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SBMC-02現(xiàn)代電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置
一、概述
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(guó)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(shì)，對(duì)原"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。
(此圖片僅作為結(jié)構(gòu)參考，具體實(shí)物要根據(jù)配置而定）
二、適用范圍：
涵蓋了各高等院校等所開(kāi)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(duì)濕度＜85％（25℃） 海撥＜4000m
3、裝置容量：＜1000W
4、外形尺寸：1700×700×1580 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(guò)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：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(guò)其下方的波段開(kāi)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(cè)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(cè)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(cè)量范圍0～300V，三位半數(shù)顯，輸入阻抗為10MΩ，精度0.5級(jí)；
⑤直流數(shù)字電流表一只：測(cè)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(cè)量范圍0～±300V，為中零式，精度為1.0級(jí)）直流電流表（測(cè)量范圍0～±2A，為中零式，精度為1.0級(jí)）
（5）三相可調(diào)電阻（90Ω×2/0.41A一個(gè) 、900Ω×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(duì)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(guò)三相漏電保護(hù)器，然后經(jīng)鑰匙開(kāi)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(duì)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(duì)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。
電流型漏電保護(hù)裝置：控制屏若有漏電現(xiàn)象，漏電流超過(guò)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(kāi)，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。控制屏兩側(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(zhǎng)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(wàn)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、DX03-1三相可控整流電路（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(guò)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(guò)鈕子開(kāi)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、DK05-1晶閘管觸發(fā)電路（二）
提供KC08交流調(diào)功觸發(fā)電路、及單相并聯(lián)逆變觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)等。
6、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。可完成教材中降壓斬波電路（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)。
7、DK09新器件特性實(shí)驗(yàn)
提供SCR、MOSFET、IGBT、GTO 、GTR新器件，可完成電力電子新器件特性實(shí)驗(yàn)。
8、DK13功率器件驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路
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GTO 和 GTR， 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(mén)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(guò)頻率調(diào)節(jié)旋鈕進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)；通過(guò)占空比電位器來(lái)調(diào)節(jié)PWM波的占空比。頻率范圍分為2擋，通過(guò)鈕子開(kāi)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%。
9、DK14單相交直交變頻原理
根據(jù)普通高等教育"九五"國(guó)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(kāi)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(guò)程；
2）交直交變頻電路在不同負(fù)載（電阻，電感）時(shí)的工作情況和波形，并研究工作頻率對(duì)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。
10、DK19半橋型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源
提供了半橋型開(kāi)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。可完成"開(kāi)關(guān)電路在開(kāi)環(huán)與閉環(huán)下負(fù)載特性的測(cè)試"以及"電源電壓波動(dòng)對(duì)輸出的影響"等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。
11、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(guò)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。
12、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(wú)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。
五、本裝置能開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（以上配置）
（一）電力電子技術(shù)（晶閘管部分）
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、西門(mén)子TCA785集成觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)。
5、單相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn)。
6、單相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)。
7、單相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn)。
8 三相半波可控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn)。
9、三相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)。
10、三相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn)。
11、單相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)。
12、單相交流調(diào)功電路實(shí)驗(yàn)。
13、三相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)。
14、單向晶閘管(SCR)特性實(shí)驗(yàn)。
（二） 電力電子技術(shù)（全控型器件特性部分）
1、可關(guān)斷晶閘管(GTO)特性實(shí)驗(yàn)。
2、功率場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)特性實(shí)驗(yàn)。
3、電力晶體管(GTR)特性實(shí)驗(yàn)。
4、絕緣雙極型晶體管(IGBT)特性實(shí)驗(yàn)。
5、可關(guān)斷晶閘管(GTO)驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路實(shí)驗(yàn)。
6、功率場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路實(shí)驗(yàn)。
7、電力晶體管(GTR)驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路實(shí)驗(yàn)。
8、絕緣雙極型晶體管(IGBT)驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路實(shí)驗(yàn)。
(三)典型電力電子器件線路實(shí)驗(yàn)
1、直流斬波電路性能研究（IGBT，SG3525）:
(1) 降壓斬波電路。
(2)升壓斬波電路。
(3)升降壓斬波電路。
(4)Cuk斬波電路。
(5)Sepic斬波電路。
(6)Zeta斬波電路)。
2、半橋型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的性能研究。
3、SPWM單相交直交變頻電路的性能研究。
六、實(shí)驗(yàn)測(cè)量?jī)x表組件、及掛箱明細(xì)表：
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序號(hào) |
編號(hào) |
名 稱 |
數(shù)量 |
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1 |
DX01 |
電源控制屏 |
1套 |
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2 |
DX02 |
實(shí)驗(yàn)桌 |
1張 |
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3 |
DX03-1 |
三相可控整流電路（一） |
1件 |
|
4 |
DK05 |
晶閘管觸發(fā)電路 |
1件 |
|
5 |
DK05-1 |
晶閘管觸發(fā)電路（二） |
1件 |
|
6 |
DK07 |
直流斬波實(shí)驗(yàn)（六種典型線路） |
1件 |
|
7 |
DK09 |
新器件特性實(shí)驗(yàn) |
1件 |
|
8 |
DK13 |
功率器件驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路 |
1件 |
|
9 |
DK14 |
單相交直交變頻原理 |
1件 |
|
10 |
DX17 |
實(shí)驗(yàn)元器件 |
1件 |
|
11 |
DK19 |
半橋型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源 |
1件 |
|
12 |
SB07 |
高可靠護(hù)套結(jié)構(gòu)手槍插實(shí)驗(yàn)連接線及配件 |
1套 |
|
電機(jī)及拖動(dòng)控制實(shí)訓(xùn)柜,電機(jī)拖動(dòng)控制實(shí)訓(xùn)考核裝置 |
|
電機(jī)維修及檢測(cè)實(shí)訓(xùn)裝置,控制微電機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)裝置,電機(jī)拖動(dòng)實(shí)訓(xùn)設(shè)備 |
