SBDD-2型電力電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)臺(tái)
一、概述
電力電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)臺(tái)，電力電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)裝置是依據(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(lèi)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。
(設(shè)備結(jié)構(gòu)參考圖片，具體以實(shí)物配置為準(zhǔn)，可按用戶要求定做）
二、適用范圍
電力電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)裝置涵蓋了各類(lèi)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(zhuān)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：1650×700×1580 mm
四、裝置的基本裝備
1、DX-01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)
（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，精度1.0級(jí)；
②真有效值交流數(shù)字電壓表一只：測(cè)量范圍0～500V，量程自動(dòng)判斷、自動(dòng)切換，精度0.5級(jí)，三位半數(shù)顯，為交流調(diào)速系統(tǒng)提供電壓指示。
③真有效值交流數(shù)字電流表一只：測(cè)量范圍0～5A，量程自動(dòng)判斷、自動(dòng)切換，精度0.5級(jí)，三位半數(shù)顯，具有超量程告警、指示及切斷總電源功能，為調(diào)速系統(tǒng)提供電流的指示；
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)，具有超量程報(bào)警、指示、切斷總電源等功能。
（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)（該變壓器有2套副邊繞組，原、副邊繞組的電壓為127V/63.6V/31.8V），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。
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。
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。
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。
（12）實(shí)驗(yàn)管理器
具有設(shè)定實(shí)驗(yàn)時(shí)間、定時(shí)報(bào)警、切斷電源等功能；還可以自動(dòng)記錄與區(qū)分由于接線或操作錯(cuò)誤所造成的漏電告警、儀表超量程告警等。
（13）控制屏其它設(shè)施控制屏正面大凹槽內(nèi)，設(shè)有兩根圓鋼管，可掛置實(shí)驗(yàn)部件，凹槽底部設(shè)3芯插座， 掛件的供電由這些插座提供?？刂破羶蓚?cè)設(shè)有單相三極220V電源插座及三相四極380V電源插座。
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、DX03 三相可控整流電路（一）
提供6只5A/1000V的晶閘管，每只晶閘管均設(shè)有RC吸收和保險(xiǎn)絲保護(hù)裝置，晶閘管可通過(guò)外加觸發(fā)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)。 三相觸發(fā)電路由KC04、KC41、KC42、4066等集成電路組成，可通過(guò)鈕子開(kāi)關(guān)選擇雙窄脈沖或?qū)捗}沖，同時(shí)提供六路觸發(fā)脈沖功放電路等。
4、DK05晶閘管觸發(fā)電路
提供單結(jié)晶體管觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)、單相交流調(diào)壓觸發(fā)電路，鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)，正弦波觸發(fā)電路及TCA785集成觸發(fā)電路。
5、DK07直流斬波實(shí)驗(yàn)
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)》(第五版)中相關(guān)的直流斬波內(nèi)容而設(shè)計(jì)的；提供組成直流斬波電路所需的元器件和采用專(zhuān)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（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)。
6、DK09電力電子器件特性
提供SCR、GTO、MOSFET、IGBT、GTR新器件，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)。
7、DK13功率器件驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路
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。
（1）電源：為驅(qū)動(dòng)電路提供電源，包括±5V、±15V和+20V直流電源。
（2）驅(qū)動(dòng)電路：包括GTO 和 GTR， MOSFET和IGBT的驅(qū)動(dòng)電路。其中IGBT的驅(qū)動(dòng)電路采用專(zhuān)用芯片EXB841，其它的由運(yùn)放、門(mén)電路及分立元件組成。
（3）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，可以通過(guò)頻率調(diào)節(jié)旋鈕進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)；通過(guò)占空比電位器來(lái)調(diào)節(jié)PWM波的占空比。頻率范圍分為2擋，通過(guò)鈕子開(kāi)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和GTO驅(qū)動(dòng)電路提供PWM波形，頻率調(diào)節(jié)范圍400Hz～1KHz；占空比可從 0%調(diào)至100%。
8、DK14單相交直交變頻原理
根據(jù)普通高等教育"九五"國(guó)家級(jí)重點(diǎn)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(jìn)行開(kāi)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(hào)的形成方法，了解IGBT管專(zhuān)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）交直交變頻電路在不同負(fù)載（電阻，電感）時(shí)的工作情況和波形，并研究工作頻率對(duì)電路工作波形的影響；
3）IGBT管專(zhuān)用集成驅(qū)動(dòng)芯片的工作特性。
9、DX17實(shí)驗(yàn)元器件
提供晶閘管（均設(shè)有RC吸收和保險(xiǎn)絲保護(hù)）、壓敏電阻（作為過(guò)壓保護(hù)元件，內(nèi)部已連成三角形接法）二極管及燈座、RC吸收電路?！?/span>
10、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。
11、透明型電力電子應(yīng)用創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)模塊：(全室配1套，便于學(xué)生對(duì)電力電子器件及應(yīng)用電路的直觀認(rèn)識(shí)）
電力電子應(yīng)用創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)模塊底盒使用190mm×145mm，124mm×145mm兩種開(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。對(duì)于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)。
