TRYDD-01電力電子技術（shù）及電機控製實驗裝置（zhì）

TRYDD-01電力電子技術及電機控製（zhì）實驗裝置

一、電（diàn）力電子技術及電機控（kòng）製實驗裝置概述

TRYDD-01電力電子（zǐ）技術及電機控製實驗（yàn）裝置依據《電力電子技術》、《電力（lì）拖動自動控製係統》等實驗大綱的要求，吸收國內、外（wài）同類（lèi）產品的優點，充分考慮了實驗（yàn）室的現狀和（hé）發展趨勢，精心研製而成。在同類產（chǎn）品中結構合理、功能完善、可靠性好（hǎo）、性價比（bǐ）高。

二、電力電子技術及電機控製實驗裝（zhuāng）置特點

1、綜合性強：本實驗台綜合了目前國（guó）內各類學校電力電電力（lì）電子技術及電機控製實驗裝置

子、半導（dǎo）體變流、交直流調速（sù）、交（jiāo）流變頻（pín）、電機控（kòng）製、控製理論等實驗項目。

2、適應性強：能（néng）滿足各類學校相應課程（chéng）的實驗教學，深度（dù）和廣度可根（gēn）據需要作靈活調整，普（pǔ）及與提高（gāo）可根據教學的進程作有機的結合，裝置（zhì）采用積木式結構，更換便捷，如需要擴展功能（néng）或開發新實驗，隻需添加部件即可，永不淘（táo）汰。

3、整套性強：從專用（yòng）電源、電機及其它實驗部件到實（shí）驗連接專用導線配套齊全，配套部件的性能、規格等均密（mì）切結合實驗的需要進行（háng）配套。

4、直觀性強：各實驗掛件采用分隔結構形式，組件麵板示意、圖線分明，各掛件任務明確，操作、維護方便。

5、科學性（xìng）強：實驗台占地麵積（jī）少，節約實驗用房（fáng），減少基（jī）建投資；配套的小電（diàn）機均經特殊設計，可模擬中小型電機的特性和（hé）參數；小電機耗電省，節約（yuē）能源，實驗噪聲小，整齊（qí）美觀，改（gǎi）善實驗環境；實驗內容豐（fēng）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（shí）驗。

6、開放性強（qiáng）：控製屏供電采用三相隔離變壓器隔離，並（bìng）設有電壓型漏電保護裝置和電流型漏（lòu）電（diàn）保（bǎo）護裝置，確保操作者的安（ān）全（quán）；各電源（yuán）輸出（chū）均有（yǒu）監示及短路（lù）保護等功能，各測量儀表均有（yǒu）可靠的保護功能，使（shǐ）用安全可靠；控（kòng）製屏（píng）還設（shè）有定時器兼（jiān）報警記錄儀，為學生實（shí）驗技能的考核提供一個統一的標準。由於整套裝置經過精心設計，加上可靠（kào）的元器件質量及可（kě）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（tiáo）件。

7、先進性強：實驗台著重從新器件高度來考慮，在保留了晶閘管實驗（yàn）的（de）基礎上，加入了新器件的（de）特性、新器件的（de）驅動以及典型的新器件應用的大量現代電力電子技術實（shí）驗，讓學生對機電一體化新器件有足夠的認識（shí）和了解，緊跟時代步伐。

三、電力電子技術及電機控製實驗裝（zhuāng）置技術性能

1、輸入電源:三相四（sì）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（wài）形尺寸：187.3×72.5×162.2cm3

四、電力電（diàn）子技（jì）術及電機控製實驗裝置基本裝備

1、DK01電源控製（zhì）屏（鐵質（zhì）雙層（céng）亞光密紋噴塑結構（gòu），鋁（lǚ）質麵板）

（1）交流（liú）電源（均帶有過流保護措施）

提供交流電源：直流調速檔為三相交流（liú）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）數字式儀表

1．交流數字電壓表：可通過其下方的波（bō）段（duàn）開關切換（huàn）指示三相電網輸（shū）入線電壓（yā），精度（dù）1.0級；

2．真有效值交流數字電壓表（biǎo）一隻：測量範圍0～500V，量程自動判斷、自（zì）動（dòng）切換，精度0.5級，三位半數顯，為交流調速係統（tǒng）提供電壓指示；

3．真有效值交流數字電流表一隻：測量範圍0～5A，量程自（zì）動（dòng）判斷、自動切換，精（jīng）度0.5級，三位半數顯，具有超量程告警、指示及（jí）切（qiē）斷總電（diàn）源功能，為調速係統提（tí）供電流的指示；

