"追求技術(shù)進(jìn)步、服務(wù)科教興國、支持教育事業(yè)"
SBDLZ-780A型電力電子技術(shù)與自動(dòng)控制系統實(shí)驗實(shí)訓裝置
一、概述
電力電子技術(shù)與自動(dòng)控制系統實(shí)驗實(shí)訓裝置是根據《維修電工（高級）》（中國勞動(dòng)社會(huì )保障出版社出版）培訓教材中關(guān)于電力電子與自動(dòng)控制部分的技能培訓要求，吸收國內同類(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。它不僅涵蓋了各職業(yè)院校、高級技校所開(kāi)設的《電力電子技術(shù)》、《半導體變流技術(shù)》、《直流調速系統》、《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統》等專(zhuān)業(yè)課程所要求的主要實(shí)驗項目，還可以用于對從業(yè)人員進(jìn)行崗位培訓、就業(yè)培訓以及各省、市的維修電工培訓和鑒定考核使用。
（圖片僅提供參考，具體以實(shí)物配置為準）
二、電力電子技術(shù)與自動(dòng)控制系統實(shí)驗實(shí)訓裝置產(chǎn)品特點(diǎn)
1.體現"工程環(huán)境"理念，效仿生產(chǎn)現場(chǎng)實(shí)際：系統應從相關(guān)工業(yè)產(chǎn)品移植而來(lái)，可很好實(shí)現對學(xué)生能力（波形分析和系統調試能力）的培養和技術(shù)知識的應用。
2.各個(gè)系統的配置合理：各個(gè)系統采用的元件、觸發(fā)（驅動(dòng)）電路、主電路、控制方式、控制對象及保護環(huán)節等，應能概括當前工業(yè)上的技術(shù)應用，內容豐富多樣，體現了"典型性、先進(jìn)性、實(shí)用性和可行性"的要求，能引起學(xué)生興趣，能使學(xué)生獲得很大的收獲。
3.部分模塊采用PCB烤漆工藝制成，正面為原理圖和測試點(diǎn)，背面焊有對應的元件，增強了學(xué)生對實(shí)驗內容的感性認識與理性認識。
4.元件與單元電路性能實(shí)驗，在小系統環(huán)境中進(jìn)行：這樣有利于學(xué)生理解該元件和該單元用于何處、它們的性能對整個(gè)系統的影響，有利于學(xué)生知識的鞏固和實(shí)際應用。
5.本裝置通過(guò)隔離變壓器供電，而且具有接地保護、漏電保護功能，安全性符合相關(guān)的國家標準，確保人身安全。
6.電工電子電拖及自動(dòng)控制技能鑒定3D動(dòng)畫(huà)模擬實(shí)訓特點(diǎn)：
（1）在指導方針上，不以某專(zhuān)業(yè)或課程的教學(xué)大綱為依據，而是以國家維修電工職業(yè)標準為指導。
（2）在系統定位上，不以理論性系統性為主線(xiàn)，而是以職業(yè)技能的訓練養成為主要任務(wù)。
（3）在內容選擇上，不以驗證性的實(shí)訓為主要目的，而是以職業(yè)標準規定的技能點(diǎn)的仿真實(shí)訓為主線(xiàn)。
（4）在媒體使用上，不以簡(jiǎn)單的播放式動(dòng)畫(huà)為主，而是側重于動(dòng)畫(huà)編程、受訓者的參與交互性訓練上。
（5）在表現形式上，不以實(shí)物照片而滿(mǎn)足，而是為追求最佳情景性效果采用三維建模技術(shù)。
（6）在教學(xué)設計上，不以簡(jiǎn)單完成某個(gè)技能為滿(mǎn)足而是圍繞該技能設置了諸如目的、原理、認識、結構、拆裝、布局、連線(xiàn)、操作、排故、考評等盡可能完備的模塊。
（7）該軟件包含初級工與中級工、高級工全部12個(gè)實(shí)訓單元的研制工作，總共包含了近100多個(gè)實(shí)訓項目，基本覆蓋了電工、電子、電拖、維修電工、PLC等職業(yè)技能實(shí)訓和鑒定設備技術(shù)規范中所列出的主要技能項目。網(wǎng)絡(luò )版用于學(xué)生獨自仿真模擬練習，單機版用于老師教學(xué)實(shí)訓。
