SBDDZ-01型電力電子技術(shù)及電機控制實驗裝置
一、概述
電力電子技術(shù)及電機控制實驗裝置依據(jù)高等院校最新統(tǒng)編教材《電力電子技術(shù)》(第五版)(西安交通大學王兆安編著)、《電力拖動自動控制系統(tǒng)》（第三版）(上海大學陳伯時編著)等實驗大綱的要求，吸收國內(nèi)、外同類產(chǎn)品的優(yōu)點，充分考慮了實驗室的現(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。
（設(shè)備參考圖片，具體以實物配置為準）
二、特點
1、綜合性強 本裝置綜合了目前國內(nèi)各類學校電力電子、半導體變流、交直流調(diào)速、交流變頻、電機控制、控制理論等實驗項目。
2、適應(yīng)性強 能滿足各類學校相應(yīng)課程的實驗教學，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)新實驗，只需添加部件即可，永不淘汰。
3、整套性強 從專用電源、電機及其它實驗部件到實驗連接專用導線配套齊全，配套部件的性能、規(guī)格等均密切結(jié)合實驗的需要進行配套。
4、直觀性強 各實驗掛件采用分隔結(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、科學性強 裝置占地面積少，節(jié)約實驗用房，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，實驗噪聲小，整齊美觀，改善實驗環(huán)境；實驗內(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)計性實驗。
6、開放性強 控制屏供電采用三相隔離變壓器隔離，并設(shè)有電壓型漏電保護裝置和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，各測量儀表均有可靠的保護功能，使用安全可靠；控制屏還設(shè)有定時器兼報警記錄儀，為學生實驗技能的考核提供一個統(tǒng)一的標準。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驗室，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，在保留了晶閘管實驗的基礎(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)實驗，讓學生對新器件有足夠的認識和了解，緊跟時代步伐。
三、適用范圍
本裝置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)課程所要求的實驗項目。
四、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：187×70×158 cm3
五、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)，鋁質(zhì)面板）
（1）交流電源（均帶有過流保護措施）
提供交流電源：直流調(diào)速檔為三相交流電 200V/3A
交流調(diào)速檔為三相交流電 240V/3A
（2）高壓直流電源
勵磁電源：220V（0.5A），具有輸出短路保護。
（3）數(shù)字式儀表
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，精度1.0級；
2．真有效值交流數(shù)字電壓表一只：測量范圍0～500V，量程自動判斷、自動切換，精度0.5級，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：測量范圍0～5A，量程自動判斷、自動切換，精度0.5級，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：測量范圍0～300V，三位半數(shù)顯，輸入阻抗為10MΩ，精度0.5級，為可逆調(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，為可逆調(diào)速系統(tǒng)提供電流指示。
（4）人身安全保護體系
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。
電壓型漏電保護器：對隔離變壓器前的線路出現(xiàn)的漏電現(xiàn)象進行保護，使控制屏內(nèi)的接觸器跳閘，切斷電源。
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。
