电力电子及电气传动实验平台

一、电力电子及电气传动实验平台特点：
1、综合性强：本装置综合了目前国内各类院校电机及电气类课程的全部实验项目。
2、适应性强：能满足各类学校相应课程的实验教学，实验的深度与广度可根据需要作灵活调整，普及与提高可根据教学的进程作有机地结合。装置采用组件式结构，更换便捷，如需要扩展功能或开发新实验，只需添加部件即可，不易淘汰。
3、整套性强：从仪器仪表、专用电源、电机及其它实验部件到实验连接专用导线等均配套齐全，配套部件的性能、规格等均密切结合实验的需要进行配置。
4、直观性强：各实验挂件采用分隔结构形式，组件面板示意、图线分明，各挂件任务明确，操作、维护方便。
5、科学性强：装置占地面积少，节约实验用房，减少基建投资；配套的小电机均经特殊设计，可模拟中小型电机的特性和参数；小电机耗电省，节约能源；实验

噪声小，整齐美观，改善实验环境；电气控制实验，内容丰富，设计合理，除了加深理论知识外，还为学生走向社会打下良好的基础；测量仪表采用指针式（带超量程告警等）、数字式、智能化及人机对话等相结合，密切结合教学实验需要进行配置，使装置测量手段现代化；设有定时器兼报警记录仪，为学生实验技能的考核提供一个统一的标准。
6、开放性强：控制屏供电隔离（浮地设计），并设有内、外电压型漏电保护装置和电流型漏电保护装置，确保操作者的安全；各电源输出均有监示及短路保护等功能，使用方便；各测量仪表均有保护功能。整套装置经过精心设计，加上可靠的元器件质量及可靠工艺作为保障，产品性能优良，所有这些均为开放性实验创造了条件，有利于提高学生分析问题和解决问题的能力。
二、电力电子及电气传动实验平台技术性能：

1、       输入电源：三相四线(或三相五线) ～380V±10% 50Hz
2、工作环境：温度-10℃～+40℃  相对湿度＜85%(25℃)  海拔＜4000m
3、装置容量：＜1.5KVA
4、重 量：350Kg
5、外形尺寸：1870×700×1580mm3

三、实验项目：

（一）电力电子器件特性实验

1、单向晶闸管(SCR)特性实验

2、可关断晶闸管(GTO)特性实验

3、功率场效应管(MOSFET)特性实验

4、电力晶体管(GTR)特性实验

5、绝缘双极型晶体管(IGBT)特性实验

6、双向晶闸管特性研究

(二)现代电力电子器件线路实验

1、全桥DC/DC 变换

2、单相SPWM交直交变频原理

(三)现代控制理论的研究实验

（1）基于IGBT的比例积分（PI）调节器的双闭环H桥可逆直流调速系统

(四）直流电机实验

1、认识实验

2、复励直流发电机实验

3、并励直流电动机实验

4、串励直流电动机实验

（五）变压器实验

1、单相变压器：（测变比、空载试验、短路试验、纯电阻和阻感性负载实验）

2、三相变压器实验（变比测量、空载实验、短路实验、负载特性）

3、三相变压器的连接组和不对称短路（三相连接组判别、Y/YO-12单相短路、Y/Y-12两相短路、Y/YO零序阻抗测定）

4、单相变压器的并联运行（空载并联、阻抗电压相等的并联、阻抗电压不相等的并联）

（六）异步电机实验

1、三相笼型异步电动机的工作特性（空载试验、短路试验、负载试验）

2、三相异步电动机的起动与调速（直接起动、Y-Δ起动、自耦变压器降压起动、转子串电阻起动、 转子串电阻调速）

3、单相电容启动异步电动机（空载试验、短路试验、负载试验）

4、单相电容运转异步电动机（空载试验、短路试验、负载试验）

（七）同步电机实验

1、三相同步发电机的运行特性（空载试验、三相短路试验、纯电感负载试验、外特性、调节特性）

2、三相同步发电机的并联运行（准整步法和自整步法并网、并网发电机的有功与无功调节、V形曲线）

3、三相同步电动机实验（异步起动、V形曲线、工作特性）

4、三相同步发电机参数的测定（转差法测定同步电抗Xd和Xq、反同步旋转法测定负序电抗X-、单相电源测定零序电抗X0¬、静止法测定超瞬变同步电   抗Xd＂和Xq＂）

