(lái)的麻煩。配有三只指針式交流電壓表，通過(guò)切換開(kāi)關(guān)指示三相電網(wǎng)電壓和三相調壓電壓。
(2) 高壓直流電源兩路
提供220V(0.5A)勵磁電源及0～250V(3A)連續可調穩壓電樞電源(具有過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)熱及短路軟截止自動(dòng)恢復保護功能)各一組，并設有直流數顯電壓表及切換開(kāi)關(guān)。
(3) 人身安全保護體系
設有三相隔離變壓器一組(三相電源經(jīng)鑰匙開(kāi)關(guān)、接觸器后，到隔離變壓器，再經(jīng)三相調壓器輸出)，使輸出與電網(wǎng)隔離，對人身安全起到一定的保護作用；
設有電壓型漏電保護器，如果線(xiàn)路有漏電現象，即能實(shí)施保護并切斷電源；設有電流型漏電保護器，控制屏若有漏電現象，漏電流超過(guò)一定值，即切斷電源。強電連接線(xiàn)及插座，采用全封閉結構，使用安全、可靠、防觸電。
(4) 控制屏正面大凹槽內，設有兩根不銹鋼鋼管，可掛儀表及實(shí)驗部件。凹槽底部設有多個(gè)小圓形單相三芯220V電源插座，供儀表等部件供電用�？刂破羶蓚仍O有三極220V電源插座及三相四極380V電源插座。設有實(shí)驗臺照明用的220V、40W日光燈一盞。
2、DQ02實(shí)驗桌
實(shí)驗桌為鐵質(zhì)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(cháng)方體封閉式結構，造形美觀(guān)大方；設有兩個(gè)大抽屜、柜門(mén)，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)寬敞舒適的工作臺面。實(shí)驗桌還設有四個(gè)萬(wàn)向輪和四個(gè)固定調節機構，便于移動(dòng)和固定，有利于實(shí)驗室的布局。
3、DQ03-1不銹鋼電機導軌、光碼盤(pán)測速系統及在線(xiàn)可編程智能數顯轉速表（0-10V反饋輸出）。
4、DQ05 三相組式變壓器（原邊220V/0.35A，副邊55V/1.4A）
5、DQ07-1 直流發(fā)電機（220V，240W，n=1500RPM ，絕緣等級E ）
5、DQ09直流并勵電動(dòng)機（（Un=DC220V ， IN=1.1A ， PN=185W ， n=1500RPM ，絕緣等級E ）
6、DQ10三相鼠籠式異步電動(dòng)機（ AC3800V/220V，接法 Y/Δ，轉速 1420 RPM，功率100W ,電流0.5A，絕緣等級E）
7、DQ11三相線(xiàn)繞式異步電動(dòng)機（AC220V，接法 Y，轉速 1380 RPM，功率120W ,電流0.6A，絕緣等級E）
8、GDQ12線(xiàn)繞式異步電機起動(dòng)與調速電阻箱
10、DQ19校正直流測功機（（220V、2.2A、 355W、1500r/min，絕緣等級E）
11、DQ22直流數字電壓、毫安、安培表(三只)
直流數顯電壓表一只，采用ICL公司高性能AD轉換器配以高速MPU單元設計爾成，通過(guò)鍵控、數顯窗口實(shí)現人機對話(huà)功能控制模式。具有自動(dòng)與手動(dòng)量程，測量范圍0-300V。手動(dòng)量程為：2V、20V、300V。測量精度為0.5級。具有數據存儲與查詢(xún)功能。具有超量程報警、指示及切斷總電源等功能。
直流數顯毫安表一只，采用ICL公司高性能AD轉換器配以高速MPU單元設計爾成，通過(guò)鍵控、數顯窗口實(shí)現人機對話(huà)功能控制模式。具有自動(dòng)與手動(dòng)量程，測量范圍：0-2000mA。手動(dòng)量程為：20mA、200mA、2000mA。測量精度為0.5級。具有數據存儲與查詢(xún)功能。具有超量程報警、指示及切斷總電源等功能。
直流數顯電流表一只，測量范圍0～5A，三位半數顯，精度為0.5級，具有超量程報警、指示及切斷總電源等功能。
12、DQ25單三相智能型功率、功率因數表
由24位專(zhuān)用DSP、16位高精度AD轉換器和高速MPU單元設計爾成，通過(guò)鍵控、數顯窗口實(shí)現人機對話(huà)功能控制模式。軟件上采用RTOS設計思路，同時(shí)配有PC監控軟件來(lái)加強分析能力。能同時(shí)測量?jì)陕穯蜗喙β蔖1、P2，三相功率等于兩路功率之和（兩表法測量三相總功率）。功率測量精度為1.0級，功率因數測量范圍0.3-1.0，電壓電流量程為450V和5A，能自動(dòng)判別負載性質(zhì)（感性顯示"L"，容性顯示"C"，純電阻不顯示），并可存儲測量數據，供隨時(shí)查閱。
