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2024年9月11日電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置、電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備

SBDD-03C電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置

一、電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備概述

電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置、電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備《電力電子技術(shù)》是電氣、自動(dòng)化等專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，課程圍繞發(fā)電、變電、配電和用電過程中的電力電子技術(shù)問題，主要研究電力電子變換技術(shù)，著重培養(yǎng)學(xué)生掌握電力電子變換的基本方法，培養(yǎng)抽象分析問題能力和系統(tǒng)工程概念。針對(duì)該課程，可開設(shè)單相全控橋式整流電路、三相全控橋式整流電路、隔離全橋直流變換電路、單相交流調(diào)壓電路等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置所有的實(shí)驗(yàn)單元采用掛箱形式，對(duì)于不同的實(shí)驗(yàn)可以選擇相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)掛箱完成。故結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便、功能齊全、綜合性能好，能在一套裝置上完成《電力電子技術(shù)》、《自動(dòng)控制系統(tǒng)》、《直流調(diào)速系統(tǒng)》、《電機(jī)控制》及《控制理論》等課程所開設(shè)的主要實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

▲二、電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備技術(shù)性能

1.工作電源：三相 AC 380 V±10% 50 Hz

2.外形尺寸：≥1720mm×750mm×1630mm

3.整機(jī)功率：≤1.5KW

4.環(huán)境溫度：－5℃～+40℃；相對(duì)濕度：≤ 90%（25℃）

5.安全保護(hù)措施：實(shí)驗(yàn)臺(tái)桌面要求采用高絕緣、高強(qiáng)度、耐高溫的高密度板。

6.設(shè)備具有接地保護(hù)、漏電保護(hù)功能，安全性符合相關(guān)的國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。采用高絕緣的安全型插座及帶絕緣護(hù)套的高強(qiáng)度安全型實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。

三、電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備組成要求

1.實(shí)驗(yàn)臺(tái)

實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用優(yōu)質(zhì)鋼板做骨架，外表面噴塑并經(jīng)高溫烘烤處理，面板采用優(yōu)質(zhì)鋼板加工，表面表面噴塑并經(jīng)高溫烘烤處理，絲印圖文字符。實(shí)驗(yàn)臺(tái)右側(cè)設(shè)置模塊掛放區(qū)域。

1.1供電部分

提供三相0～450V可調(diào)交流電源，同時(shí)可得到單相0～250V可調(diào)交流電源（采用三相聯(lián)軸自偶調(diào)壓器功率1.5KVA、0～450V），電源輸出設(shè)有過流保護(hù)裝置，當(dāng)相間、線間過流或短路均能自動(dòng)保護(hù)，配有三只指針式交流電壓表，同過開關(guān)切換，可指示三相電網(wǎng)電壓和調(diào)壓器輸出電壓。

1.2直流電源部分

直流電機(jī)的勵(lì)磁電源220V（0.5A）；220V直流可調(diào)電源0～220(2A)，并設(shè)有數(shù)字表頭監(jiān)控電源輸出數(shù)據(jù)。

1.3 測量儀表

（1）真有效值交流電壓表一只：測量范圍 0-1000V,設(shè)置1V/10V/100V/1000V四量程，六位數(shù)碼顯示測量值。儀表采用現(xiàn)代化技術(shù)，數(shù)碼中文顯示，具備智能化、數(shù)字化功能，通過按鍵能夠?qū)x表進(jìn)行設(shè)置操作,量程手動(dòng)、自動(dòng)切換模式、校準(zhǔn)、調(diào)零、濾波級(jí)數(shù)設(shè)置、超量程自動(dòng)報(bào)警提示及保護(hù)等功能。硬件部分整體性強(qiáng)，集成度高，采用表貼工藝制作，工業(yè)塑料外殼，面板嵌入安裝，使用穩(wěn)定，容易更換和升級(jí)維護(hù)。

