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SBDD-01電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置

一、設(shè)備概述

電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置所有的實(shí)驗(yàn)單元采用掛箱形式，對(duì)于不同的實(shí)驗(yàn)可以選擇相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)掛箱完成。故結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便、 功能齊全、綜合性能好，電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能完成《電力電子技術(shù)》、《自動(dòng)控制系統(tǒng)》、《直流調(diào)速系統(tǒng)》、《電機(jī)控制》及《控制理論》等課程所開設(shè)的主要實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

二、設(shè)備技術(shù)性能

1.工作電源：三相 AC 380 V±10%  50 Hz

2.外形尺寸：≥1720mm×750mm×1630mm

3.整機(jī)功率：≤1.5KW

4.環(huán)境溫度：－5℃～+40℃；相對(duì)濕度：≤ 90%（25℃）

5.安全保護(hù)措施：實(shí)驗(yàn)臺(tái)桌面要求采用高絕緣、高強(qiáng)度、耐高溫的高密度板。

6.設(shè)備具有接地保護(hù)、漏電保護(hù)功能，安全性符合相關(guān)的國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。采用高絕緣的安全型插座及帶絕緣護(hù)套的高強(qiáng)度安全型實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。

三、設(shè)備組成要求

1.實(shí)驗(yàn)臺(tái)

實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用優(yōu)質(zhì)鋼板做骨架，外表面噴塑并經(jīng)高溫烘烤處理，面板采用優(yōu)質(zhì)鋼板加工，表面表面噴塑并經(jīng)高溫烘烤處理，絲印圖文字符。實(shí)驗(yàn)臺(tái)右側(cè)設(shè)置模塊掛放區(qū)域。

1.1供電部分

提供三相0～450V可調(diào)交流電源，同時(shí)可得到單相0～250V可調(diào)交流電源（采用三相聯(lián)軸自偶調(diào)壓器功率1.5KVA、0～450V），電源輸出設(shè)有過流保護(hù)裝置，當(dāng)相間、線間過流或短路均能自動(dòng)保護(hù)，配有三只指針式交流電壓表，同過開關(guān)切換，可指示三相電網(wǎng)電壓和調(diào)壓器輸出電壓。

1.2直流電源部分

直流電機(jī)的勵(lì)磁電源220V（0.5A）；220V直流可調(diào)電源0～220(2A)，并設(shè)有數(shù)字表頭監(jiān)控電源輸出數(shù)據(jù)。

1.3 測量儀表

（1）真有效值交流電壓表一只：測量范圍 0-1000V,設(shè)置1V/10V/100V/1000V四量程，六位數(shù)碼顯示測量值。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)。

（2）真有效值交流電流表一只:測量范圍：0-5A, 設(shè)置10mA/500mA/5A三檔量程，六位數(shù)碼顯示測量值。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)。

1.4人身安全保護(hù)體系

1）設(shè)有三相隔離變壓器一組（三相電源經(jīng)交流接觸器后，到隔離變壓器，再經(jīng)三相調(diào)壓器輸出），使輸出與電網(wǎng)隔離，對(duì)人身起一定的保護(hù)作用。

2）設(shè)有電流型漏電保護(hù)，隔離變壓器前的線路有漏電顯現(xiàn)，既能實(shí)施保護(hù)并切斷輸出電源。

3）設(shè)有電壓型漏電保護(hù)，控制屏若有漏電現(xiàn)象，當(dāng)漏電電壓超過一定值時(shí)，即切斷電源。

4）實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線及導(dǎo)線：強(qiáng)、弱電連接及插座分開，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、實(shí)驗(yàn)桌

實(shí)驗(yàn)桌為鋼質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，桌面要求采用防火、防水、耐磨高密度板,結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，造形美觀大方；設(shè)有兩個(gè)大抽屜、柜門，用于放置工具、存放掛箱及資料等。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)輪子和四個(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、實(shí)驗(yàn)連接線

根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的特點(diǎn)，配備三種不同的實(shí)驗(yàn)聯(lián)接線，強(qiáng)電部分采用高可靠護(hù)套結(jié)構(gòu)插連接線，里面采用無氧銅抽絲而成頭發(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，不能混插，大大提高了實(shí)驗(yàn)的安全及合理性。

4、實(shí)驗(yàn)掛箱構(gòu)成

模塊掛箱采用優(yōu)質(zhì)鋼板做骨架，外表面噴塑并經(jīng)高溫烘烤處理，面板采用鋁板材料，采用二種規(guī)格尺寸296*485、148*485，面板上安裝相應(yīng)的元器件，正面絲印有元件符號(hào)及其連線，使用直觀、方便。

4.1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(shè)有保護(hù)裝置，正、反橋晶閘管可通過外加信號(hào)進(jìn)行觸發(fā)（留有觸發(fā)脈沖輸入接口），可更好的完成設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)；設(shè)有指針式直流電壓表±300V，精度1.0級(jí)、直流電流表±2A，精度1.0級(jí)各一只和平波電抗器一組。能完成單相、三相全控整流等實(shí)驗(yàn)。

4.2三相晶閘管觸發(fā)電路

提供三相同步觸發(fā)信號(hào)、KC04（KC09）等專用的集成觸發(fā)電路構(gòu)成的三相觸發(fā)電路及相應(yīng)的功放電路（正反橋驅(qū)動(dòng)）等。能完成給定輸出、12路觸發(fā)脈沖控制、三相全控橋整流等實(shí)驗(yàn)。