13、DQ26三相可調電阻器(三組90Ω×2/1.3A瓷盤(pán)電阻)
14、DQ27三相可調電阻器(三組900Ω×2/0.41A瓷盤(pán)電阻)
15、DQ28三相可調電抗器（每相均由一個(gè)127V/0.5A的固定電抗器和一個(gè)0～250V的自耦調壓器組成，既可作固定電感和可調電抗器使用，也可作自耦調壓器使用。）
16、DQ29可調電阻器、電容器
提供90Ω×2/1.3A及900Ω×2/0.41A瓷盤(pán)電阻各一組。
17、DQ31C熔端器及開(kāi)關(guān)板
熔斷器部分及兩個(gè)三刀雙擲開(kāi)關(guān)、一個(gè)雙刀雙擲開(kāi)關(guān)組成。
18、DQ23智能真有效值交流電流表
一只真有效值交流數字電流表一只：測量范圍0～5A，量程自動(dòng)判斷、自動(dòng)切換，精度0.5級，三位半數顯，具有超量程告警、指示等功能，2只數字交流電流表，測量范圍0～5A，0.5級，三位半數顯。
19、DQ24智能真有效值交流電壓表
真有效值交流數字電壓表一只：測量范圍0～500V,量程自動(dòng)判斷、自動(dòng)切換，精度0.5級，三位半數顯，為交流調速系統提供電壓指示；2只數字交流電壓表，測量范圍0～500V，0.5級，三位半數顯。
20、DQ32旋轉燈、并網(wǎng)開(kāi)關(guān)、同步機勵磁電源
由并網(wǎng)用的三組相燈<黃、綠、紅各兩只>,一組并網(wǎng)開(kāi)關(guān)和一組同步機勵磁電源<5～40v>組成。
21、DK03晶閘管主電路
提供12只6A/1000V的晶閘管，每只晶閘管均設有RC吸收和保險絲保護裝置，晶閘管可通過(guò)外加觸發(fā)信號進(jìn)行觸發(fā)（留有觸發(fā)脈沖輸入接口）。另外有一組平波電抗器（200mH、500mH和1000mH）和一組續流二極及±300V的直流電壓表、±2A的直流電流表，兩表均為正負顯示。
22、DK04三相晶閘管集成觸發(fā)電路
提供三相晶閘管觸發(fā)電路、功放電路等，與DK03配套使用。設有觸發(fā)脈沖觀(guān)察孔、同步信號觀(guān)察孔、鋸齒波斜率調節觀(guān)察孔等。
23、DK05單相晶閘管觸發(fā)電路實(shí)驗
提供單結晶體管觸發(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。
24、DK06-2電機調速控制實(shí)驗（Ⅰ）
提供以下模塊：給定（帶數顯）、調節器I、轉速變換（FBS）、調節器II、反號器（AR）、電流變換（FBC）。
25、DK07直流斬波實(shí)驗
根據西安交通大學(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(zhuān)用的PWM控制集成電路SG3525�？赏瓿山滩闹薪祲簲夭�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。
26、DK08給定及實(shí)驗器件
27、DK10可調電阻，電容箱
提供耐壓AC100V的可調電容三組，調節范圍為0.1-11.37uF，0-999KΩ十進(jìn)制可調電阻兩組。
28、DK12變壓器實(shí)驗
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），用于異步電機串級調速實(shí)驗和三相橋式、單相橋式有源逆變電路實(shí)驗；還設有三相不控整流電路等模塊。
29、DK13功率器件驅動(dòng)電路實(shí)驗箱
主要是為完成新器件特性實(shí)驗提供驅動(dòng)和保護電路，使學(xué)生了解電力電子新器件的驅動(dòng)特性。主要包括電源、驅動(dòng)電路、PWM波形發(fā)生器。
（1）電源：為驅動(dòng)電路提供電源，包括+20V、±15V直流電源。
（2）驅動(dòng)電路：包括MOSFET、IGBT的驅動(dòng)電路。其中IGBT的驅動(dòng)電路采用了專(zhuān)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(dòng)電路提供PWM驅動(dòng)波形；可以通過(guò)頻率調節旋鈕進(jìn)行頻率調節；通過(guò)占空比電位器來(lái)調節PWM波的占空比頻率調節范圍4KHz～10KHz。
30、DK22 單相調壓/調功電路
31、DK19半橋型開(kāi)關(guān)穩壓電源
