電力電子及電機控制技術實驗裝置，電機實訓裝置
2023-06-19 08:15電力電子及電機控制技術實驗裝置
一、適用范圍
電力電子及電機控制技術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(diào)速”、“交流調(diào)速”、“電機控制”、“電力拖動自動控制系統(tǒng)”及“控制理論”等專業(yè)課程所要求的實驗項目。
二、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：1600mm（長）X700mm（寬）X1600mm（高）
三、裝置的基本裝備
1、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（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
直流電源：輸出0-220V/0.5A，數(shù)字電壓表顯示，具有輸出短路保護。
（3）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、接觸器到隔離變壓器，使主電路輸出與電網(wǎng)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(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。
（4）實驗管理器
具有設定實驗時間、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。
（5）控制屏其它設施
控制屏正面大凹槽內(nèi)，設有兩根方型不銹鋼管，可掛置實驗部件，凹槽底部設有7芯、3芯等插座， 掛件的供電由這些插座提供�？刂破羶蓚仍O有單相三極220V電源插座及三相四極380V電源插座。
四、實驗組件
1、DQ03－1不銹鋼電機導軌、光碼盤測速系統(tǒng)（日本歐姆龍1024光電編碼器）及數(shù)顯轉速表
2、DQ27三相可調(diào)電阻（每組900Ω×2/0.41A）
3、DK03晶閘管主電路
提供12只5A/1000V的晶閘管，分成正、反橋兩組，每只晶閘管均設有保護裝置，正、反橋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。
4、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。
5、DK05晶閘管觸發(fā)電路實驗
提供單結晶體管觸發(fā)電路、正弦波同步移相觸發(fā)電路、鋸齒波同步移相觸發(fā)電路、單相交流調(diào)壓觸發(fā)電路及單相并聯(lián)逆變觸發(fā)電路共五種觸發(fā)電路。
6、DK06電機調(diào)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(diào)節(jié)器（ASR）、反號器（AR）、電流調(diào)節(jié)器（ACR）、轉矩極性鑒別（DPT）、零電平檢測（DPZ）及邏輯控制器（DLC）。
7、DK07直流斬波電路
主要由斬波器觸發(fā)電路及斬波主電路兩大部分組成。
8、DK08給定及實驗器件
提供給定（±15V可調(diào)電壓輸出）、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、24V電源及電感。
9、DK10可調(diào)電阻、電容箱
提供耐壓AC63V的可調(diào)電容三組，調(diào)節(jié)范圍為0.1～11.37uF，0～999KΩ十進制可調(diào)電阻兩組。
10、DK11單相調(diào)壓與可調(diào)負載
提供了一只0～250V/0.5KVA單相交流自耦調(diào)壓器，為相應的實驗提供可調(diào)電源；一個整流濾波電路以及0～90Ω/1.3A（串聯(lián)）或0～45Ω/2.6A（并聯(lián)）瓷盤可調(diào)電阻，為相應的實驗提供一個可調(diào)的阻性負載。
11、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(diào)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和逆變變壓器各一組。
12、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、GTR和GTO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(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，通過鈕子開關切換，高頻檔是為MOSFET和IGBT驅動電路提供PWM波形，頻率調(diào)節(jié)范圍4KHz～10KHz；低頻檔是為GTR和GTO驅動電路提供PWM波形，頻率調(diào)節(jié)范圍400Hz～1KHz；占空比均能從0%調(diào)至100%。
13、DK18電機調(diào)速控制實驗（Ⅱ）
提供以下模塊：觸發(fā)選擇器（TS）、絕對值放大器（GAB）、電流符號選擇器（CSS）、電壓調(diào)節(jié)器（AVR）、零速封鎖器（DZS）及電壓隔離器（TVD）。與“DK06”配合使用完成“三閉環(huán)錯位選觸無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實驗”。
14、DQ07-1直流發(fā)電機(220W)
15、DQ09直流并勵電動機
16、DQ20三相鼠籠異步電動機
17、智能數(shù)字直流電壓、電流表掛件
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，為可逆調(diào)速系統(tǒng)提供電壓指示；
直流數(shù)字電流表兩只：測量范圍為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，為可逆調(diào)速系統(tǒng)提供電流指示。
18、智能數(shù)字交流電壓、電流表掛件
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；