實驗連接線及插座：強、弱電連接及插座分開，不能混插。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）實驗管理器
具有設(shè)定實驗時間、定時報警、切斷電源等功能；還可以自動記錄與區(qū)分由于接線或操作錯誤所造成的漏電告警、儀表超量程告警等。
（6）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，可掛置實驗部件，凹槽底部設(shè)有3芯插座， 掛件的供電由這些插座提供。控制屏兩邊設(shè)有單相三極220V電源插座及三相四極380V電源插座，還設(shè)有實驗臺照明用的40W日光燈一盞。
2、DK02實驗桌
實驗桌為鐵質(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)堅固，形狀似長方體封閉式結(jié)構(gòu)，造形美觀大方；設(shè)有兩個大抽屜、柜門，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寬敞舒適的工作臺面。實驗桌還設(shè)有四個萬向輪和四個固定調(diào)節(jié)機構(gòu)，便于移動和固定，有利于實驗室的布局。
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，分成正、反橋兩組，每只晶閘管均設(shè)有保護裝置，正、反橋晶閘管可通過外加信號進行觸發(fā)（留有觸發(fā)脈沖輸入接口），可更好的完成設(shè)計性實驗；設(shè)有帶鏡面精密指針式直流電壓表±300V，精度1.0級帶鏡面直流電流表±2A，精度1.0級各一只和平波電抗器一組。
5、DK04三相晶閘管觸發(fā)電路
提供三相觸發(fā)電路、功放電路等，與"DK03"配套使用。
6、DK05晶閘管觸發(fā)電路實驗
提供單結(jié)晶體管觸發(fā)電路、正弦波同步移相觸發(fā)電路、鋸齒波同步移相觸發(fā)電路、單相交流調(diào)壓觸發(fā)電路及TCA785集成觸發(fā)電路共五種觸發(fā)電路。
7、DK07-1直流斬波電路
主要由斬波器觸發(fā)電路及斬波主電路兩大部分組成，完成晶閘管直流斬波實驗
8、DK08給定及實驗器件
提供給定（±15V可調(diào)電壓輸出）、壓敏電阻（作為過壓保護元件，內(nèi)部已連成三角形接法）、二極管、24V電源及電感。
9、DK09新器件特性實驗
提供SCR、MOSFET、IGBT、GTO 、GTR新器件，與DJK06配套使用，可測定其特性曲線；與DJK12配套使用，可完成電力電子新器件的驅(qū)動特性實驗。
10、DK11單相調(diào)壓與可調(diào)負載
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一組。
12、DK13功率器件驅(qū)動電路實驗箱
主要是為完成新器件特性實驗提供驅(qū)動和保護電路，使學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MOSFET、IGBT、GTR和GTO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%。
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)的相關(guān)內(nèi)容進行開發(fā)，用于展示交直交變頻原理，主要讓學生了解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。能完成如下實驗項目：1、SPWM波形成的過程；2、交直交變頻電路在不同負載（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、DK17雙閉環(huán)H橋DC/DC變換直流調(diào)速系統(tǒng)
提供了DC/DC變換電路實驗的主電路和控制電路，采用LEM傳感器作為電流檢測，電力電子器件為IGBT，控制電路采用PWM控制集成電路SG3525，掛箱面板上還提供了所需的觀測孔。可完成的實驗項目有：(1)全橋DC/DC變換電路實驗；(2)雙閉環(huán)可逆直流脈寬調(diào)速實驗。
15、DK19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。可完成"開關(guān)電路在開環(huán)與閉環(huán)下負載特性的測試"以及"電源電壓波動對輸出的影響"等實驗內(nèi)容。
16、DK07直流斬波實驗