提供了半橋型開(kāi)關(guān)穩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(zhuān)用PWM控制集成電路SG3525，采用恒頻脈寬調制控制方案�？赏瓿�"開(kāi)關(guān)電路在開(kāi)環(huán)與閉環(huán)下負載特性的測試"以及"電源電壓波動(dòng)對輸出的影響"等實(shí)驗內容。
32、DK14單相交直交變頻原理
根據普通高等教育"九五"國家級重點(diǎn)教材王兆安，黃俊主編的《電力電子技術(shù)》（第四版）的內容進(jìn)行開(kāi)發(fā)。用于展示交直交變頻原理，主要讓學(xué)生了解SPWM正弦波脈寬調制信號的形成方法，了解IGBT管專(zhuān)用集成驅動(dòng)芯片的特點(diǎn)及其使用，能完成如下實(shí)驗項目： 1）SPWM波形成的過(guò)程；2）交直交變頻電路在不同負載時(shí)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(zhuān)用集成驅動(dòng)芯片的工作特性。根據西安交通大學(xué)王兆安教授和黃俊教授主編的相關(guān)內容而設計的，實(shí)現單相交流調壓和交流調功的實(shí)驗內容。采用的電力電子器件為雙向晶閘管，在交流調壓實(shí)驗中采用由雙向觸發(fā)二極管構成觸發(fā)控制電路；在交流調功實(shí)驗中采用由555時(shí)基電路組成觸發(fā)控制電路。
33、SB06實(shí)驗連接線(xiàn)
采用高可靠護套結構手槍插連接線(xiàn)（不存在任何觸電的可能），里面采用無(wú)氧銅抽絲而成頭發(fā)絲般細的多股線(xiàn)，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(diǎn)，插頭采用實(shí)芯銅質(zhì)件外套鈹輕銅彈片，接觸優(yōu)良。
五、裝置可完成的實(shí)驗項目
（一） 電機及變壓器基礎實(shí)驗
1.1 直流電機
(1)電機認知
(2)直流發(fā)電機
(3)直流并勵電動(dòng)機
1.2 變壓器
(1)單相變壓器
(2)三相變壓器
(3)三相變壓器的聯(lián)接組和不對稱(chēng)短路
(4)三相三繞組變壓器
(5)單相變壓器的并聯(lián)運行
(6)三相變壓器的并聯(lián)運行
1.3 異步電機
(1)三相鼠籠異步電動(dòng)機的工作特性
(2)三相異步電動(dòng)機的起動(dòng)與調速
1.4 同步電機
(1)三相同步發(fā)電機的運行特性
(2)三相同步發(fā)電機的并網(wǎng)運行
(3)三相同步電動(dòng)機
(4)三相同步電機參數的測定
1.5 電動(dòng)機機械特性的測定
(1)直流他勵電動(dòng)機在各種運轉狀態(tài)下的機械特性
(2)三相異步電動(dòng)機在各種運行狀態(tài)下的機械特性
(3)三相異步電機M-S曲線(xiàn)測繪
（二） 電力電子及運動(dòng)控制技術(shù)實(shí)驗
2.1電力電子器件的認識實(shí)驗（參數、性能與波形的測定及驅動(dòng)保護電路）
(1)晶閘管（SCR）的特性研究
(2)電力晶體管（GTR）的特性研究
(3)功率場(chǎng)效應晶體管(MOSFET)的主要參數測量
(4)功率場(chǎng)效應晶體管(MOSFET)的驅動(dòng)電路研究（SG3525）
(5)絕緣柵雙極型晶體管(IGBT) 的主要參數測量
(6)絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)驅動(dòng)電路的研究（EXB841）
2.2電力電子變流技術(shù)實(shí)驗
（1）單結晶體管觸發(fā)電路
（2）鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實(shí)驗
（3）單相半波可控整流電路
（4）單相橋式半控整流電路
（5）單相橋式全控整流電路及有源逆變電路
（6）三相半波可控整流電路
（7）三相橋式半控整流電路
（8）三相橋式全控整流電路及有源逆變電路
（9）三相交流調壓電路
（10）單相交流調壓電路
（11）單相交流調功電路
（12）單相正弦波脈寬調制（SPWM）逆變電路實(shí)驗
（13）開(kāi)關(guān)穩壓電源的性能研究
（14）直流斬波電路（Buck、Cuk、Boost、Sepic、Buck-Boost、Zeta等六種電路）的性能研究
（三） 交直流調速實(shí)驗部分
3.1直流電機調速部分
（1）直流電機的開(kāi)環(huán)調速
（2）直流調速單元的參數設置
（3）單閉環(huán)不可逆直流調速系統
（4）雙閉環(huán)不可逆直流調速系統
3.2交流電機調速部分
（1）雙閉環(huán)三相異步電機調壓調速系統
七、 裝置的配置清單