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现代电力电子技术实验装置参数

一、概述
现代电力电子技术实验装置,是依据西安交通大学王兆安编著的《电力电子技术》(第五版)、《半导体变流技术》教材实验大纲的要求,吸收国内、外同类产品的优点,充分考虑了实验室的现状和发展趋势,精心研制而成。
二、适用范围
  现代电力电子技术实验装置涵盖了各类院校所开设的"电力电子技术"、"半导体变流技术"等专业课程所要求的实验项目。
三、技术性能
  1、输入电源: 三相四线(或三相五线 380V±10% 50HZ)
  2、工作环境: 温度-10℃-+40℃ 相对湿度<85%(25℃) 海拨<4000m
  3、装置容量:<1000W
4、外形尺寸:1650×700×1580 mm
四、装置的基本装备
1、DX01电源控制屏(铁质双层亚光密纹喷塑结构,铝质面板)
  (1)交流电源(带有过流保护措施)提供交流电源:三相交流电源(220V/1.5A)
  (2)高压直流电源:输出220V/0.5A,具有输出短路保护。
  (3)数字式仪表
  ①.交流数字电压表:可通过其下方的波段开关切换指示三相电网输入线电压,精度1.0级;
  ②.真有效值交流数字电压表一只:测量范围0~500V,量程自动判断、自动切换,精度0.5级,三位半数显,为交流调速系统提供电压指示。
  ③.真有效值交流数字电流表一只:测量范围0~5A,量程自动判断、自动切换,精度0.5级,三位半数显,具有超量程告警、指示功能,为调速系统提供电流的指示;
  ④.直流数字电压表一只:测量范围0~300V,三位半数显,输入阻抗为10MΩ,精度0.5级;
  ⑤.直流数字电流表一只:测量范围0~5A,三位半数显,精度0.5级,具有短路保护等功能。
  (4)带镜面的指针表:直流电压表(测量范围0~±300V,为中零式,精度为1.0级)直流电流表(测量范围0~±2A,为中零式,精度为1.0级)
  (5)三相可调电阻(90Ω×2/0.41A一个 、900Ω×2/0.41A两个)
  (6)平波电抗器:提供100mH、200mH、700mH电感,在1A下保持线性。
  (7)给定:±15V可调电压输出,带数显,指示输出电压。
  (8)单相调压:提供了一只0~250V/0.5KVA单相交流自耦调压器,为相应的实验提供可调交流电源,并带短路保护。
(9)三相整流滤波电路:可对单相及三相交流电源进行整流和滤波,具有输出短路保护。
  (10)变压器:提供三相芯式变压器一个(该变压器有2套副边绕组,原、副边绕组的电压为127V/63.6V/31.8V),用于三相桥式、单相桥式有源逆变电路实验。
  (11)人身安全保护体系 三相隔离变压器一组:三相电源首先通过三相漏电保护器,然后经钥匙开关、接触器到隔离变压器,使主电路输出与电网隔离(浮地设计),对人身安全起到一定的保护作用。
  电压型漏电保护器:对隔离变压器前的线路出现的漏电现象进行保护,使控制屏内的接触器跳闸,切断电源。
  电流型漏电保护装置:控制屏若有漏电现象,漏电流超过一定值,即切断电源。
    实验连接线及插座:强、弱电连接及插座分开,不能混插。强电连接线及插座采用全封闭工艺,使用安全、可靠、防触电。
  (12)实验管理器
  具有设定实验时间、定时报警、切断电源等功能;还可以自动记录与区分由于接线或操作错误所造成的漏电告警、仪表超量程告警等。
  (13)控制屏其它设施 控制屏正面大凹槽内,设有两根钢管,可挂置实验部件,凹槽底部设3芯插座, 挂件的供电由这些插座提供。控制屏两侧设有单相三极220V电源插座及三相四极380V电源插座。
2、DX02实验桌
  实验桌为铁质双层亚光密纹喷塑结构,桌面为防火、防水、耐磨高密度板,结构坚固,形状似长方体结构,造形美观大方;设有两个大抽屉,用于放置工具、存放挂件及资料等。桌面用于安装电源控制屏并提供一个宽敞舒适的工作台面。实验桌还设有四个万向轮和四个固定调节机构,便于移动和固定,有利于实验室的布局。
3、DX03 三相可控整流电路(一)
  提供6只5A/1000V的晶闸管,每只晶闸管均设有RC吸收和保险丝保护装置,晶闸管可通过外加触发信号进行触发(留有触发脉冲输入接口),可更好的完成设计性实验。 三相触发电路由KC04、KC41、KC42、4066等集成电路组成,可通过钮子开关选择双窄脉冲或宽脉冲,同时提供六路触发脉冲功放电路等。