根據(jù)西安交通大學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驗。
17、GDK28 三相異步電機變頻調(diào)速控制系統(tǒng)
提供三菱FR-D720-0.4KW 變頻調(diào)速系統(tǒng)1套，提供BOP操作板及1K調(diào)速電位器1只。
18、DQ10三相鼠籠式異步電動機（380V-Y/220V-△）
19、歐式導線架1臺
采用雙層結(jié)構(gòu)，用于懸掛和放置實驗專用連接導線，外形尺寸為530mm×430mm×1200mm，底部設(shè)有五個萬向輪，造型美觀大方。
20、高可靠護套實驗連接線及配件：根據(jù)不同實驗項目的特點，配備兩種不同的實驗聯(lián)接線，強電部分采用高可靠護套結(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；弱電部分采用彈性鈹輕銅裸露結(jié)構(gòu)聯(lián)接線，兩種導線都只能配合相應(yīng)內(nèi)孔的插座，這樣大大提高了實驗的安全及合理性。
21、配套教學數(shù)字資源
★（一）電工作業(yè)培訓教學軟件（ 用電安全與觸電急救仿真教學軟件）
本產(chǎn)品依據(jù)中華人民共和國勞動和勞動安全行業(yè)標準（LD/T81.2－2006）《"維修電工"職業(yè)技能實訓和鑒定設(shè)備技術(shù)規(guī)范》與教育部有關(guān)專業(yè)教學大綱而設(shè)計研制。該軟件采用二維與三維結(jié)合的虛擬畫面，教導學生電工基礎(chǔ)知識和用電的安全及急救方法。包含電工初步知識（電工基礎(chǔ)、電工儀表使用、導線安全連接、安全用電工具、安全用電標志），觸電急救（觸電的方式、安全防護措施、接地與接零保護、人工呼吸，心肺復蘇等急救方法），風險排除（滅火器類型、滅火器的使用），電工電子基本操作（包括低壓電器、電機與變電器、照明電路、電子技術(shù)）等4大模塊，15個實訓單元，72個實訓項目。軟件以技能為核心，操作步驟為主線，以學生交互訓練為主體，具有三維可視化、智能化、全交互的特點，集職業(yè)性、情境性、過程性、交互性和靈活性于一身，性價比極高。為職業(yè)教育與技能實訓、鑒定信息化、現(xiàn)代化提供了豐富的教學資源。
★（二）電機與拖動/PLC電氣控制（維修電工實訓考核教學軟件）
軟件內(nèi)容包含電工基礎(chǔ)常識、電工工具、電工識圖、電工儀表、電工照明電路、電機、變壓器、低壓電器、電拖、示波器、低頻信號源、焊接工藝、故障排除、連線，PLC模塊等100多個實驗內(nèi)容，學校可以根據(jù)學生學習進度選擇相應(yīng)的訓練模塊進行訓練。利用生動的動畫演示，配合語音對電路工作原理進行講解；可通過半透明的原理圖上的提示進行相關(guān)操作；具有與設(shè)備一致的實驗項目和實物元件介紹；具有實驗目的的描述、實驗器材的展示、典型電路的分析、電路原理聲動同步的解說、元件布局模擬操作、電路原理的模擬接線，模擬現(xiàn)場的工業(yè)仿真等功能。該軟件所有圖標及器件均采用3D建模，通過美工處理，整體畫面美觀大方。通過軟件的教學及仿真，能激發(fā)學員的思維、增強學員的感性認識，更好地剖析教學的重點、難點。軟件中的項目內(nèi)容和實訓設(shè)備相關(guān)，學生在去實驗室之前，就可以對實操項目在理論和感觀上有個初步的認識。
★（三）電機與變壓器仿真教學軟件
電機與變壓器仿真教學軟件依據(jù)《職業(yè)院校數(shù)字校園建設(shè)規(guī)范》（教職成函[2015]1 號）與教育部頒布的有關(guān)專業(yè)教學大綱而設(shè)計，選取典型的電機與變壓器，圍繞其核心知識點和技能點展開，兼顧教師的課堂教學，力爭達到軟件的職業(yè)性、情境性、過程性、交互性的相互交融。
本軟件包括功率電機、控制電機、信號電機和變壓器4個實訓單元，共18個典型的實訓項目，每個實訓項目下設(shè)有外形結(jié)構(gòu)、工作原理、拆裝過程、故障檢測、常見應(yīng)用、考考你等數(shù)目不等實訓任務(wù)。
本軟件既可支持教師的課堂演示教學，亦可支持學生進行課前預習，重點支持學生在理論課后進行的自主仿真實訓，并可在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)技能考核。
★（四）電力拖動仿真教學軟件
