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SBDDZ-01型電力電子及變頻技術(shù)實訓(xùn)裝置

一、概述

電力電子及變頻技術(shù)實訓(xùn)裝置，電力電子及變頻技術(shù)實訓(xùn)設(shè)備涵蓋了各高等院校等所開設(shè)的"電力電子技術(shù)(或稱半導(dǎo)體變流技術(shù))"、"直流調(diào)速"、"交流調(diào)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)課程所要求的實訓(xùn)項目。電力電子及變頻技術(shù)實訓(xùn)裝置，電力電子及變頻技術(shù)實訓(xùn)設(shè)備依據(jù)高等院校最新統(tǒng)編教材《電力拖動自動控制系統(tǒng)》（第三版）(上海大學(xué)陳伯時編著)、《電力電子技術(shù)》(第五版)(西安交通大學(xué)王兆安編著)等實訓(xùn)大綱的要求，吸收國內(nèi)、外同類產(chǎn)品的優(yōu)點，充分考慮了實訓(xùn)室的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，精心研制而成。在同類產(chǎn)品中結(jié)構(gòu)合理、功能完善、可靠性好、性價比高。

   (實訓(xùn)設(shè)備外形參考圖片，也可以根據(jù)學(xué)校要求定做）

二、特點

1、綜合性強：本裝置綜合了目前國內(nèi)各類學(xué)校電力電子、半導(dǎo)體變流、交流變頻、電機控制理論等實訓(xùn)項目。

2、適應(yīng)性強：能滿足各類學(xué)校相應(yīng)課程的實訓(xùn)教學(xué)，深度和廣度可根據(jù)需要作靈活調(diào)整，普及與提高可根據(jù)教學(xué)的進程作有機的結(jié)合，裝置采用積木式結(jié)構(gòu)，更換便捷，如需要擴展功能或開發(fā)新實訓(xùn)，只需添加部件即可，永不淘汰。

3、整套性強：從專用電源、電機及其它實訓(xùn)部件到實訓(xùn)連接專用導(dǎo)線配套齊全，配套部件的性能、規(guī)格等均密切結(jié)合實訓(xùn)的需要進行配套。

4、直觀性強：各實訓(xùn)掛件采用分隔結(jié)構(gòu)形式，組件面板示意、圖線分明，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(jié)約實訓(xùn)用房，減少基建投資；配套的小電機均經(jīng)特殊設(shè)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，實訓(xùn)噪聲小，整齊美觀，改善實訓(xùn)環(huán)境；實訓(xùn)內(nèi)容豐富，設(shè)計合理，除了加深理論知識外還可結(jié)合實際開設(shè)設(shè)計性實訓(xùn)。

6、開放性強：控制屏供電采用三相隔離變壓器隔離，并設(shè)有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，使用安全可靠；由于整套裝置經(jīng)過精心設(shè)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，所有這些均為開放性實訓(xùn)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，在保留了晶閘管實訓(xùn)的基礎(chǔ)上，加入了新器件的特性、新器件的驅(qū)動以及典型的新器件應(yīng)用的大量現(xiàn)代電力電子技術(shù)實訓(xùn)，讓學(xué)生對新器件有足夠的認(rèn)識和了解，緊跟時代步伐。

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℃ 相對濕度＜85％（25℃） 海撥＜4000m

3、裝置容量：＜1.5KVA

4、外形尺寸：1600×700×1550mm3 

四、裝置的基本裝備

1、DK01電源控制屏（鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)）

（1）交流電源（均帶有過流保護措施）提供交流電源：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）指示及測量儀表

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

2）智能交流電壓表1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表進行設(shè)置操作,量程手動、自動切換模式、校準(zhǔn)、調(diào)零、濾波級數(shù)設(shè)置、超量程自動報警提示及保護等功能。硬件部分整體性強，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，容易更換和升級維護。

3）智能交流電流表1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表進行設(shè)置操作,量程手動、自動切換模式、校準(zhǔn)、調(diào)零、濾波級數(shù)設(shè)置、超量程自動報警提示及保護等功能。硬件部分整體性強，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，容易更換和升級維護。

4）直流數(shù)字電壓表一只：測量范圍0～500V，三位半數(shù)顯，輸入阻抗為10MΩ，精度0.5級，為調(diào)速系統(tǒng)提供電壓指示；

5）直流數(shù)字電流表一只：測量范圍為0～5A，三位半數(shù)顯，精度0.5級，為調(diào)速系統(tǒng)提供電流指示。

（4）人身安全保護體系

1）三相隔離變壓器一組：三相電源首先通過三相漏電保護器，然后經(jīng)鑰匙開關(guān)、接觸器到隔離變壓器，使輸出與電網(wǎng)隔離（浮地設(shè)計），對人身安全起到一定的保護作用。