真有效值交流數(shù)字電流表兩只：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；
19、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(lián)接線，兩種導線都只能配合相應內(nèi)孔的插座，這樣大大提高了實驗的安全及合理性。
六、電力電子及電機控制技術實驗裝置能開設的實驗項目
（一）電力電子技術實驗項目
1、單結晶體管觸發(fā)電路實驗
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、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、相橋式全控整流電路實驗
11、單相交流調(diào)壓電路實驗(1)
12、單相交流調(diào)壓電路實驗(2)
13、三相交流調(diào)壓電路實驗
14、SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT 特性實驗
15、GTO、MOSFET、GTR、IGBT 驅動與保護電路
16、直流斬波電路的性能研究（六種典型線路）
（二）直流電機調(diào)速系統(tǒng)實驗
1、晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)和環(huán)節(jié)特性的測定實驗
2、晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)主要單元的調(diào)試
3、單閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實驗
4、雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實驗
（三）全控型器件特性實驗內(nèi)容
1、功率場效應晶體管(MOSFET)的主要參數(shù)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
6、電力晶體管（GTO）驅動電路的研究
7、電力晶體管（GTO）的特性研究
七、配置清單
電力電子及電機控制技術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(diào)速”、“交流調(diào)速”、“電機控制”、“電力拖動自動控制系統(tǒng)”及“控制理論”等專業(yè)課程所要求的實驗項目。
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：1600mm（長）X700mm（寬）X1600mm（高）
三、裝置的基本裝備
1、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（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
直流電源：輸出0-220V/0.5A，數(shù)字電壓表顯示，具有輸出短路保護。
（3）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、接觸器到隔離變壓器，使主電路輸出與電網(wǎng)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(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。
（4）實驗管理器
具有設定實驗時間、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。
（5）控制屏其它設施
控制屏正面大凹槽內(nèi)，設有兩根方型不銹鋼管，可掛置實驗部件，凹槽底部設有7芯、3芯等插座， 掛件的供電由這些插座提供�？刂破羶蓚仍O有單相三極220V電源插座及三相四極380V電源插座。
四、實驗組件
1、DQ03－1不銹鋼電機導軌、光碼盤測速系統(tǒng)（日本歐姆龍1024光電編碼器）及數(shù)顯轉速表
2、DQ27三相可調(diào)電阻（每組900Ω×2/0.41A）
3、DK03晶閘管主電路
提供12只5A/1000V的晶閘管，分成正、反橋兩組，每只晶閘管均設有保護裝置，正、反橋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。
4、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。
5、DK05晶閘管觸發(fā)電路實驗
提供單結晶體管觸發(fā)電路、正弦波同步移相觸發(fā)電路、鋸齒波同步移相觸發(fā)電路、單相交流調(diào)壓觸發(fā)電路及單相并聯(lián)逆變觸發(fā)電路共五種觸發(fā)電路。
6、DK06電機調(diào)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(diào)節(jié)器（ASR）、反號器（AR）、電流調(diào)節(jié)器（ACR）、轉矩極性鑒別（DPT）、零電平檢測（DPZ）及邏輯控制器（DLC）。
7、DK07直流斬波電路
主要由斬波器觸發(fā)電路及斬波主電路兩大部分組成。
8、DK08給定及實驗器件
提供給定（±15V可調(diào)電壓輸出）、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、24V電源及電感。
9、DK10可調(diào)電阻、電容箱
提供耐壓AC63V的可調(diào)電容三組，調(diào)節(jié)范圍為0.1～11.37uF，0～999KΩ十進制可調(diào)電阻兩組。
10、DK11單相調(diào)壓與可調(diào)負載
提供了一只0～250V/0.5KVA單相交流自耦調(diào)壓器，為相應的實驗提供可調(diào)電源；一個整流濾波電路以及0～90Ω/1.3A（串聯(lián)）或0～45Ω/2.6A（并聯(lián)）瓷盤可調(diào)電阻，為相應的實驗提供一個可調(diào)的阻性負載。