三、裝置的配置說(shuō)明
1.PE-1 電源控制屏
（1） 交直流電源
三相四線(xiàn)（或五線(xiàn)）電網(wǎng)輸入經(jīng)電源總開(kāi)關(guān)漏電保護器（容量10A，漏電動(dòng)作電流≤30mA，動(dòng)作時(shí)間≤0.1S）和交流接觸器再到三相隔離變壓器給實(shí)訓設備供電；通過(guò)起動(dòng)、停止、急停按鈕控制交流接觸器，設有供電指示燈及缺相指示。
控制屏的供電由三相電網(wǎng)經(jīng)三相漏電保護開(kāi)關(guān)、電網(wǎng)電壓指示表、熔斷器、啟/停按鈕控制交流接觸器輸出，具有漏電聲光告警、過(guò)流保護等功能，同時(shí)配有一只急停按鈕，便于切斷電源，還配有一只指針式交流電壓表，通過(guò)切換和轉換開(kāi)關(guān)，可方便地指示三相電網(wǎng)和三相調壓輸出的每一相的線(xiàn)電壓。
（2）同步變壓器:一組三相同步變壓器，380V/15V三只。
（3）直流勵磁電源：220V/0.5A，具有輸出短路保護。
（4）交流電參數表
①交流真有效值數字電壓表1只，測量范圍0～500V，量程自動(dòng)切換，三位半數顯，精度0.5級，輸入阻抗10MΩ。
②交流真有效值數字電流表1只，測量范圍0～5A，量程自動(dòng)切換，三位半數顯，精度0.5級，具有超量程聲光報警、指示及切斷總電源等功能。
（5）交直流電源、直流儀表提供～220V/24V、20V、±15V、±12V、±5V，100VA直流電源（具有短路及過(guò)載保護功能），，單相同步變壓器（包括～220V/～60V、～30V、～15V、雙～7V）、三相同步變壓器（380V/15V），給定顯示與0～±15V給定，直流300V/2.5級中零表一只、2A/2.5級中零表一只。
提供3位半直流數顯300V電壓表儀表1只，提供3位半直流數顯2000mA毫安表表1只。（6）智能故障考核實(shí)訓組件
提供藍色寬屏液晶智能故障考核儀一只，一次故障設置多達24個(gè)，并帶有擴展接口，可擴展更多的故障設置。故障設置方便、靈活，可以對學(xué)生的技能進(jìn)行鑒定考核。
2.PE-2 實(shí)訓桌
實(shí)訓桌面為防火、防水、耐磨高密度板,結構堅固，形狀似長(cháng)方體封閉式結構，造型美觀(guān)大方；設有抽屜、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)訓桌底部裝有四個(gè)帶剎車(chē)的萬(wàn)向輪，
3.DQ03-1提供固定電機的導軌、編碼器測速系統及智能數顯轉速表（帶0-10V速度反饋，并可在線(xiàn)設置編碼器分辨系數，速度反饋系數，提供人機交互界面）
（1）電機導軌平整度好，無(wú)應力變形，加工精細，同心度好，互換性好，能保證電機與電機、電機與測功機之間連接的同心度不超過(guò)±5絲，電機運行噪聲小，實(shí)驗參數典型，能較好滿(mǎn)足實(shí)驗要求。導軌還帶有便攜式手柄和減振底腳。
（2）測速可以實(shí)現電機轉速0～9999r/min的精確測量，并通過(guò)單片機實(shí)現轉速數字信號與電壓信號的線(xiàn)性轉換V=f（n），能提供精確穩定的轉速反饋電壓信號，正反轉輸出電壓對稱(chēng)性誤差≤1‰，克服了采用測速發(fā)電機測速精度低、測量范圍小、對稱(chēng)性差及非線(xiàn)性變化等缺點(diǎn)。
4.DQ09 直流他（并）勵電動(dòng)機（1500r/min）
5.DQ10三相鼠籠式異步電動(dòng)機（380 /Y /220V/△）、0.5A、100W、1420r/min）
6.DQ07-1 直流發(fā)電機 （1500r/min）
