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電力電子技術及控制實驗裝置、電力電子實訓工作臺

SBDDZ-780E電力電子技術及控制實驗裝置

一、電力電子技術實訓裝置概述

電力電子技術及控制實驗裝置、電力電子實訓工作臺、電力電子技術實訓裝置"電力電子技術及電氣傳動實訓裝置"依據(jù)高等院校最新統(tǒng)編教材《電力電子技術》(第五版)(西安交通大學王兆安編著)、《電力拖動自動控制系統(tǒng)》（第三版）(上海大學陳伯時編著)等實驗大綱的要求，吸收國內、外同類產品的優(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。在同類產品中結構合理、功能完善、可靠性好、性價比高。

(圖1：實驗設備實物外形參考圖片，也可以根據(jù)學校要求定做）

(圖2：實驗設備教室安裝布局效果圖，具體以教室實際尺寸為準）

(圖3：部分實驗掛件及電機實物圖片展示）

一、概述

"電力電子技術及電氣傳動實訓裝置"依據(jù)高等院校最新統(tǒng)編教材《電力電子技術》(第五版)(西安交通大學王兆安編著)、《電力拖動自動控制系統(tǒng)》（第三版）(上海大學陳伯時編著)等實驗大綱的要求，吸收國內、外同類產品的優(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。在同類產品中結構合理、功能完善、可靠性好、性價比高。

二、特點

1、綜合性強本裝置綜合了目前國內各類學校電力電子、半導體變流、交直流調速、交流變頻、電機控制、控制理論等實驗項目。

2、適應性強能滿足各類學校相應課程的實驗教學，深度和廣度可根據(jù)需要作靈活調整，普及與提高可根據(jù)教學的進程作有機的結合，裝置采用積木式結構，更換便捷，如需要擴展功能或開發(fā)新實驗，只需添加部件即可，永不淘汰。

3、整套性強從專用電源、電機及其它實驗部件到實驗連接專用導線配套齊全，配套部件的性能、規(guī)格等均密切結合實驗的需要進行配套。

4、直觀性強各實驗掛件采用分隔結構形式，組件面板示意、圖線分明，各掛件任務明確，操作、維護方便。

5、科學性強裝置占地面積少，節(jié)約實驗用房，減少基建投資；配套的小電機均經特殊設計，可模擬中小型電機的特性和參數(shù)；小電機耗電省，節(jié)約能源，實驗噪聲小，整齊美觀，改善實驗環(huán)境；實驗內容豐富，設計合理，除了加深理論知識外還可結合實際開設設計性實驗。

6、開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(jiān)示及短路保護等功能，各測量儀表均有可靠的保護功能，使用安全可靠；控制屏還設有定時器兼報警記錄儀，為學生實驗技能的考核提供一個統(tǒng)一的標準。由于整套裝置經過精心設計，加上可靠的元器件質量及可靠的工藝作為保障，產品性能優(yōu)良，所有這些均為開放性實驗室，創(chuàng)造了條件。

7、先進性強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上，加入了新器件的特性、新器件的驅動以及典型的新器件應用的大量現(xiàn)代電力電子技術實驗，讓學生對新器件有足夠的認識和了解，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的"電力電子技術(或稱半導體變流技術)"、"直流調速"、"電機控制"、"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：187×70×160 cm

五、裝置的基本配備

1、DK01電源控制屏（鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，鋁質面板）

（1）交流電源：

提供交流電源：直流調速檔為三相交流電 200V/3A

交流調速檔為三相交流電 240V/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：可通過其下方的波段開關切換指示三相電網輸入線電壓，精度1.0級;