4.3晶閘管觸發(fā)電路

提供單結(jié)晶體管、鋸齒波同步移向、正弦波同步移向觸發(fā)電路，KC05單相交流調(diào)壓，西門子TCA785集成觸發(fā)電路等。

4.4 斬控式交流調(diào)壓電路

交流調(diào)壓采用全控型器件IGBT管實(shí)現(xiàn)"斬控式交流調(diào)壓實(shí)驗(yàn)"。

4.5單相并聯(lián)逆變電路

單相并聯(lián)逆變電路選用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(diào)節(jié)，功率主回路采用GTR功率三極管作為開關(guān)器件，完成單相并聯(lián)逆變電路實(shí)驗(yàn)。

4.6三相可調(diào)電阻

實(shí)驗(yàn)面板內(nèi)有三個(gè)單元，均是互相獨(dú)立的可調(diào)電阻，每個(gè)單元又有兩個(gè)獨(dú)立的可調(diào)電阻（0-900Ω），可承受0.4A電流。并聯(lián)可承受0.8A電流。

4.7功率器件驅(qū)動(dòng)電路

主要是為完成新器件特性實(shí)驗(yàn)提供驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路，使學(xué)生了解電力電子新器件的驅(qū)動(dòng)特性。主要包括電源、驅(qū)動(dòng)電路、PWM波形發(fā)生器。

（1）電源：為驅(qū)動(dòng)電路提供電源，包括+20V、+15V直流電源。

（2）驅(qū)動(dòng)電路：包括MOSFET、IGBT、GTR的驅(qū)動(dòng)電路。其中IGBT的驅(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)電路提供PWM驅(qū)動(dòng)波形；可以通過頻率調(diào)節(jié)旋鈕進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)；通過占空比電位器來調(diào)節(jié)PWM波的占空比；頻率范圍分為2擋，通過鈕子開關(guān)切換，高頻檔是為MOSFET和IGBT驅(qū)動(dòng)電路提供PWM波形，頻率調(diào)節(jié)范圍4KHz～10KHz；低頻檔是為GTR驅(qū)動(dòng)電路提供PWM波形，頻率調(diào)節(jié)范圍400Hz～1KHz；占空比均能從0%調(diào)至100%。

4.8半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源

提供了半橋型開關(guān)穩(wěn)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；控制電路采用專用PWM控制集成電路SG3525，采用恒頻脈寬調(diào)制控制方案?？赏瓿?quot;開關(guān)電路在開環(huán)與閉環(huán)下負(fù)載特性的測試"以及"電源電壓波動(dòng)對(duì)輸出的影響"等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

4.9直流斬波電路

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。可完成教材中降壓斬波電路（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(yàn)和升、降壓與復(fù)合斬波電路。

4.10單相交流調(diào)壓及調(diào)功電路

根據(jù)西安交通大學(xué)王兆安教授和黃俊教授主編的相關(guān)內(nèi)容而設(shè)計(jì)的，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。

4.11新器件特性試驗(yàn)

提供SCR、MOSFET、IGBT、GTR新器件，與DK08配套使用,可測定其特性曲線；與DK13配套使用，可完成電力電子新器件的驅(qū)動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)。

4.12三相芯式變壓器

帶隔離變壓器的三相芯式變壓器原理框圖及各種測量端口，電路板安裝在掛箱內(nèi)，掛箱內(nèi)集成有三相不控整流橋電路板，能完成三相整流橋的整流輸出。

4.13電機(jī)調(diào)速控制實(shí)驗(yàn)（Ⅰ）

提供以下模塊：電流反饋與過流保護(hù)（FBC+FA）、給定器（G）、轉(zhuǎn)速變換器（FBS）、速度調(diào)節(jié)器（ASR）、反號(hào)器（AR）、電流調(diào)節(jié)器（ACR）等

4.14直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)

（Un=DC220V，IN=1.1A ，PN=185W，n=1500RPM ，絕緣等級(jí)E ）

4.15校正直流測功機(jī)

（Un=DC220V，IN=2.2A ，PN=355W，n=1500RPM ，絕緣等級(jí)E ）

4.16 電機(jī)導(dǎo)軌，稀土永磁直流測速系統(tǒng)及轉(zhuǎn)速表

5、示波器

100MHz帶寬 ，1GSa/s實(shí)時(shí)采樣率，雙通道； 7英寸TFT（真彩色）液晶屏幕，65535色，分辨率不低于800 × 480 像素 ；存儲(chǔ)波形不少于16組；具備U盤存儲(chǔ)功能。

四、電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目

1.單結(jié)晶體管觸發(fā)電路

2.正弦波同步移相觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)；

3.鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)；

4.KC05單相交流調(diào)壓觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)

5.TCA785集成觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)；

6.三相集成觸發(fā)電路的研究；

7.單相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn)；

8.單相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)；

9.單相橋式全控整流；

10.三相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn)；

11.三相橋式全控整流；

12.單相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)；

13.單相交流調(diào)功電路實(shí)驗(yàn)；

14.單相正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）逆變電路實(shí)驗(yàn)（IGBT）；

15.半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源的性能研究（MOSFET）；

16.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斬波電路六種典型線路）（IGBT）；

17.單相斬控式交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)（MOSFET）；

18.單相并聯(lián)逆變電路實(shí)驗(yàn)（GTR）；

19.晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)和環(huán)節(jié)特性的測定實(shí)驗(yàn)

20.單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)

21.雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)

五、電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備配置清單