（2）真有效值交流電流表一只:測量范圍：0-5A, 設(shè)置10mA/500mA/5A三檔量程，六位數(shù)碼顯示測量值。儀表采用現(xiàn)代化技術(shù)，數(shù)碼中文顯示，具備智能化、數(shù)字化功能，通過按鍵能夠?qū)x表進(jìn)行設(shè)置操作,量程手動(dòng)、自動(dòng)切換模式、校準(zhǔn)、調(diào)零、濾波級(jí)數(shù)設(shè)置、超量程自動(dòng)報(bào)警提示及保護(hù)等功能。硬件部分整體性強(qiáng)，集成度高，采用表貼工藝制作，工業(yè)塑料外殼，面板嵌入安裝，使用穩(wěn)定，容易更換和升級(jí)維護(hù)。

1.4人身安全保護(hù)體系

1）設(shè)有三相隔離變壓器一組（三相電源經(jīng)交流接觸器后，到隔離變壓器，再經(jīng)三相調(diào)壓器輸出），使輸出與電網(wǎng)隔離，對(duì)人身起一定的保護(hù)作用。

2）設(shè)有電流型漏電保護(hù)，隔離變壓器前的線路有漏電顯現(xiàn)，既能實(shí)施保護(hù)并切斷輸出電源。

3）設(shè)有電壓型漏電保護(hù)，控制屏若有漏電現(xiàn)象，當(dāng)漏電電壓超過一定值時(shí)，即切斷電源。

4）實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線及導(dǎo)線：強(qiáng)、弱電連接及插座分開，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。

2、實(shí)驗(yàn)桌

實(shí)驗(yàn)桌為鋼質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，桌面要求采用防火、防水、耐磨高密度板,結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，造形美觀大方；設(shè)有兩個(gè)大抽屜、柜門，用于放置工具、存放掛箱及資料等。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)輪子和四個(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、實(shí)驗(yàn)連接線

根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的特點(diǎn)，配備三種不同的實(shí)驗(yàn)聯(lián)接線，強(qiáng)電部分采用高可靠護(hù)套結(jié)構(gòu)插連接線，里面采用無氧銅抽絲而成頭發(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，不能混插，大大提高了實(shí)驗(yàn)的安全及合理性。

4、實(shí)驗(yàn)掛箱構(gòu)成

模塊掛箱采用優(yōu)質(zhì)鋼板做骨架，外表面噴塑并經(jīng)高溫烘烤處理，面板采用鋁板材料，采用二種規(guī)格尺寸296*485、148*485，面板上安裝相應(yīng)的元器件，正面絲印有元件符號(hào)及其連線，使用直觀、方便。

4.1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)有指針式直流電壓表±300V，精度1.0級(jí)、直流電流表±2A，精度1.0級(jí)各一只和平波電抗器一組。能完成單相、三相全控整流等實(shí)驗(yàn)。

4.2三相晶閘管觸發(fā)電路

提供三相同步觸發(fā)信號(hào)、KC04（KC09）等專用的集成觸發(fā)電路構(gòu)成的三相觸發(fā)電路及相應(yīng)的功放電路（正反橋驅(qū)動(dòng)）等。能完成給定輸出、12路觸發(fā)脈沖控制、三相全控橋整流等實(shí)驗(yàn)。

4.3晶閘管觸發(fā)電路

提供單結(jié)晶體管、鋸齒波同步移向、正弦波同步移向觸發(fā)電路，KC05單相交流調(diào)壓，西門子TCA785集成觸發(fā)電路等。

4.4 斬控式交流調(diào)壓電路

交流調(diào)壓采用全控型器件IGBT管實(shí)現(xiàn)"斬控式交流調(diào)壓實(shí)驗(yàn)"。

4.5單相并聯(lián)逆變電路

單相并聯(lián)逆變電路選用555時(shí)基電路作為逆變觸發(fā)電路，工作頻率可以從45Hz~55Hz之間調(diào)節(jié)，功率主回路采用GTR功率三極管作為開關(guān)器件，完成單相并聯(lián)逆變電路實(shí)驗(yàn)。

4.6三相可調(diào)電阻

實(shí)驗(yàn)面板內(nèi)有三個(gè)單元，均是互相獨(dú)立的可調(diào)電阻，每個(gè)單元又有兩個(gè)獨(dú)立的可調(diào)電阻（0-900Ω），可承受0.4A電流。并聯(lián)可承受0.8A電流。