11、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(diào)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和逆變變壓器各一組。
12、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、GTR和GTO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(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，通過鈕子開關切換，高頻檔是為MOSFET和IGBT驅動電路提供PWM波形，頻率調(diào)節(jié)范圍4KHz～10KHz；低頻檔是為GTR和GTO驅動電路提供PWM波形，頻率調(diào)節(jié)范圍400Hz～1KHz；占空比均能從0%調(diào)至100%。
13、DK18電機調(diào)速控制實驗（Ⅱ）
提供以下模塊：觸發(fā)選擇器（TS）、絕對值放大器（GAB）、電流符號選擇器（CSS）、電壓調(diào)節(jié)器（AVR）、零速封鎖器（DZS）及電壓隔離器（TVD）。與“DK06”配合使用完成“三閉環(huán)錯位選觸無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實驗”。
14、DQ07-1直流發(fā)電機(220W)
15、DQ09直流并勵電動機
16、DQ20三相鼠籠異步電動機
17、智能數(shù)字直流電壓、電流表掛件
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，為可逆調(diào)速系統(tǒng)提供電壓指示；
直流數(shù)字電流表兩只：測量范圍為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，為可逆調(diào)速系統(tǒng)提供電流指示。
18、智能數(shù)字交流電壓、電流表掛件
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；
真有效值交流數(shù)字電流表兩只：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；
19、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(lián)接線，兩種導線都只能配合相應內(nèi)孔的插座，這樣大大提高了實驗的安全及合理性。
六、電力電子及電機控制技術實驗裝置能開設的實驗項目
（一）電力電子技術實驗項目
1、單結晶體管觸發(fā)電路實驗
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、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、相橋式全控整流電路實驗
11、單相交流調(diào)壓電路實驗(1)
12、單相交流調(diào)壓電路實驗(2)
13、三相交流調(diào)壓電路實驗
14、SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT 特性實驗
15、GTO、MOSFET、GTR、IGBT 驅動與保護電路
16、直流斬波電路的性能研究（六種典型線路）
（二）直流電機調(diào)速系統(tǒng)實驗
1、晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)和環(huán)節(jié)特性的測定實驗
2、晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)主要單元的調(diào)試
3、單閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實驗
4、雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實驗
（三）全控型器件特性實驗內(nèi)容
1、功率場效應晶體管(MOSFET)的主要參數(shù)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
6、電力晶體管（GTO）驅動電路的研究
7、電力晶體管（GTO）的特性研究
七、配置清單
| 序號 | 編號 | 名 稱 | 數(shù)量 |
| 1 | DK01 | 電源控制屏 | 1件 |
| 2 | DK02 | 實驗桌 | 1張 |
| 3 | DQ03-1 | 不銹鋼電機導軌、光碼盤測速系統(tǒng)（配日本歐姆龍1024光電編碼器）及數(shù)顯轉速表 | 1件 |
| 4 | DQ27 | 三相可調(diào)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(fā)電路 | 1件 |
| 7 | DK05 | 晶閘管觸發(fā)電路 | 1件 |
| 8 | DK06 | 電機調(diào)速控制實驗（Ⅰ） | 1件 |
| 9 | DK07 | 直流斬波電路 | 1件 |
| 10 | DK08 | 給定及實驗器件 | 1件 |
| 11 | DK09 | 新器件特性實驗 | 1件 |
| 12 | DK10 | 可調(diào)電阻、電容箱 | 1件 |
| 13 | DK11 | 單相調(diào)壓與可調(diào)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 | 1件 |
| 16 | DK18 | 電機調(diào)速控制系統(tǒng)（Ⅱ） | 1件 |
| 17 | DQ07-1 | 直流發(fā)電機（220W） | 1臺 |
| 18 | DQ09 | 直流并勵電動機 | 1臺 |
| 19 | 三相鼠籠式異步電動機 | 1臺 | |
| 20 | 智能數(shù)字直流電壓、電流表掛件 | 1件 | |
| 21 | 智能數(shù)字交流電壓、電流表掛件 | 1件 | |
| 22 | DQ06 | 高可靠護套結構插實驗連接線及配件 | 1套 |