一、概述
“SGD-42電力電子及電氣傳動(dòng)技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置”依據(jù)高等院校最新統(tǒng)編教材《電力電子技術(shù)》(第四版)(西安交通大學(xué)王兆安編著)、《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)》(第三版)(上海大學(xué)陳伯時(shí)編著)等實(shí)驗(yàn)大綱的要求,吸收國(guó)內(nèi)、外同類產(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。在同類產(chǎn)品中結(jié)構(gòu)合理、功能完善、可靠性好、性價(jià)比高。
二、電力電子及電氣傳動(dòng)技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置特點(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、交流變頻、電機(jī)控制、控制理論等實(shí)驗(yàn)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)驗(yàn)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(kāi)發(fā)新實(shí)驗(yàn),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)驗(yàn)部件到實(shí)驗(yàn)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)驗(yàn)的需要進(jìn)行配套。
4、直觀性強(qiáng) 各實(shí)驗(yàn)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)驗(yàn)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)驗(yàn)噪聲小,整齊美觀,改善實(shí)驗(yàn)環(huán)境;實(shí)驗(yàn)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(kāi)設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。
6、開(kāi)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;控制屏還設(shè)有定時(shí)器兼報(bào)警記錄儀,為學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的考核提供一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。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(kāi)放性實(shí)驗(yàn)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)驗(yàn)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)驗(yàn),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、電力電子及電氣傳動(dòng)技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置適用范圍
本裝置涵蓋了各類院校等所開(kāi)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(jī)控制”、“電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)”及“控制理論”等專業(yè)課程所要求的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)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(duì)濕度<85%(25℃) 海撥<4000m
3、裝置容量:<1.5KVA
4、外形尺寸:187×72×162 cm
五、電力電子及電氣傳動(dòng)技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置的基本配備
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:三相交流電源220V 3A電流(帶有過(guò)流保護(hù)措施) 三相交流電源380、5A(具有輸出短路保護(hù))
(2)高壓直流電源 勵(lì)磁電源:220V(0.5A),具有輸出短路保護(hù)。
(3)指針式儀表:交流電壓表一只: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);
(4)數(shù)字式儀表
1)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;
2)真有效值交流數(shù)字電壓表一只: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,為交流調(diào)速系統(tǒng)提供電流指示;
3)直流數(shù)字電壓表一只:測(cè)量范圍0~500V,三位半數(shù)顯,輸入阻抗為10MΩ,精度0.5級(jí);
4)直流數(shù)字毫安表一只:測(cè)量范圍為0~2000mA,三位半數(shù)顯,精度0.5級(jí)。
5)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)、弱電連接線及插座分開(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。
6)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。
7)控制屏其它設(shè)施
控制屏正面大凹槽內(nèi),設(shè)有兩根不銹鋼管,可掛置實(shí)驗(yàn)部件,凹槽底部設(shè)有3芯插座,掛箱的供電由這些插座提供??刂破羶蛇呍O(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(shí)驗(yàn)臺(tái)照明用的40W日光燈一盞。
2、DK02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)方體封閉式結(jié)構(gòu),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、DQ03-1不銹鋼電機(jī)導(dǎo)軌、1024光碼盤測(cè)速系統(tǒng)及智能數(shù)顯轉(zhuǎn)速表
4、DQ27三相可調(diào)電阻(每組900Ω×2/0.41A)
5、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(hù)裝置,正、反橋晶閘管可通過(guò)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)有帶鏡面精密指針式直流電壓表±300V,精度1.0級(jí)帶鏡面直流電流表±2A,精度1.0級(jí)各一只和平波電抗器一組。
6、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。
7、DK05 單相晶閘管觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)(一)
提供單結(jié)晶體管、鋸齒波同步移向、單相交流調(diào)壓。
8、DK05-1 單相晶閘管觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)(二)
提供正弦波同步移向、單相并聯(lián)逆變觸發(fā)電路。
9、DK06電機(jī)調(diào)速控制實(shí)驗(yàn)(Ⅰ)
提供以下模塊:給定(帶數(shù)顯)、調(diào)節(jié)器I、轉(zhuǎn)速變換(FBS)、調(diào)節(jié)器II、反號(hào)器(AR)、電流變換(FBC)、電壓隔離器(TVD)。其中調(diào)節(jié)器I和調(diào)節(jié)器II的比例增益由電位器調(diào)節(jié)。
10、DK08給定及實(shí)驗(yàn)器件
提供給定(±15V可調(diào)電壓輸出)、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、24V電源及電感。
11、DK10可調(diào)電阻器,電容器
提供耐壓AC100V的可調(diào)電容三組,調(diào)節(jié)范圍為0.1~11.37uF,0~999KΩ十進(jìn)制可調(diào)電阻兩組。
12、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(shí)驗(yàn)提供可調(diào)電源;一個(gè)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(shí)驗(yàn)提供一個(gè)可調(diào)的阻性負(fù)載。