本產(chǎn)品依據(jù)中華人民共和國勞動和勞動安全行業(yè)標準（LD/T81.1-2006）《職業(yè)技能實訓和鑒定設(shè)備通用技術(shù)規(guī)范》與教育部有關(guān)專業(yè)教學大綱而設(shè)計，內(nèi)容包括三相異步機單向轉(zhuǎn)動控制等30個實訓項目，涵蓋維修電工初級、中級、高級主要實訓項目，每個項目又根據(jù)需要設(shè)有實訓目的、實訓器件、實訓電路、電路原理、器件布局、元件檢查、通電運行、通電運行、故障排除等多種訓練任務(wù)。軟件以技能為核心，項目為引領(lǐng)、任務(wù)為驅(qū)動，職場環(huán)境為背景，操作步驟為主線，學生交互訓練為主體，具有三維可視化、智能化、全交互的特點，集職業(yè)性、情境性、過程性、交互性于一身，性價比極高。為職業(yè)教育與技能實訓、鑒定信息化、現(xiàn)代化提供了不可或缺的豐富資源。
六、本裝置能開設(shè)的實驗項目
1.電力電子技術(shù)實驗項目
(1)單結(jié)晶體管觸發(fā)電路
(2)正弦波同步移相觸發(fā)電路實驗
(3)鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實驗
(4)西門子TCA785集成觸發(fā)電路實驗
(5)單相半波可控整流電路實驗
(6)單相橋式半控整流電路實驗
(7)單相橋式全控整流及有源逆變電路實驗
(8)三相半波可控整流電路實驗
(9)三相橋式半控整流電路實驗
(10)三相半波有源逆變電路實驗
(11)三相橋式全控整流及有源逆變電路實驗
(12)單相交流調(diào)壓電路實驗
(13)三相交流調(diào)壓電路實驗
(14)直流斬波電路原理實驗
(15)單向晶閘管(SCR)特性實驗
(16)可關(guān)斷晶閘管(GTO)特性實驗
(17)功率場效應(yīng)管(MOSFET)特性實驗
(18)電力晶體管(GTR)特性實驗
(19)絕緣雙極型晶體管(IGBT)特性實驗
(20)可關(guān)斷晶閘管(GTO)驅(qū)動與保護電路實驗
(21)功率場效應(yīng)管(MOSFET)驅(qū)動與保護電路實驗
(22)電力晶體管(GTR)驅(qū)動與保護電路實驗
(23)絕緣雙極型晶體管(IGBT)驅(qū)動與保護電路實驗
2.典型電力電子器件線路實驗
(1)單相正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)逆變電路實驗(IGBT)
(2)全橋DC/DC變換電路實驗(IGBT)
(3)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斬波電路六種典型線路)(IGBT)
(4)半橋開關(guān)電源變換器實驗
3.變頻原理實驗
(1)單相正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)變頻原理實驗
(2)三相空間電壓矢量SVPWM變頻調(diào)速實驗
1）變頻器的認識
2）變頻器的參數(shù)設(shè)定與操作
3）變頻器的面板控制
4）變頻器的電位器控制
5）變頻器的多段速控制
七、電力電子技術(shù)及電機控制實驗設(shè)備配置清單列表
序號 | 編號 | 名 稱 | 數(shù)量 |
1 | DK01 | 電源控制屏 | 1件 |
2 | DK02 | 實驗桌 | 1張 |
3 | DQ27 | 三相可調(diào)電阻（每組900Ω*2/0.41A） | 1件 |
4 | DK03 | 晶閘管主電路 | 1件 |
5 | DK04 | 三相晶閘管觸發(fā)電路 | 1件 |
6 | DK05 | 晶閘管觸發(fā)電路 | 1件 |
7 | DK07 | 直流斬波實驗（六種典型線路） | 1件 |
8 | DK07-1 | 直流斬波電路 | 1件 |
9 | DK08 | 給定及實驗器件 | 1件 |
10 | DK09 | 新器件特性實驗 | 1件 |
11 | DK11 | 單相調(diào)壓與可調(diào)負載 | 1件 |
12 | DK12 | 變壓器實驗 | 1件 |
13 | DK13 | 功率器件驅(qū)動電路實驗箱 | 1件 |
14 | DK14 | 單相交直交變頻原理 | 1件 |
15 | DK17 | 雙閉環(huán)H橋DC/DC變換直流調(diào)速系統(tǒng) | 1件 |
16 | DK19 | 半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源 | 1件 |
17 | GDK28 | 三相變頻調(diào)速控制系統(tǒng) | 1件 |
18 | DQ10 | 三相鼠籠式異步電動機 | 1臺 |
19 |
| 歐式導線架 | 1臺 |
20 |
| 高可靠護套結(jié)構(gòu)實驗連接線及配件 | 1套 |
21 | 軟件 | 配套教學數(shù)字資源 | 1套 |