（八）电动机机械特性的测定

1、直流他励电动机四象限机械特性：电动及回馈制动机械特性；电动及反接制动机械特性；能耗制动机械特性；

2、三相异步电机在各种运行状态下的机械特性：测定三相绕线异步电动机在电动运行状态下的机械特性；测定三相绕线异步电动机再生发电制动机械特性；测定三相绕线异步电动机反接制动运行状态下的机械特性

3、三相异步电机M-S曲线的测绘

（九） 继电接触控制与电力拖动（电气控制）实验

1、三相异步电动机点动和自锁控制线路实验；

2、三相异步电动机的正反转控制线路实验；

3、三相异步电动机Y/△降压起动控制线路实验；

4、能耗制动控制实验；

5、两台三相异步电动机起动顺序控制

6、三相线绕式异步电机起动控制线路

7、工作台往返自动控制实验；

8、两地控制线路

四、装置的基本装备：
1、DQ01电源控制屏(铁质喷塑结构，铝质面板)

（1）交流电源

提供三相0～450V可调交流电源，同时可得到单相0～250V可调电源(配有一台三相同轴联动自耦调压器（规格1.5KVA、0～450V），克服了三只单相调压器采用链条结构或齿轮结构组成的许多缺点)。可调交流电源输出处设有过流保护

技术，相间、线间过电流及直接短路均能自动保护，克服了调换保险丝带来的麻烦。配有三只指针式交流电压表，通过切换开关指示三相电网电压和三相调压电压。
（2）高压直流电源两路

提供220V(0.5A)励磁电源及0～250V(3A)连续可调稳压电枢电源(PWM电源内设过流过压保护功能等功能)各一组，并设有直流数显电压表及切换开关。
（3）人身安全保护体系

设有三相隔离变压器一组(三相电源经钥匙开关、接触器后，到隔离变压器，再经三相调压器输出)，使输出与电网隔离，对人身安全起到一定的保护作用；

设有电压型漏电保护器，如果实验中的线路有漏电现象，即能实施保护并切断电源；

设有电流型漏电保护器，控制屏若有漏电现象，漏电流超过一定值，即切断电源。

强电连接线及插座，采用全封闭结构，使用安全、可靠、防触电。

（4）定时器兼报警记录仪（服务管理器）：具有设定时间、到时报警、切断电源及记录各（5）控制屏正面大凹槽内，设有两根不锈钢钢管，可挂仪表及实验部件。凹槽底部设有多个小圆形单相三芯220V电源插座，供仪表等部件供电用。控制屏两侧设有三极220V电源插座及三相四极380V电源插座。设有实验台照明用的220V、40W日光灯一盏。
2、DQ02实验桌：
 实验桌为铁质双层亚光密纹喷塑结构，桌面为防火、防水、耐磨高密度板,结构坚固，形状似长方体封闭式结构，造形美观大方；设有两个大抽屉、柜门，用于放置工具、存放挂件及资料等。桌面用于安装电源控制屏并提供一个宽敞舒适的工作台面。实验桌还设有四个万向轮和四个固定调节机构，便于移动和固定，有利于实验室的布局。
3、DQ03-1固定电机导轨、1024光电编码器测速系统及智能数显转速表

包括固定电机的导轨等。导轨平整度好，无应力变形，加工精细，同心度好，互换性好，能保证电机与电机、电机与测功机之间连接的同心度不超过±5丝，电机运行噪声小，实验参数典型，能较好满足实验要求。测速系统采用高精度光电编码器测速系统，克服了用测速发电机测速线性度差，测量不精确等缺点。