4.7功率器件驅(qū)動(dòng)電路

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+20V、+15V直流電源。

（2）驅(qū)動(dòng)電路：包括MOSFET、IGBT、GTR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；可以通過頻率調(diào)節(jié)旋鈕進(jìn)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；頻率范圍分為2擋，通過鈕子開關(guān)切換，高頻檔是為MOSFET和IGBT驅(qū)動(dòng)電路提供PWM波形，頻率調(diào)節(jié)范圍4KHz～10KHz；低頻檔是為GTR驅(qū)動(dòng)電路提供PWM波形，頻率調(diào)節(jié)范圍400Hz～1KHz；占空比均能從0%調(diào)至100%。

4.8半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源：提供了半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源的主電路和控制電路，主電路中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�"開關(guān)電路在開環(huán)與閉環(huán)下負(fù)載特性的測試"以及"電源電壓波動(dòng)對(duì)輸出的影響"等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

4.9直流斬波電路：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�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(shí)驗(yàn)和升、降壓與復(fù)合斬波電路。

4.10單相交流調(diào)壓及調(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相關(guān)內(nèi)容而設(shè)計(jì)的，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。

4.11新器件特性試驗(yàn)：提供SCR、MOSFET、IGBT、GTR新器件，與DK08配套使用,可測定其特性曲線；與DK13配套使用，可完成電力電子新器件的驅(qū)動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)。

4.12三相芯式變壓器：帶隔離變壓器的三相芯式變壓器原理框圖及各種測量端口，電路板安裝在掛箱內(nèi)，掛箱內(nèi)集成有三相不控整流橋電路板，能完成三相整流橋的整流輸出。

4.13電機(jī)調(diào)速控制實(shí)驗(yàn)（Ⅰ）提供以下模塊：電流反饋與過流保護(hù)（FBC+FA）、給定器（G）、轉(zhuǎn)速變換器（FBS）、速度調(diào)節(jié)器（ASR）、反號(hào)器（AR）、電流調(diào)節(jié)器（ACR）等

4.14直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī) ：（Un=DC220V，IN=1.1A ，PN=185W，n=1500RPM ，絕緣等級(jí)E ）

4.15校正直流測功機(jī) （Un=DC220V，IN=2.2A ，PN=355W，n=1500RPM ，絕緣等級(jí)E ）

4.16 電機(jī)導(dǎo)軌，稀土永磁直流測速系統(tǒng)及轉(zhuǎn)速表

5、示波器：100MHz帶寬，1GSa/s實(shí)時(shí)采樣率，雙通道； 7英寸TFT（真彩色）液晶屏幕，65535色，分辨率不低于800 × 480 像素；存儲(chǔ)波形不少于16組；具備U盤存儲(chǔ)功能

四、電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備配套教學(xué)資源要求

▲1、電工作業(yè)培訓(xùn)仿真教學(xué)軟件：軟件采用二維與三維結(jié)合的虛擬畫面，教導(dǎo)學(xué)生電工基礎(chǔ)知識(shí)和用電的安全及急救方法。包含電工初步知識(shí)（電工基礎(chǔ)、電工儀表使用、導(dǎo)線安全連接、安全用電工具、安全用電標(biāo)志），觸電急救（觸電的方式、安全防護(hù)措施、接地與接零保護(hù)、人工呼吸，心肺復(fù)蘇等急救方法），風(fēng)險(xiǎn)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(jī)與變電器、照明電路、電子技術(shù)）等幾大模塊。軟件以技能為核心，操作步驟為主線，以學(xué)生交互訓(xùn)練為主體，具有三維可視化、智能化、全交互的特點(diǎn)，集職業(yè)性、情境性、過程性、交互性和靈活性于一身。