2）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。

3）實訓(xùn)連接線及插座：強、弱電連接及插座分開，不能混插。

4）強電連接線及插座采用全封閉工藝，使用安全、可靠、防觸電。

（5）控制屏其它設(shè)施

控制屏正面，可掛置實訓(xùn)部件，控制臺設(shè)有3芯插座， 掛件的供電由這些插座提供。

★（6）實訓(xùn)室智慧用電安全控制系統(tǒng)（不配置電源總控臺時，只需提供單機版，即可運行）

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；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(dǎo)致跳閘時，不能人為上電，只能通過遠(yuǎn)程清除故障后，才能上電成功；能通過無線4G和有線以太網(wǎng)與手機APP和PC端云平臺通訊，沒有網(wǎng)絡(luò)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(shè)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)控實訓(xùn)室電源的故障類型和故障次數(shù)；用戶通過刷卡方式請求開啟設(shè)備，PC端進行授權(quán)之后，設(shè)備可啟動使用，PC端可分時預(yù)約設(shè)備的啟動和停止！設(shè)備時間管理包含年月日時間的顯示?？稍O(shè)備相應(yīng)過溫、短路、過流、過壓、欠壓、失壓、功率限定等7大保護功能數(shù)值。

2）手機APP：用電狀態(tài)界面實時顯示當(dāng)前電壓、電流、有無功功率、電能、設(shè)備溫度、漏電電流值等；后臺查看報警日志、操作日志、故障日志等。用戶可進行遠(yuǎn)程在線報修，反應(yīng)設(shè)備故障信息，編輯報修情況，后臺可進行遠(yuǎn)程維護，及時跟進，以有效解決用戶設(shè)備維護。

3）PC端軟件：每個設(shè)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、用戶定位跟蹤與信息統(tǒng)計；具有管理員信息修改與權(quán)限管理等功能?？梢绘I開啟和關(guān)閉所有設(shè)備，可單獨控制每臺設(shè)備的開關(guān)！用電數(shù)據(jù)界面能智能查找近2年用電數(shù)據(jù)，設(shè)置界面能設(shè)置限定電能值、負(fù)載值、設(shè)備超溫值、過欠壓值、過欠壓恢復(fù)時間值等。

2、DK02實訓(xùn)桌

1）實訓(xùn)桌采用四個工業(yè)鋁型材立柱為支撐，立柱端部可安裝調(diào)節(jié)腳，方便高度調(diào)節(jié)，主體結(jié)構(gòu)通過左、右各2個C字形鋁壓成型構(gòu)件聯(lián)接，臺面高度約800mm，桌面板下設(shè)支撐框架，截面尺寸為30×30mm，承受力不少于300kg。立柱采用工業(yè)鋁型材成型工藝，表面氧化處理，截面尺寸：70×70mm，四面帶槽，槽寬約8mm，端部配套塑料堵頭，槽內(nèi)適用工業(yè)鋁型材通配螺母及配件。C字形鋁壓成型構(gòu)件為左、右對稱件，采用壓鑄成型工藝，經(jīng)機加工、拋丸、噴砂，表面藍色靜電噴涂工藝。

2）實訓(xùn)桌桌面采用25mm麻灰色高密度層壓板封邊特制，有效提高絕緣等級；

3）實訓(xùn)儲物柜采用冷沖壓鈑金一體成型，封閉式結(jié)構(gòu)，表面靜電噴涂；柜體設(shè)有門柜用于放置實訓(xùn)掛箱，設(shè)有一個抽屜用于放置實訓(xùn)導(dǎo)線和指導(dǎo)書等。

3、DQ27三相可調(diào)電阻（每組900Ω×2/0.41A）

4、DK03晶閘管主電路

提供12只5A/1000V的晶閘管，每只晶閘管均設(shè)有RC吸收和保險絲保護裝置，晶閘管可通過外加觸發(fā)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(shè)計性實訓(xùn)。設(shè)有帶鏡面精密指針式直流電壓表±300V一只，帶鏡面直流電流表±2A一只，平波電抗器一組。

5、DK04三相晶閘管觸發(fā)電路

提供三相觸發(fā)電路、功放電路，脈沖變壓器等，與"DK03"配套使用。

★6、DK04-1三相數(shù)字晶閘管觸發(fā)電路

該掛件采用高性能單片機為核心器件，采用數(shù)碼管顯示晶閘管觸發(fā)角度，能直觀、準(zhǔn)確讀出當(dāng)前晶閘管的觸發(fā)角度。掛件輸出的三相六路觸發(fā)脈沖，移相范圍為0°～160°，控制精度為0.1°，起始角可以在0°～160°內(nèi)任意設(shè)置，克服了采用傳統(tǒng)專用模擬集成電路(如KC04、KJ004等)晶閘管多路觸發(fā)脈沖電路調(diào)試?yán)щy，波形整齊程度較差等問題。