7.DQ29-1可變電阻器提供阻值容量150W 、1.5A 、0～90Ω/×2連續可調的瓷盤(pán)電阻器1只及150W 、0.5A 0～900Ω/×2連續可調的瓷盤(pán)電阻1只，電阻接線(xiàn)端均已連接至操作面板上，可方便地組合串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián)等多種方式使用，可在0.5A、1A、1.5A、3A不同電流要求的負載下使用。
8.PE-15晶閘管及電抗器組件提供6只單向晶閘管，帶阻容保護電路，另提供0～700mH帶抽頭電抗器，分為100mH，200mH，700mH三檔。
9.PE-26A新型電力電子器件提供SCR、MOSFET、IGBT、GTR新型電力電子器件，可測定其特性曲線(xiàn)；與新器件驅動(dòng)與保護電路組件配套使用,可完成電力電子新器件的驅動(dòng)與保護實(shí)訓。
提供3只雙向晶閘管,帶阻容保護，用于交流調壓電路、單相三相交流調功。
提供功率器件及功率器件的驅動(dòng)與保護電路，以及PWM波形發(fā)生器。
10.PE-26B電力電子器件驅動(dòng)與保護電路實(shí)驗箱
（1）其中IGBT的驅動(dòng)電路采用專(zhuān)用芯片EXB841，其他驅動(dòng)電路由運放、門(mén)電路及分立元件組成。
PWM波形發(fā)生器：以SG3525為核心的PWM波形發(fā)生器主要是為新器件驅動(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檔，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驅動(dòng)電路提供PWM波形，頻率調節范圍400Hz～1kHz；占空比在各頻率點(diǎn)上均能從0%調至100%。
11.PE-16 三相TCA785脈沖列觸發(fā)電路組件提供由西門(mén)子TCA785等專(zhuān)用的集成觸發(fā)電路構成的三相觸發(fā)電路、正橋功放電路。
12.DK05 晶閘管觸發(fā)電路組件提供由分立元件構成的單結晶體管觸發(fā)電路，兩路由分立元件構成的鋸齒波同步移相觸發(fā)電路I和Ⅱ，可完成單相晶閘管全控及半控整流實(shí)驗；一路KC05集成鋸齒波觸發(fā)電路。
（1）提供由獨立器件以BT33為核心的鋸齒波觸發(fā)電路，可完成單相鋸齒波晶閘管觸發(fā)電路實(shí)訓內容；
（2）提供由獨立器件組成的典型正弦波同步移相觸發(fā)電路，以原理性的形式，與晶閘管組合成同步觸發(fā)實(shí)訓電路。
（3）提供鋸齒波同步移相觸發(fā)電路Ⅰ、Ⅱ，與晶閘管組合，可完成單相晶閘管全控及半控整流實(shí)訓內容。
（4）提供以KC05集成塊為核心的鋸齒波觸發(fā)電路，與晶閘管組合，可完成單相全波半控整流電路及交流調壓電路實(shí)訓內容
13. PE-07 IGBT直流斬波電路。EXB841實(shí)現的IGBT直流斬波；頻率1.2K，占空比12%-98%。
14.DK19-1半橋型開(kāi)關(guān)穩壓電源電路提供了半橋型開(kāi)關(guān)穩壓電源的主電路和控制電路，主電路中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)訓內容。直流輸出0～15V/2A，具有短路及過(guò)載保護功能。
15.PE-12 GTR單相并聯(lián)逆變電路組件提供555時(shí)基電路作為逆變觸發(fā)電路，工作頻率可以從45Hz～55Hz之間調節，功率主回路采用GTR功率三極管作為開(kāi)關(guān)器件，完成單相并聯(lián)逆變電路實(shí)訓內容。
16. PE-19 單相SPWM控制(IGBT)H型交直交變頻電路組件提供單相SPWM控制(IGBT)H型交直交變頻電路，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)訓項目：
（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。