4．直流數字電（diàn）壓表（biǎo）一隻：測量範圍0～300V，三（sān）位半數顯，輸入阻抗為10MΩ，精度0.5級，為可逆調速係統提供（gòng）電壓指示（shì）；

5．直流數字電流表一隻：測量範圍為0～5A，三位半（bàn）數顯，精度0.5級，具（jù）有超量程報警、指示、切斷總電源等（děng）功能（néng），為可逆調速係統提供電流指示。

（4）人身安全保護體係

三相隔離變壓器一組：三相（xiàng）電源首先通過三（sān）相漏電保護器，然後經鑰匙開（kāi）關、接觸器到隔離變壓器，使輸出與電網隔離（浮地（dì）設（shè）計），對人身（shēn）安全起（qǐ）到一定的保護作用。

電壓型漏電保護（hù）器1：對（duì）隔離變壓器前的線路出現的漏電現象進行保（bǎo）護，使控製屏內的（de）接觸器跳閘，切（qiē）斷電源（yuán）。

電壓型漏電保護器2：對（duì）隔離變壓器後的線路及實驗過程（chéng）中（zhōng）的（de）接線（xiàn）等出現的漏（lòu）電現（xiàn）象進行（háng）保護，發出報警信號並切斷電（diàn）源，確保人身安全。

電流型漏電保護裝置：控製（zhì）屏若有漏電現象（xiàng），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（fèn）開，不能混（hún）插（chā）。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（diàn）。

（5）實驗管理器

具（jù）有設定實驗時間、定時（shí）報（bào）警、切斷電源等功（gōng）能；還可以自動記錄與區分由於接線或操（cāo）作錯誤所造成的漏電告警、儀表超量程告警等。

（6）控製屏其它設施（shī）

控製（zhì）屏正麵大凹槽內，設有兩根（gēn）不鏽（xiù）鋼管，可掛置實驗部件，凹槽底部設有12芯、10芯、4芯、3芯等插座，掛件的供電由這些插座提（tí）供。控製屏兩邊設有單相三極220V電源插座及三相四極380V電（diàn）源插座，還（hái）設有實驗台照明用的40W日光燈一盞。

　2、DK02實驗桌

實驗（yàn）桌為鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，桌麵為防火、防水、耐磨（mó）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、櫃門（mén），用於放（fàng）置工具、存放掛件及資料等。桌麵用於安裝（zhuāng）電源控製屏並提供一（yī）個（gè）寬（kuān）敞舒適的工作台麵。實驗桌還設（shè）有四個萬向輪和四個固（gù）定調節機構，便於移（yí）動和固（gù）定（dìng），有利於實驗室的布（bù）局。

3、DQ03－1不鏽鋼電機導軌、光碼盤測速係統（日本歐姆龍1024光（guāng）電編碼器）及（jí）數顯（xiǎn）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（gòng）12隻5A/1000V的晶（jīng）閘管，分（fèn）成正（zhèng）、反橋兩組，每隻晶閘管均（jun1）設有保護裝（zhuāng）置，正、反橋晶閘管可（kě）通過外加信號進行觸發（fā）（留有觸發脈衝輸入接口），可更好的完成設計性實驗；設有（yǒu）帶鏡麵精密指針式直流（liú）電壓表±300V，精度（dù）1.0級帶鏡麵直流電流表±2A，精度（dù）1.0級各一隻和平（píng）波電抗器一組。

6、DK04三相晶閘管觸發電路

提（tí）供三相觸發電（diàn）路、功放電路等，與“DK03”配套使用。

7、DK05晶閘管觸發電路實（shí）驗

提（tí）供（gòng）單結晶體管觸發電路、正弦波（bō）同步移相觸（chù）發電路、鋸齒波同步移相觸發電路、單相交流調壓觸發電路及單相並聯逆變觸發電路共五種觸發電路。

8、DK06電（diàn）機調速控製實驗（Ⅰ）

提供以下模塊：電（diàn）流反饋與過流保（bǎo）護（hù）（FBC+FA）、給定器（qì）（G）、轉速變換器（FBS）、速度調節器（ASR）、反號（hào）器（AR）、電流調節器（ACR）、轉矩極性鑒別（DPT）、零（líng）電平檢（jiǎn）測（DPZ）及邏輯控製器（DLC）。

