主頁 > 配置方案 > 教學(xué)型電力電子及電氣傳動技術(shù)實驗臺 2024-07-24

教學(xué)型電力電子及電氣傳動技術(shù)實驗臺

一、概述：
MY-402L 教學(xué)型電力電子及電氣傳動技術(shù)實驗臺是依據(jù)高等院�！峨姍C學(xué)，電機與拖動》，西安交通大學(xué)王兆安教授等編著的《電力電子技術(shù)》（第五版）實驗大綱要求進行設(shè)計。涵蓋了電機學(xué) 、電機與變壓器、電機與拖動、電力電子技術(shù)、直流調(diào)速等專業(yè)課程所開設(shè)的實驗項目。適用于高等院校現(xiàn)有的電機、電力電子技術(shù)及電氣控制實驗設(shè)備的更新改造，同時也為中等專業(yè)學(xué)校、職業(yè)技術(shù)學(xué)院等新建或擴建實驗室，迅速開設(shè)實驗課提供了理想的實驗設(shè)備，為教師或研究生開發(fā)新實驗或進行科學(xué)研究工作提供良好的實驗條件。

二、裝置的特點：
1、綜合性強：本裝置掛件配齊時可完成目前國內(nèi)各類院校電機，電力電子及電氣控制學(xué)科課程的全部實驗項目。
   2、適應(yīng)性強：能滿足各類學(xué)校相應(yīng)課程的實驗教學(xué)，實驗的深度與廣度可根據(jù)需要作靈活調(diào)整，普及與提高可根據(jù)教學(xué)的進程作有機地結(jié)合。裝置采用組件式結(jié)構(gòu)，更換便捷，如需要擴展功能或開發(fā)新實驗，只需添加部件即可，永不淘汰。
   3、整套性強：從儀器儀表、專用電源、電機及其它實驗部件到實驗連接專用導(dǎo)線等均配套齊全，配套部件的性能、規(guī)格等均密切結(jié)合實驗的需要進行配置。
   4、直觀性強：各實驗掛件采用分隔結(jié)構(gòu)形式，組件面板示意、圖線分明，各掛件任務(wù)明確，操作、維護方便。
   5、科學(xué)性強：裝置占地面積少，節(jié)約實驗用房，減少基建投資；配套的小電機均經(jīng)特殊設(shè)計，可模擬中小型電機的特性和參數(shù)；小電機耗電省，節(jié)約能源；實驗噪聲小，整齊美觀，改善實驗環(huán)境；電氣控制實驗，內(nèi)容豐富，設(shè)計合理，除了加深理論知識外，還為學(xué)生走向社會打下良好的基礎(chǔ)；
   6、開放性強：控制屏供電隔離（浮地設(shè)計），并設(shè)有外電壓型漏電保護裝置和電流型漏電保護裝置，確保操作者的安全；各電源輸出均有監(jiān)示及短路保護等功能，使用方便；各測量儀表均有保護功能。整套裝置經(jīng)過精心設(shè)計，加上可靠的元器件質(zhì)量及可靠工藝作為保障，產(chǎn)品性能優(yōu)良，所有這些均為開放性實驗創(chuàng)造了條件，有利于提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。
三、技術(shù)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℃) 海拔＜4000m
3、裝置容量：＜1.5KVA
4、重量： 300Kg
5、外形尺寸：187×70×160cm3
四、裝置的基本裝備：
1、DQ01B電源控制屏(鐵質(zhì)噴塑結(jié)構(gòu)，鋁質(zhì)面板)
(1) 交流電源：
    提供三相0～450V可調(diào)交流電源，同時可得到單相0～250V可調(diào)電源(配有一臺三相同軸聯(lián)動自耦調(diào)壓器（規(guī)格1.5KVA、0～450V），克服了三只單相調(diào)壓器采用鏈條結(jié)構(gòu)或齒輪結(jié)構(gòu)組成的許多缺點)�？烧{(diào)交流電源輸出處設(shè)有過流保護技術(shù)，相間、線間過電流及直接短路均能自動保護，克服了調(diào)換保險絲帶來的麻煩。配有三只指針式交流電壓表，通過切換開關(guān)指示三相電網(wǎng)電壓和三相調(diào)壓電壓。
   (2) 高壓直流電源兩路：
    提供220V(1A)勵磁電源及0～250V(3A)連續(xù)可調(diào)穩(wěn)壓電樞電源（內(nèi)設(shè)過流過壓保護措施）各一組，并設(shè)有直流數(shù)顯電壓表及切換開關(guān)。
