SBDLZ-780E型電力電子及電氣傳動實驗裝置
一、 概述
現代電力電子及電氣傳動實驗裝置主要完成專業課程：電機原理與電力拖動（電機與電氣控制），電力電子技術（功率電子技術），電氣傳動控制系統（運動控制系統、自動控制系統）、計算機控制的自動化系統等的實驗教學工作，應能夠擔負完成相關實驗教學任務，并擁有足夠擴展自由度，以適應未來進一步的深化研究要求。
"電力電子及電氣傳動實驗裝置"依據高等院校最新統編教材《電力拖動自動控制系統》（第三版）(上海大學陳伯時編著)、《電力電子技術》(第五版)(西安交通大學王兆安編著)等實驗大綱的要求，吸收國內、外同類產品的優點，充分考慮了實驗室的現狀和發展趨勢，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。
(圖1：實驗設備實物外形參考圖片，也可以根據學校要求定做）
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，節約能源，實驗噪聲小，整齊美觀，改善實驗環境；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；各電源輸出均有監示及短路保護等功能，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，產品性能優良，所有這些均為開放性實驗室，創造了條件。
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
現代電力電子及電氣傳動實驗裝置涵蓋了各高等院校等所開設的"電力電子技術(或稱半導體變流技術)"、"直流調速"、"交流調速"、"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：160×70×160 cm3
五、裝置的基本裝備
1、DK01電源控制屏（鐵質雙層亞光密紋噴塑結構）
（1）交流電源（均帶有過流保護措施）提供交流電源：三相交流電220V/3A。
（2）高壓直流電源:勵磁電源：220V（0.5A），具有輸出短路保護。
（3）指示及測量儀表
1．交流數字電壓表：可通過其下方的波段開關切換指示三相電網輸入線電壓；
2．真有效值交流數字電壓表一只：測量范圍0～500V，四位數字顯示，為交流調速系統提供電壓指示；
3．真有效值交流數字電流表一只：測量范圍0～5A，四位數字顯示，為調速系統提供電流的指示；
4．直流數字電壓表一只：測量范圍0～500V，三位半數顯，輸入阻抗為10MΩ，精度0.5級，為調速系統提供電壓指示；
5．直流數字電流表一只：測量范圍為0～5A，三位半數顯，精度0.5級，為調速系統提供電流指示。
（4）人身安全保護體系
1）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。
2）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。
3）實驗連接線及插座：強、弱電連接及插座分開，不能混插。
4）強電連接線及插座采用全封閉工藝，使用安全、可靠、防觸電。
2、DK02實驗桌
1）實訓桌采用四個工業鋁型材立柱為支撐，立柱端部可安裝調節腳，方便高度調節，主體結構通過左、右各2個C字形鋁壓成型構件聯接，臺面高度約800mm，桌面板下設支撐框架，截面尺寸為30×30mm，承受力不少于300kg。立柱采用工業鋁型材成型工藝，表面氧化處理，截面尺寸：70×70mm，四面帶槽，槽寬約8mm，端部配套塑料堵頭，槽內適用工業鋁型材通配螺母及配件。C字形鋁壓成型構件為左、右對稱件，采用壓鑄成型工藝，經機加工、拋丸、噴砂，表面藍色靜電噴涂工藝。
2）實訓桌桌面采用25mm麻灰色高密度層壓板封邊特制，有效提高絕緣等級；
3）實訓儲物柜采用冷沖壓鈑金一體成型，封閉式結構，表面靜電噴涂；柜體設有門柜用于放置實訓掛箱，設有一個抽屜用于放置實訓導線和指導書等。
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，每只晶閘管均設有RC吸收和保險絲保護裝置，晶閘管可通過外加觸發信號進行觸發（留有觸發脈沖輸入接口），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、DK04三相晶閘管觸發電路：提供三相觸發電路、功放電路，脈沖變壓器等，與"DK03"配套使用。
7、DK05晶閘管觸發電路實驗：提供單結晶體管、鋸齒波同步移向、正弦波同步移向觸發電路，KC05單相交流調壓，西門子TCA785集成觸發電路等。
8、DK06電機調速控制實驗（Ⅰ）提供以下模塊：電流反饋與過流保護（FBC+FA）、給定器（G）、轉速變換器（FBS）、速度調節器（ASR）、反號器（AR）、電流調節器（ACR）等
9、DK10可調電阻、電容箱：提供耐壓AC63V的可調電容三組，調節范圍為0.1～11.37?F，0～999kΩ十進制可調電阻兩組；供電流調節器，速度調節器反饋回路使用，可靈活改變調節器的放大倍數及積分時間。
10、DK09新器件特性實驗：提供SCR、MOSFET、IGBT、GTO 、GTR新器件，可完成電力電子新器件特性實驗。
11、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。
12、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。
13、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波形發生器：由SG3525為核心的PWM波形發生器主要為新器件驅動電路提供PWM驅動波形；可以通過頻率調節旋鈕進行頻率調節；通過占空比電位器來調節PWM波的占空比 頻率調節范圍4KHz～10KHz。