9、DK07直流斬波電路

主要由斬波器觸發電路及斬波主電路兩大部分組成。

10、DK08給（gěi）定及實驗器件

提供給定（±15V可調電壓（yā）輸出）、壓敏電阻（作為過壓保護元件，內部已連成（chéng）三（sān）角形接法）、二極管（guǎn）、24V電源及電感。

11、DK09新器件特性實（shí）驗

提供SCR、MOSFET、IGBT、GTO、GTR新器件，與DJK06配套使用，可測定其特性曲線（xiàn）；與（yǔ）DJK12配套使用，可完成電力電子新器件的驅動特性實驗。

12、DK10可調電阻、電容箱

提供耐壓（yā）AC63V的可調電容三組，調節（jiē）範圍（wéi）為0.1～11.37uF，0～999KΩ十進製（zhì）可調電阻兩（liǎng）組。

13、DK11單相調壓與可調負載

提供了一隻0～250V/0.5KVA單相交流自耦調壓（yā）器，為（wéi）相應的實驗提供（gòng）可調電源（yuán）；一（yī）個（gè）整流濾波電路以及0～90Ω/1.3A（串聯）或0～45Ω/2.6A（並聯）瓷盤可調電阻（zǔ），為相應的實（shí）驗（yàn）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（biàn）壓器一（yī）個（該變壓器有2套（tào）副邊繞組，原、副邊繞組的電壓為127V/63.6V/31.8V），用於異步電機（jī）串級調速實驗和三相橋式、單相（xiàng）橋式有源（yuán）逆變（biàn）電路實驗；還設有三相不控整流電路和逆變變壓器各一（yī）組。

15、DK13功率器件（jiàn）驅動電路（lù）實驗（yàn）箱

主（zhǔ）要（yào）是為完成新器件特性實驗（yàn）提供驅（qū）動和保護電路，使學（xué）生了解電力電子新器（qì）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（diàn）源。

（2）驅（qū）動電路：包括MOSFET、IGBT、GTR和GTO的驅動電路。其中IGBT的驅動（dòng）電路采用（yòng）了專用芯片（piàn）EXB841。

（3）PWM波形發生器：由SG3525為核心的PWM波形發生器主要（yào）為新器件驅動電路提供PWM驅動波形；可以通過頻率（lǜ）調節旋鈕進行頻率調節；通過占（zhàn）空比電（diàn）位器來調節PWM波的占空比；頻率（lǜ）範圍分為2擋，通過（guò）鈕子開關切換，高頻檔是為MOSFET和IGBT驅（qū）動電（diàn）路（lù）提供PWM波形，頻率調節（jiē）範圍4KHz～10KHz；低頻檔是為GTR和GTO驅動電路（lù）提（tí）供PWM波形，頻率調節範圍400Hz～1KHz；占空比均能從0%調至100%。

16、DK14單相交直交變頻原理

根據普通高等教（jiāo）育“九五（wǔ）”重點教材，王兆安，黃俊主編（biān）的《電力電子技（jì）術》(第四版)的相（xiàng）關內（nèi）容進行開發，用（yòng）於展示交直交變頻原理（lǐ），主要讓學生了（le）解SPWM正弦波脈寬（kuān）調製信號的形成方法，了解（jiě）IGBT管專用集（jí）成驅動芯片的特點（diǎn）及其使（shǐ）用。能完成如下實驗（yàn）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（diàn）感和電機）時的工作情（qíng）況和波形（xíng），並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（zuò）特性。

17、DK15自控原理實驗

提供穩壓電源（yuán）、交/直流數字電壓表、低頻函數信號發生器（qì）、六（liù）位數顯（xiǎn）頻率計、階躍信號發生器及典型的控製環節（比例環節、慣（guàn）性環節、積分環節、超前滯後校正環（huán）節，還可以（yǐ）組成微分、延遲等各種電路）等。

18、DK16自控原理實驗

提供穩（wěn）壓電源、階躍信號發生器、典型的控製環節（比例環（huán）節、慣性環節、積（jī）分環節、超前滯後校正環節，還（hái）可（kě）以組成微（wēi）分、延遲等各種（zhǒng）電路）及自由布線區（以便（biàn）自由組合實（shí）驗線路進行實驗）

19、DK17雙閉環H橋DC/DC變換直流（liú）調速係統

通過對四個橋臂上IGBT管的觸發控製，來實現（xiàn）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、控製電路部分和調節部分。主回路由（yóu）直流電源、四種IGBT管組成；控製回路部分由專用芯片（piàn）產生PWM脈衝波，PWM波脈衝發生器產生的四路控（kòng）製脈（mò）衝，分別（bié）驅動（dòng）四個橋臂的IGBT管（guǎn）；調節部分由（yóu）兩個PI調節（jiē）器組成（chéng），並通過速度（dù）環、電流環構成（chéng）的反饋回路（lù）使電機的轉速穩定運行（háng）在給定的轉速下。本（běn）實驗箱可完成的實驗項目有：（1）、全（quán）橋DC/DC變換電路實驗（2）、雙閉環可逆直流脈寬調速實驗。