SPWM發(fā)生器核心為兩片ICL8038集成函數信號發(fā)生器，采用IR2110專(zhuān)用集成（IGBT）驅動(dòng)芯片，載波頻率調節范圍50～10KHz，基波頻率調節范圍5～60Hz。
17.DK06-2直流調速組件（Ⅰ）提供用于調速系統的速度、電流調節器（調節器I、II）、轉速變換器(FBS)、電流反饋和保護電路（FBC+FA）、給定及反號器（AR）等，實(shí)訓時(shí)可以靈活改變系統的控制參數，觀(guān)測不同的參數對系統的動(dòng)態(tài)性能、穩態(tài)性能穩定性及相應時(shí)間等影響；更可以讓學(xué)生從調速系統的各種參數(如電機的機電時(shí)間常數等)出發(fā)對調節器的放大倍數及積分時(shí)間的參數分別設計，同時(shí)進(jìn)行實(shí)際結果的驗證。
18.PE-21 燈組負載提供三只絲口型220V/ 25W彩色燈泡負載，可作為單、三相負載，實(shí)訓結果直觀(guān)。
19.PE-24步進(jìn)電機的驅動(dòng)運行電路提供步進(jìn)電機及步進(jìn)電機驅動(dòng)器一套。
20.PE-25 交流伺服電機及驅動(dòng)系統提供交流伺服電機及伺服驅動(dòng)器一套。
21.PE-26 PWM直流脈寬不可逆調速系統提供基于SG3525的PWM直流脈寬不可逆調速系統實(shí)驗輔件。
22.SB06 實(shí)訓連接線(xiàn)及配件根據不同實(shí)訓項目的特點(diǎn)，配備兩種不同的實(shí)訓聯(lián)接線(xiàn)，強電部分采用高可靠護套結構手槍插連接線(xiàn)，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)訓的安全及合理性。
23、正版電工電子3D建模模擬實(shí)訓系統1套模塊分為電工基礎、照明電路、儀器儀表、低壓電器、電力拖動(dòng)、電子器件、電子技術(shù)、機床電路、PLC控制等100多個(gè)實(shí)訓內容，學(xué)�？梢愿鶕䦟W(xué)生學(xué)習進(jìn)度選擇相應的訓練模塊進(jìn)行訓練。
四.人身安全保護體系
（1）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)接觸器到隔離變壓器，使輸出與電網(wǎng)隔離(浮地設計)。
（2）電壓型漏電保護器1：對隔離變壓器前的線(xiàn)路出現的漏電現象進(jìn)行保護，使控制屏內的接觸器跳閘，切斷電源。
（3）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。
（4）實(shí)驗連接線(xiàn)及插座：強、弱電連接及插座分開(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。
五.可完成的實(shí)訓內容
1.電力電子器件特性
（1）晶閘管（SCR）
（2）雙向晶閘管（TRIAC）
（3）電力晶體管（GTR）
（4）場(chǎng)效應管（MOSFET）
（5）絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）
2.觸發(fā)（驅動(dòng)）單元電路的測試
（1）單結晶體管觸發(fā)電路（分列元件）
（2）正弦波同步移相觸發(fā)電路（分列元件）
（3）鋸齒波移相觸發(fā)電路（分列元件）
（4）KC05鋸齒波觸發(fā)電路
（5）EXB841大規模集成（絕緣柵雙極型晶體管IGBT）驅動(dòng)與保護電路
（6）電力晶體管（GTR）驅動(dòng)與保護電路
（7）功率場(chǎng)效應管（MOSFET）驅動(dòng)與保護電路
（8）三相TCA785脈沖列觸發(fā)電路
（9）SG3525觸發(fā)模塊
（10）SG3525專(zhuān)用PWM控制電路
（12）IR2110專(zhuān)用集成（IGBT）驅動(dòng)電路