(4)數(shù)字式儀表

A.智能型真有效值交流數(shù)字電壓表1只，量程0-5A，四位數(shù)字顯示。

B.智能型真有效值交流數(shù)字電流表1只，量程0-500V，四位數(shù)字顯示。

C、數(shù)字直流電壓表1只（0-500V），三位半數(shù)字顯示，精度0.5級。

D、數(shù)字直流電流表1只（0-5A），三位半數(shù)字顯示，精度0.5級。

（5）人身安全保護體系

三相隔離變壓器一組：三相電源首先通過三相漏電保護器，然后經鑰匙開關、接觸器到隔離變壓器，使輸出與電網隔離（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(xiàn)象，漏電流超過一定值，即切斷電源。

實驗連接線及插座：強、弱電連接線及插座分開，不能混插。強電連接線及插座采用全封閉工藝，使用安全、可靠、防觸電。

（6）控制屏其它設施

控制屏正面大凹槽內，設有兩根鋼管，可掛置實驗部件，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，還設有實驗臺照明用的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，形狀似長方體封閉式結構，造形美觀大方；設有兩個大抽屜、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。實驗桌還設有四個萬向輪和四個固定調節(jié)機構，便于移動和固定，有利于實驗室的布局。

3、DQ03-1固定電機導軌、測速系統(tǒng)及智能數(shù)顯轉速表

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，4只二極管，每只晶閘管均設有保護裝置，晶閘管可通過外加信號進行觸發(fā)（留有觸發(fā)脈沖輸入接口），可更好的完成設計性實驗；設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

提供單結晶體管、鋸齒波同步移向、單相交流調壓，正弦波同步移向，西門子TC785集成觸發(fā)電路。

8、DK06電機調速控制實驗（Ⅰ）

提供以下模塊：給定（帶數(shù)顯）、調節(jié)器I、轉速變換（FBS）、調節(jié)器II、反號器（AR）、電流變換（FBC）、電壓隔離器（TVD）。其中調節(jié)器I和調節(jié)器II的比例增益由電位器調節(jié)。

9、DK06-1電機調速控制電路（II）

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直流斬波實驗

根據(jù)西安交通大學王兆安教授和黃俊教授主編的《電力電子技術》(第四版)中相關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驗。

11、DK08給定及實驗器件

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

12、DK10可調電阻器，電容器

提供耐壓AC100V的可調電容三組，調節(jié)范圍為0.1～11.37uF，0～999KΩ十進制可調電阻兩組。

13、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，為相應的實驗提供可調電源；一個整流濾波電路以及0～90Ω/1.3A（串聯(lián)）或0～45Ω/2.6A（并聯(lián)）瓷盤可調電阻，為相應的實驗提供一個可調的阻性負載。

14、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），用于異步電機串級調速實驗和三相橋式、單相橋式有源逆變電路實驗；還設有三相不控整流電路等模塊。

15、DK13功率器件驅動電路實驗箱

主要是為完成新器件特性實驗提供驅動和保護電路，使學生了解電力電子新器件的驅動特性。主要包括電源、驅動電路、PWM波形發(fā)生器。

（1）電源：為驅動電路提供電源，包括±5V、+20V、±15V直流電源。

（2）驅動電路：包括MOSFET、IGBT的驅動電路。其中IGBT的驅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動電路提供PWM驅動波形；可以通過頻率調節(jié)旋鈕進行頻率調節(jié)；通過占空比電位器來調節(jié)PWM波的占空比頻率調節(jié)范圍4KHz～10KHz。

16、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》（第四版）的內容進行開發(fā)。用于展示交直交變頻原理，主要讓學生了解SPWM正弦波脈寬調制信號的形成方法，了解IGBT管專用集成驅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管專用集成驅動芯片的工作特性。

17、GDK28變頻器提供DSP+IPM的矢量控制變頻器1臺，功率0.4KW，（帶BOP操作控制面板）、1K電位器一個。

18、DQ07-1直流發(fā)電機（DC220V，240W）

19、DQ09直流并勵電動機（DC220V，185W）

20、DQ11三相線繞式異步電動機（220V，Y接法）

21、GDQ12線繞式異步電機轉子專用箱

提供0、2、5、15、35五檔同軸聯(lián)調的三相繞線異步電動機轉子起動、調速電阻一組。

22、SB06 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，強電部分采用高可靠護套結構手槍插連接線（不存在任何觸電的可能），里面采用無氧銅抽絲而成頭發(fā)絲般細的多股線，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，插頭采用實芯銅質件外套鈹輕銅彈片，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，兩種導線都只能配合相應內孔的插座，這樣大大提高了實驗的安全及合理性。