20、DK18電機（jī）調速控製實驗（Ⅱ）

提供（gòng）以下模塊：觸發選擇器（TS）、絕對（duì）值放大器（GAB）、電流（liú）符號選擇器（CSS）、電（diàn）壓調節器（AVR）、零速（sù）封鎖器（DZS）及電壓隔離（lí）器（TVD）。與“DK06”配（pèi）合使用完成“三閉環錯位選觸無環流可逆直流調（diào）速係統實驗”。

21、DK19半橋型開關穩壓（yā）電源（yuán）

提供了半（bàn）橋型開關穩壓電源的主（zhǔ）電路和控製電路，主電路中的電力電子器件為電力MOSFET管；控（kòng）製（zhì）電路采用專用PWM控製集成電路SG3525，采用恒頻脈寬調製控製方案。可完成“開關電路在開（kāi）環與（yǔ）閉環下負載特性的測試”以及（jí）“電源電壓波動對輸（shū）出的影響”等實驗內（nèi）容。

22、DK20直流斬波實驗

根（gēn）據西安交通大學王兆安教授和（hé）黃俊教授主編的《電力電（diàn）子技術》(第四（sì）版)中相關的直（zhí）流斬波內容而設計的；提供組成直流斬波電（diàn）路所需的元器件和采用專用的PWM控製集成電（diàn）路SG3525。可（kě）完（wán）成教材中（zhōng）降壓斬波電路（BuckChopper）、升壓斬波電路（BoostChopper）、升降（jiàng）壓斬波電路（Boost-BuckChopper）、Cuk斬波電路、Sepic斬波電路、Zeta斬（zhǎn）波電路六種典型實驗。

23、DK21斬控式交流調壓電路

根據西安交大（dà）王兆（zhào）安（ān）教授和黃（huáng）俊教（jiāo）授主編的《電力電子技術》(第四版)中相關的內容而設計的，采用全控型器件IGBT管實現“斬控式交流調壓實驗”。

24、DK22單相調壓/調功電路

根據西安交通大學（xué）王兆安（ān）教授（shòu）和黃俊教授主編（biān）的相關內容而設計的，實（shí）現

單相交流調壓和交（jiāo）流調功的實驗內容。采用的電力電子器件為雙向晶閘管，在交（jiāo）流（liú）調壓實驗中采用（yòng）由雙向觸發二極管構成觸發控製電路；在交流調功實驗中采用（yòng）由555時基電路組成觸發控製電路。

25、DK23單端反激式隔離開關電源

輸入交流電壓範（fàn）圍為50V～200V，輸出為三組直流電（diàn）源，分別為+5V、5A；+12V、1A；-12V、1A，在輸入交（jiāo）流電壓和直（zhí）流輸出（chū）負載變化（huà）時輸（shū）出電壓的變化率小於0.3%。

26、DK24　PS-ZVS-PWM軟開關技術

　　主要（yào）包括H橋電路、控製電路和穩壓反饋電路。用於展現移相零電壓開（kāi）關的電（diàn）路結構和工作原理。H橋電路有四（sì）隻MOSFET管組成，控製電路采用全（quán）橋軟開關電源移相PWM控（kòng）製芯（xīn）片UCC3895和驅動芯片（piàn）HIP4081，穩壓反饋電路由TL431等元件組成。

27、DK25整流電路有源功率因數校（xiào）正

　　主（zhǔ）要有整流（liú）電路、升（shēng）壓變換器、控製電路三部分組成。控製電路采用功率因（yīn）數控製芯片UCC3817N和外圍元器件組成,最大輸出功率為100W（200V±5%，0.5A），工作頻率為（wéi）100KHz。采用模塊化設計（jì），通過適當的連線（xiàn）可以完成（chéng）下列實驗項目：

(1)無濾波電容的整流電（diàn）路（lù）帶純阻性負載的測試

(2)有濾波電容的整流電（diàn）路帶純（chún）阻（zǔ）性（xìng）負載的測試

(3)整流電（diàn）路有（yǒu）源功率因數校正的測試（shì）

(4)控製（zhì）電路的（de）波形測試，功率柵極控製信號觀察（chá）

(5)整流電路有源功率因數校正電路的（de）性能測試（shì）

28、DK26單端（duān）電流反（fǎn）饋（kuì）他激式隔（gé）離開關電源

采用專用集成電路UC3844作（zuò）PWM控製器，可直接驅動MOSFET功率場效應管。通過與直流可調電源、負載的配合（hé）可展示電路原理，各點波（bō）形測試，輸入電壓（yā）和負（fù）載改變時的波形變化（huà）和性能測試等項目。