   (3) 人身安全保護體系：
設(shè)有三相隔離變壓器一組(三相電源經(jīng)鑰匙開關(guān)、接觸器后，到隔離變壓器，再經(jīng)三相調(diào)壓器輸出)，使輸出與電網(wǎng)隔離，對人身安全起到一定的保護作用；
設(shè)有電流型漏電保護器，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，采用全封閉結(jié)構(gòu)，使用安全、可靠、防觸電。
(4) 儀表保護體系：
設(shè)有多只信號插座，與儀表相連，儀表超量程，即能告警并切斷電源，對儀表起到良好的保護作用。
   （5）實驗管理器：具有設(shè)定時間、到時報警、切斷電源及記錄各種告警次數(shù)等功能。
(6) 控制屏正面大凹槽內(nèi)，設(shè)有兩根鋼管，可掛儀表及實驗部件。凹槽底部設(shè)有多個小圓形單相三芯220V電源插座，供儀表等部件供電用。控制屏兩側(cè)設(shè)有三極220V電源插座及三相四極380V電源插座。設(shè)有實驗裝置照明用的220V、40W日光燈一盞。
2、DQ02實驗桌：
    實驗桌為鐵質(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)堅固，形狀似長方體封閉式結(jié)構(gòu)，造形美觀大方；設(shè)有兩個大抽屜、柜門，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寬敞舒適的工作臺面。實驗桌還設(shè)有四個萬向輪和四個固定調(diào)節(jié)機構(gòu)，便于移動和固定，有利于實驗室的布局。
3、DQ03-1固定電機導(dǎo)軌、1024光碼盤測速系統(tǒng)及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表。
包括測速系統(tǒng)及固定電機的導(dǎo)軌等。導(dǎo)軌平整度好，無應(yīng)力變形，加工精細，同心度好，互換性好，能保證電機與電機、電機與測功機之間很好的連接，電機運行噪聲小，實驗參數(shù)典型，能較好滿足實驗要求。
4、DQ05三相組式變壓器（三只相同的單相變壓器組成，原邊220V/0.35A，副邊55V/1.4A）
5、DQ07直流復(fù)勵發(fā)電機（Un=DC200V ， IN=0.5A ， PN=100W ， n=1600RPM ，絕緣等級E ）
6、DQ09直流并勵電動機（（Un=DC220V ， IN=1.1A ， PN=185W ， n=1500RPM ，絕緣等級E ）
7、DQ10三相鼠籠式異步電動機（Un= AC3800V/220V，接法 Y/Δ，轉(zhuǎn)速 1420 RPM，功率100W ,電流0.5A，絕緣等級E）
8、DQ11三相線繞式異步電動機（AC220V，接法 Y，轉(zhuǎn)速 1380RPM，功率120W ,電流0.6A，絕緣等級E）
9、GDQ12線繞式異步電機起動與調(diào)速電阻箱
提供0、2、5、15、35五檔同軸聯(lián)調(diào)的三相繞線異步電動機轉(zhuǎn)子起動、調(diào)速電阻一組。
10、DQ19校正直流測功機（（Un=220V、IN=2.2A、PN=355W、n=1500r/min，絕緣等級E）
即可作電動機又可作測功機，做電動機使用時，可作為發(fā)電機的原動機，也可用于拖動電動機完成四象限測試；作測功機使用時，由于電機經(jīng)特殊設(shè)計，容量是被測電機的2～3倍，并經(jīng)精密儀器校正，能很好的完成被測電機的加載輸出轉(zhuǎn)矩的測試。
11、DQ22直流數(shù)字電壓、毫安、安培表(三只)
    直流數(shù)顯電壓表一只，采用ICL公司高性能AD轉(zhuǎn)換器配以高速MPU單元設(shè)計爾成，通過鍵控、數(shù)顯窗口實現(xiàn)人機對話功能控制模式。具有自動與手動量程，測量范圍0-300V。手動量程為：2V、20V、300V。測量精度為0.5級。具有數(shù)據(jù)存儲與查詢功能。具有超量程報警、指示及切斷總電源等功能。
