电力电子技术及电机控制实验设备

一、概述：

电力电子技术及电机控制实验设备是依据高等院校最新统编教材《电力电子技术》(第五版)(西安交通大学王兆安编著)、《电力拖动自动控制系统》（第三版）(上海大学陈伯时编著)等实验大纲的要求，吸收国内、外同类产品的优点，充分考虑了实验室的现状和发展趋势，精心研制而成。在同类产品中结构合理、功能完善、可靠性好、性价比高。
二、电力电子技术及电机控制实验设备特点：
1、综合性强：本装置综合了目前国内各类学校电力电子、半导体变流、交直流调速、交流变频、电机控制、控制理论等实验项目。
2、适应性强：能满足各类学校相应课程的实验教学，深度和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的结合，装置采用积木式结构，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。
3、整套性强：从专用电源、电机及其它实验部件到实验连接专用导线配套齐全，配套部件的性能、规格等均密切结合实验的需要进行配套。
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；实验内容丰富，设计合理，除了加深理论知识外还可结合实际开设设计性实验。
6、开放性强：控制屏供电采用三相隔离变压器隔离，并设有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，各测量仪表均有可靠的保护功能，使用安全可靠；控制屏还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。由于整套装置经过精心设计，加上可靠的元器件质量及可靠的工艺作为保障，产品性能优良，所有这些均为开放性实验室，创造了条件。
7、*性强：本装置着重从新器件高度来考虑，在保留了晶闸管实验的基础上，加入了新器件的特性、新器件的驱动以及典型的新器件应用的大量现代电力电子技术实验，让学生对新器件有足够的认识和了解，紧跟时代步伐。
三、适用范围：
本装置涵盖了各类院校等所开设的“电力电子技术(或称半导体变流技术)"、“直流调速"、“交流调速"、“电机控制"、“电力拖动自动控制系统"及“控制理论"等专业课程所要求的实验实验项目。
四、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℃）海拨＜4000m
3、装置容量：＜1.5KVA
4、外形尺寸：187×70×158cm

五、装置的基本配备

1、DK01电源控制屏（铁质双层亚光密纹喷塑结构，铝质面板）

（1）交流电源：

提供交流电源：直流调速档为三相交流电200V/3A

交流调速档为三相交流电240V/3A

（2）高压直流电源

励磁电源：220V（0.5A），具有输出短路保护。

（3）指针式仪表：

交流电压表一只：可通过其下方的波段开关切换指示三相电网输入线电压，精度1.0级;

(4)数字式仪表

1）真有效值交流数字电压表一只：测量范围0～500V,量程自动判断、自动切换，精度0.5级，三位半数显，为交流调速系统提供电压指示；

2）真有效值交流数字电压表一只：测量范围0～5A，量程自动判断、自动切换，精度0.5级，三位半数显，具有超量程告警、指示等功能，为交流调速系统提供电流指示；

3）直流数字电压表一只：测量范围0～500V，三位半数显，输入阻抗为10MΩ，精度0.5级；

4）直流数字安培表一只：测量范围为0～5A，三位半数显，精度0.5级。

5）人身安全保护体系

三相隔离变压器一组：三相电源首先通过三相漏电保护器，然后经钥匙开关、接触器到隔离变压器，使输出与电网隔离（浮地设计），对人身安全起到一定的保护作用。

电流型漏电保护装置：控制屏若有漏电现象，漏电流超过一定值，即切断电源。

电压型漏电保护装置：控制屏若有漏电现象，，即可切断电源。

实验连接线及插座：强、弱电连接线及插座分开，不能混插。强电连接线及插座采用全封闭工艺，使用安全、可靠、防触电。

6）控制屏其它设施

控制屏正面大凹槽内，设有两根不锈钢管，可挂置实验部件，凹槽底部设有3芯插座，挂箱的供电由这些插座提供。控制屏两边设有单相三极220V电源插座及三相四极380V电源插座，还设有实验台照明用的40W日光灯一盏。

2、DK02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、测速系统及智能数显转速表

4、DQ27三相可调电阻（每组900Ω×2/0.41A）
5、DK03晶闸管主电路

提供12只5A/1000V的晶闸管，分成正、反桥两组，，每只晶闸管均设有保护装置，晶闸管可通过外加信号进行触发（留有触发脉冲输入接口），可更好的完成设计性实验；设有带镜面精密指针式直流电压表±300V一只，正反偏，精度1.0。级带镜面直流电流表±2A，正反偏，精度1.0级一只。和平波电抗器一组（0，100mH，200mH，700mH）。
6、DK04三相晶闸管触发电路