4、DK05晶闸管触发电路
  提供单结晶体管触发电路实验、单相交流调压触发电路,锯齿波同步移相触发电路实验,正弦波触发电路及TCA785集成触发电路。
5、DK07直流斩波实验
根据西安交通大学王兆安教授和黄俊教授主编的《电力电子技术》(第五版)中相关的直流斩波内容而设计的;提供组成直流斩波电路所需的元器件和采用专用的PWM控制集成电路SG3525。可完成教材中降压斩波电路(Buck Chopper)、升压斩波电路(Boost Chopper)、升降压斩波电路(Boost -Buck Chopper)、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路、Zeta斩波电路六种典型实验。
6、DK13功率器件驱动与保护电路  
主要是为完成新器件特性实验提供电源、驱动电路及PWM波形发生器。
  (1)电源:为驱动电路提供电源,包括±5V、±15V和+20V直流电源。
  (2)驱动电路:包括 MOSFET和IGBT的驱动电路。其中IGBT的驱动电路采用专用芯片EXB841,其它的由运放、门电路及分立元件组成。
  (3)PWM波形发生器:以SG3525为核心的PWM波形发生器主要是为新器件驱动电路提供PWM驱动波形,可以通过频率调节旋钮进行频率调节;通过占空比电位器来调节PWM波的占空比。频率范围分为2挡,通过钮子开关切换,高频档是为MOSFET和IGBT驱动电路提供PWM波形,频率调节范围4KHz~10KHz;低频档是为GTR和GTO驱动电路提供PWM波形,频率调节范围400Hz~1KHz;占空比可从 0%调至100%。
7、DK14单相交直交变频原理
  根据普通高等教育"九五"国家级重点教材王兆安,黄俊主编的《电力电子技术》(第四版)的内容进行开发。用于展示交直交变频原理,主要让学生了解SPWM正弦波脉宽调制信号的形成方法,了解IGBT管专用集成驱动芯片的特点及其使用,能完成如下实验项目:
  1)SPWM波形成的过程;
  2)交直交变频电路在不同负载(电阻,电感)时的工作情况和波形,并研究工作频率对电路工作波形的影响;
  3)IGBT管专用集成驱动芯片的工作特性。
 8、DK19半桥型开关稳压电源
  提供了半桥型开关稳压电源的主电路和控制电路,主电路的电力电子器件为电力MOSFET管;控制电路采用专用PWM控制集成电路SG3525,采用恒频脉宽调制控制方案。可完成"开关电路在开环与闭环下负载特性的测试"以及"电源电压波动对输出的影响"等实验内容。
9、DX17实验元器件
  提供晶闸管(均设有RC吸收和保险丝保护)、压敏电阻(作为过压保护元件,内部已连成三角形接法)二极管及灯座、RC吸收电路。 
10、DK22单相交流调压/调功电路
  根据西安交通大学王兆安教授和黄俊教授主编的《电力电子技术》(第五版)中相关内容而设计,实现单相交流调压和交流调功的实验内容。采用的电力电子器件为双向晶闸管,在交流调压实验中采用由双向触发二极管构成触发控制电路;在交流调功实验中采用由555时基电路组成触发控制电路。
11、实验连接线:
根据不同实验项目的特点,配备两种不同的实验联接线,强电部分采用高可靠护套结构手枪插连接线(不存在任何触电的可能),里面采用无氧铜抽丝而
成头发丝般细的多股线,达到超软目的,外包丁晴聚氯乙烯绝缘层,具有柔软、耐压高、强度大、防硬化、韧性好等优点,插头采用实芯铜质件外套铍轻铜弹片,接触安全可靠;弱电部分采用弹性铍轻铜裸露结构联接线,两种导线都只能配合相应内孔的插座,这样大大提高了实验的安全及合理性。
12、辅助教学软件资源
(1)免费赠送配套教学数字资源(一):电工作业培训教学软件( 用电安全与触电急救仿真教学软件)。
本产品依据中华人民共和国劳动和劳动安全行业标准(LD/T81.2-2006)《“维修电工”职业技能实训和鉴定设备技术规范》与教育部有关专业教学大纲而设计研制。该软件采用二维与三维结合的虚拟画面,教导学生电工基础知识和用电的安全及急救方法。包含电工初步知识(电工基础、电工仪表使用、导线安全连接、安全用电工具、安全用电标志),触电急救(触电的方式、安全防护措施、接地与接零保护、人工呼吸,心肺复苏等急救方法),风险排除(灭火器类型、灭火器的使用),电工电子基本操作(包括低压电器、电机与变电器、照明电路、电子技术)等4大模块,15个实训单元,72个实训项目。软件以技能为核心,操作步骤为主线,以学生交互训练为主体,具有三维可视化、智能化、全交互的特点,集职业性、情境性、过程性、交互性和灵活性于一身,性价比极高。为职业教育与技能实训、鉴定信息化、现代化提供了丰富的教学资源。