14、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。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（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管專用集成驅動芯片的工作特性。
15、DK21 斬控式交流調壓電路 ：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）中相關內容而設計，采用全控型器件 IGBT 管實現 " 斬控式交流調壓實驗 " 。
16、DK17雙閉環H橋DC/DC變換直流調速系統：通過對四個橋臂上IGBT管的觸發控制，來實現對可逆直流他勵電機進行調速的目的，主要由三大部分組成，即主回路部分、控制電路部分和調節部分。主回路由直流電源、四種IGBT管組成；控制回路部分由專用芯片產生PWM脈沖波，PWM波脈沖發生器產生的四路控制脈沖，分別驅動四個橋臂的IGBT管；調節部 分由兩個PI調節器組成，并通過速度環、電流環構成的反饋回路使電機的轉速穩定運行在給定的轉速下。
本實驗箱可完成的實驗項目有：
（1）全橋DC/DC 變換電路實驗
（2）雙閉環可逆直流脈寬調速實驗。
17、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）。
18、DQ07-1直流發電機(DC220V，240W，n=1500RPM)
19、DQ09直流并勵電動機 （Un=DC220V ， IN=1.1A ， PN=185W ， n=1500RPM ，絕緣等級E ）
20、DQ11三相線繞式異步電動機（AC220V，接法 Y，轉速 1380RPM，功率100W ,電流0.6A，絕緣等級E）
21、GDQ12線繞式異步電機起動與調速電阻箱：提供0、2、5、15的三相繞線異步電動機轉子起動、調速電阻一組。
22、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。
六、本裝置能開設的實驗項目
（一）電力電子技術實驗項目（晶閘管部分）
1．單結晶體管觸發電路
2．鋸齒波同步移相觸發電路實驗
3．正弦波移相觸發電路實驗
4．TCA785集成觸發電路實驗
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．單相交流調壓電路實驗
13．三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.電力晶體管（GTR）驅動電路的研究；
5.電力晶體管（GTR）的特性研究。
(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.斬控式交流調壓電路實驗；
3.單相交直交變頻電路的性能研究；
4.全橋DC/DC變換電路實驗。
（四）直流電機調速實驗（直流電機運動控制系統）
1．晶閘管直流調速系統主要單元的調試
2．帶電流截止負反饋的轉速單閉環直流調速系統實驗
3．轉速、電流雙閉環不可逆直流調速系統實驗
4．邏輯無環流可逆直流調速系統實驗
5．轉速、電流雙閉環可逆直流PWM調速系統（H橋、IGBT）
（五）交流電機調速系統實驗（交流電機運動控制系統）
1．雙閉環三相繞線異步電機調壓調速系統實驗
2．雙閉環三相繞線異步電機串極調速系統實驗
七、現代電力電子及電氣傳動實驗裝置配置清單
序號 | 編號 | 名 稱 | 數量 |
1 | DK01 | 電源控制屏 | 1件 |
2 | DK02 | 實驗桌 | 1張 |
3 | DQ03-1 | 電機導軌、測速系統及數顯轉速表 | 1件 |
4 | DQ27 | 三相可調電阻（每組900Ω*2/0.41A） | 1件 |
5 | DK03 | 晶閘管主電路 | 1件 |
6 | DK04 | 三相晶閘管觸發電路 | 1件 |
7 | DK05 | 晶閘管觸發電路 | 1件 |
8 | DK06 | 電機調速控制實驗（Ⅰ） | 1件 |
9 | DK09 | 新器件特性實驗 | 1件 |
10 | DK10 | 可調電阻、電容箱 | 1件 |
11 | DK11 | 單相調壓與可調負載 | 1件 |
12 | DK12 | 變壓器實驗 | 1件 |
13 | DK13 | 功率器件驅動電路實驗箱 | 1件 |
14 | DK14 | 單相交直交變頻原理 | 1件 |
15 | DK17 | 雙閉環H橋DC/DC變直流調速系統 | 1件 |
16 | DK21 | 斬控式交流調壓電路 | 1件 |
17 | DK06-1 | 電機調速控制系統（Ⅱ） | 1件 |
18 | DQ07-1 | 直流發電機（240W） | 1臺 |
19 | DQ09 | 直流他（并)勵電動機（185W） | 1臺 |
20 | DQ11 | 三相線繞式異步電動機 | 1臺 |
21 | GDQ12 | 線繞式異步電機轉子專用箱 | 1件 |
22 | 實驗連接線 | 高可靠護套結構手槍插實驗連接線及配件 | 1套 |
23 | 配套教學數字資源 | 1.在線教育課程開放平臺 2.輔助教學仿真3D正版軟件 1）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） 2）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） 3）電工作業培訓仿真教學軟件（ 包含用電安全與觸電急救）（正版3D軟件，有軟件著作權，便于升級） | （共1套，網絡版） |
24 | 指導書 | 實驗指導書 | 1套 |
25 | 學生凳子 | 提供鐵質四腳方凳 | 2只 |
