SBDLDZ-1型電力電子及交、直流調(diào)速實(shí)驗(yàn)裝置
一、概述
電力電子及交、直流調(diào)速實(shí)驗(yàn)裝置具有良好的兼容性和可擴(kuò)展性。電力電子及交、直流調(diào)速實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用平臺(tái)式設(shè)計(jì)，即實(shí)驗(yàn)中所要用到的各類儀表和電源基本上采用固定式，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目采用組件式，根據(jù)用戶的需求進(jìn)行選配，并且日后可方便地?cái)U(kuò)展。電力電子及交、直流調(diào)速實(shí)驗(yàn)設(shè)備由實(shí)驗(yàn)桌、實(shí)驗(yàn)屏、工具箱、實(shí)驗(yàn)單元箱、三相鼠籠異步電動(dòng)機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)-直流發(fā)電機(jī)-測(cè)速發(fā)電機(jī)機(jī)組、負(fù)載電阻箱、直流調(diào)速器模塊、交流變頻器模塊等組成。
（電力電子實(shí)訓(xùn)裝備及電力電子創(chuàng)新模塊參考圖片）
二、特點(diǎn)
1、綜合性強(qiáng) 本裝置綜合了目前國(guó)內(nèi)各類學(xué)校電力電子、半導(dǎo)體變流、交直流調(diào)速、等實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。
2、適應(yīng)性強(qiáng) 能滿足各類學(xué)校相應(yīng)課程的實(shí)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(jìn)程作有機(jī)的結(jié)合，裝置采用積木式結(jié)構(gòu)，更換便捷，如需要擴(kuò)展功能或開發(fā)新實(shí)訓(xùn)，只需添加部件即可，永不淘汰。
3、整套性強(qiáng) 從專用電源、電機(jī)及其它實(shí)訓(xùn)部件到實(shí)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(shí)訓(xùn)的需要進(jìn)行配套。
4、直觀性強(qiáng) 各實(shí)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(hù)方便。
5、科學(xué)性強(qiáng) 裝置占地面積少，節(jié)約實(shí)訓(xùn)用房，減少基建投資；配套的小電機(jī)均經(jīng)特殊設(shè)計(jì)，可模擬中小型電機(jī)的特性和參數(shù)；小電機(jī)耗電省，節(jié)約能源，實(shí)訓(xùn)噪聲小，整齊美觀，改善實(shí)訓(xùn)環(huán)境；實(shí)訓(xùn)內(nèi)容豐富，設(shè)計(jì)合理，除了加深理論知識(shí)外還可結(jié)合實(shí)際開設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)訓(xùn)。
6、開放性強(qiáng) 控制屏供電采用三相隔離變壓器隔離，并設(shè)有電壓型漏電保護(hù)裝置和電流型漏電保護(hù)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(hù)等功能，各測(cè)量?jī)x表均有可靠的保護(hù)功能，使用安全可靠。由于整套裝置經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，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(shí)訓(xùn)室，創(chuàng)造了條件。
7、先進(jìn)性強(qiáng) 本裝置著重從新器件高度來(lái)考慮，在保留了晶閘管實(shí)訓(xùn)的基礎(chǔ)上，加入了新器件的特性、新器件的驅(qū)動(dòng)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(shí)訓(xùn)，讓學(xué)生對(duì)新器件有足夠的認(rèn)識(shí)和了解，緊跟時(shí)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(duì)濕度＜85％（25℃） 海撥＜4000m
3、裝置容量：＜1000W
4、外形尺寸：1700×700×1580 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（380V/5A) , 帶有過(guò)流保護(hù)措施。
三相交流電源隔離變壓器(220V/1.5A) , 帶有過(guò)流保護(hù)措施?！ ?/span>
（2）高壓直流電源直流電源：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、指示等功能，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)訓(xùn)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)訓(xùn)。
（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)訓(xùn)連接線及插座：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。
（12）實(shí)訓(xùn)管理器
具有設(shè)定實(shí)訓(xùn)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)有兩根鋼管，可掛置實(shí)訓(xùn)部件，凹槽底部設(shè)有3芯插座， 掛件的供電由這些插座提供。控制屏兩側(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)訓(xùn)桌
實(shí)訓(xùn)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)訓(xùn)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)訓(xùn)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)訓(xùn)。 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 單相晶閘管觸發(fā)電路實(shí)訓(xùn)
提供單結(jié)晶體管觸發(fā)電路、鋸齒波同步移相觸發(fā)電路、西門子TCA785集成觸發(fā)電路。
5、DK07直流斬波實(shí)訓(xùn)
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)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)訓(xùn)。
6、DK09新器件特性實(shí)訓(xùn)
提供SCR、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)訓(xùn)。
7、DK13功率器件驅(qū)動(dòng)電路實(shí)訓(xùn)箱
