电力电子技术专业实训室建设依据

-C-2 现代电力电子技术实验装置

一、基础简介
　　-C-2 现代电力电子技术实验装置是依据西安交通大学王兆安编著的《电力电子技术》（第五版）、《半导体变流技术》教学资料及实训指导书实验大纲的要求，吸收国内、外同类设备的优点，充分考虑了实验室的现状和发展趋势，精心研制而成。

(此图片仅作为构造参考，具体实物要按照配备而定）

二、适用界限
　　现代电力电子技术实验装置涵盖了各类院校所开设的"电力电子技术"、"半导体变流技术"等专业课程所要求的实验项目。
三、技术功能
　　1、写入电源: 三相四线(或三相五线 380V±10％ 50HZ)
　　2、作业环境: 温度（℃）-10℃－+40℃　相对湿度＜85％（25℃）　海拨＜4000m
　　3、装置容量（KV）：＜1000W
4、外观尺寸：1700×700×1580 mm
四、装置的基础装备
1、DX01电源控制屏（钢制双层亚光密纹喷塑构造，金属铝操作面板）
　　（1）交流ACAC电源（带有过流保护措施）提供交流ACAC电源：三相交流ACAC电源220V/1.5A,经过380V//220V 隔离变压器输出)
　　（2）高压直线DC电源：输出220V/0.5A，设定有输出短路保护。
　　（3）数字式仪表
　　①．交流ACAC数字电压（V）表：可经过其下方的波段开关变换指示三相电网写入线电压（V），精确度1.0级；
　　②．真有效值交流ACAC数字电压（V）表一只：测量界限0～500V，测量范围自动判别、自动变换，精确度0.5级，三位半数字显露，为交流ACAC调节速度系统提供电压（V）指示。
　　③．真有效值交流ACAC数字电流（A）表一只：测量界限0～5A，测量范围自动判别、自动变换，精确度0.5级，三位半数字显露，为调节速度系统提供电流（A）的指示；
　　④．直线DC数字电压（V）表一只：测量界限0～500V，三位半数字显露，写入阻抗为10MΩ，精确度0.5级；
　　⑤．直线DC数字电流（A）表一只：测量界限0～5A，三位半数字显露，精确度0.5级，设定有短路保护等功能。
　　（4）带镜面的指针表：直线DC电压（V）表（测量界限0～±300V，为中零式，精确度为1.0级）直线DC电流（A）表（测量界限0～±2A，为中零式，精确度为1.0级）
　　（5）三相可调电阻（90Ω×2/0.41A一个 、900Ω×2/0.41A两个）
　　（6）平波电抗器：提供100mH、200mH、700mH电感，在1A下保持线性。
　　（7）给定：±15V可调电压（V）输出，带数字显露，指示输出电压（V）。
　　（8）一相调压：提供了一只0～250V/0.5KVA一相交流ACAC自耦调压器，为相应的实验提供可调交流ACAC电源，并带短路保护。
（9）三相整流滤波电子回路：可对一相及三相交流ACAC电源实行整流和滤波，设定有输出短路保护。
　　（10）变压器：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（V）为127V/63.6V/31.8V），用来三相桥式、一相桥式有源逆变电子回路实验。
　　（11）人身安全保护体系 三相隔离变压器一组：三相电源首先经过三相漏电保护器，然后经钥匙开关、接触器到隔离变压器，使主电子回路输出与电网隔离（浮地设计），对人身安全起到一定的保护作用。
　　电流（A）型漏电保护装置：控制屏若有漏电现象，漏电流（A）超过一定值，即切断电源。
实验连接线及插头座：强、弱电连接及插头座分开，不能混插。强电连接线及插头座应用全封闭工序技艺，使用安全、可靠、防触电。
　　（12）控制屏其它设施 控制屏正面大凹槽内，设定有两根钢管，可挂置实验部位件，凹槽下部设3芯插头座， 挂式模块件的供电由这些插头座提供。控制屏两侧设定有一相三极220V电源插头座及三相四极380V电源插头座。