    直流數(shù)顯毫安表一只，采用ICL公司高性能AD轉(zhuǎn)換器配以高速MPU單元設(shè)計爾成，通過鍵控、數(shù)顯窗口實現(xiàn)人機對話功能控制模式。具有自動與手動量程，測量范圍：0-2000mA。手動量程為：20mA、200mA、2000mA。測量精度為0.5級。具有數(shù)據(jù)存儲與查詢功能。具有超量程報警、指示及切斷總電源等功能。
    直流數(shù)顯電流表一只，測量范圍0～5A，三位半數(shù)顯，精度為0.5級，具有超量程報警、指示及切斷總電源等功能。
    12、DQ25單三相智能型功率、功率因數(shù)表
    由24位專用DSP、16位高精度AD轉(zhuǎn)換器和高速MPU單元設(shè)計爾成，通過鍵控、數(shù)顯窗口實現(xiàn)人機對話功能控制模式。軟件上采用RTOS設(shè)計思路，同時配有PC監(jiān)控軟件來加強分析能力。能同時測量兩路單相功率P1、P2，三相功率等于兩路功率之和（兩表法測量三相總功率）。功率測量精度為1.0級，功率因數(shù)測量范圍0.3-1.0，電壓電流量程為450V和5A，能自動判別負載性質(zhì)（感性顯示“L”，容性顯示“C”，純電阻不顯示），并可存儲測量數(shù)據(jù)，供隨時查閱。
    13、DQ26三相可調(diào)電阻器(三組90Ω×2/1.3A/150W瓷盤電阻)
14、DQ27三相可調(diào)電阻器(三組900Ω×2/0.41A/150W瓷盤電阻)
15、DQ29可調(diào)電阻器、電容器
提供90Ω×2/1.3A及900Ω×2/0.41A瓷盤電阻各一組，35μF/450V、4μF/450V電力電容各1只。
   16、DQ31波形測試及開關(guān)板
由變壓器波形測試部分和兩個三刀雙擲開關(guān)、一個雙刀雙擲開關(guān)組成。
   17、DQ34轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、輸出功率測試
   可直接數(shù)字顯示電動機的轉(zhuǎn)速、輸出轉(zhuǎn)矩及輸出功率。
   18、DQ44數(shù)/模交流電流表
由數(shù)字交流電流表和指針式精密交流電流組成。測量范圍0～5A，量程自動判斷、自動切換，精度0.5級，四位數(shù)碼顯示。指針式精密交流電流表一只，采用帶鏡面、雙刻度線（紅、黑）表頭（不同的量程讀取相應(yīng)的刻度線），測量范圍0～5A，分0.3A、1A、3A、5A四檔，精度1.0級，直鍵開關(guān)切換，設(shè)有超量程指示，告警等功能。
    19、DQ45數(shù)/模交流電壓表
由數(shù)字交流電壓表和指針式精密交流電壓表組成。
指針式精密交流電壓表1只，采用帶鏡面、雙刻度線（紅、黑）表頭（不同的量程讀取相應(yīng)的刻度線），測量范圍0～500V，分10V、30V、100V、300V、500V五檔，輸入阻抗1MΩ，精度1.0級，直鍵開關(guān)切換，每檔均有超量程告警、指示及切斷總電源功能。
20、DK03晶閘管主電路
提供12只5A/1000V的晶閘管，每只晶閘管均設(shè)有RC吸收和保險絲保護裝置，晶閘管可通過外加觸發(fā)信號進行觸發(fā)（留有觸發(fā)脈沖輸入接口）。另外有一組平波電抗器（100mH、200mH和700mH）和一組續(xù)流二極及精度1.0級帶鏡面指針±300V的直流電壓表、精度1.0級帶鏡面指針±2A的直流電流表，兩表均為正負顯示。
21、DK04三相晶閘管集成觸發(fā)電路
提供三相晶閘管觸發(fā)電路、功放電路等，與DK03配套使用。設(shè)有觸發(fā)脈沖觀察孔、同步信號觀察孔、鋸齒波斜率調(diào)節(jié)觀察孔等。
22、DK05 單相晶閘管觸發(fā)電路實驗
提供單結(jié)晶體管、正弦波觸發(fā)電路，鋸齒波同步移向、單相交流調(diào)壓觸發(fā)電路，TCA785集成觸發(fā)電路
23、DK06-2電機調(diào)速控制實驗（Ⅰ）