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、基于DSP的三相異步電機(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，交流電壓檢測(cè)儀表、交流電流檢測(cè)儀表、直流電壓和電流檢測(cè)儀表等。
本套件可完成單相半波不控整流電路實(shí)訓(xùn)，單相全橋不控整流電路實(shí)訓(xùn)，三相晶閘管觸發(fā)電路實(shí)訓(xùn)，三相半波整流電路實(shí)訓(xùn)，三相半控橋式整流電路實(shí)訓(xùn)，三相橋式整流電路實(shí)訓(xùn)，三相交流調(diào)壓電路實(shí)訓(xùn)，DC/DC 全橋IGBT整流電路實(shí)訓(xùn)，直流電機(jī)H橋IGBT可逆調(diào)速電路實(shí)訓(xùn)，交流電機(jī)矢量變頻調(diào)速電路實(shí)訓(xùn)等。
12、實(shí)訓(xùn)室安全用電智能控制系統(tǒng)（整個(gè)實(shí)驗(yàn)室只需配置1套，安裝在總電源處）
智能電源管理系統(tǒng)具有過(guò)溫、短路、過(guò)流、過(guò)壓、欠壓、失壓、功率限定7大保護(hù)功能；電源具有一鍵鎖定功能，處理故障時(shí)，防止漏電保護(hù)器合閘，造成觸電危險(xiǎn)；電源具有故障鎖定功能，發(fā)生故障導(dǎo)致跳閘時(shí)，不能人為上電，只能通過(guò)遠(yuǎn)程清除故障后，才能上電成功；能通過(guò)無(wú)線4G和有線以太網(wǎng)與手機(jī)APP和PC端云平臺(tái)通訊，沒(méi)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(dú)立運(yùn)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(jī)交互界面，實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行情況，提供Zigbee、CAN等多種通信模式，具備語(yǔ)音播報(bào)功能。能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(cè)數(shù)值。能監(jiān)控實(shí)驗(yàn)室電源的故障類(lèi)型和故障次數(shù)；設(shè)備時(shí)間管理包含年月日時(shí)間的顯示；用戶通過(guò)刷卡方式請(qǐng)求開(kāi)啟設(shè)備，PC端進(jìn)行授權(quán)之后，設(shè)備可啟動(dòng)使用，PC端可分時(shí)預(yù)約設(shè)備的啟動(dòng)和停止！
2、手機(jī)APP：用電狀態(tài)界面實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前電壓、電流、有無(wú)功功率、電能、設(shè)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(shè)置界面能設(shè)置限定電能值、負(fù)載值、設(shè)備超溫值、過(guò)欠壓值、過(guò)欠壓恢復(fù)時(shí)間值等。后臺(tái)查看報(bào)警日志、操作日志、故障日志等。
3、PC端軟件：每個(gè)設(shè)備狀態(tài)信息顯示，具有多個(gè)子界面，具有故障分析，用電能效分析、集中管理、個(gè)人中心資料管理、用戶報(bào)警定位跟蹤與信息統(tǒng)計(jì)；具有管理員信息修改與權(quán)限管理等功能。可一鍵開(kāi)啟和關(guān)閉所有設(shè)備，可單獨(dú)控制每臺(tái)設(shè)備的開(kāi)關(guān)！
4、后臺(tái)系統(tǒng)：實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控每個(gè)教室，可一鍵預(yù)覽所有設(shè)備的在線和運(yùn)行情況，分析設(shè)備使用率及運(yùn)行時(shí)間！
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）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）單相集成鋸齒波觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)（由 Tca785 組成）
5）三相集成鋸齒波觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)
（二）晶閘管線路實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
1）單相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn)
2）單相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)
3）單相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn)
4）三相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn)
5）三相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)
6）三相半波有源逆變電路實(shí)驗(yàn)
7）三相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn)
8）單相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)
9）單相交流調(diào)功電路實(shí)驗(yàn)
10）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）可關(guān)斷晶閘管（ GTO ）特性實(shí)驗(yàn)
3）功率場(chǎng)效應(yīng)管（ MOSFET ）特性實(shí)驗(yàn)
4）功率晶體管（ GTR ）特性實(shí)驗(yàn)
5）絕緣雙極性晶體管（ IGBT ）特性實(shí)驗(yàn)
6）可關(guān)斷晶閘管（ GTO ）驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路實(shí)驗(yàn)
7）功率場(chǎng)效應(yīng)管（ MOSFET ）驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路實(shí)驗(yàn)
8）功率晶體管（ GTR ）驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路實(shí)驗(yàn)
9）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）
六、實(shí)驗(yàn)測(cè)量?jī)x表組件及掛箱明細(xì)表：
序號(hào) | 編號(hào) | 名 稱 | 數(shù)量 |
1 | DX01 | 電源控制屏 | 1套 |
2 | DX02 | 實(shí)驗(yàn)桌 | 1張 |
3 | DX03-1 | 三相可控整流電路（一） | 1件 |
4 | DK05 | 晶閘管觸發(fā)電路 | 1件 |
5 | DK07 | 直流斬波實(shí)驗(yàn)（六種典型線路） | 1件 |
6 | DK09 | 電力電子器件特性實(shí)驗(yàn) | 1件 |
7 | DK13 | 功率器件驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路 | 1件 |
8 | DK14 | 單相交直交變頻原理 | 1件 |
9 | DX17 | 實(shí)驗(yàn)元器件 | 1件 |
10 | 連接線 | 高可靠護(hù)套結(jié)構(gòu)手槍插實(shí)驗(yàn)連接線 | 1套 |
11 | 透明型電力電子 | 透明型電力電子應(yīng)用創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)模塊(便于學(xué)生對(duì)電力電子器件及應(yīng)用電路的直觀認(rèn)識(shí)）（整個(gè)實(shí)驗(yàn)室配置1套） | 1套 |
12 |
| 實(shí)訓(xùn)室安全用電智能電源管理控制系統(tǒng)（整個(gè)實(shí)驗(yàn)室配置1套） | 1套 |
