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2025年3月3日

電力電子綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)備,電力電子創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)裝置

SBDD-4型電力電子綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

一、概述

電力電子綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、電力電子教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，主要是用于機(jī)電及自動(dòng)化各專業(yè)的的實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作，包括課程實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、綜合實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)、研究性實(shí)驗(yàn)等；通過(guò)本實(shí)驗(yàn)裝置中的技能訓(xùn)練，能在深入理解專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐技能。達(dá)到培養(yǎng)高水平技術(shù)人才的目標(biāo)。

"電力電子綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)"依據(jù)西安交通大學(xué)王兆安編著的《電力電子技術(shù)》（第五版）、《半導(dǎo)體變流技術(shù)》教材實(shí)驗(yàn)大綱的要求，吸收國(guó)內(nèi)、外同類產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，充分考慮了實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，精心研制而成。

(此圖片僅作為結(jié)構(gòu)參考，具體實(shí)物要根據(jù)配置而定）

二、適用范圍

"電力電子綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)"涵蓋了各類院校所開(kāi)設(shè)的"電力電子技術(shù)"、"半導(dǎo)體變流技術(shù)"等專業(yè)課程所要求的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

三、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(duì)濕度＜85％（25℃）　海撥＜4000m

3、裝置容量：＜1000W

4、外形尺寸：1500×700×1580 mm

四、裝置的基本裝備

1、DX01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（帶有過(guò)流保護(hù)措施）提供交流電源：三相交流電源220V/1.5A,經(jīng)過(guò)380V//220V 隔離變壓器輸出)

（2）高壓直流電源：輸出220V/0.5A，具有輸出短路保護(hù)。

（3）數(shù)字式儀表

①交流數(shù)字電壓表：可通過(guò)其下方的波段開(kāi)關(guān)切換指示三相電網(wǎng)輸入線電壓。

②真有效值交流數(shù)字電壓表一只：測(cè)量范圍：0-1000V,設(shè)置1V/10V/100V/1000V四量程，六位數(shù)碼顯示測(cè)量值。儀表采用現(xiàn)代化技術(shù)，數(shù)碼中文顯示，具備智能化、數(shù)字化功能，通過(guò)按鍵能夠?qū)x表進(jìn)行設(shè)置操作,量程手動(dòng)、自動(dòng)切換模式、校準(zhǔn)、調(diào)零、濾波級(jí)數(shù)設(shè)置、超量程自動(dòng)報(bào)警提示及保護(hù)等功能。硬件部分整體性強(qiáng)，集成度高，采用表貼工藝制作，工業(yè)塑料外殼，面板嵌入安裝，使用穩(wěn)定，容易更換和升級(jí)維護(hù)。

③真有效值交流數(shù)字電流表一只：測(cè)量范圍：0-5A, 設(shè)置10mA/500mA/5A三檔量程，六位數(shù)碼顯示測(cè)量值。儀表采用現(xiàn)代化技術(shù)，數(shù)碼中文顯示，具備智能化、數(shù)字化功能，通過(guò)按鍵能夠?qū)x表進(jìn)行設(shè)置操作,量程手動(dòng)、自動(dòng)切換模式、校準(zhǔn)、調(diào)零、濾波級(jí)數(shù)設(shè)置、超量程自動(dòng)報(bào)警提示及保護(hù)等功能。硬件部分整體性強(qiáng)，集成度高，采用表貼工藝制作，工業(yè)塑料外殼，面板嵌入安裝，使用穩(wěn)定，容易更換和升級(jí)維護(hù)。

④直流數(shù)字電壓表一只：測(cè)量范圍0～300V，三位半數(shù)顯，輸入阻抗為10MΩ，精度0.5級(jí)；

⑤直流數(shù)字電流表一只：測(cè)量范圍0～5A，三位半數(shù)顯，精度0.5級(jí)，具有短路保護(hù)等功能。

（4）帶鏡面的指針表：直流電壓表（測(cè)量范圍0～±300V，為中零式，精度為1.0級(jí)）直流電流表（測(cè)量范圍0～±2A，為中零式，精度為1.0級(jí)）

（5）三相可調(diào)電阻（90Ω×2/0.41A一個(gè) 、900Ω×2/0.41A兩個(gè)）

（6）平波電抗器：提供100mH、200mH、700mH電感，在1A下保持線性。

（7）給定：±15V可調(diào)電壓輸出，帶數(shù)顯，指示輸出電壓。

（8）單相調(diào)壓：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(shí)驗(yàn)提供可調(diào)交流電源，并帶短路保護(hù)。

（9）三相整流濾波電路：可對(duì)單相及三相交流電源進(jìn)行整流和濾波，具有輸出短路保護(hù)。

（10）變壓器：提供三相芯式變壓器一個(gè)（該變壓器原、副邊繞組的電壓為127V/63.6V），用于三相橋式、單相橋式有源逆變電路實(shí)驗(yàn)。

（11）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(guò)三相漏電保護(hù)器，然后經(jīng)鑰匙開(kāi)關(guān)、接觸器到隔離變壓器，使主電路輸出與電網(wǎng)隔離（浮地設(shè)計(jì)），對(duì)人身安全起到一定的保護(hù)作用。