2、DX02实验桌
　　实验桌为钢制双层亚光密纹喷塑构造，桌面为防火烧、防水浸、耐磨损高密度板,构造坚固，形状似长方体构造，造形美观大方；设定有两个大抽屉，用来放置工量具、放置挂式模块件及图纸文档实验指导书等。桌面用来装配电源控制屏并提供一个宽敞舒适的作业台面。实验桌还设定有四个万能转向轮和四个固定调动机构，方便位移和固定，有利于实验室的布置。
3、DX03 三相可控整流电子回路（一）
　　提供6只5A/1000V的晶闸管，每只晶闸管均设定有RC吸收和保险丝保护装置，晶闸管可经过外加触发信号实行触发（留有触发脉冲写入连接口），可更好的完成设计性实验。 三相触发电子回路由KC04、KC41、KC42、4066等包括电子回路构成，可经过钮子开关选用双窄脉冲或宽脉冲，同时提供六路触发脉冲功放电子回路等。
4、DK05晶闸管触发电子回路
　　提供单结晶体管触发电子回路实验、一相交流ACAC调压触发电子回路，锯齿波同步移相触发电子回路实验，正弦波触发电子回路及TCA785包括触发电子回路。
5、DK07直线DC斩波实验
按照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》(第五版)中相关的直线DC斩波内容而设计的；提供构成直线DC斩波电子回路所需的元件和应用专用的PWM控制包括电子回路SG3525。可完成教学资料及实训指导书中降压斩波电子回路（Buck Chopper）、升压斩波电子回路（Boost Chopper）、升降压斩波电子回路（Boost -Buck Chopper）、Cuk斩波电子回路、Sepic斩波电子回路、Zeta斩波电子回路六种经经典型实验。
6、DK09新器件特性实验
提供SCR、MOSFET、IGBT、GTO 、GTR新器件，与给定模型块配套使用，可测量其特性弯弯曲线。
7、DK13功率（W）器件驱动与保护电子回路　　
主要是为完成新器件特性实验提供电源、驱动电子回路及PWM波动线发生器。
　　（1）电源：为驱动电子回路提供电源，含有概括±5V、±15V和+20V直线DC电源。
　　（2）驱动电子回路：含有概括 MOSFET和IGBT的驱动电子回路。其中IGBT的驱动电子回路应用专用芯片EXB841，其它的由运放、门电子回路及分立元件构成。
　　（3）PWM波动线发生器：以SG3525为核心的PWM波动线发生器主要是为新器件驱动电子回路提供PWM驱动波动线，可以经过频率调动旋钮实行频率调动；经过占空比电位器来调动PWM波的占空比。频率界限分为2挡，经过钮子开关变换，高频档是为MOSFET和IGBT驱动电子回路提供PWM波动线，频率调动界限4KHz～10KHz；低频档是为GTR和GTO驱动电子回路提供PWM波动线，频率调动界限400Hz～1KHz；占空比可从　0%调至100%。
8、DK14一相交直交变频原理
　　按照普通高等教育"九五"国家级重点教学资料及实训指导书王兆安，黄俊主编的《电力电子技术》（第四版）的内容实行研发。用来展示交直交变频原理，主要让学生理解SPWM正弦波脉宽调制信号的形成方法，理解IGBT管专用包括驱动芯片的特别点及其使用，能完成如下实验项目：
　　1）SPWM波动线成的过程；
　　2）交直交变频电子回路在不一样负载（电阻，电感）时的作业现象和波动线，并研究作业频率对电子回路作业波动线的影响；
　　3）IGBT管专用包括驱动芯片的作业特性。
9、DK17双闭环H桥DC/DC变换直线DC脉宽调节速度系统