29、DK27升、降壓與複合斬波電路

通過PWM控製器與兩個IGBT三極管，兩（liǎng）個二極管的簡單聯結，配以發電機、電動機的組合（hé）負荷，用雙蹤示波器（qì）能展示降壓電路的第一象限電壓-電流圖（tú），升壓電路的第二象限電壓-電（diàn）流圖，複合電路的第一、第二象限（xiàn）電壓－電流圖（tú）。同時能展示以上三種狀態下（xià）的續流、臨（lín）界斷流、斷流時的電壓、電流波形(改變輸入電壓、改變PWM脈寬、改變負荷電機力矩)。並可簡單的聯結成升、降壓與（yǔ）複合電路，由於結構上的特點，實驗還可演示斬波電路電機負荷能耗製動、回饋製動等（děng）的（de）實驗效果。

30、DK28三相異步電（diàn）機變頻（pín）調速控製

針（zhēn）對目前工業用變頻器隻能對輸入信號及輸出的結果（guǒ）進行觀測（cè），無（wú）法得知其內部的詳細（xì）工作過程的缺點，開（kāi）發本實驗裝置（zhì），著（zhe）重從“變頻（pín）原（yuán）理”出發，通過實驗讓學生了解整個變頻的過程。

提供三相正弦波脈寬調製（SPWM）、馬（mǎ）鞍波（PWM）、三相空間（jiān）電壓矢（shǐ）量脈寬調製（SVPWM）三種（zhǒng）變頻實驗方式，麵（miàn）板上設有相應的測試點，可方便（biàn）地用示波（bō）器進行觀測。此外，麵板上設計有計算機接口，可（kě）與計算機聯機進行實驗，還留有可編程控製器（PLC）接口。

31、DK29單相智能功率、功率因數表（biǎo）

由24位專用DSP、16位高（gāo）精度AD轉換器和高速MPU單元設計爾成，通過鍵控、數顯窗口實現人機對話功能控製模式。軟件上采用RTOS設計思路，同時配有PC監控軟件來加強分析能力。能（néng）測量電路的功率、功率因數。功率（lǜ）測量精度為1.0級，功率因數測量範圍0.3-1.0，電壓電流量程為450V和（hé）5A，能自動判別負載性質（zhì）（感（gǎn）性顯示“L”，容性顯示“C”，純電阻不顯示），並可存儲測量數據，供隨時查閱。

32、DQ07-1直流（liú）發電機(220W)

33、DQ09直流並勵電動機

34、DQ11三相線繞式異步電動機

35、DK30線繞式異（yì）步電機轉子專（zhuān）用箱

36、DQ17單相電阻啟動異步電動機

37、DQ20三相鼠籠異步電動機

38、實驗（yàn）連接線：根據不同實驗項目的特點，配備兩種（zhǒng）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（xiàn）（不存在任何觸電的可能），裏麵采用無氧銅抽絲而成頭發絲般細的（de）多（duō）股線，達（dá）到超軟目的，外（wài）包丁晴聚氯（lǜ）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（xīn）銅質（zhì）件外套鈹輕銅彈片，接觸（chù）安全可（kě）靠；弱（ruò）電部分采用彈性鈹輕銅裸露結構聯接線，兩（liǎng）種導線都隻能配合相應內孔的插座，這樣大大提高了實驗（yàn）的安全及合理（lǐ）性。

五、電力電子技術及電機控製實驗裝置實（shí）驗（yàn）項目（所列器材全部配置時）

（一（yī））電（diàn）力電子技術實驗項目

1．單結（jié）晶體（tǐ）管觸發電路

2．正（zhèng）弦波同（tóng）步移（yí）相觸發電路實（shí）驗

3．鋸齒波同步移（yí）相觸發電路實驗

4．單相半（bàn）波可控整流電路實驗

5．單相橋式半控整流電路（lù）實驗

6．單相（xiàng）橋式全控整流及（jí）有源逆變電路實驗

7．三相半波可控整流電路實驗

8．三相橋式半控整流（liú）電路實驗

9．三相半波有源逆變電路實驗（yàn）

10．三相橋式全控整流及有源逆變電路實（shí）驗