13、DK12變壓器實(shí)驗(yàn)
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),用于異步電機(jī)串級(jí)調(diào)速實(shí)驗(yàn)和三相橋式、單相橋式有源逆變電路實(shí)驗(yàn);還設(shè)有三相不控整流電路等模塊。
14、DK13功率器件驅(qū)動(dòng)電路實(shí)驗(yàn)箱
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±5V、+20V、±15V直流電源。
(2)驅(qū)動(dòng)電路:包括MOSFET、IGBT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波的占空比頻率調(diào)節(jié)范圍4KHz~10KHz。
15、DK06-1電機(jī)調(diào)速控制實(shí)驗(yàn)(Ⅱ)
提供以下模塊提供以下模塊:零電平檢測(cè)(DPZ)、轉(zhuǎn)矩極性鑒別(DPT)、邏輯控制(DLC)。
16、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??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)。
17、DK22單相交流調(diào)壓/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《電力電子技術(shù)》(第四版)中相關(guān)內(nèi)容而設(shè)計(jì),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。
18、DK19半橋型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源
提供了半橋型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的主電路和控制電路,主電路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?ldquo;開(kāi)關(guān)電路在開(kāi)環(huán)與閉環(huán)下負(fù)載特性的測(cè)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。
19、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。
20、DQ07-1直流發(fā)電機(jī)
21、DQ09直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)
22、DQ11三相線繞式異步電動(dòng)機(jī)
23、DQ12線繞式異步電機(jī)轉(zhuǎn)子專用箱
24、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。
六、電力電子及電氣傳動(dòng)技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置能開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
(一)電力電子技術(shù)(晶閘管部分)
1.單結(jié)晶體管觸發(fā)電路及單相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn)
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.單相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)
5.單相橋式全控整流電路實(shí)驗(yàn)
6.單相橋式有源逆變電路實(shí)驗(yàn)
7.三相半波可控整流電路的研究
8.晶閘管三相半波有源逆變電路的研究
9.三相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)
10.三相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn)
11.單相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)
12.三相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)
13.單相并聯(lián)逆變電路實(shí)驗(yàn)
(二) 電力電子技術(shù)(全控型器件特性部分)
1.功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)的主要參數(shù)測(cè)量
2.功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)的驅(qū)動(dòng)電路研究
3.絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)特性及其驅(qū)動(dòng)電路的研究
4.單向晶閘管(SCR)特性實(shí)驗(yàn)
5.雙向晶閘管(SCR)特性實(shí)驗(yàn)
(三) 電力電子技術(shù)(全控型器件典型線路部分)
1.直流斬波電路(Buck、Cuk、Boost、Sepic、Buck-Boost、Zeta等六種電路)的性能研究
2.SPWM單相交直交變頻電路的性能研究
3.半橋型穩(wěn)壓電源的性能研究
(四) 直流調(diào)速實(shí)驗(yàn)
1.晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)和環(huán)節(jié)特性的測(cè)定
2.晶閘管直流調(diào)速主要單元調(diào)試
3.不可逆單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)靜特性的研究
4.雙閉環(huán)晶閘管不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)
5.邏輯無(wú)環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)
(五)交流調(diào)速實(shí)驗(yàn)
1.雙閉環(huán)三相異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)
2.雙閉環(huán)三相異步電機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)
七、裝置的配置清單:
序號(hào) |
編號(hào) |
名 稱 |
數(shù)量 |
備注 |
1 |
DK01 |
電源控制屏 |
1件 |
|
2 |
DK02 |
實(shí)驗(yàn)桌凳 |
1張 |
|
3 |
DQ03-1 |
不銹鋼電機(jī)導(dǎo)軌、1024光電編碼器及智能數(shù)顯轉(zhuǎn)速表 |
1件 |
|
4 |
DQ27 |
三相可調(diào)電阻(每組900Ω*2/0.41A) |
1件 |
|
5 |
DK03 |
三相晶閘管主電路 |
1件 |
|
6 |
DK04 |
三相晶閘管觸發(fā)電路 |
1件 |
|
7 |
DK05 |
單相晶閘管觸發(fā)電路 |
1件 |
|
8 |
DK05-1 |
單相晶閘管觸發(fā)電路(二) |
1件 |
|
9 |
DK06 |
電機(jī)調(diào)速控制實(shí)驗(yàn)(Ⅰ) |
1件 |
|
10 |
DK07 |
直流斬波實(shí)驗(yàn)(六種典型線路) |
1件 |
|
11 |
DK08 |
給定及實(shí)驗(yàn)器件 |
1件 |
|
12 |
DK10 |
可以電阻器,電容器 |
1件 |
|
13 |
DK11 |
單相調(diào)壓與可調(diào)負(fù)載 |
1件 |
|
14 |
DK12 |
變壓器實(shí)驗(yàn) |
1件 |
|
15 |
DK13 |
功率器件驅(qū)動(dòng)電路實(shí)驗(yàn)箱 |
1件 |
|
16 |
DK14 |
單相交直交變頻原理 |
1件 |
|
17 |
DK19 |
半橋型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源 |
1件 |
|
18 |
DK22 |
單相交流調(diào)壓/調(diào)功電路 |
1件 |
|
19 |
DK06-1 |
電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)(Ⅱ) |
1件 |
|
20 |
DQ07-1 |
直流發(fā)電機(jī) |
1臺(tái) |
|
21 |
DQ09 |
直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī) |
1臺(tái) |
|
22 |
DQ11 |
三相線繞式異步電動(dòng)機(jī) |
1臺(tái) |
|
23 |
DQ12 |
線繞式異步電機(jī)轉(zhuǎn)子專用箱 |
1件 |
|
25 |
SG06 |
高可靠護(hù)套結(jié)構(gòu)手槍插實(shí)驗(yàn)連接線及配件 |
1套 |
|