教學(xué)設(shè)備

DBC-2 現(xiàn)代電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置

一、概述
　　DBC-2 現(xiàn)代電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置是依據(jù)西安交通大學(xué)王兆安編著的《電力電子技術(shù)》（第五版）、《半導(dǎo)體變流技術(shù)》教材實(shí)驗(yàn)大綱的要求，吸收國(guó)內(nèi)、外同類(lèi)產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，充分考慮了實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，精心研制而成。

(此圖片僅作為結(jié)構(gòu)參考，具體實(shí)物要根據(jù)配置而定）

二、適用范圍
　　現(xiàn)代電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置涵蓋了各類(lèi)院校所開(kāi)設(shè)的"電力電子技術(shù)"、"半導(dǎo)體變流技術(shù)"等專(zhuān)業(yè)課程所要求的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。
三、技術(shù)性能
　　1、輸入電源: 三相四線(xiàn)(或三相五線(xiàn) 380V±10％ 50HZ)
　　2、工作環(huán)境: 溫度-10℃－+40℃　相對(duì)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、DX01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(guò)流保護(hù)措施）提供交流電源：三相交流電源220V/1.5A,經(jīng)過(guò)380V//220V 隔離變壓器輸出)
　　（2）高壓直流電源：輸出220V/0.5A，具有輸出短路保護(hù)。
　　（3）數(shù)字式儀表
　�、伲�交流數(shù)字電壓表：可通過(guò)其下方的波段開(kāi)關(guān)切換指示三相電網(wǎng)輸入線(xiàn)電壓，精度1.0級(jí)；
　�、冢�真有效值交流數(shù)字電壓表一只：測(cè)量范圍0～500V，量程自動(dòng)判斷、自動(dòng)切換，精度0.5級(jí)，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(cè)量范圍0～5A，量程自動(dòng)判斷、自動(dòng)切換，精度0.5級(jí)，三位半數(shù)顯，為調(diào)速系統(tǒng)提供電流的指示；
　�、埽�直流數(shù)字電壓表一只：測(cè)量范圍0～500V，三位半數(shù)顯，輸入阻抗為10MΩ，精度0.5級(jí)；
　　⑤．直流數(shù)字電流表一只：測(cè)量范圍0～5A，三位半數(shù)顯，精度0.5級(jí)，具有短路保護(hù)等功能。
　　（4）帶鏡面的指針表：直流電壓表（測(cè)量范圍0～±300V，為中零式，精度為1.0級(jí)）直流電流表（測(cè)量范圍0～±2A，為中零式，精度為1.0級(jí)）
　�。�5）三相可調(diào)電阻（90Ω×2/0.41A一個(gè) 、900Ω×2/0.41A兩個(gè)）
　�。�6）平波電抗器：提供100mH、200mH、700mH電感，在1A下保持線(xiàn)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(shí)驗(yàn)提供可調(diào)交流電源，并帶短路保護(hù)。
（9）三相整流濾波電路：可對(duì)單相及三相交流電源進(jìn)行整流和濾波，具有輸出短路保護(hù)。
　�。�10）變壓器：提供三相芯式變壓器一個(gè)（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(shí)驗(yàn)。
　�。�11）人身安全保護(hù)體系 三相隔離變壓器一組：三相電源首先通過(guò)三相漏電保護(hù)器，然后經(jīng)鑰匙開(kāi)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(jì)），對(duì)人身安全起到一定的保護(hù)作用。
　　電流型漏電保護(hù)裝置：控制屏若有漏電現(xiàn)象，漏電流超過(guò)一定值，即切斷電源。
    實(shí)驗(yàn)連接線(xiàn)及插座：強(qiáng)、弱電連接及插座分開(kāi)，不能混插。強(qiáng)電連接線(xiàn)及插座采用全封閉工藝，使用安全、可靠、防觸電。
　　（12）控制屏其它設(shè)施 控制屏正面大凹槽內(nèi)，設(shè)有兩根鋼管，可掛置實(shí)驗(yàn)部件，凹槽底部設(shè)3芯插座， 掛件的供電由這些插座提供。控制屏兩側(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(shí)驗(yàn)桌
