SBDDZ-780E電力電子技術及控制實驗裝置
一、概述
"電力電子技術及電氣傳動實訓裝置"依據高等院校新統編教材《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》（第三版）(上海大學陳伯時編著)等實驗大綱的要求，吸收國內、外同類產品的優(yōu)點，充分考慮了實驗室的現狀和發(fā)展趨勢，精心研制而成。在同類產品中結構合理、功能完善、可靠性好、性價比高。
二、特點
1、綜合性強 本裝置綜合了目前國內各類學校電力電子、半導體變流、交直流調速、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，深度和廣度可根據需要作靈活調整，普及與提高可根據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；配套的小電機均經特殊設計，可模擬中小型電機的特性和參數；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一的標準。由于整套裝置經過精心設計，加上可靠的元器件質量及可靠的工藝作為保障，產品性能優(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、新器件的驅動以及典型的新器件應用的大量現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、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)"、"直流調速"、"電機控制"、"電力拖動自動控制系統"及"控制理論"等專業(yè)課程所要求的實驗實驗項目。
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：187×70×160 cm
五、裝置的基本配備
1、DK01電源控制屏（鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，鋁質面板）
（1）交流電源：
提供交流電源：直流調速檔為三相交流電 200V/3A
交流調速檔為三相交流電 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）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輸入線電壓，精度1.0級;
(4)數字式儀表
A.智能型真有效值交流數字電壓表1只，量程0-5A，四位數字顯示。
B.智能型真有效值交流數字電流表1只，量程0-500V，四位數字顯示。
C、數字直流電壓表1只（0-500V），三位半數字顯示，精度0.5級。
D、數字直流電流表1只（0-5A），三位半數字顯示，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，然后經鑰匙開關、接觸器到隔離變壓器，使輸出與電網隔離（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，設有兩根鋼管，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。控制屏兩邊設有單相三極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節(jié)機構，便于移動和固定，有利于實驗室的布局。
3、DQ03-1固定電機導軌、測速系統及智能數顯轉速表
4、DQ27三相可調電阻（每組900Ω×2/0.41A）
5、DK03晶閘管主電路
提供12只5A/1000V的晶閘管，4只二極管，每只晶閘管均設有保護裝置，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
提供單結晶體管、鋸齒波同步移向、單相交流調壓，正弦波同步移向，西門子TC785集成觸發(fā)電路。
8、DK06電機調速控制實驗（Ⅰ）
提供以下模塊：給定（帶數顯）、調節(jié)器I、轉速變換（FBS）、調節(jié)器II、反號器（AR）、電流變換（FBC）、電壓隔離器（TVD）。其中調節(jié)器I和調節(jié)器II的比例增益由電位器調節(jié)。
9、DK06-1電機調速控制電路（II）
提供以下模塊：零電平檢測（DPZ）、轉矩極性鑒別（DPT）、邏輯控制（DLC）。
10、DK07直流斬波實驗
根據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?？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驗。