(2)免费赠送配套教学数字资源(二):维修电工实训考核教学软件。
软件内容包含电工基础常识、电工工具、电工识图、电工仪表、电工照明电路、电机、变压器、低压电器、电拖、示波器、低频信号源、焊接工艺、故障排除、连线,PLC模块等100多个实验内容,学校可以根据学生学习进度选择相应的训练模块进行训练。利用生动的动画演示,配合语音对电路工作原理进行讲解;可通过半透明的原理图上的提示进行相关操作;具有与设备一致的实验项目和实物元件介绍;具有实验目的的描述、实验器材的展示、典型电路的分析、电路原理声动同步的解说、元件布局模拟操作、电路原理的模拟接线,模拟现场的工业仿真等功能。该软件所有图标及器件均采用3D建模,通过美工处理,整体画面美观大方。通过软件的教学及仿真,能激发学员的思维、增强学员的感性认识,更好地剖析教学的重点、难点。软件中的项目内容和实训设备相关,学生在去实验室之前,就可以对实操项目在理论和感观上有个初步的认识。
(3)免费赠送配套教学数字资源(三):电机与变压器仿真教学软件。
电机与变压器仿真教学软件依据《职业院校数字校园建设规范》(教职成函[2015]1 号)与教育部颁布的有关专业教学大纲而设计,选取典型的电机与变压器,围绕其核心知识点和技能点展开,兼顾教师的课堂教学,力争达到软件的职业性、情境性、过程性、交互性的相互交融。
本软件包括功率电机、控制电机、信号电机和变压器4个实训单元,共18个典型的实训项目,每个实训项目下设有外形结构、工作原理、拆装过程、故障检测、常见应用、考考你等数目不等实训任务。
本软件既可支持教师的课堂演示教学,亦可支持学生进行课前预习,重点支持学生在理论课后进行的自主仿真实训,并可在此基础上实现技能考核。
(4)免费赠送配套教学资源(四):电力拖动仿真教学软件。
本产品依据中华人民共和国劳动和劳动安全行业标准(LD/T81.1—2006)《职业技能实训和鉴定设备通用技术规范》与教育部有关专业教学大纲而设计,内容包括三相异步机单向转动控制等30个实训项目,涵盖维修电工初级、中级、高级主要实训项目,每个项目又根据需要设有实训目的、实训器件、实训电路、电路原理、器件布局、元件检查、通电运行、通电运行、故障排除等多种训练任务。软件以技能为核心,项目为引领、任务为驱动,职场环境为背景,操作步骤为主线,学生交互训练为主体,具有三维可视化、智能化、全交互的特点,集职业性、情境性、过程性、交互性于一身,性价比极高。为职业教育与技能实训、鉴定信息化、现代化提供了不可或缺的丰富资源。
五、本装置能开设的实验项目(以上配置)
(一)晶闸管触发电路实验项目
1)单结晶体管触发电路
2)正弦波同步移相触发电路实验
3)锯齿波同步移相触发电路实验
4)单相集成锯齿波触发电路实验(由 Tca785 组成)
5)三相集成锯齿波触发电路实验(由 KC04/KC09 等组成)
(二)晶闸管线路实验项目
1)单相半波可控整流电路实验
2)单相桥式半控整流电路实验
3)单相桥式全控整流及有源逆变电路实验
4)三相半波可控整流电路实验
5)三相桥式半控整流电路实验
6)三相半波有源逆变电路实验
7)三相桥式全控整流及有源逆变电路实验
8)单相并联逆变电路实验
9)单相交流调压电路实验
10)单相交流调功电路实验
11)三相交流调压电路实验
(三)新器件特性及驱动保护实验项目
1)单向晶闸管( SCR )特性实验
2)功率场效应管( MOSFET )特性实验
3)功率晶体管( GTR )特性实验
4)绝缘双极性晶体管( IGBT )特性实验
5)功率场效应管( MOSFET )驱动与保护电路实验
6)绝缘双极性晶体管( IGBT )驱动与保护电路实验
(四)典型新器件线路实验
1)单相正弦波脉宽调制( SPWM )逆变电路实验
2)半桥型开关稳压电源的性能研究
3)直流斩波电路的性能研究(降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波的电路、 Cuk斩波电路、 Sepic 斩波电路、 Zeta 斩波电路)