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SBMC-02現(xiàn)代電力電子技術(shù)實驗裝置
一、概述
電力電子技術(shù)實驗裝置，是依據(jù)西安交通大學王兆安編著的《電力電子技術(shù)》（第五版）、《半導體變流技術(shù)》教材實驗大綱的要求，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，對原"電力電子技術(shù)及電機控制實驗裝置"在外形、功能上進行優(yōu)化組合，精心研制而成。
(此圖片僅作為結(jié)構(gòu)參考，具體實物要根據(jù)配置而定）
二、適用范圍：
涵蓋了各高等院校等所開設(shè)的"電力電子技術(shù)"、"半導體變流技術(shù)"等專業(yè)課程所要求的實驗項目。
三、技術(shù)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：＜1000W
4、外形尺寸：1700×700×1580 mm
四、裝置的基本裝備
1、DX-01電源控制屏（鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，鋁質(zhì)面板）
（1）交流電源（帶有過流保護措施）提供交流電源：三相交流電源(220V/1.5A)
（2）高壓直流電源：輸出220V/0.5A，具有輸出短路保護。
（3）數(shù)字式儀表
①．交流數(shù)字電壓表：可通過其下方的波段開關(guān)切換指示三相電網(wǎng)輸入線電壓，精度1.0級；
②．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。
③．真有效值交流數(shù)字電流表一只：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、指示及切斷總電源功能，為調(diào)速系統(tǒng)提供電流的指示；
④．直流數(shù)字電壓表一只：測量范圍0～300V，三位半數(shù)顯，輸入阻抗為10MΩ，精度0.5級；
⑤．直流數(shù)字電流表一只：測量范圍0～5A，三位半數(shù)顯，精度0.5級，具有超量程報警、指示、切斷總電源等功能。
（4）帶鏡面的指針表：直流電壓表（測量范圍0～±300V，為中零式，精度為1.0級）直流電流表（測量范圍0～±2A，為中零式，精度為1.0級）
（5）三相可調(diào)電阻（90Ω×2/0.41A一個 、900Ω×2/0.41A兩個）
（6）平波電抗器：提供100mH、200mH、700mH電感，在1A下保持線性。
（7）給定：±15V可調(diào)電壓輸出，帶數(shù)顯，指示輸出電壓。
（8）單相調(diào)壓：提供了一只0～250V/0.5KVA單相交流自耦調(diào)壓器，為相應(yīng)的實驗提供可調(diào)交流電源，并帶短路保護。
（9）三相整流濾波電路：可對單相及三相交流電源進行整流和濾波，具有輸出短路保護。
（10）變壓器：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），用于三相橋式、單相橋式有源逆變電路實驗。
（11）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(guān)、接觸器到隔離變壓器，使主電路輸出與電網(wǎng)隔離（浮地設(shè)計），對人身安全起到一定的保護作用。
電壓型漏電保護器1：對隔離變壓器前的線路出現(xiàn)的漏電現(xiàn)象進行保護，使控制屏內(nèi)的接觸器跳閘，切斷電源。
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。
（12）實驗管理器
具有設(shè)定實驗時間、定時報警、切斷電源等功能；還可以自動記錄與區(qū)分由于接線或操作錯誤所造成的漏電告警、儀表超量程告警等。
（13）控制屏其它設(shè)施 控制屏正面大凹槽內(nèi)，設(shè)有兩根方型不銹鋼管，可掛置實驗部件，凹槽底部設(shè)有7芯、3芯等插座， 掛件的供電由這些插座提供�？刂破羶蓚�(cè)設(shè)有單相三極220V電源插座及三相四極380V電源插座。
2、DX02實驗桌
實驗桌為鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，桌面為防火、防水、耐磨高密度板,結(jié)構(gòu)堅固，形狀似長方體結(jié)構(gòu)，造形美觀大方；設(shè)有兩個大抽屜，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(shè)有四個萬向輪和四個固定調(diào)節(jié)機構(gòu)，便于移動和固定，有利于實驗室的布局。
3、DX03-1三相可控整流電路（一）
提供6只5A/1000V的晶閘管，每只晶閘管均設(shè)有RC吸收和保險絲保護裝置，晶閘管可通過外加觸發(fā)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(shè)計性實驗。 三相觸發(fā)電路由KC04、KC41、KC42、4066等集成電路組成，可通過鈕子開關(guān)選擇雙窄脈沖或?qū)捗}沖，同時提供六路觸發(fā)脈沖功放電路等。
4、DK05晶閘管觸發(fā)電路
提供單結(jié)晶體管觸發(fā)電路實驗、單相交流調(diào)壓觸發(fā)電路，鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實驗，正弦波觸發(fā)電路及TCA785集成觸發(fā)電路。
5、DK05-1晶閘管觸發(fā)電路（二）
提供KC08交流調(diào)功觸發(fā)電路、及單相并聯(lián)逆變觸發(fā)電路實驗等。