11、DK08給定及實驗器件
提供給定（±15V可調電壓輸出）、壓敏電阻（作為過壓保護元件，內部已連成三角形接法）、二極管等。
12、DK10可調電阻器，電容器
提供耐壓AC100V的可調電容三組，調節(jié)范圍為0.1～11.37uF，0～999KΩ十進制可調電阻兩組。
13、DK11單相調壓與可調負載
提供了一只0～250V/0.5KVA單相交流自耦調壓器，為相應的實驗提供可調電源；一個整流濾波電路以及0～90Ω/1.3A（串聯）或0～45Ω/2.6A（并聯）瓷盤可調電阻，為相應的實驗提供一個可調的阻性負載。
14、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。
15、DK13功率器件驅動電路實驗箱
主要是為完成新器件特性實驗提供驅動和保護電路，使學生了解電力電子新器件的驅動特性。主要包括電源、驅動電路、PWM波形發(fā)生器。
（1）電源：為驅動電路提供電源，包括±5V、+20V、±15V直流電源。
（2）驅動電路：包括MOSFET、IGBT的驅動電路。其中IGBT的驅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動電路提供PWM驅動波形；可以通過頻率調節(jié)旋鈕進行頻率調節(jié)；通過占空比電位器來調節(jié)PWM波的占空比 頻率調節(jié)范圍4KHz～10KHz。
16、DK14單相交直交變頻原理
根據普通高等教育"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正弦波脈寬調制信號的形成方法，了解IGBT管專用集成驅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管專用集成驅動芯片的工作特性。
17、GDK28變頻器
提供DSP+IPM的矢量控制變頻器1臺，功率0.4KW，（帶BOP操作控制面板）、1K電位器一個。
18、DQ07-1直流發(fā)電機（DC220V，240W）
19、DQ09直流并勵電動機 （DC220V，185W）
20、DQ11三相線繞式異步電動機 （220V，Y接法）
21、GDQ12線繞式異步電機轉子專用箱
提供0、2、5、15、35五檔同軸聯調的三相繞線異步電動機轉子起動、調速電阻一組。
22、SB06 實驗連接線：根據不同實驗項目的特點，配備兩種不同的實驗聯接線，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接線，兩種導線都只能配合相應內孔的插座，這樣大大提高了實驗的安全及合理性。
23、透明型電力電子應用創(chuàng)新實訓模塊：(全室配1套，便于學生對電力電子器件及電路的直觀認識）
電力電子應用創(chuàng)新實訓模塊底盒使用190mm×145mm，124mm×145mm兩種開模有機透明封閉塑料底盒，模塊面板采用藍色印制電路板PCB工藝，可以直觀看到器件的實物及相關的原理圖。對于高壓電路安裝在面板背面，或者通過雙圈接線柱引出接口，透過透明底盒能夠看到器件實物，方便感性認識。
包含三相同步信號電路單元模塊、TC787AP三相集成脈沖觸發(fā)電路模塊（設有單雙脈沖切換開關，封鎖及輸出開關，移相電位器等）、六路功率三極管BU406及灌封脈沖變壓器隔離的脈沖輸出電路，PWM脈沖發(fā)生器及四路功率橋功率輸出電路、二極管整流電路、四路IGBT功率橋電路及LEM電流傳感器檢測電路、三相晶閘管整流電路、基于DSP的三相異步電機IPM逆變調速模塊電路（矢量控制）、變頻調速按鍵與LED顯示電路模塊，交流電壓檢測儀表、交流電流檢測儀表、直流電壓和電流檢測儀表等。
本套件可完成單相半波不控整流電路實訓，單相全橋不控整流電路實訓，三相晶閘管觸發(fā)電路實訓，三相半波整流電路實訓，三相半控橋式整流電路實訓，三相橋式整流電路實訓，三相交流調壓電路實訓，DC/DC 全橋IGBT整流電路實訓，直流電機H橋IGBT可逆調速電路實訓，交流電機矢量變頻調速電路實訓等。
24、基于DSP的雙閉環(huán)空間矢量交流變頻調速系統(全室配1套，可供教師DSP學習或學生畢業(yè)設計使用）
空間矢量脈寬調制-SVPWM，主要思想是把三相交流電機等效為直流電機，然后跟蹤圓形磁場。SVPWM主要由：波形發(fā)生器，Chark變換，扇區(qū)判斷，Park變換，橋臂作用時間，比較器，插入死區(qū)等模塊組成。