　　實(shí)驗(yàn)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(jiān)固，形狀似長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，造形美觀(guān)大方；設(shè)有兩個(gè)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(gè)寬敞舒適的工作臺(tái)面。實(shí)驗(yàn)桌還設(shè)有四個(gè)萬(wàn)向輪和四個(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、DX03 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(xiǎn)絲保護(hù)裝置，晶閘管可通過(guò)外加觸發(fā)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)。 三相觸發(fā)電路由KC04、KC41、KC42、4066等集成電路組成，可通過(guò)鈕子開(kāi)關(guān)選擇雙窄脈沖或?qū)捗}沖，同時(shí)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(shí)驗(yàn)、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(shí)驗(yàn)，正弦波觸發(fā)電路及TCA785集成觸發(fā)電路。
5、DK07直流斬波實(shí)驗(yàn)
根據(jù)西安交通大學(xué)王兆安教授和黃俊教授主編的《電力電子技術(shù)》(第五版)中相關(guān)的直流斬波內(nèi)容而設(shè)計(jì)的；提供組成直流斬波電路所需的元器件和采用專(zhuān)用的PWM控制集成電路SG3525�？赏瓿山滩闹薪祲簲夭�電路（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)。
6、DK09新器件特性實(shí)驗(yàn)
提供SCR、MOSFET、IGBT、GTO 、GTR新器件，與給定模塊配套使用，可測(cè)定其特性曲線(xiàn)。
7、DK13功率器件驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路　　
主要是為完成新器件特性實(shí)驗(yàn)提供電源、驅(qū)動(dòng)電路及PWM波形發(fā)生器。
　�。�1）電源：為驅(qū)動(dòng)電路提供電源，包括±5V、±15V和+20V直流電源。
　�。�2）驅(qū)動(dòng)電路：包括 MOSFET和IGBT的驅(qū)動(dòng)電路。其中IGBT的驅(qū)動(dòng)電路采用專(zhuān)用芯片EXB841，其它的由運(yùn)放、門(mén)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(dòng)電路提供PWM驅(qū)動(dòng)波形，可以通過(guò)頻率調(diào)節(jié)旋鈕進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)；通過(guò)占空比電位器來(lái)調(diào)節(jié)PWM波的占空比。頻率范圍分為2擋，通過(guò)鈕子開(kāi)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和GTO驅(qū)動(dòng)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%。
8、DK14單相交直交變頻原理
　　根據(jù)普通高等教育"九五"國(guó)家級(jí)重點(diǎn)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(jìn)行開(kāi)發(fā)。用于展示交直交變頻原理，主要讓學(xué)生了解SPWM正弦波脈寬調(diào)制信號(hào)的形成方法，了解IGBT管專(zhuān)用集成驅(qū)動(dòng)芯片的特點(diǎn)及其使用，能完成如下實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：
　　1）SPWM波形成的過(guò)程；
　　2）交直交變頻電路在不同負(fù)載（電阻，電感）時(shí)的工作情況和波形，并研究工作頻率對(duì)電路工作波形的影響；
　　3）IGBT管專(zhuān)用集成驅(qū)動(dòng)芯片的工作特性。
9、DK17雙閉環(huán)H橋DC/DC變換直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)
  通過(guò)對(duì)四個(gè)橋臂上IGBT管的觸發(fā)控制，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)可逆直流他勵(lì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)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(diào)節(jié)部分。主回路由直流電源、四種IGBT管組成；控制回路部分由專(zhuān)用芯片產(chǎn)生PWM脈沖波，PWM波脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的四路控制脈沖，分別驅(qū)動(dòng)四個(gè)橋臂的IGBT管；調(diào)節(jié)部分由兩個(gè)PI調(diào)節(jié)器組成，并通過(guò)速度環(huán)、電流環(huán)構(gòu)成的反饋回路使電機(jī)的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行在給定的轉(zhuǎn)速下。本實(shí)驗(yàn)掛件可完成的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有：（1）全橋DC/DC 變換電路實(shí)驗(yàn)（2）雙閉環(huán)可逆直流脈寬調(diào)速實(shí)驗(yàn)。
10、DK19半橋型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源
