現(xiàn)代電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置

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

一、概述

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，吸收國內(nèi)、外同類產(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，對原 "SBDD-1 型電力電子技術(shù)及電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)裝置 " 在外形、功能上進(jìn)行優(yōu)化組合，精心研制而成。

二、適用范圍

現(xiàn)代電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置涵蓋了各高等院校等所開設(shè)的 " 電力電子技術(shù) " 、 " 半導(dǎo)體變流技術(shù) " 等專業(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 ( 或三相五線 380V ± 10 ％ 50HZ)
2 、工作環(huán)境 : 溫度 -10 ℃－ +40 ℃　相對濕度＜ 85 ％（ 25 ℃）　海撥＜ 4000m
3 、裝置容量：＜ 1000W

4、外形尺寸： 1600 × 700 × 1580 mm
四、裝置的基本裝備
1 、 DX-01 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（帶有過流保護(hù)措施）

提供交流電源：三相交流電源 (220V/1.5A)
（ 2 ）高壓直流電源直流電源：輸出 220V/0.5A ，具有輸出短路保護(hù)。
（ 3 ）數(shù)字式儀表
①．交流數(shù)字電壓表：可通過其下方的波段開關(guān)切換指示三相電網(wǎng)輸入線電壓，精度 1.0 級(jí)；
②．真有效值交流數(shù)字電壓表一只：測量范圍 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，具有超量程告警、指示及切斷總電源功能，為調(diào)速系統(tǒng)提供電流的指示；
④．直流數(shù)字電壓表一只：測量范圍 0 ～ 300V ，三位半數(shù)顯，輸入阻抗為 10M Ω，精度 0.5 級(jí)；
⑤．直流數(shù)字電流表一只：測量范圍 0 ～ 5A ，三位半數(shù)顯，精度 0.5 級(jí)，具有超量程報(bào)警、指示、切斷總電源等功能。
（ 4 ）帶鏡面的指針表：直流電壓表（測量范圍 0 ～± 300V ，為中零式，精度為 1.0 級(jí)）直流電流表（測量范圍 0 ～± 2A ，為中零式，精度為 1.0 級(jí)）
（ 5 ）三相可調(diào)電阻（ 90 Ω× 2/0.41A 一個(gè) 、 900 Ω× 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：三相電源首先通過三相漏電保護(hù)器，然后經(jīng)鑰匙開關(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)），對人身安全起到一定的保護(hù)作用。
電壓型漏電保護(hù)器 1 ：對隔離變壓器前的線路出現(xiàn)的漏電現(xiàn)象進(jìn)行保護(hù)，使控制屏內(nèi)的接觸器跳閘，切斷電源。
電壓型漏電保護(hù)器 2 ：對隔離變壓器后的線路及實(shí)驗(yàn)過程中的接線等出現(xiàn)的漏電現(xiàn)象進(jìn)行保護(hù)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)并切斷電源，確保人身安全。
電流型漏電保護(hù)裝置：控制屏若有漏電現(xiàn)象，漏電流超過一定值，即切斷電源。
實(shí)驗(yàn)連接線及插座：強(qiáng)、弱電連接及插座分開，不能混插。強(qiáng)電連接線及插座采用全封閉工藝，使用安全、可靠、防觸電。
（ 12 ）實(shí)驗(yàn)管理器
具有設(shè)定實(shí)驗(yàn)時(shí)間、定時(shí)報(bào)警、切斷電源等功能；還可以自動(dòng)記錄與區(qū)分由于接線或操作錯(cuò)誤所造成的漏電告警、儀表超量程告警等。
（ 13 ）控制屏其它設(shè)施 控制屏正面大凹槽內(nèi)，設(shè)有兩根方型不銹鋼管，可掛置實(shí)驗(yàn)部件，凹槽底部設(shè)有 7 芯、 3 芯等插座， 掛件的供電由這些插座提供?？刂破羶蓚?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，形狀似長方體結(jié)構(gòu)，造形美觀大方；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，可通過鈕子開關(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 、 DK13 功率器件驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路（一）　　

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)電路采用專用芯片 EXB841 ，其它的由運(yùn)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(dòng)電路提供 PWM 驅(qū)動(dòng)波形，可以通過頻率調(diào)節(jié)旋鈕進(jìn)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(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% 。

6、 DK14 單相交直交變頻原理
根據(jù)普通高等教育 " 九五 " 國家級(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 波形成的過程；
2 ）交直交變頻電路在不同負(fù)載（電阻，電感，電機(jī)）時(shí)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(dòng)芯片的工作特性。
7 、 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(fù)載特性的測試 " 以及 " 電源電壓波動(dòng)對輸出的影響 " 等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。
8 、 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)》 ( 第四版 ) 中相關(guān)內(nèi)容而設(shè)計(jì)。提供組成直流斬波電路所需的元器件和采用專用的 PWM 控制集成電路 SG3525 ?？赏瓿山滩闹薪祲簲夭娐罚?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)。

9、 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?！?

10、 SB07 實(shí)驗(yàn)連接線：

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，強(qiáng)電部分采用高可靠護(hù)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(xì)的多股線，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，兩種導(dǎo)線都只能配合相應(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。

11、歐式導(dǎo)線架

用于懸掛和放置實(shí)驗(yàn)專用連接導(dǎo)線，外形尺寸為 530mm × 430mm × 1200mm ，底部設(shè)有五個(gè)萬向輪，造型美觀大方。

五、本裝置能開設(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）新器件特性及驅(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）功率場效應(yīng)管（ MOSFET ）特性實(shí)驗(yàn)
3 ）功率晶體管（ GTR ）特性實(shí)驗(yàn)
4 ）絕緣雙極性晶體管（ IGBT ）特性實(shí)驗(yàn)
5 ）功率場效應(yīng)管（ MOSFET ）驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路實(shí)驗(yàn)
6 ）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、 Cu ｋ斬波電路、 Sepic 斬波電路、 Zeta 斬波電路）

六、實(shí)驗(yàn)測量儀表組件、掛箱明細(xì)表：

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