经过对四个桥臂上IGBT管的触发控制，来完成对可逆直线DC他励电机实行调节速度的目的，主要采用三大部分构成，即主线路部分、控制电子回路部分和调动部分。主线路由直线DC电源、四种IGBT管构成；控制线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；调动部分由两个PI调动器构成，并经过速度环、电流（A）环包括的反馈线路使电机的转动速度平稳运行在给定的转动速度下。本实验挂式模块件可完成的实验项目有：（1）全桥DC/DC 变换电子回路实验（2）双闭环可逆直线DC脉宽调节速度实验。
10、DK19半桥型开关稳压电源
　　提供了半桥型开关稳压电源的主电子回路和控制电子回路，主电子回路的电力电子器件为电力MOSFET管；控制电子回路应用专用PWM控制包括电子回路SG3525，应用恒频脉宽调制控制方案。可完成"开关电子回路在开环与闭环下负载特性的测量试验"以及"电源电压（V）波动对输出的影响"等实验内容。
11、DX17实验元件
　　提供晶闸管（均设定有RC吸收和保险丝保护）、压敏电阻（作为过压保护元件，内部已连成三角形接法）二极管及灯座、RC吸收电子回路。
12、DK21斩控式交流ACAC调压电子回路
按照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》（第五版）相关内容而设计，应用全控型器件 IGBT 管完成 " 斩控式交流ACAC调压实验 " 。
13、DX03-1 三相可控整流电子回路（二）
提供6只5A/1000V的晶闸管，每只晶闸管均设定有RC吸收和保险丝保护装置，晶闸管可经过外加触发信号实行触发（留有触发脉冲写入连接口），可更好的完成设计性实验。 三相触发电子回路由专用晶闸管新型包括触发电子回路Tc787构成，体现了现代晶闸管触发技术的最新应用；同时提供六路触发脉冲功放电子回路等。
14、DQ07-1直线DC发电机（DC220V，240W）
15、DQ09直线DC并励电机 （DC220V，185W）
16、DQ03-1 固定电机导轨、测速系统及数字显露转动速度表
17、实验连接线：
按照不一样实验项目的特别点，配备装备两种不一样的实验联接线，强电部分应用高可靠护套构造手枪插连接线（不存在任何触电的可能），里面应用无氧铜抽丝而
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，设定有柔软、耐压高、强度大、防硬化、韧性好等优点，插头应用实芯铜质件外套铍轻铜弹片，接触安全可靠；弱电部分应用弹性铍轻铜裸露构造联接线，两种实验连接线全部只能协作相应内孔的插头座，这样大大提升了实验的安全及合理性。
18、★配套电力电子多媒体课件适应全部的教学资料及实训指导书，内容丰富并可随意调取。合理地运用多媒体课件教学系统，可以很大程度上减轻老师讲课的作业量。(含有以下内容):
第1章 电力电子技术基础简介
第2章 电力电子器件基础简介
第3章 晶闸管的构造及导通关断原理
第4章 晶闸管的特性与主要功能数值
第5章 晶闸管的测量试验
第6章 晶闸管的导通与关断实验
第7章 触发电子回路的要求及简易触发电子回路
第8章 单结晶体管的构造、伏安特性与主要功能数值
第9章 单结晶体管触发电子回路
第10章 一相半波可控整流电子回路电阻性负载的构造与作业原理
第11章 一相半波可控整流电子回路电感性负载的作业原理
第12章 一相桥式全控整流电子回路电阻性负载作业原理及主要功能数值计算
第13章 一相桥式全控整流电子回路电感性负载作业原理及主要功能数值计算
第14章 一相桥式全控整流电子回路反电动势负载作业原理及主要功能数值计算
第15章 有源逆变的作业原理
第16章 逆变失败与逆变角的限制
第17章 一相桥式半控整流电子回路电阻性负载作业原理及主要功能数值计算
第18章 一相桥式半控整流电子回路电感性负载作业原理及主要功能数值计算