主要是為完成新器件特性實(shí)訓(xùn)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 ±5V 、 +20V 、 ±15V 直流電源。
（2）驅(qū)動(dòng)電路：包括 MOSFET 、 IGBT 、 GTR 和 GTO 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(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 ；占空比均能從 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)的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)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(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)訓(xùn)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，電感和電機(jī)）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管專用集成驅(qū)動(dòng)芯片的工作特性。
9、DQ09直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī) （185W，220V，1500r/min）
10、DQ11三相線繞式異步電動(dòng)機(jī)：220V/Y、0.6A、120W、1380r/min
11、GDQ12線繞式異步電機(jī)起動(dòng)與調(diào)速電阻箱
提供0、2歐、5歐、15歐、35歐五檔同軸聯(lián)調(diào)的三相繞線異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子起動(dòng)、調(diào)速電阻一組。
12、電力電子應(yīng)用創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)模塊
1.采用透明有機(jī)塑料盒封裝，可以構(gòu)建電力電子電路實(shí)訓(xùn)；2.可以實(shí)現(xiàn)燈光調(diào)節(jié)或三相異步電機(jī)的調(diào)速控制。
提供的模塊如下：三相同步信號(hào)電路、三相TC787集成脈沖輸出及功率放大電路、二極管整流電路、MOSFET/IGBT 功率橋電路、晶閘管整流電路、IGBT 模塊電路、直流電流檢測(cè)與處理電路，保護(hù)電路；提供三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)1臺(tái)、燈泡負(fù)載1只。
13、實(shí)訓(xùn)連接線：
根據(jù)不同實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的特點(diǎn)，配備兩種不同的實(shí)訓(xùn)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)訓(xùn)的安全及合理性。
六、本裝置能開設(shè)的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目
電力電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目
（一）電力電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)（晶閘管部分）
1）單結(jié)晶體管BT35觸發(fā)電路
2）鋸齒波同步移相觸發(fā)電路
3）TCA785 集成觸發(fā)電路
4）單相半波可控整流電路
5）單相橋式半控整流電路
6）單相橋式全控整流電路及有源逆變電路
7）三相半波可控整流電路實(shí)訓(xùn)
8）三相半波有源逆變電路
9）三相橋式半控整流電路
10）三相橋式全控整流及有源逆變電路
11）單相交流調(diào)壓電路
12）三相交流調(diào)壓電路
（二）電力電子器件特性實(shí)訓(xùn)
1）單向晶閘管(SCR)特性實(shí)訓(xùn)
2）可關(guān)斷晶閘管(GTO)特性實(shí)訓(xùn)
3）功率場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)特性實(shí)訓(xùn)
4）電力晶體管(GTR)特性實(shí)訓(xùn)
5）絕緣雙極型晶體管(IGBT)特性實(shí)訓(xùn)
6）可關(guān)斷晶閘管(GTO)驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路實(shí)訓(xùn)
7）功率場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路實(shí)訓(xùn)
8）電力晶體管(GTR)驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路實(shí)訓(xùn)
9）絕緣雙極型晶體管(IGBT)驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路實(shí)訓(xùn)
10）雙向晶閘管特性研究
（三）電力電子器件典型線路實(shí)訓(xùn)
1）單相正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）逆變電路實(shí)訓(xùn)
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）
3）全橋DC/DC變換電路（IGBT）
4）調(diào)光燈電路實(shí)訓(xùn)
（四）交直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)
（1）三相異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)（SCR）
（2）直流電機(jī)的PWM調(diào)速實(shí)訓(xùn)（IGBT）
七、裝置的配置清單：
序號(hào) | 編號(hào) | 名 稱 | 數(shù)量 |
1 | DX01 | 電源控制屏 | 1件 |
2 | DX02 | 實(shí)訓(xùn)桌凳 | 1張 |
3 | DX03 | 三相晶閘管整流電路 | 1件 |
4 | DK05 | 單相晶閘管觸發(fā)電路 | 1件 |
5 | DK07 | 直流斬波電路實(shí)訓(xùn) | 1件 |
6 | DK09 | 新器件特性實(shí)訓(xùn) | 1件 |
7 | DK13 | 功率器件驅(qū)動(dòng)電路實(shí)訓(xùn) | 1件 |
8 | DK14 | SPWM單相交直交變頻原理 | 1件 |
9 | DQ09 | 直流他（并）勵(lì)電動(dòng)機(jī) | 1臺(tái) |
10 | DQ11 | 三相繞線式異步電機(jī) | 1臺(tái) |
11 | GDQ12 | 線繞式異步電機(jī)起動(dòng)與調(diào)速電阻箱 | 1件 |
12 |
| 電力電子應(yīng)用創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)模塊 | 1件 |
13 |
| 配備兩種不同的實(shí)訓(xùn)連接線及易損配件 | 1套 |