該掛件提供兩種控制方法：數(shù)字鍵盤和外部模擬量控制。數(shù)字鍵盤控制方式可直接通過點動按鈕的方式以精確到0.1°的范圍內(nèi)，并可自由調(diào)節(jié)觸發(fā)角度，外部模擬量控制方式完全兼容原來的模擬系統(tǒng)。除此之外還提供相應(yīng)的三相正、反橋功放電路等，與"DK03"配套使用。

7、DK05單相晶閘管觸發(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。

8、DK07 直流斬波實驗

根據(jù)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)內(nèi)容而設(shè)計。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。

9、DK09新器件特性實驗

提供SCR、MOSFET、IGBT、GTO 、GTR新器件，可完成電力電子新器件特性實驗。

10、DK11單相調(diào)壓與可調(diào)負(fù)載

提供了一只0～250V/0.5KVA單相交流自耦調(diào)壓器，為相應(yīng)的實驗提供可調(diào)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(diào)電阻，為相應(yīng)的實驗提供一個可調(diào)的阻性負(fù)載。

11、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(diào)速實驗和三相橋式、單相橋式有源逆變電路實驗；還設(shè)有三相不控整流電路等模塊。

12、DK13功率器件驅(qū)動與保護電路

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

（1）電源：為驅(qū)動電路提供電源，包括±5V、+20V、±15V直流電源。

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

13、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(shù)》（第四版）的內(nèi)容進行開發(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(diào)制信號的形成方法，了解IGBT管專用集成驅(qū)動芯片的特點及其使用，能完成如下實訓(xùn)項目：

1）SPWM波形成的過程；

2）交直交變頻電路在不同負(fù)載（電阻，電感）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(qū)動芯片的工作特性。

14、DQ10三相鼠籠異步電機(AC220V/380V，100W，n=1420RPM)。

15、DK28三相異步電機變頻調(diào)速系統(tǒng):提供三菱D720變頻調(diào)速系統(tǒng)1套

16、實訓(xùn)連接線

根據(jù)不同實訓(xùn)項目的特點，配備兩種不同的實訓(xùn)連接線，強電部分采用4mm高可靠護套結(jié)構(gòu)手槍插連接線（不存在任何觸電的可能），里面采用無氧銅抽絲而成頭發(fā)絲般細(xì)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(zhì)件外套鈹輕銅彈片，接觸安全可靠；弱電部分采用3mm護套結(jié)構(gòu)連接線，兩種導(dǎo)線都只能配合相應(yīng)內(nèi)孔的插座，這樣大大提高了實訓(xùn)的安全及合理性。

17、學(xué)生凳

每套設(shè)備提供學(xué)生用方凳2只。

五、本裝置能開設(shè)的實訓(xùn)項目

（一）電力電子技術(shù)實訓(xùn)項目

1．單結(jié)晶體管觸發(fā)電路

2．鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實訓(xùn)

3．單相半波可控整流電路實訓(xùn)

4．單相橋式半控整流電路實訓(xùn)

5．單相橋式全控整流及有源逆變電路實訓(xùn)

6．三相半波可控整流電路實訓(xùn)

7．三相橋式半控整流電路實訓(xùn)

8．三相半波有源逆變電路實訓(xùn)

9．三相橋式全控整流及有源逆變電路實訓(xùn)

10．單相交流調(diào)壓電路實訓(xùn)

11．三相交流調(diào)壓電路實訓(xùn)

（二） 電力電子器件功率驅(qū)動與保護部分

1.單向晶閘管（ SCR ）特性實訓(xùn)

2.可關(guān)斷晶閘管（ GTO ）特性實訓(xùn)

3.功率場效應(yīng)管（ MOSFET ）特性實訓(xùn)

4.功率晶體管（ GTR ）特性實訓(xùn)

5.絕緣雙極性晶體管（ IGBT ）特性實訓(xùn)

6.可關(guān)斷晶閘管（ GTO ）驅(qū)動與保護電路實訓(xùn)

7.功率場效應(yīng)管（ MOSFET ）驅(qū)動與保護電路實訓(xùn)

8.功率晶體管（ GTR ）驅(qū)動與保護電路實訓(xùn)

9.絕緣雙極性晶體管（ IGBT ）驅(qū)動與保護電路實訓(xùn)

(三）典型電力電子器件線路實訓(xùn)

1.直流斬波電路的性能研究(降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波電路、Cuｋ斬波電路、Sepic斬波電路、Zeta斬波電路) (IGBT)

2．單相正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）逆變電路原理實訓(xùn)

（四）變頻調(diào)速系統(tǒng)

1.交流電機變頻調(diào)速系統(tǒng)實訓(xùn)

六、裝置配置清單