電流反饋與過流保護(FBC+FA)、給定器(G)、轉(zhuǎn)速變換器(FBS)、反號器(AR)、調(diào)節(jié)器I和調(diào)節(jié)器II。其中調(diào)節(jié)器I和調(diào)節(jié)器II的反饋電阻、電容均外接(從DK10上獲得)，實驗時可以靈活改變系統(tǒng)的參數(shù)，觀測不同的參數(shù)對系統(tǒng)穩(wěn)定性及相應(yīng)時間等影響；更可以讓學(xué)生從調(diào)速系統(tǒng)的各種參數(shù)(如電機的機電時間常數(shù)等)出發(fā)對調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)及積分時間的參數(shù)分別設(shè)計，同時進行實際結(jié)果的驗證，從而完成設(shè)計性實驗。
24、DK06-1電機調(diào)速控制實驗（Ⅱ）
    提供以下模塊提供以下模塊：零電平檢測（DPZ）、轉(zhuǎn)矩極性鑒別（DPT）、邏輯控制（DLC）。 25、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）、二極管等。
26、DK10可調(diào)電阻，電容箱
提供耐壓AC100V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。
27、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(shè)有三相不控整流電路等模塊。
28、DK13功率器件驅(qū)動與保護電路
主要是為完成新器件特性實驗提供電源、驅(qū)動電路及PWM波形發(fā)生器。
　�。�1）電源：為驅(qū)動電路提供電源，包括±5V、±15V和+20V直流電源。
　　（2）驅(qū)動電路：包括 MOSFET和IGBT的驅(qū)動電路。其中IGBT的驅(qū)動電路采用專用芯片EXB841，其它的由運放、門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)動電路提供PWM驅(qū)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(guān)切換，高頻檔是為MOSFET和IGBT驅(qū)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(qū)動電路提供PWM波形，頻率調(diào)節(jié)范圍400Hz～1KHz；占空比可從　0%調(diào)至100%。
29、DK14單相交直交變頻原理
根據(jù)普通高等教育“九五”國家級重點教材，王兆安、黃俊主編的《電力電子技術(shù)》(第五版)的相關(guān)內(nèi)容進行開發(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)制信號的形成方法，了解IGBT管專用集成驅(qū)動芯片的特點及其使用。能完成如下實驗項目：1、SPWM波形成的過程；2、交直交變頻電路在不同負載（電阻，電感和電機）時的工作情況和波形，并研究工作頻率對電路工作波形的影響；3、IGBT管專用集成驅(qū)動芯片的工作特性。
30、DK17雙閉環(huán)H橋DC/DC變換直流調(diào)速系統(tǒng)
可完成的實驗項目有：(1)全橋DC/DC變換電路實驗；(2)雙閉環(huán)可逆直流脈寬調(diào)速實驗。
31、DK19半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源
    提供了半橋型開關(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�“開關(guān)電路在開環(huán)與閉環(huán)下負載特性的測試”以及“電源電壓波動對輸出的影響”等實驗內(nèi)容。
32、BLDCM-1直流無刷電機的DSP（TMS28335處理器）數(shù)字化閉環(huán)控制
提供TMS28335DSP處理器，三相逆變橋模塊（BLDC電機的驅(qū)動控制及采樣）及BLDC電機和+24V開關(guān)電源，提供XDS510仿真器及CCS編程軟件。
DSP端采用28335實用板開發(fā)板，以現(xiàn)今主流 TMS320F28335為核心，采用六層核心板+底板的形式；