23、透明型電力電子應用創(chuàng)新實訓模塊：(全室配1套，便于學生對電力電子器件及電路的直觀認識）

電力電子應用創(chuàng)新實訓模塊底盒使用190mm×145mm，124mm×145mm兩種開模有機透明封閉塑料底盒，模塊面板采用藍色印制電路板PCB工藝，可以直觀看到器件的實物及相關的原理圖。對于高壓電路安裝在面板背面，或者通過雙圈接線柱引出接口，透過透明底盒能夠看到器件實物，方便感性認識。

包含三相同步信號電路單元模塊、TC787AP三相集成脈沖觸發(fā)電路模塊（設有單雙脈沖切換開關，封鎖及輸出開關，移相電位器等）、六路功率三極管BU406及灌封脈沖變壓器隔離的脈沖輸出電路，PWM脈沖發(fā)生器及四路功率橋功率輸出電路、二極管整流電路、四路IGBT功率橋電路及LEM電流傳感器檢測電路、三相晶閘管整流電路、基于DSP的三相異步電機IPM逆變調速模塊電路（矢量控制）、變頻調速按鍵與LED顯示電路模塊，交流電壓檢測儀表、交流電流檢測儀表、直流電壓和電流檢測儀表等。

本套件可完成單相半波不控整流電路實訓，單相全橋不控整流電路實訓，三相晶閘管觸發(fā)電路實訓，三相半波整流電路實訓，三相半控橋式整流電路實訓，三相橋式整流電路實訓，三相交流調壓電路實訓，DC/DC 全橋IGBT整流電路實訓，直流電機H橋IGBT可逆調速電路實訓，交流電機矢量變頻調速電路實訓等。

24、基于DSP的雙閉環(huán)空間矢量交流變頻調速系統(tǒng)(全室配1套，可供教師DSP學習或學生畢業(yè)設計使用）

空間矢量脈寬調制-SVPWM，主要思想是把三相交流電機等效為直流電機，然后跟蹤圓形磁場。SVPWM主要由：波形發(fā)生器，Chark變換，扇區(qū)判斷，Park變換，橋臂作用時間，比較器，插入死區(qū)等模塊組成。

本實驗系統(tǒng)是基于德州儀器TI公司的28335型C2000系列DSP而設計的高性能矢量控制變頻調速系統(tǒng)。系統(tǒng)由實驗箱(含DSP控制板、IPM智能功率驅動模塊和24V開關電源)、XDS100V2-USB2.0仿真器，三相鼠籠式異步電動機，增量式光電編碼器，聯(lián)軸器，固定電機導軌等組成。

本系統(tǒng)可實現(xiàn)在線編程，通過XDS100V2 USB2.0仿真器在線仿真，提供源程序，可在線燒寫DSP程序。

25、實訓室安全用電智能控制系統(tǒng)（整個實驗室配置1套）：

智能電源管理系統(tǒng)具有過溫、短路、過流、過壓、欠壓、失壓、功率限定7大保護功能；電源具有一鍵鎖定功能，處理故障時，防止漏電保護器合閘，造成觸電危險；電源具有故障鎖定功能，發(fā)生故障導致跳閘時，不能人為上電，只能通過遠程清除故障后，才能上電成功；能通過無線4G和有線以太網與手機APP和PC端云平臺通訊，沒有網絡的情況下，教室整套智能電源管理系統(tǒng)可離線獨立運行。