▲2、電力拖動(dòng)仿真教學(xué)軟件：內(nèi)容涵蓋維修電工初級(jí)、中級(jí)、高級(jí)等30多個(gè)主要實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，每個(gè)項(xiàng)目又根據(jù)需要設(shè)有實(shí)驗(yàn)?zāi)康�、�?shí)驗(yàn)器件、實(shí)驗(yàn)電路、電路原理、器件布局、元件檢查、通電運(yùn)行、通電運(yùn)行、故障排除等多種訓(xùn)練任務(wù)。軟件以技能為核心，項(xiàng)目為引領(lǐng)、任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，職場環(huán)境為背景，操作步驟為主線，學(xué)生交互訓(xùn)練為主體，具有三維可視化、智能化、全交互的特點(diǎn)，集職業(yè)性、情境性、過程性、交互性于一身，性價(jià)比極高。

▲3、機(jī)床電路仿真軟件：系統(tǒng)包括M7120平面磨床電、Z3040型搖臂鉆床、6140車床、起重機(jī)、鏜床、萬能外圓磨床、電動(dòng)葫蘆七種電路仿真。每種電路都采用FLASH動(dòng)畫技術(shù)，可以對(duì)電路上的開關(guān)進(jìn)行操作，可以在每種電路上進(jìn)設(shè)置故障，繼電器、電動(dòng)機(jī)及其它元器件運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可表示出來。

▲4、電機(jī)與變壓器仿真教學(xué)軟件：電機(jī)與變壓器仿真教學(xué)軟件選取典型的電機(jī)與變壓器，圍繞其核心知識(shí)點(diǎn)和技能點(diǎn)展開，包括功率電機(jī)、控制電機(jī)、信號(hào)電機(jī)和變壓器4個(gè)實(shí)驗(yàn)單元，每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目下設(shè)有外形結(jié)構(gòu)、工作原理、拆裝過程、故障檢測、常見應(yīng)用、考考你等數(shù)目不等實(shí)驗(yàn)任務(wù)。

▲五、電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目要求

1.單結(jié)晶體管觸發(fā)電路

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.KC05單相交流調(diào)壓觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)

5.TCA785集成觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)；

6.三相集成觸發(fā)電路的研究；

7.單相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn)；

8.單相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)；

9.單相橋式全控整流；

10.三相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn)；

11.三相橋式全控整流；

12.單相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)；

13.單相交流調(diào)功電路實(shí)驗(yàn)；

14.單相正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）逆變電路實(shí)驗(yàn)（IGBT）；

15.半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源的性能研究（MOSFET）；

16.直流斬波電路的性能研究（降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波的電路、Cuｋ斬波電路、Sepic斬波電路、Zeta斬波電路六種典型線路）（IGBT）；

序號(hào)	名稱	數(shù)量
1	電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置	1臺(tái)
2	電力電子實(shí)驗(yàn)裝置工作桌	1臺(tái)
3	晶閘管主電路	1塊
4	三相晶閘管觸發(fā)電路	1塊
5	單相晶閘管觸發(fā)電路	1塊
6	晶閘管觸發(fā)電路2	1塊
7	斬控式交流調(diào)壓電路	1塊
8	單相并聯(lián)逆變電路	1塊
9	三相可調(diào)電阻	1塊
10	功率器件驅(qū)動(dòng)電路	1塊
11	半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源	1塊
12	直流斬波電路	1塊
13	單相交流調(diào)壓及調(diào)功電路	1塊
14	單相正弦波SPWM逆變電路	1塊
15	新器件特性實(shí)驗(yàn)	1塊
16	三相芯式變壓器	1塊
17	電機(jī)調(diào)速控制組件（一）	1塊
18	稀土測速發(fā)電機(jī)	1塊
19	他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)	1塊
20	導(dǎo)軌及轉(zhuǎn)速表	1塊
21	校正直流測功機(jī)	1塊
22	聯(lián)軸器	1塊
23	安全連線（32/包）	1塊
24	電子連線（新型）50條/包	1塊
25	大小頭轉(zhuǎn)接線（紅）	1塊
26	大小頭轉(zhuǎn)接線（黑）	1塊
27	白熾燈泡	1只
28	數(shù)字萬用表	1塊
29	雙蹤示波器	1塊
30	實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書	1批

2024年9月11日 電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置、電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備

2024年9月11日電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置、電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備