BLDC電機平臺采用三相全橋隔離控制，精確的PID算法，保證電機精確運轉(zhuǎn)
驅(qū)動電路采用驅(qū)動芯片+MOSFET的形式，可以將直流母線電壓逆變成交流電壓來達到對直流無刷電機的控制。
　　電源接口可以12V~36V直流電源。
　　采用5路光耦+IR2136控制電路，將驅(qū)動電路與控制電路很好的隔離開來，避免驅(qū)動部分給控制部分帶來干擾。
　　電機控制接口，帶霍爾傳感器無刷電機和不帶霍爾傳感器的無數(shù)電機均可接入。
電壓、電流檢測電路，可設(shè)置過壓電壓和電流，一旦超過，自動斷電。
33、實驗連接線：
采用高可靠護套結(jié)構(gòu)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(zhì)件外套鈹輕銅彈片，接觸優(yōu)良。
五、實驗項目：
電機拖動基礎(chǔ)實驗
1、直流電機實驗：
（1）認(rèn)識實驗
（2）復(fù)勵直流發(fā)電機
（3）并勵直流電動機
（4）他勵直流電動機
2、變壓器實驗：
（1）單相變壓器
（2）三相變壓器
（3）三相變壓器的聯(lián)接組和不對稱短路
（4）三相三繞組變壓器
單相變壓器的并聯(lián)運行
3、交流異步電機實驗：
（1）三相籠型異步電動機的工作特性
（2）三相異步電動機的起動與調(diào)速
（3）三相鼠籠電機的M－S曲線的測繪
（4）三相繞線式異步電機的M－S曲線的測繪
4、電機拖動實驗：
（1）直流他勵電動機四象限機械特性
（2）三相異步電機在各種運行狀態(tài)下的機械特性
5、電力電子技術(shù)實驗（晶閘管部分）
（1）單結(jié)晶體管觸發(fā)電路及單相半波可控整流電路實驗
（2）西門子TC785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) 正弦波觸發(fā)電路實驗
（5）單相橋式半控整流電路實驗
（6）單相橋式有源逆變電路實驗
（7）單相橋式全控整流電路實驗
（8）三相半波可控整流電路的研究
（9）三相橋式半控整流電路實驗
（10）三相橋式全控整流電路實驗
（11）三相橋式有源逆變電路實驗
（12）單相交流調(diào)壓電路實驗
（13）三相交流調(diào)壓電路實驗
6、現(xiàn)代電力電子器件實驗
  （1）功率場效應(yīng)晶體管(MOSFET)的主要參數(shù)測量
  （2）功率場效應(yīng)晶體管(MOSFET)的驅(qū)動電路研究
  （3）絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)特性及其驅(qū)動電路的研究
  （4）電力晶體管（GTR）驅(qū)動電路的研究
  （5）電力晶體管（GTR）的特性研究
7、現(xiàn)代電力電子技術(shù)應(yīng)用實驗：
  （1）單相交直交變頻電路的性能研究（SPWM）
  （2）全橋 DC/DC變換電路實驗
  （3）半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源電路
8、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
  （2）晶閘管直流調(diào)速主要單元調(diào)試
  （3）不可逆單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)靜特性的研究
  （4）雙閉環(huán)晶閘管不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)
  （5）邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)
  （6）直流PWM調(diào)速系統(tǒng)
9、交流電機調(diào)速系統(tǒng)實驗
（1）雙閉環(huán)三相異步電機調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)
（2）雙閉環(huán)三相異步電機串級調(diào)速系統(tǒng)

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