　　提供了半橋型開(kāi)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(zhuān)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(kāi)關(guān)電路在開(kāi)環(huán)與閉環(huán)下負(fù)載特性的測(cè)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。
  11、DX17實(shí)驗(yàn)元器件
　　提供晶閘管（均設(shè)有RC吸收和保險(xiǎn)絲保護(hù)）、壓敏電阻（作為過(guò)壓保護(hù)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、DK21斬控式交流調(diào)壓電路
根據(jù)西安交通大學(xué)王兆安教授和黃俊教授主編的《電力電子技術(shù)》（第五版）相關(guān)內(nèi)容而設(shè)計(jì)，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) ” 。
13、DX03-1 三相可控整流電路（二）
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(xiǎn)絲保護(hù)裝置，晶閘管可通過(guò)外加觸發(fā)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)。 三相觸發(fā)電路由專(zhuān)用晶閘管新型集成觸發(fā)電路Tc787組成，體現(xiàn)了現(xiàn)代晶閘管觸發(fā)技術(shù)的最新應(yīng)用；同時(shí)提供六路觸發(fā)脈沖功放電路等。
14、DQ07-1直流發(fā)電機(jī)（DC220V，240W）
15、DQ09直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī) （DC220V，185W）
16、DQ03-1 固定電機(jī)導(dǎo)軌、測(cè)速系統(tǒng)及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表
17、實(shí)驗(yàn)連接線(xiàn)：
根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的特點(diǎn)，配備兩種不同的實(shí)驗(yàn)聯(lián)接線(xiàn)，強(qiáng)電部分采用高可靠護(hù)套結(jié)構(gòu)手槍插連接線(xiàn)（不存在任何觸電的可能），里面采用無(wú)氧銅抽絲而
成頭發(fā)絲般細(xì)的多股線(xiàn)，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)，插頭采用實(shí)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(xiàn)，兩種導(dǎo)線(xiàn)都只能配合相應(yīng)內(nèi)孔的插座，這樣大大提高了實(shí)驗(yàn)的安全及合理性。
18、★配套電力電子多媒體課件適應(yīng)所有的教材，內(nèi)容豐富并可隨意調(diào)取。合理地運(yùn)用多媒體課件教學(xué)系統(tǒng)，可以很大程度上減輕老師講課的工作量。(包含以下內(nèi)容):
第1章  電力電子技術(shù)概述
第2章  電力電子器件概述
第3章  晶閘管的結(jié)構(gòu)及導(dǎo)通關(guān)斷原理
第4章  晶閘管的特性與主要參數(shù)
第5章  晶閘管的測(cè)試
第6章  晶閘管的導(dǎo)通與關(guān)斷實(shí)驗(yàn)
第7章  觸發(fā)電路的要求及簡(jiǎn)易觸發(fā)電路
第8章  單結(jié)晶體管的結(jié)構(gòu)、伏安特性與主要參數(shù)
第9章  單結(jié)晶體管觸發(fā)電路
第10章  單相半波可控整流電路電阻性負(fù)載的結(jié)構(gòu)與工作原理
第11章  單相半波可控整流電路電感性負(fù)載的工作原理
第12章  單相橋式全控整流電路電阻性負(fù)載工作原理及主要參數(shù)計(jì)算
第13章  單相橋式全控整流電路電感性負(fù)載工作原理及主要參數(shù)計(jì)算
第14章  單相橋式全控整流電路反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載工作原理及主要參數(shù)計(jì)算
第15章  有源逆變的工作原理
第16章  逆變失敗與逆變角的限制
第17章  單相橋式半控整流電路電阻性負(fù)載工作原理及主要參數(shù)計(jì)算
第18章  單相橋式半控整流電路電感性負(fù)載工作原理及主要參數(shù)計(jì)算
第19章  SS6B電力機(jī)車(chē)牽引電動(dòng)機(jī)主電路
第20章  雙向晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理
第21章  雙向晶閘管的主要參數(shù)
第22章  雙向晶閘管的測(cè)試
第23章  雙向晶閘管觸發(fā)電路
第24章  單相交流調(diào)壓電路
第25章  GTO（可關(guān)斷晶閘管）的結(jié)構(gòu)與工作原理
第26章  GTR（大功率晶閘管）的結(jié)構(gòu)、特性與工作原理
第27章  IGBT（絕緣柵極晶體管）的結(jié)構(gòu)、特性與工作原理
第28章  DC-DC電路（直流斬波電路）的基本工作原理及降壓斬波電路
第29章  升壓斬波電路與升降壓斬波電路