4、DQ05三相组式变压器（三只相同的单相变压器组成，原边220V/0.35A，副边55V/1.4A）
5、DQ07直流复励发电机

（Un=DC200V，IN=0.5A，PN=100W，n=1600RPM/min，绝缘等级E ）

6、DQ08直流串励电动机

额定电压、额定电流、额定功率和额定转速分别为220V、0.8A、120W、1400r/min

7、DQ09直流并（他）励电动机 （Un=DC220V，IN=1.1A，PN=185W，n=1500RPM，绝缘等级E ）

8、DQ10三相鼠笼式异步电动机（AC3800V/220V，接法 Y/Δ，转速1420RPM，功率100W，电流0.5A，绝缘等级E）

9、DQ11三相线绕式异步电动机（AC220V，接法 Y，转速1380RPM，功率120W ,电流0.6A，绝缘等级E）

10、GDQ12线绕式异步电机起动与调速电阻箱

提供0、2、5、15、35五档同轴联调的三相绕线异步电动机转子起动、调速电阻一组。

11、DQ14三相同步电机

作为发电机使用时，PN（W）=170W，UN(V)=220（Y），IN(A)= 0.45A， nN(r/min)= 1500，UfN（V）=14V，IfN（A）=1.2A，绝缘等级E级。

作为电动机使用时，PN（W）=90W，UN(V)=220（Y），IN(A)= 0.35A， nN(r/min)= 1500，UfN（V）=10V，IfN（A）=0.8A，绝缘等级E级。

12、DQ15单相电容起动异步电动机

（AC220V，转速 1400 RPM，功率90W ,电流1.45A，启动电容35uF ，绝缘等级E）

13、DQ16单相电容运转异步电动机

Un=220V、IN=1.0A、PN（W）=120W、n=1420r/min

14、       DQ19校正直流测功机（220V、2.2A、 355W、1500r/min）

即可作电动机又可作测功机，做电动机使用时，可作为发电机的原动机，也可用于拖动电动机完成四象限测试；作测功机使用时，由于电机经特殊设计，容量是被测电机的2～3倍，并经精密仪器校正，能很好的完成被测电机的加载输出转矩的测试。

15、DQ22直流数字电压、毫安、安培表(三只)

直流数显电压表一只，采用ICL公司高性能AD转换器配以高速MPU单元设计尔成，通过键控、数显窗口实现人机对话功能控制模式。具有自动与手动量程，测量范围0-300V。手动量程为：2V、20V、300V。测量精度为0.5级。具有数据存储与查询功能。具有超量程报警、指示及切断总电源等功能。

直流数显毫安表一只，采用ICL公司高性能AD转换器配以高速MPU单元设计尔成，通过键控、数显窗口实现人机对话功能控制模式。具有自动与手动量程，测量范围：0-2000mA。手动量程为：20mA、200mA、2000mA。测量精度为0.5级。具有数据存储与查询功能。具有超量程报警、指示及切断总电源等功能。

直流数显电流表一只，测量范围0～5A，三位半数显，精度为0.5级，具有超量程报警、指示及切断总电源等功能。
16、DQ25单三相智能型功率、功率因数表

由24位专用DSP、16位高精度AD转换器和高速MPU单元设计尔成，通过键控、数显窗口实现人机对话功能控制模式。软件上采用RTOS设计思路，同时配有PC监控软件来加强分析能力。能同时测量两路单相功率P1、P2，三相功率等于两路功率之和（两表法测量三相总功率）。功率测量精度为1.0级，功率因数测量范围0.3-1.0，电压电流量程为450V和5A，能自动判别负载性质（感性显示“L"，容性显示“C"，纯电阻不显示），并可存储测量数据，供随时查阅。
17、DQ26三相可调电阻器(三组90Ω×2/1.3A瓷盘电阻)
18、DQ27三相可调电阻器(三组900Ω×2/0.41A瓷盘电阻)
19、DQ28三相可调电感器实验箱

每相均由一个127V/0.5A的固定电抗器和一个0～250V的自耦调压器组成，既可作固定电感和可调电抗器使用，也可作自耦调压器使用。
20、DQ29可调电阻器、电容器