提供三相晶闸管触发电路、功放电路等，与“DK03"配套使用，留有波形测试。

7、DK05单相晶闸管触发电路实验

提供单结晶体管、锯齿波同步移向、正弦波同步移向触发电路，单相交流调压，西门子TCA785触发电路等。

8、DK06电机调速控制实验（Ⅰ）

提供以下模块：电流反馈与过流保护(FBC+FA)、给定器(G)、转速变换器(FBS)、反号器(AR)、电压隔离器(TVD)、调节器I和调节器II。其中调节器I和调节器II的反馈电阻、电容均外接(从“可调电阻、电容箱"上获得)，实验时可以灵活改变系统的参数，观测不同的参数对系统稳定性及相应时间等影响；更可以让学生从调速系统的各种参数(如电机的机电时间常数等)出发对调节器的放大倍数及积分时间的参数分别设计，同时进行实际结果的验证，从而完成设计性实验。

9、DK06-1电机调速控制电路（II）

提供以下模块：零电平检测（DPZ）、转矩极性鉴别（DPT）、逻辑控制（DLC）。

10、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）、二极管等。

11、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。

12、DK10可调电阻器，电容器

提供耐压AC100V的可调电容三组，调节范围为0.1～11.37uF，0～999KΩ十进制可调电阻两组。

13、DK11单相调压与可调负载

提供了一只0～250V/0.5KVA单相交流自耦调压器，为相应的实验提供可调电源；一个整流滤波电路以及0～90Ω/1.3A（串联）或0～45Ω/2.6A（并联）瓷盘可调电阻，为相应的实验提供一个可调的阻性负载。
14、DK12变压器实验

提供三相芯式变压器一个（该变压器有2套副边绕组，原、副边绕组的电压为127V/63.6V/31.8V），用于异步电机串级调速实验和三相桥式、单相桥式有源逆变电路实验；还设有三相不控整流电路等模块。
15、DK07直流斩波实验

根据西安交通大学王兆安教授和黄俊教授主编的《电力电子技术》(第四版)中相关的直流斩波内容而设计的；提供组成直流斩波电路所需的元器件和采用专用的PWM控制集成电路SG3525。可完成教材中降压斩波电路（BuckChopper）、升压斩波电路（BoostChopper）、升降压斩波电路（Boost-BuckChopper）、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路、Zeta斩波电路六种典型实验。

16、DQ07-1直流发电机220V/240W

17、DQ09直流并励电动机220V/185W

18、DQ11三相线绕式异步电动机

19、GDQ12线绕式异步电机转子专用箱

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。

20、实验连接线：

根据不同实验项目的特点，配备两种不同的实验联接线，强电部分采用高可靠护套结构插连接线（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，接触安全可靠；弱电部分采用弹性铍轻铜裸露结构联接线，两种导线都只能配合相应内孔的插座，这样大大提高了实验的安全及合理性。

六、本装置能开设的实验项目

1、电力电子技术实验（半控器件晶闸管部分）

1）单结晶体管触发电路实验

2）锯齿波同步移相触发电路实验

3）正弦波同步移相触发电路实验

4）西门子TCA785集成触发电路

5）单相半波可控整流电路实验 

6）单相桥式半控整流电路实验 

7）单相桥式全控整流及有源逆变电路实验 

8）三相半波可控整流电路实验 

9）三相桥式半控整流电路实验 

10）三相半波有源逆变电路实验 

11）三相桥式全控整流及有源逆变电路实验 

12）单相交流调压电路实验(KC05) 

13）三相交流调压电路实验

2、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

3、现代电力电子器件典型线路实验

1）直流斩波电路的性能研究（降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波的电路、Cuｋ斩波电路、Sepic斩波电路、Zeta斩波电路）

4、直流电机调速部分

1）晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定实验，

2）晶闸管直流调速主要单元调试实验，

3）单闭环不可逆直流调速系统实验，

4）双闭环不可逆直流调速系统实验，

5）逻辑无环流可逆直流调速系统实验，

5、交流调速实验：

1）双闭环三相异步电机调压调速系统实验

2）双闭环三相异步电机串级调速系统实验