6、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(shù)》(第四版)中相關(guān)內(nèi)容而設(shè)計。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驗。
7、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。
8、DK13功率器件驅(qū)動與保護電路
主要是為完成新器件特性實驗提供電源、驅(qū)動電路及PWM波形發(fā)生器。
（1）電源：為驅(qū)動電路提供電源，包括±5V、±15V和+20V直流電源。
（2）驅(qū)動電路：包括GTO 和 GTR， MOSFET和IGBT的驅(qū)動電路。其中IGBT的驅(qū)動電路采用專用芯片EXB841，其它的由運放、門電路及分立元件組成。
（3）PWM波形發(fā)生器：以SG3525為核心的PWM波形發(fā)生器主要是為新器件驅(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)動電路提供PWM波形，頻率調(diào)節(jié)范圍4KHz～10KHz；低頻檔是為GTR和GTO驅(qū)動電路提供PWM波形，頻率調(diào)節(jié)范圍400Hz～1KHz；占空比可從 0%調(diào)至100%。
9、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(shù)》（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（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(qū)動芯片的工作特性。
10、DK19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。
11、DX17實驗元器件
提供晶閘管（均設(shè)有RC吸收和保險絲保護）、壓敏電阻（作為過壓保護元件，內(nèi)部已連成三角形接法）二極管及燈座、RC吸收電路。
12、SB07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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)聯(lián)接線，兩種導線都只能配合相應(yīng)內(nèi)孔的插座，這樣大大提高了實驗的安全及合理性。
五、本裝置能開設(shè)的實驗項目（以上配置）
（一）電力電子技術(shù)（晶閘管部分）
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、單相橋式全控整流及有源逆變電路實驗。
8 三相半波可控整流及有源逆變電路實驗。
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、單相交流調(diào)功電路實驗。
13、三相交流調(diào)壓電路實驗。
14、單向晶閘管(SCR)特性實驗。
（二） 電力電子技術(shù)（全控型器件特性部分）
1、可關(guān)斷晶閘管(GTO)特性實驗。
2、功率場效應(yīng)管(MOSFET)特性實驗。
3、電力晶體管(GTR)特性實驗。
4、絕緣雙極型晶體管(IGBT)特性實驗。
5、可關(guān)斷晶閘管(GTO)驅(qū)動與保護電路實驗。
6、功率場效應(yīng)管(MOSFET)驅(qū)動與保護電路實驗。
7、電力晶體管(GTR)驅(qū)動與保護電路實驗。
8、絕緣雙極型晶體管(IGBT)驅(qū)動與保護電路實驗。
(三)典型電力電子器件線路實驗
1、直流斬波電路性能研究（IGBT，SG3525）:
(1) 降壓斬波電路。
(2)升壓斬波電路。
(3)升降壓斬波電路。
(4)Cuk斬波電路。
(5)Sepic斬波電路。
(6)Zeta斬波電路)。
2、半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源的性能研究。
3、SPWM單相交直交變頻電路的性能研究。
六、實驗測量儀表組件、及掛箱明細表：
|
序號 |
編號 |
名 稱 |
數(shù)量 |
|
1 |
DX01 |
電源控制屏 |
1套 |
|
2 |
DX02 |
實驗桌 |
1張 |
|
3 |
DX03-1 |
三相可控整流電路（一） |
1件 |
|
4 |
DK05 |
晶閘管觸發(fā)電路 |
1件 |
|
5 |
DK05-1 |
晶閘管觸發(fā)電路（二） |
1件 |
|
6 |
DK07 |
直流斬波實驗（六種典型線路） |
1件 |
|
7 |
DK09 |
新器件特性實驗 |
1件 |
|
8 |
DK13 |
功率器件驅(qū)動與保護電路 |
1件 |
|
9 |
DK14 |
單相交直交變頻原理 |
1件 |
|
10 |
DX17 |
實驗元器件 |
1件 |
|
11 |
DK19 |
半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源 |
1件 |
|
12 |
SB07 |
高可靠護套結(jié)構(gòu)手槍插實驗連接線及配件 |
1套 |
七、老師臺增配
★（一）、基于物聯(lián)網(wǎng)實驗室安全用電智能控制系統(tǒng)（全室配1套）
由執(zhí)行裝置與網(wǎng)機組成，技術(shù)參數(shù)分別為：
（1）執(zhí)行裝置技術(shù)參數(shù)
（1）極數(shù)：3P+N
（2）脫扣特性：C（5-10）In D（10-14）In
（3）額定電流：In 6A、10A、16A、20A、25A、32A、40A、50A、63A
（4）額定電壓：Ue AC 230V/400V