提供90Ω×2/1.3A及900Ω×2/0.41A瓷盘电阻各一组，35μF/450V、4μF/450V电力电容各1只。
21、DQ31波形测试及开关板

由变压器的波形测试部分和两个三刀双掷开关、一个双刀双掷开关组成。
22、DQ32旋转灯、并网开关、同步机励磁电源

由并网用的三组相灯<黄、绿、红各两只>,一组并网开关和一组同步机励磁电源<5～40v>组成。

23、DQ34 转矩、转速及机械功率测量仪

可显示电机的转速，转矩，及输出机械功率。

24、DQ44数/模交流电流表

由三只数字交流电流表和一只指针式精密交流电流组成。 测量范围0～5A，量程自动判断、自动切换，精度0.5级，四位数码显示。指针式精密交流电流表一只，采用带镜面、双刻度线（红、黑）表头（不同的量程读取相应的刻度线），测量范围0～5A，分0.3A、1A、3A、5A四档，精度1.0级，直键开关切换，设有超量程指示，告警等功能。
25、DQ45数/模交流电压表

由三只数字交流电压表和一只指针式精密交流电流组成。 测量范围0～450V，量程自动判断、自动切换，精度0.5级，四位数码显示。指针式精密交流电压表一只，采用带镜面、双刻度线（红、黑）表头（不同的量程读取相应的刻度线），测量范围0～500V，分10V、30V、100V、300V，500V五档，精度1.0级，直键开关切换，设有超量程指示、告警等功能。

26、DQ39继电接触控制(一)

提供交流接触器（线圈电压220V）三只，热继电器一只，电子式时间继电器（通电延时，工作电压220V）一只，变压器（220V/26V/6.3V）、整流电路、能耗制动电阻（10Ω/25W）各一组，带灯按钮（黄、绿、红各一只）三只。面板上画有器件的外形，并将各器件的工作端子引到面板上，供实验接线用，器件的工作状态均有发光二极管指示。面板设有摇臂结构，可看到具体器件并对可需要调节的器件进行调节。

27、DQ39-1继电接触控制(二)

提供中间继电器（线圈电压220V）二只，热继电器一只，熔断器三只，转换开关三只，按钮一只，行程开关四只，信号灯、保险丝座各一只。各器件的工作端子均已引到面板上，供实验接线用，中间继电器及热继电器的工作状态用发光二极管指示。

28、DK08给定及实验器件

提供给定（±15V可调电压输出）、压敏电阻（作为过压保护元件，内部已连成三角形接法）、二极管、24V电源及电感。

29、DK09新器件特性实验

提供SCR、MOSFET、IGBT、GTO 、GTR新器件，可完成电力电子新器件特性实验。

30、DK14单相交直交变频原理

根据普通高等教育“九五"重点教材，王兆安、黄俊主编的《电力电子技术》(第四版)的相关内容进行开发，用于展示交直交变频原理，主要让学生了解SPWM正弦波脉宽调制信号的形成方法，了解IGBT管专用集成驱动芯片的特点及其使用。

能完成如下实验项目：1、SPWM波形成的过程；2、交直交变频电路在不同负载（电阻，电感和电机）时的工作情况和波形，并研究工作频率对电路工作波形的影响；3、IGBT管专用集成驱动芯片的工作特性。

31、DK17双闭环H桥DC/DC变换直流调速系统

通过对四个桥臂上IGBT管的触发控制，来实现对可逆直流他励电机进行调速的目的，主要由三大部分组成，即主回路部分、控制电路部分和调节部分。主回路由直流电源、四种IGBT管组成；控制回路部分由专用芯片产生PWM脉冲波，PWM波脉冲发生器产生的四路控制脉冲，分别驱动四个桥臂的IGBT管；调节部分由两个PI调节器组成，并通过速度环、电流环构成的反馈回路使电机的转速稳定运行在给定的转速下。

本实验箱可完成的实验项目有：（1）全桥DC/DC变换电路实验（2）双闭环可逆直流脉宽调速实验。

32、护套枪插结构连接线（不存在任何触电的可能），里面采用无氧铜抽丝而成头发丝般细的多股线，达到超软目的，外包丁晴聚氯乙烯绝缘层，具有柔软、耐压高、强度大、防硬化、韧性好等优点，插头采用实芯铜质件外套铍轻铜弹片，接触优良。