第30章  直流斬波（開(kāi)關(guān)電源）電路實(shí)驗(yàn)
第31章  感應(yīng)加熱的原理與發(fā)展歷史及中頻感應(yīng)加熱電源的用途
第32章  中頻感應(yīng)加熱電源的組成
第33章  三相半波可控整流電路電阻性負(fù)載工作原理及參數(shù)計(jì)算
第34章  三相半波可控整流電路大電感負(fù)載工作原理及參數(shù)計(jì)算
第35章  三相橋式全控整流電路電阻性負(fù)載工作原理及參數(shù)計(jì)算
第36章  三相橋式全控整流電路大電感負(fù)載工作原理及參數(shù)計(jì)算
第37章  鋸齒波同步觸發(fā)電路的組成與工作原理
第38章  鋸齒波同步觸發(fā)電路調(diào)試
第39章  無(wú)源逆變電路的基本工作原理及換流方式
第40章  電壓型和電流型逆變器電路
第41章  單相并聯(lián)逆變電路調(diào)試
第42章  變頻器的用途與基本結(jié)構(gòu)
第43章  變頻器主電路結(jié)構(gòu)
第44章  單相橋式PWM逆變電路工作原理
第45章  三相橋式PWM變頻電路的工作原理
第46章  PWM變頻電路的調(diào)制控制方式
第47章  單相正弦波脈寬調(diào)制SPWM逆變電路調(diào)試

五、本裝置能開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（以上配置）
（一）晶閘管觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
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）單相集成鋸齒波觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)（由 Tca785 組成）
5）三相集成鋸齒波觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)（由 KC04/KC09 等組成）
（二）晶閘管線(xiàn)路實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
1）單相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn)
2）單相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)
3）單相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn)
4）三相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn)
5）三相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)
6）三相半波有源逆變電路實(shí)驗(yàn)
7）三相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn)
8）單相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)
9）三相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)
（三）電力電子器件特性及驅(qū)動(dòng)保護(hù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
1）單向晶閘管（ SCR ）特性實(shí)驗(yàn)
2）可關(guān)斷晶閘管（GTO）特性實(shí)驗(yàn)
3）功率場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET）特性實(shí)驗(yàn)
4）功率晶體管（GTR ）特性實(shí)驗(yàn)
5）絕緣雙極性晶體管（IGBT）特性實(shí)驗(yàn)
6）可關(guān)斷晶閘管（GTO）驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路實(shí)驗(yàn)
7）功率場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET）驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路實(shí)驗(yàn)
8）功率晶體管（GTR）驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路實(shí)驗(yàn)
9）絕緣雙極性晶體管（IGBT）驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路實(shí)驗(yàn)
（四）典型新器件線(xiàn)路實(shí)驗(yàn)
1）單相正弦波脈寬調(diào)制（ SPWM ）逆變電路實(shí)驗(yàn)
2）半橋型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的性能研究
3）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）
4）斬控式交流調(diào)壓電路
5）DC/DC變換電路
（五）直流電機(jī)的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)
1）直流電機(jī)的開(kāi)環(huán)調(diào)速系統(tǒng)（三相全控橋SCR）
2）直流電機(jī)的雙閉環(huán)可逆脈寬調(diào)速系統(tǒng)（PWM/IGBT）
六、實(shí)驗(yàn)測(cè)量?jī)x表組件及掛箱明細(xì)表：