（5）額定頻率f：50Hz
（6）額定短路分斷能力：Icu10kA
（7）殼架等級額定電流：Inm63A
（8）缺相保護：設(shè)備防燒毀保護模式
（9）漏電保護：元器件損壞保護模式
（10）過載保護：電流過大防燒毀模式
（11）短路保護：碰線防燒毀模式
（12）掛鎖保護：便于維修安全
（13）過溫保護：可監(jiān)測線路溫度
（14）過欠壓保護：防止造成人身事故和機械設(shè)備損壞
（15）漏電或觸電時0.1秒斷開
（16）故障指示燈，便于查看工作狀態(tài)
★（17）掛鎖功能，檢修更方便
（2）網(wǎng)機技術(shù)參數(shù)
（1）內(nèi)置STM32F103C8T6主控芯片
（2）外置8M無源晶振
（3）采用SP3485作為485通信芯片
（4）485防浪涌保護
（5）標準RS485接口，可直接串口設(shè)備
（6）智能型數(shù)據(jù)終端，便捷實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸功能
★（7）提供強大的中心管理軟件，方便設(shè)備管理
★（8）提供便捷的軟件升級和固件更新服務(wù)
★（9）提供數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)備份，方便查看歷史數(shù)據(jù)
（10）尺寸：89mm*67.5mm*20.5mm
（11）重量：70g
（12）電源：AC220V
（13）功耗：1.5W
（14）工作溫度：-25℃ - +70℃
（15）工作濕度：95%
（16）WiFi版最大下行傳輸速率：64kbps
（17）WiFi版最大上行傳輸速率：32kbps
提供有效、權(quán)威的證明文件，證實該產(chǎn)品的可靠、安全、先進性。
★（二）、智慧教室綜合測控系統(tǒng)（該系統(tǒng)采用一體化設(shè)計，要求所有功能集中在一塊核心控制器上，不接受采用多種模塊拼裝，確保使用人員的人身安全及設(shè)備安全的性能指標）（全室配1套）
A、虛擬示波器所需實現(xiàn)的功能：
50MHz 2路波形測量功能；
B、2路邏輯分析儀功能；
C、1路任意波形信號發(fā)生器輸出；
200MSa/s高速實時采樣，50MHz帶寬，波形測量完全滿足教學實驗要求，波形平滑不失真。
在、2路PWM脈沖信號發(fā)生器：可設(shè)置頻率、占空比。
D、萬用表功能
1）、萬用表的電阻測量功能；
2）、萬用表的直流電壓測量功能；
3）、萬用表的交流電壓測量功能；
4）、萬用表的交流電流測量功能；
E、人機界面功能
1）、人機界面顯示所測量的波形，并顯示相應(yīng)的量測值；
2）、可通過點擊界面按鈕，將所測量的波形插入實驗報告模板中；
3）、學生的實驗報告結(jié)果可通過點擊界面按鈕，統(tǒng)一上傳到指定的教師電腦文件夾下；
（三）、免費贈送正版3D輔助教學數(shù)字資源軟件（有軟件著作權(quán)，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(quán)，便于升級）
本產(chǎn)品依據(jù)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(shè)備技術(shù)規(guī)范》與教育部有關(guān)專業(yè)教學大綱而設(shè)計研制。該軟件采用二維與三維結(jié)合的虛擬畫面，教導學生電工基礎(chǔ)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(chǔ)、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(shù)）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(xiàn)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(quán)，便于升級）
電機與變壓器仿真教學軟件依據(jù)《職業(yè)院校數(shù)字校園建設(shè)規(guī)范》（教職成函[2015]1 號）與教育部頒布的有關(guān)專業(yè)教學大綱而設(shè)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(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)目不等實驗任務(wù)。
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(yù)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(chǔ)上實現(xiàn)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(quán)，便于升級）
本產(chǎn)品依據(jù)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(shè)備通用技術(shù)規(guī)范》與教育部有關(guān)專業(yè)教學大綱而設(shè)計，內(nèi)容包括三相異步機單向轉(zhuǎn)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(jù)需要設(shè)有實驗?zāi)康�、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(wù)。軟件以技能為核心，項目為引領(lǐng)、任務(wù)為驅(qū)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(xiàn)代化提供了不可或缺的豐富資源。