1、智能終端：智能電源管理系統(tǒng)以32位ARM為核心，采用4.3寸彩色觸摸屏為人機交互界面，實時監(jiān)控設備運行情況，提供Zigbee、CAN等多種通信模式，具備語音播報功能。能實時監(jiān)測三相電壓、電流、功率，功率因數(shù)、頻率、電能等參數(shù)，液晶觸摸屏監(jiān)測數(shù)值。能監(jiān)控實驗室電源的故障類型和故障次數(shù)；設備時間管理包含年月日時間的顯示；用戶通過刷卡方式請求開啟設備，PC端進行授權之后，設備可啟動使用，PC端可分時預約設備的啟動和停止！

2、手機APP：用電狀態(tài)界面實時顯示當前電壓、電流、有無功功率、電能、設備溫度、漏電電流值等；用電數(shù)據(jù)界面能智能查找近2年用電數(shù)據(jù)，設置界面能設置限定電能值、負載值、設備超溫值、過欠壓值、過欠壓恢復時間值等。后臺查看報警日志、操作日志、故障日志等。

3、PC端軟件：每個設備狀態(tài)信息顯示，具有多個子界面，具有故障分析，用電能效分析、集中管理、個人中心資料管理、用戶報警定位跟蹤與信息統(tǒng)計；具有管理員信息修改與權限管理等功能�？梢绘I開啟和關閉所有設備，可單獨控制每臺設備的開關！

4、后臺系統(tǒng)：實時視頻監(jiān)控每個教室，可一鍵預覽所有設備的在線和運行情況，分析設備使用率及運行時間！

26、學生凳子2只/套。

每套設備提供2只鐵質四腳方凳，凳子面板采用高強度高密度板，結實耐用，美觀大方。

27、提供正版3D輔助教學數(shù)字資源軟件（有軟件著作權，便于升級）

（1）免費贈送電工作業(yè)培訓（用電安全與觸電急救）仿真教學軟件（正版3D軟件，有軟件著作權，便于升級）

本產品依據(jù)中華人民共和國勞動和勞動安全行業(yè)標準（LD/T81.2－2006）《"維修電工"職業(yè)技能實驗和鑒定設備技術規(guī)范》與教育部有關專業(yè)教學大綱而設計研制。該軟件采用二維與三維結合的虛擬畫面，教導學生電工基礎知識和用電的安全及急救方法。包含電工初步知識（電工基礎、電工儀表使用、導線安全連接、安全用電工具、安全用電標志），觸電急救（觸電的方式、安全防護措施、接地與接零保護、人工呼吸，心肺復蘇等急救方法），風險排除（滅火器類型、滅火器的使用），電工電子基本操作（包括低壓電器、電機與變電器、照明電路、電子技術）等4大模塊，15個實驗單元，72個實驗項目。軟件以技能為核心，操作步驟為主線，以學生交互訓練為主體，具有三維可視化、智能化、全交互的特點，集職業(yè)性、情境性、過程性、交互性和靈活性于一身，性價比極高。為職業(yè)教育與技能實驗、鑒定信息化、現(xiàn)代化提供了豐富的教學資源。

（2）免費贈送電機與變壓器仿真教學軟件（正版3D軟件，有軟件著作權，便于升級）

電機與變壓器仿真教學軟件依據(jù)《職業(yè)院校數(shù)字校園建設規(guī)范》（教職成函[2015]1 號）與教育部頒布的有關專業(yè)教學大綱而設計，選取典型的電機與變壓器，圍繞其核心知識點和技能點展開，兼顧教師的課堂教學，力爭達到軟件的職業(yè)性、情境性、過程性、交互性的相互交融。

本軟件包括功率電機、控制電機、信號電機和變壓器4個實驗單元，共18個典型的實驗項目，每個實驗項目下設有外形結構、工作原理、拆裝過程、故障檢測、常見應用、考考你等數(shù)目不等實驗任務。