第19章 SS6B电力机车牵引电机主电子回路
第20章 双向晶闸管的构造与作业原理
第21章 双向晶闸管的主要功能数值
第22章 双向晶闸管的测量试验
第23章 双向晶闸管触发电子回路
第24章 一相交流ACAC调压电子回路
第25章 GTO（可关断晶闸管）的构造与作业原理
第26章 GTR（大功率（W）晶闸管）的构造、特性与作业原理
第27章 IGBT（绝缘栅极晶体管）的构造、特性与作业原理
第28章 DC-DC电子回路（直线DC斩波电子回路）的基础作业原理及降压斩波电子回路
第29章 升压斩波电子回路与升降压斩波电子回路
第30章 直线DC斩波（开关电源）电子回路实验
第31章 感应加热的原理与发展历史及中频感应加热电源的用途
第32章 中频感应加热电源的构成
第33章 三相半波可控整流电子回路电阻性负载作业原理及功能数值计算
第34章 三相半波可控整流电子回路大电感负载作业原理及功能数值计算
第35章 三相桥式全控整流电子回路电阻性负载作业原理及功能数值计算
第36章 三相桥式全控整流电子回路大电感负载作业原理及功能数值计算
第37章 锯齿波同步触发电子回路的构成与作业原理
第38章 锯齿波同步触发电子回路调节测试
第39章 无源逆变电子回路的基础作业原理及换流方法
第40章 电压（V）型和电流（A）型逆变器电子回路
第41章 一相并联逆变电子回路调节测试
第42章 变频器的用途与基础构造
第43章 变频器主电子回路构造
第44章 一相桥式PWM逆变电子回路作业原理
第45章 三相桥式PWM变频电子回路的作业原理
第46章 PWM变频电子回路的调制控制方法
第47章 一相正弦波脉宽调制SPWM逆变电子回路调节测试

五、本装置能开设的实验项目（以上配备）
（一）晶闸管触发电子回路实验项目
1）单结晶体管触发电子回路
2）正弦波同步移相触发电子回路实验
3）锯齿波同步移相触发电子回路实验
4）一相包括锯齿波触发电子回路实验（由 Tca785 构成）
5）三相包括锯齿波触发电子回路实验（由 KC04/KC09 等构成）
（二）晶闸管线路实验项目
1）一相半波可控整流电子回路实验
2）一相桥式半控整流电子回路实验
3）一相桥式全控整流及有源逆变电子回路实验
4）三相半波可控整流电子回路实验
5）三相桥式半控整流电子回路实验
6）三相半波有源逆变电子回路实验
7）三相桥式全控整流及有源逆变电子回路实验
8）一相交流ACAC调压电子回路实验
9）三相交流ACAC调压电子回路实验
（三）电力电子器件特性及驱动保护实验项目
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（W）场效应管（MOSFET）特性实验
4）功率（W）晶体管（GTR ）特性实验
5）绝缘双极性晶体管（IGBT）特性实验
6）可关断晶闸管（GTO）驱动与保护电子回路实验
7）功率（W）场效应管（MOSFET）驱动与保护电子回路实验
8）功率（W）晶体管（GTR）驱动与保护电子回路实验
9）绝缘双极性晶体管（IGBT）驱动与保护电子回路实验
（四）经经典型新器件线路实验
1）一相正弦波脉宽调制（ SPWM ）逆变电子回路实验
2）半桥型开关稳压电源的功能研究
3）直线DC斩波电子回路的功能研究（降压斩波电子回路、升压斩波电子回路、升降压斩波的电子回路、 Cuｋ斩波电子回路、 Sepic 斩波电子回路、 Zeta 斩波电子回路）
4）斩控式交流ACAC调压电子回路
5）DC/DC变换电子回路
（五）直线DC电机的双闭环调节速度系统
1）直线DC电机的开环调节速度系统（三相全控桥SCR）
2）直线DC电机的双闭环可逆脉宽调节速度系统（PWM/IGBT）
六、实验测量仪表结合套件及箱式挂式模块件明细表：