²電壓型漏電保護(hù)器：對(duì)隔離變壓器前的線路出現(xiàn)的漏電現(xiàn)象進(jìn)行保護(hù)，使控制屏內(nèi)的接觸器跳閘，切斷電源。

²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(guò)一定值，即切斷電源。

²實(shí)驗(yàn)連接線及插座：強(qiáng)、弱電連接及插座分開(kāi)，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。

2、DX02實(shí)驗(yàn)桌：實(shí)驗(yàn)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(jiān)固，形狀似長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，造形美觀大方；設(shè)有兩個(gè)大抽屜，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(tái)面。實(shí)驗(yàn)桌還設(shè)有四個(gè)萬(wàn)向輪和四個(gè)固定調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，便于移動(dòng)和固定，有利于實(shí)驗(yàn)室的布局。

3、電力電子應(yīng)用創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)模塊

1）底盒采用開(kāi)模有機(jī)透明封閉塑料底盒，模塊面板采用藍(lán)色印制電路板PCB工藝，可以直觀看到器件的實(shí)物及相關(guān)的原理圖。高壓電路安裝在面板背面，或者通過(guò)雙圈接線柱引出接口，透過(guò)透明底盒能夠看到器件實(shí)物，方便感性認(rèn)識(shí)。

2）包含三相同步信號(hào)電路單元模塊、TC787AP三相集成脈沖觸發(fā)電路模塊（設(shè)有單雙脈沖切換開(kāi)關(guān)，封鎖及輸出開(kāi)關(guān)，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(cè)電路、三相晶閘管整流電路、三相異步電機(jī)IPM逆變調(diào)速模塊電路（矢量控制）、變頻調(diào)速按鍵與LED顯示電路模塊。

3）提供單結(jié)晶體管觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)?zāi)K

4）西門子TCA785集成觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)?zāi)K。

5）提供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˙uck Chopper）、升壓斬波電路（Boost Chopper）、升降壓斬波電路實(shí)驗(yàn)。

6）功率器件驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路實(shí)驗(yàn)?zāi)K：主要是為完成新器件特性實(shí)驗(yàn)提供電源、驅(qū)動(dòng)電路及PWM波形發(fā)生器。

a.電源：為驅(qū)動(dòng)電路提供電源，±15V和+20V直流電源。

b.驅(qū)動(dòng)電路：包括 MOSFET和IGBT的驅(qū)動(dòng)電路。其中IGBT的驅(qū)動(dòng)電路采用專用芯片EXB841，其它的由運(yùn)放、門電路及分立元件組成。

c.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(qū)動(dòng)電路提供PWM驅(qū)動(dòng)波形。

7）單相交直交變頻原理：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(hào)的形成方法，了解IGBT管專用集成驅(qū)動(dòng)芯片的特點(diǎn)及其使用，能完成如下實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：

1）SPWM波形成的過(guò)程；

2）交直交變頻電路原理

8）單相交流調(diào)壓/調(diào)功電路:實(shí)現(xiàn)單相交流調(diào)壓和交流調(diào)功的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中采用由555時(shí)基電路組成觸發(fā)控制電路。

4、實(shí)驗(yàn)連接線：根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的特點(diǎn)，配備兩種不同的實(shí)驗(yàn)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(wú)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(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(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(shí)驗(yàn)的安全及合理性。

5、提供直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)（220V，185W）1臺(tái)

6、提供三相鼠籠異步交流電機(jī)180W）1臺(tái)

五、本裝置能開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（以上配置）

（一）晶閘管觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

1）單結(jié)晶體管觸發(fā)電路

2）單相集成鋸齒波觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)（由 Tca785 組成）

3）三相集成鋸齒波觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)（由TC787等組成）

（二）晶閘管線路實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

1）單相半波不控整流電路實(shí)訓(xùn)

2）單相全橋不控整流電路實(shí)訓(xùn)

3）單相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn)

4）單相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)

5）單相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn)

6）三相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn)

7）三相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)

8）三相半波有源逆變電路實(shí)驗(yàn)

9）三相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn)

10）單相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)

11）單相交流調(diào)功電路實(shí)驗(yàn)

12）三相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)

（三）新器件特性及驅(qū)動(dòng)保護(hù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

1）單向晶閘管（ SCR ）特性實(shí)驗(yàn)

2）功率場(chǎng)效應(yīng)管（ MOSFET ）特性實(shí)驗(yàn)

3）功率晶體管（ GTR ）特性實(shí)驗(yàn)

4）絕緣雙極性晶體管（ IGBT ）特性實(shí)驗(yàn)

5）功率場(chǎng)效應(yīng)管（ MOSFET ）驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路實(shí)驗(yàn)

6）絕緣雙極性晶體管（ IGBT ）驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路實(shí)驗(yàn)

（四）典型新器件線路實(shí)驗(yàn)

1）單相正弦波脈寬調(diào)制（ SPWM ）逆變電路實(shí)驗(yàn)

2）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）