一、概述
"SGDDZ-01型電力電子及電氣傳動技術實驗裝置"依據(jù)高等院校最新統(tǒng)編教材《電力電子技術》(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)品中結構合理、功能完善、可靠性好、性價比高。
二、電力電子技術及電機控制實驗裝置特點
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、適應性強能滿足各類學校相應課程的實驗教學,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合,裝置采用積木式結構,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構形式,組件面板示意、圖線分明,各掛件任務明確,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,設計合理,除了加深理論知識外還可結合實際開設設計性實驗。
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用的大量現(xiàn)代電力電子技術實驗,讓學生對新器件有足夠的認識和了解,緊跟時代步伐。
三、電力電子技術及電機控制實驗裝置適用范圍
本裝置涵蓋了各類院校等所開設的"電力電子技術(或稱半導體變流技術)"、"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:187×72×162 cm
五、電力電子技術及電機控制實驗裝置的基本配備
1 DK01電源控制屏(鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結構,鋁質(zhì)面板)
(1)交流電源:三相交流電源 220V 3A電流(帶有過流保護措施)
三相交流電源 380 5A (具有輸出短路保護)
(2)高壓直流電源
勵磁電源:220V(0.5A),具有輸出短路保護。
(3)指針式儀表:
交流電壓表一只:可通過其下方的波段開關切換指示三相電網(wǎng)輸入線電壓,精度1.0級;
(4)數(shù)字式儀表
1)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;
2)真有效值交流數(shù)字電壓表一只: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:測量范圍0~500V,三位半數(shù)顯,輸入阻抗為10MΩ,精度0.5級;
4)直流數(shù)字毫安表一只:測量范圍為0~2000mA,三位半數(shù)顯,精度0.5級。
5)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、接觸器到隔離變壓器,使輸出與電網(wǎng)隔離(浮地設計),對人身安全起到一定的保護作用。
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、弱電連接線及插座分開,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。
6)控制屏其它設施
控制屏正面大凹槽內(nèi),設有兩根不銹鋼管,可掛置實驗部件,凹槽底部設有3芯插座,掛箱的供電由這些插座提供??刂破羶蛇呍O有單相三極220V電源插座及三相四極380V電源插座,還設有實驗臺照明用的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構,桌面為防火、防水、耐磨高密度板,結構堅固,形狀似長方體封閉式結構,造形美觀大方;設有兩個大抽屜、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。實驗桌還設有四個萬向輪和四個固定調(diào)節(jié)機構,便于移動和固定,有利于實驗室的布局。
3、DQ03-1不銹鋼電機導軌、1024光碼盤測速系統(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),可更好的完成設計性實驗;設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。
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)電路實驗(一)
提供單結晶體管、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)電路實驗(二)
提供正弦波同步移向、單相并聯(lián)逆變觸發(fā)電路。
9、DK06電機調(diào)速控制實驗(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。
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十進制可調(diào)電阻兩組。
12、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,為相應的實驗提供一個可調(diào)的阻性負載。
13、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;還設有三相不控整流電路等模塊。
14、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。
15、DK06-1電機調(diào)速控制實驗(Ⅱ)
提供以下模塊提供以下模塊:零電平檢測(DPZ)、轉(zhuǎn)矩極性鑒別(DPT)、邏輯控制(DLC)。
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》(第四版)中相關的直流斬波內(nèi)容而設計的;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、DK22單相交流調(diào)壓/調(diào)功電路
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》(第四版)中相關內(nèi)容而設計,實現(xiàn)單相交流調(diào)壓和交流調(diào)功的實驗內(nèi)容。采用的電力電子器件為雙向晶閘管,在交流調(diào)壓實驗中采用由雙向觸發(fā)二極管構成觸發(fā)控制電路;在交流調(diào)功實驗中采用由555時基電路組成觸發(fā)控制電路。
18、DK19半橋型開關穩(wěn)壓電源
提供了半橋型開關穩(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?quot;開關電路在開環(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。
19、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》(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。
20、DQ07-1直流發(fā)電機
21、DQ09直流并勵電動機
22、DQ11三相線繞式異步電動機
23、DQ12線繞式異步電機轉(zhuǎn)子專用箱
24、實驗連接線: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構手槍插連接線(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構聯(lián)接線,兩種導線都只能配合相應內(nèi)孔的插座,這樣大大提高了實驗的安全及合理性。
六、電力電子技術及電機控制實驗裝置能開設的實驗項目
(一)電力電子技術(晶閘管部分)
1.單結晶體管觸發(fā)電路及單相半波可控整流電路實驗
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.單相橋式半控整流電路實驗
5.單相橋式全控整流電路實驗
6.單相橋式有源逆變電路實驗
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驗
10.三相橋式全控整流及有源逆變電路實驗
11.單相交流調(diào)壓電路實驗
12.三相交流調(diào)壓電路實驗
13.單相并聯(lián)逆變電路實驗
(二) 電力電子技術(全控型器件特性部分)
1.功率場效應晶體管(MOSFET)的主要參數(shù)測量
2.功率場效應晶體管(MOSFET)的驅(qū)動電路研究
3.絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)特性及其驅(qū)動電路的研究
4.單向晶閘管(SCR)特性實驗
5.雙向晶閘管(SCR)特性實驗
(三) 電力電子技術(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)速實驗
1.晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)和環(huán)節(jié)特性的測定
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.邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)
(五)交流調(diào)速實驗
1.雙閉環(huán)三相異步電機調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)
2.雙閉環(huán)三相異步電機串級調(diào)速系統(tǒng)
七、裝置的配置清單:
序號 |
編號 |
名 稱 |
數(shù)量 |
1 |
DK01 |
電源控制屏 |
1件 |
2 |
DK02 |
實驗桌凳 |
1張 |
3 |
DQ03-1 |
不銹鋼電機導軌、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 |
電機調(diào)速控制實驗(Ⅰ) |
1件 |
10 |
DK07 |
直流斬波實驗(六種典型線路) |
1件 |
11 |
DK08 |
給定及實驗器件 |
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)負載 |
1件 |
14 |
DK12 |
變壓器實驗 |
1件 |
15 |
DK13 |
功率器件驅(qū)動電路實驗箱 |
1件 |
16 |
DK14 |
單相交直交變頻原理 |
1件 |
17 |
DK19 |
半橋型開關穩(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 |
電機調(diào)速控制系統(tǒng)(Ⅱ) |
1件 |
20 |
DQ07-1 |
直流發(fā)電機 |
1臺 |
21 |
DQ09 |
直流并勵電動機 |
1臺 |
22 |
DQ11 |
三相線繞式異步電動機 |
1臺 |
23 |
DQ12 |
線繞式異步電機轉(zhuǎn)子專用箱 |
1件 |
25 |
SG06 |
高可靠護套結構手槍插實驗連接線及配件 |
1套 |