本軟件既可支持教師的課堂演示教學，亦可支持學生進行課前預習，重點支持學生在理論課后進行的自主仿真實驗，并可在此基礎上實現(xiàn)技能考核。

（3）免費贈送電力拖動仿真教學軟件（正版3D軟件，有軟件著作權，便于升級）

本產品依據(jù)中華人民共和國勞動和勞動安全行業(yè)標準（LD/T81.1-2006）《職業(yè)技能實驗和鑒定設備通用技術規(guī)范》與教育部有關專業(yè)教學大綱而設計，內容包括三相異步機單向轉動控制等30個實驗項目，涵蓋維修電工初級、中級、高級主要實驗項目，每個項目又根據(jù)需要設有實驗目的、實驗器件、實驗電路、電路原理、器件布局、元件檢查、通電運行、通電運行、故障排除等多種訓練任務。軟件以技能為核心，項目為引領、任務為驅動，職場環(huán)境為背景，操作步驟為主線，學生交互訓練為主體，具有三維可視化、智能化、全交互的特點，集職業(yè)性、情境性、過程性、交互性于一身，性價比極高。為職業(yè)教育與技能實驗、鑒定信息化、現(xiàn)代化提供了不可或缺的豐富資源。

六、本裝置能開設的實驗項目

（一）電力電子技術（晶閘管部分）

1．單結晶體管觸發(fā)電路

2．正弦波同步移相觸發(fā)電路實驗

3．鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實驗

4．西門子TCA785集成觸發(fā)電路實驗

5．單相半波可控整流電路實驗

6．單相橋式半控整流電路實驗

7．單相橋式全控整流電路實驗

8．單相橋式有源逆變電路實驗

9．三相半波可控整流電路的研究

10．晶閘管三相半波有源逆變電路的研究

11．三相橋式半控整流電路實驗

12．三相橋式全控整流及有源逆變電路實驗

13．單相交流調壓電路實驗

14．三相交流調壓電路實驗

（二）電力電子技術（全控型器件特性部分）

1．功率場效應晶體管(MOSFET)的主要參數(shù)測量

2．功率場效應晶體管(MOSFET)的驅動電路研究

3．絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)特性及其驅動電路的研究

4.單向晶閘管（SCR）特性實驗

5.雙向晶閘管（SCR）特性實驗

6.電力晶體管管（GTR）特性實驗

（三）電力電子技術（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

（四）直流調速實驗

1．晶閘管直流調速主要單元的調試

2．不可逆單閉環(huán)直流調速系統(tǒng)靜特性的研究（電壓單閉環(huán)，電流單閉環(huán)，速度單閉環(huán)）

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	固定電機導軌、測速系統(tǒng)及智能數(shù)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	電機調速控制實驗（Ⅰ）	1件
9	DK06-1	電機調速控制電路（II）	1臺
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	可調電阻器，電容器	1件
13	DK11	單相調壓與可調負載	1件
14	DK12	變壓器實驗	1件
15	DK13	功率器件驅動電路實驗箱（一）	1件
16	DK14	單相交直交變頻原理	1件
17	GDK28	三相異步電機變頻調速組件	1件
18	DQ07-1	直流發(fā)電機	1臺
19	DQ09	直流他（并）勵電動機	1臺
20	DQ11	三相線繞式異步電動機（220V，Y接法）	1臺
21	GDQ12	線繞式異步電機轉子專用箱	1臺
22	SB06	高可靠護套結構手槍插實驗連接線及配件	1套
23		透明型電力電子應用創(chuàng)新實訓模塊(便于學生對電力電子器件及電路的直觀認識）	全室配1套
24		基于DSP的雙閉環(huán)空間矢量交流變頻調速系統(tǒng)(全室配1套，可供教師DSP學習或學生畢業(yè)設計使用）	全室配1套
25		實訓室安全用電智能控制系統(tǒng)	全室配1套
26		鐵質四腳方凳，高密度板凳面，結實美觀耐用	2只/套
27	輔助教學數(shù)字資源	1）電工作業(yè)培訓教學軟件1套 1）電機與變壓器仿真教學軟件 1套 2）電力拖動仿真教學軟件 1套	免費增送加密鎖，具體詳見附件