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SBDDZ-A01電力電子技術(shù)及電機調速控制實(shí)驗裝置
一、概述
“電力電子技術(shù)及電機調速控制實(shí)驗裝置”依據高等院校最新統編教材《電力電子技術(shù)》(第五版)(西安交通大學(xué)王兆安編著(zhù))、《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統》（第三版）(上海大學(xué)陳伯時(shí)編著(zhù))等實(shí)驗大綱的要求，吸收國內、外同類(lèi)產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，充分考慮了實(shí)驗室的現狀和發(fā)展趨勢，精心研制而成。在同類(lèi)產(chǎn)品中結構合理、功能完善、可靠性好、性?xún)r(jià)比高。
二、特點(diǎn)
1、綜合性強 本裝置綜合了目前國內各類(lèi)學(xué)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(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)，深度和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(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)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)行配套。
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；實(shí)驗內容豐富，設計合理，除了加深理論知識外還可結合實(shí)際開(kāi)設設計性實(shí)驗。
6、開(kāi)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；各電源輸出均有監示及短路保護等功能，各測量?jì)x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(guò)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(kāi)放性實(shí)驗室，創(chuàng )造了條件。
7、先進(jìn)性強 本裝置著(zhù)重從新器件高度來(lái)考慮，在保留了晶閘管實(shí)驗的基礎上，加入了新器件的特性、新器件的驅動(dòng)以及典型的新器件應用的大量現代電力電子技術(shù)實(shí)驗，讓學(xué)生對新器件有足夠的認識和了解，緊跟時(shí)代步伐
。
（裝備參考圖片）
三、適用范圍
本裝置涵蓋了各類(lèi)院校等所開(kāi)設的“電力電子技術(shù)(或稱(chēng)半導體變流技術(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”及“控制理論”等專(zhuān)業(yè)課程所要求的實(shí)驗實(shí)驗項目。
四、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構，鋁質(zhì)面板）
（1）交流電源（均帶有過(guò)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(guò)其下方的波段開(kāi)關(guān)切換指示三相電網(wǎng)輸入線(xiàn)電壓，精度1.0級;
(4)數字式儀表
1）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）真有效值交流數字電壓表一只：測量范圍0～5A，量程自動(dòng)判斷、自動(dòng)切換，精度0.5級，三位半數顯，具有超量程告警、指示等功能，為交流調速系統提供電流指示；
3）直流數字電壓表一只：測量范圍0～500V，三位半數顯，輸入阻抗為10MΩ，精度0.5級；
4）直流數字安培表一只：測量范圍為0～2000mA，三位半數顯，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(guò)三相漏電保護器，然后經(jīng)鑰匙開(kāi)關(guān)、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：控制屏若有漏電現象，漏電流超過(guò)一定值，即切斷電源。
實(shí)驗連接線(xiàn)及插座：強、弱電連接線(xiàn)及插座分開(kāi)，不能混插。強電連接線(xiàn)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(shí)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(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、測速系統及智能數顯轉速表
4位有效數字顯示，測量范圍為0～9999rpm/min。電機導軌：裝有測速系統、固定電機的安裝導軌，導軌上可方便拆卸固定實(shí)驗電機，保證電機與電機之間同軸的同心度不超過(guò)±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(guò)外加信號進(jìn)行觸發(fā)（留有觸發(fā)脈沖輸入接口），可更好的完成設計性實(shí)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(shí)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(mén)子TCA785集成觸發(fā)五種電路。
8、DK06電機調速控制實(shí)驗（Ⅰ）
提供以下模塊：給定±15V可調（帶三位半數顯電壓表）、調節器I、轉速變換（FBS）、調節器II、反號器（AR）、電流變換（FBC）。其中調節器I和調節器II的比例增益由電位器調節。
9、DK06-1電機調速控制實(shí)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(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(shí)驗。
11、DK08給定及實(shí)驗器件
提供給定（±15V可調電壓輸出）、壓敏電阻（作為過(guò)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(shí)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(dòng)特性實(shí)驗。
13、DK10可調電阻、電容箱
提供耐壓AC63V的可調電容三組，調節范圍為0.1～11.37µF，0～999kΩ十進(jìn)制可調電阻兩組；供電流調節器，速度調節器反饋回路使用，可靈活改變調節器的放大倍數及積分時(shí)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(shí)驗提供可調電源；一個(gè)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(pán)可調電阻，為相應的實(shí)驗提供一個(gè)可調的阻性負載。