本實驗系統是基于德州儀器TI公司的28335型C2000系列DSP而設計的高性能矢量控制變頻調速系統。系統由實驗箱(含DSP控制板、IPM智能功率驅動模塊和24V開關電源)、XDS100V2-USB2.0仿真器，三相鼠籠式異步電動機，增量式光電編碼器，聯軸器，固定電機導軌等組成。
本系統可實現在線編程，通過XDS100V2 USB2.0仿真器在線仿真，提供源程序，可在線燒寫DSP程序。
25、實訓室安全用電智能控制系統（整個實驗室配置1套）：
智能電源管理系統具有過溫、短路、過流、過壓、欠壓、失壓、功率限定7大保護功能；電源具有一鍵鎖定功能，處理故障時，防止漏電保護器合閘，造成觸電危險；電源具有故障鎖定功能，發(fā)生故障導致跳閘時，不能人為上電，只能通過遠程清除故障后，才能上電成功；能通過無線4G和有線以太網與手機APP和PC端云平臺通訊，沒有網絡的情況下，教室整套智能電源管理系統可離線獨立運行。
1、智能終端：智能電源管理系統以32位ARM為核心，采用4.3寸彩色觸摸屏為人機交互界面，實時監(jiān)控設備運行情況，提供Zigbee、CAN等多種通信模式，具備語音播報功能。能實時監(jiān)測三相電壓、電流、功率，功率因數、頻率、電能等參數，液晶觸摸屏監(jiān)測數值。能監(jiān)控實驗室電源的故障類型和故障次數；設備時間管理包含年月日時間的顯示；用戶通過刷卡方式請求開啟設備，PC端進行授權之后，設備可啟動使用，PC端可分時預約設備的啟動和停止！
2、手機APP：用電狀態(tài)界面實時顯示當前電壓、電流、有無功功率、電能、設備溫度、漏電電流值等；用電數據界面能智能查找近2年用電數據，設置界面能設置限定電能值、負載值、設備超溫值、過欠壓值、過欠壓恢復時間值等。后臺查看報警日志、操作日志、故障日志等。
3、PC端軟件：每個設備狀態(tài)信息顯示，具有多個子界面，具有故障分析，用電能效分析、集中管理、個人中心資料管理、用戶報警定位跟蹤與信息統計；具有管理員信息修改與權限管理等功能?？梢绘I開啟和關閉所有設備，可單獨控制每臺設備的開關！
4、后臺系統：實時視頻監(jiān)控每個教室，可一鍵預覽所有設備的在線和運行情況，分析設備使用率及運行時間！
26、學生凳子2只/套。
每套設備提供2只鐵質四腳方凳，凳子面板采用高強度高密度板，結實耐用，美觀大方。
27、提供正版3D輔助教學數字資源軟件（有軟件著作權，便于升級）
（1）免費贈送電工作業(yè)培訓（ 用電安全與觸電急救）仿真教學軟件（正版3D軟件，有軟件著作權，便于升級）
本產品依據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)技能實驗和鑒定設備技術規(guī)范》與教育部有關專業(yè)教學大綱而設計研制。該軟件采用二維與三維結合的虛擬畫面，教導學生電工基礎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、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）等4大模塊，15個實驗單元，72個實驗項目。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)教育與技能實驗、鑒定信息化、現代化提供了豐富的教學資源。
（2）免費贈送電機與變壓器仿真教學軟件（正版3D軟件，有軟件著作權，便于升級）
電機與變壓器仿真教學軟件依據《職業(yè)院校數字校園建設規(guī)范》（教職成函[2015]1 號）與教育部頒布的有關專業(yè)教學大綱而設計，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個實驗單元，共18個典型的實驗項目，每個實驗項目下設有外形結構、工作原理、拆裝過程、故障檢測、常見應用、考考你等數目不等實驗任務。
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驗，并可在此基礎上實現技能考核。
（3）免費贈送電力拖動仿真教學軟件（正版3D軟件，有軟件著作權，便于升級）
本產品依據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)技能實驗和鑒定設備通用技術規(guī)范》與教育部有關專業(yè)教學大綱而設計，內容包括三相異步機單向轉動控制等30個實驗項目，涵蓋維修電工初級、中級、高級主要實驗項目，每個項目又根據需要設有實驗目的、實驗器件、實驗電路、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。軟件以技能為核心，項目為引領、任務為驅動，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)教育與技能實驗、鑒定信息化、現代化提供了不可或缺的豐富資源。