3.電力電子電路
（1）單相晶閘管可控半波整流電路
（2）單相晶閘管半控橋式整流電路
（3）單相晶閘管全控橋式整流電路
（4）三相晶閘管可控半波整流電路
（5）三相晶閘管半控橋式整流電路
（6）三相晶閘管全控橋式整流電路
（7）GTR單相并聯(lián)逆變電路
（8）直流（IGBT)斬波電路的性能研究(降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波電路、 Cu k 斬波電路、 Sepic 斬波電路、 Zeta 斬波電路六種典型線(xiàn)路)
（9）單相（雙向晶閘管）交流調壓電路
（10）三相交流調壓電路(反并聯(lián)晶閘管）
（11）PWM控制（MOSFET）開(kāi)關(guān)型穩壓電源電路
4.直流/交流電機調速實(shí)訓
(1)晶閘管直流調速系統參數和環(huán)節特性的測定實(shí)驗 (SCR）
(2) 晶閘管直流調速系統主要單元的調試 (SCR)
(3) 轉速負反饋單閉環(huán)直流調速系統
(4) 轉速、電流雙閉環(huán)不可遞直流調速系統
(5) 轉速、電流雙閉環(huán)交流調壓調速系統的研究
(6) SG3525 直流脈寬不可逆調速系統 (PWM系統〉
5. 微特電機
(1)步進(jìn)電機控制實(shí)驗
(2)交流伺服電機控制實(shí)驗（
(3)旋轉編碼器實(shí)驗
六．電力電子技術(shù)與自動(dòng)控制系統實(shí)驗實(shí)訓裝置配置清單
|
序號 |
編 號 |
名 稱(chēng) |
數量 |
|
1 |
PE-1 |
電源控制屏 |
1套 |
|
2 |
PE-2 |
實(shí)驗桌 |
1張 |
|
3 |
DQ03-1 |
固定電機導軌、光碼盤(pán)測速系統（光電編碼器）及智能數顯轉速表（0-10V電壓反饋） |
1件 |
|
4 |
DQ09 |
直流并勵電動(dòng)機 |
1臺 |
|
5 |
DQ10 |
三相鼠籠式異步電動(dòng)機 |
1臺 |
|
6 |
DQ07-1 |
直流發(fā)電機 |
1臺 |
|
7 |
DQ29-1 |
可調電阻器、電容器90Ω*2/1.3A、900Ω*2/0.41A |
1件 |
|
8 |
PE-15 |
晶閘管及電抗器組件 |
1件 |
|
9 |
PE-26A |
新型電力電子器件 |
1件 |
|
10 |
PE-26B |
電力電子器件驅動(dòng)與保護電路實(shí)驗箱 |
1件 |
|
11 |
PE-16 |
三相TCA785脈沖列觸發(fā)電路組件 |
1件 |
|
12 |
DK05 |
晶閘管觸發(fā)電路組件 |
1件 |
|
13 |
DK07 |
直流斬波電路組件 |
1件 |
|
14 |
PE-19 |
單相SPWM控制(IGBT)H型交直交變頻電路組件 |
1件 |
|
15 |
DK19 |
半橋型開(kāi)關(guān)穩壓電源電路 |
1件 |
|
16 |
PE-12 |
GTR單相并聯(lián)逆變電路 |
1件 |
|
17 |
DK06-2 |
直流調速組件（Ⅰ） |
1件 |
|
18 |
PE-24 |
步進(jìn)電機的驅動(dòng)運行電路 |
1件 |
|
19 |
PE-25 |
交流伺服電機及驅動(dòng)系統 |
1件 |
|
20 |
PE-21 |
燈組負載 |
1件 |
|
21 |
PE-26 |
PWM直流脈寬不可逆調速系統 |
1件 |
|
22 |
SB06 |
實(shí)訓連接線(xiàn)及配件 |
1套 |
|
23 |
指導書(shū) |
實(shí)驗指導書(shū)（紙質(zhì)+電子文檔） |
1套 |
|
24 |
軟件 |
正版電工電子電拖及自動(dòng)控制技能鑒定3D仿真軟件（電類(lèi)虛擬實(shí)驗教學(xué)） |
1套 |
|
25 |
軟件 |
網(wǎng)絡(luò )型故障考核系統軟件1套 |
1套 |