15、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。
16、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 ±5V 、 +20V 、 ±15V 直流電源。
（2）驅動(dòng)電路：包括 MOSFET 、 IGBT 、 GTR 和 GTO 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；頻率范圍分為 2 擋，通過(guò)鈕子開(kāi)關(guān)切換，高頻檔是為 MOSFET 和 IGBT 驅動(dòng)電路提供 PWM 波形，頻率調節范圍 4KHz ～ 10KHz ；低頻檔是為 GTR 和 GTO 驅動(dòng)電路提供 PWM 波形，頻率調節范圍 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)的相關(guān)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。
18、DK17雙閉環(huán)H橋DC/DC變換直流調速系統
可完成的實(shí)驗項目有：(1)全橋DC/DC變換電路實(shí)驗；(2)雙閉環(huán)可逆直流脈寬調速實(shí)驗。
19、DX12斬控式交流調壓電路
根據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)的內容而設計的，采用全控型器件IGBT管實(shí)現“斬控式交流調壓實(shí)驗”。
20、DQ07直流發(fā)電機 （200V、1.1A、220W、1600r/min）
21、DQ09直流并勵電動(dòng)機 （185W，220V，1500r/min）
22、DQ10 三相鼠籠式異步電動(dòng)機（ 380V /220V 120W Y/△）
23、DQ11三相線(xiàn)繞式異步電動(dòng)機：220V/Y、0.6A、100W、1400r/min
24、GDQ12線(xiàn)繞式異步電機起動(dòng)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(xiàn)異步電動(dòng)機轉子起動(dòng)、調速電阻一組。
25.GDK28 三相異步電機變頻調速系統
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(gè)。
26、SB06實(shí)驗連接線(xiàn)：
根據不同實(shí)驗項目的特點(diǎn)，配備兩種不同的實(shí)驗聯(lián)接線(xiàn)，強電部分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，接觸安全可靠；弱電部分采用彈性鈹輕銅裸露結構聯(lián)接線(xiàn)，兩種導線(xiàn)都只能配合相應內孔的插座，這樣大大提高了實(shí)驗的安全及合理性。
六、本裝置能開(kāi)設的實(shí)驗項目
（一）電力電子技術(shù)實(shí)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(shí)驗
3．鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實(shí)驗
4．TCA785集成觸發(fā)電路實(shí)驗
5．單相半波可控整流電路實(shí)驗
6．單相橋式半控整流電路實(shí)驗
7．單相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗
8．三相半波可控整流電路實(shí)驗
9．三相橋式半控整流電路實(shí)驗
10．三相半波有源逆變電路實(shí)驗
11．三相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗
12．單相交流調壓電路實(shí)驗
13．單相交流調功電路實(shí)驗
14．三相交流調壓電路實(shí)驗
15．單向晶閘管（SCR）特性實(shí)驗
16．可關(guān)斷晶閘管（GTO）特性實(shí)驗
17．功率場(chǎng)效應管（MOSFET）特性實(shí)驗
18．電力晶體管（GTR）特性實(shí)驗
19．絕緣雙極型晶體管（IGBT）特性實(shí)驗
20．可關(guān)斷晶閘管（GTO）驅動(dòng)與保護電路實(shí)驗
21．功率場(chǎng)效應管（MOSFET）驅動(dòng)與保護電路實(shí)驗
22．電力晶體管（GTR）驅動(dòng)與保護電路實(shí)驗
23．絕緣雙極型晶體管（IGBT）驅動(dòng)與保護電路實(shí)驗
（二）典型電力電子器件線(xiàn)路實(shí)驗
24．單相正弦波脈寬調制（SPWM）逆變電路實(shí)驗
25．全橋DC/DC變換電路實(shí)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(shí)驗
28．晶閘管直流調速系統主要單元的調試
29．單閉環(huán)不可逆直流調速系統實(shí)驗（電流/轉速）
30．轉速電流雙閉環(huán)不可逆直流調速系統實(shí)驗
31．邏輯無(wú)環(huán)流可逆直流調速系統實(shí)驗
32．雙閉環(huán)控制的直流脈寬調速系統（H橋、IGBT）
（四）交流電機調速系統實(shí)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實(shí)驗
35．雙閉環(huán)三相異步電機串極調速系統實(shí)驗
36．三相異步電機變頻調速系統實(shí)驗
七、裝置的配置清單：
|
序號 |
編號 |
名 稱(chēng) |
數量 |
|
1 |
DK01 |
電源控制屏 |
1件 |
|
2 |
DK02 |
實(shí)驗桌凳 |
1張 |
|
3 |
DQ03-1 |
固定電機導軌、測速系統及數顯轉速表 |
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(shí)驗（Ⅰ） |
1件 |
|
9 |
DK06-1 |
電機調速控制實(shí)驗（Ⅱ） |
1件 |
|
10 |
DK07 |
直流斬波電路實(shí)驗 |
1件 |
|
11 |
DK08 |
給定及實(shí)驗器件 |
1件 |
|
12 |
DK09 |
新器件特性實(shí)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(shí)驗 |
1件 |
|
16 |
DK13 |
功率器件驅動(dòng)電路實(shí)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 |
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(dòng)機 |
1臺 |
|
22 |
DQ10 |
三相鼠籠式異步電機 |
1臺 |
|
23 |
DQ11 |
三相繞線(xiàn)式異步電機 |
1臺 |
|
24 |
GDQ12 |
線(xiàn)繞式異步電機起動(dòng)與調速電阻箱 |
1件 |
|
25 |
GDK28 |
三相異步電機變頻調速系統 |
1件 |
|
26 |
SB06 |
配備兩種不同的實(shí)驗連接線(xiàn)及易損配件 |
1套 |