六、本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
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．單相橋式全控整流電路實驗
8．單相橋式有源逆變電路實驗
9．三相半波可控整流電路的研究
10．晶閘管三相半波有源逆變電路的研究
11．三相橋式半控整流電路實驗
12．三相橋式全控整流及有源逆變電路實驗
13．單相交流調壓電路實驗
14．三相交流調壓電路實驗
（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)的主要參數測量
2．功率場效應晶體管(MOSFET)的驅動電路研究
3．絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)特性及其驅動電路的研究
4.單向晶閘管（SCR）特性實驗
5.雙向晶閘管（SCR）特性實驗
6.電力晶體管管（GTR）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
（四） 直流調速實驗
1．晶閘管直流調速主要單元的調試
2．不可逆單閉環(huán)直流調速系統靜特性的研究（電壓單閉環(huán)，電流單閉環(huán)，速度單閉環(huán)）
3．帶電流截止負反饋的轉速單閉環(huán)不可逆直流調速系統
4．電壓，電流雙閉環(huán)晶閘管不可逆直流調速系統
5．轉速，電流雙閉環(huán)晶閘管不可逆直流調速系統
（五） 交流調速實驗
1.雙閉環(huán)三相異步電機調壓調速系統實驗
2.雙閉環(huán)三相異步電機串級調速系統實驗
3.三相異步電機變頻調速實驗
（六）電力電子透明元件盒創(chuàng)新實訓
本套件可完成單相半波不控整流電路實訓，單相全橋不控整流電路實訓，三相晶閘管觸發(fā)電路實訓，三相半波整流電路實訓，三相半控橋式整流電路實訓，三相橋式整流電路實訓，三相交流調壓電路實訓，DC/DC 全橋IGBT整流電路實訓，直流電機H橋IGBT可逆調速電路實訓，交流電機矢量變頻調速電路實訓等。
七、裝置的配置清單：
序號 | 編號 | 名 稱 | 數 量 |
1 | DK01 | 電源控制屏 | 1件 |
2 | DK02 | 實驗桌凳 | 1張 |
3 | DQ03-1 | 固定電機導軌、測速系統及智能數顯轉速表 | 1件 |
4 | DQ27 | 三相可調電阻（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 | DK06 | 電機調速控制實驗（Ⅰ） | 1件 |
9 | DK06-1 | 電機調速控制電路（II） | 1臺 |
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 | 可調電阻器，電容器 | 1件 |
13 | DK11 | 單相調壓與可調負載 | 1件 |
14 | DK12 | 變壓器實驗 | 1件 |
15 | DK13 | 功率器件驅動電路實驗箱（一） | 1件 |
16 | DK14 | 單相交直交變頻原理 | 1件 |
17 | GDK28 | 三相異步電機變頻調速組件 | 1件 |
18 | DQ07-1 | 直流發(fā)電機 | 1臺 |
19 | DQ09 | 直流他（并）勵電動機 | 1臺 |
20 | DQ11 | 三相線繞式異步電動機 （220V，Y接法） | 1臺 |
21 | GDQ12 | 線繞式異步電機轉子專用箱 | 1臺 |
22 | SB06 | 高可靠護套結構手槍插實驗連接線及配件 | 1套 |
23 |
| 透明型電力電子應用創(chuàng)新實訓模塊(便于學生對電力電子器件及電路的直觀認識） | 全室配1套 |
24 |
| 基于DSP的雙閉環(huán)空間矢量交流變頻調速系統(全室配1套，可供教師DSP學習或學生畢業(yè)設計使用） | 全室配1套 |
25 |
| 實訓室安全用電智能控制系統 | 全室配1套 |
26 |
| 鐵質四腳方凳，高密度板凳面，結實美觀耐用 | 2只/套 |
27 | 輔助教學數字資源 | 1）電工作業(yè)培訓教學軟件1套 1）電機與變壓器仿真教學軟件 1套 2）電力拖動仿真教學軟件 1套 | 免費增送加密鎖，具體詳見附件 |
