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电力电子技术及电气传动实训装置

SBDDZ-780E电力电子技术及电气传动实训装置

 

一、电力电子技术实训装置概述

电力电子技术实训装置"电力电子技术及电气传动实训装置"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。

(1:实验设备实物外形参考图片,也可以根据学校要求定做)

(2:实验设备教室安装布局效果图,具体以教室实际尺寸为准)

(3:部分实验挂件及电机实物图片展示)

一、概述

"电力电子技术及电气传动实训装置"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、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,永不淘汰。

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、先进性强 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""电机控制""电力拖动自动控制系统""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:187×70×160 cm

五、装置的基本配备

1DK01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:220V0.5A),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;

(4)数字式仪表

A.智能型真有效值交流数字电压表1只,量程0-5A,四位数字显示。

B.智能型真有效值交流数字电流表1只,量程0-500V,四位数字显示。

C、数字直流电压表1只(0-500V),三位半数字显示,精度0.5级。

D、数字直流电流表1只(0-5A),三位半数字显示,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。

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。

2DK02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和四个固定调节机构,便于移动和固定,有利于实验室的布局。

3DQ03-1固定电机导轨、测速系统及智能数显转速表

4DQ27三相可调电阻(每组900Ω×2/0.41A

5DK03晶闸管主电路

提供125A/1000V的晶闸管,4只二极管,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,精度1.0级带镜面直流电流表±2A,精度1.0级各一只和平波电抗器一组。

6DK04三相晶闸管触发电路

提供三相触发电路、功放电路等,与"DK03"配套使用。

7DK05 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、单相交流调压,正弦波同步移向,西门子TC785集成触发电路。

8DK06电机调速控制实验(

提供以下模块:给定(带数显)、调节器I、转速变换(FBS)、调节器II、反号器(AR)、电流变换(FBC)、电压隔离器(TVD)。其中调节器I和调节器II的比例增益由电位器调节。

9DK06-1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)。

10DK07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(Buck Chopper)、升压斩波电路(Boost Chopper)、升降压斩波电路(Boost -Buck Chopper)、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路、Zeta斩波电路六种典型实验。

11DK08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。

12DK10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0.111.37uF0999KΩ十进制可调电阻两组。

13DK11单相调压与可调负载

提供了一只0250V/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090Ω/1.3A(串联)或045Ω/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。

14DK12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。

15DK13功率器件驱动电路实验箱

主要是为完成新器件特性实验提供驱动和保护电路,使学生了解电力电子新器件的驱动特性。主要包括电源、驱动电路、PWM波形发生器。

1)电源:为驱动电路提供电源,包括±5V+20V±15V直流电源。

2)驱动电路:包括MOSFETIGBT的驱动电路。其中IGBT的驱动电路采用了专用芯片EXB841

3PWM波形发生器:由SG3525为核心的PWM波形发生器主要为新器件驱动电路提供PWM驱动波形;可以通过频率调节旋钮进行频率调节;通过占空比电位器来调节PWM波的占空比 频率调节范围4KHz10KHz

16DK14单相交直交变频原理

根据普通高等教育"九五"国家级重点教材王兆安,黄俊主编的《电力电子技术》(第四版)的内容进行开发。用于展示交直交变频原理,主要让学生了解SPWM正弦波脉宽调制信号的形成方法,了解IGBT管专用集成驱动芯片的特点及其使用,能完成如下实验项目1SPWM波形成的过程;2)交直交变频电路在不同负载时的工作情况和波形,并研究工作频率对电路工作波形的影响;3IGBT管专用集成驱动芯片的工作特性。 

17GDK28变频器提供DSP+IPM的矢量控制变频器1台,功率0.4KW,(带BOP操作控制面板)、1K电位器一个。

18DQ07-1直流发电机(DC220V240W

19DQ09直流并励电动机 (DC220V185W

20DQ11三相线绕式异步电动机 (220VY接法)

21GDQ12线绕式异步电机转子专用箱

提供0251535五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。

22SB06 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手枪插连接线(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。

23、透明型电力电子应用创新实训模块:(全室配1套,便于学生对电力电子器件及电路的直观认识)

电力电子应用创新实训模块底盒使用190mm×145mm124mm×145mm两种开模有机透明封闭塑料底盒,模块面板采用蓝色印制电路板PCB工艺,可以直观看到器件的实物及相关的原理图。对于高压电路安装在面板背面,或者通过双圈接线柱引出接口,透过透明底盒能够看到器件实物,方便感性认识。

包含三相同步信号电路单元模块、TC787AP三相集成脉冲触发电路模块(设有单双脉冲切换开关,封锁及输出开关,移相电位器等)、六路功率三极管BU406及灌封脉冲变压器隔离的脉冲输出电路,PWM脉冲发生器及四路功率桥功率输出电路、二极管整流电路、四路IGBT功率桥电路及LEM电流传感器检测电路、三相晶闸管整流电路、基于DSP的三相异步电机IPM逆变调速模块电路(矢量控制)、变频调速按键与LED显示电路模块,交流电压检测仪表、交流电流检测仪表、直流电压和电流检测仪表等。

本套件可完成单相半波不控整流电路实训,单相全桥不控整流电路实训,三相晶闸管触发电路实训,三相半波整流电路实训,三相半控桥式整流电路实训,三相桥式整流电路实训,三相交流调压电路实训,DC/DC 全桥IGBT整流电路实训,直流电机HIGBT可逆调速电路实训,交流电机矢量变频调速电路实训等。

24、基于DSP的双闭环空间矢量交流变频调速系统(全室配1套,可供教师DSP学习或学生毕业设计使用)

空间矢量脉宽调制-SVPWM,主要思想是把三相交流电机等效为直流电机,然后跟踪圆形磁场。SVPWM主要由:波形发生器,Chark变换,扇区判断,Park变换,桥臂作用时间,比较器,插入死区等模块组成。

本实验系统是基于德州仪器TI公司的28335C2000系列DSP而设计的高性能矢量控制变频调速系统。系统由实验箱(DSP控制板、IPM智能功率驱动模块和24V开关电源)XDS100V2-USB2.0仿真器,三相鼠笼式异步电动机,增量式光电编码器,联轴器,固定电机导轨等组成。

本系统可实现在线编程,通过XDS100V2  USB2.0仿真器在线仿真,提供源程序,可在线烧写DSP程序。

25、实训室安全用电智能控制系统(整个实验室配置1套):

智能电源管理系统具有过温、短路、过流、过压、欠压、失压、功率限定7大保护功能;电源具有一键锁定功能,处理故障时,防止漏电保护器合闸,造成触电危险;电源具有故障锁定功能,发生故障导致跳闸时,不能人为上电,只能通过远程清除故障后,才能上电成功;能通过无线4G和有线以太网与手机APPPC端云平台通讯,没有网络的情况下,教室整套智能电源管理系统可离线独立运行。

1、智能终端:智能电源管理系统以32ARM为核心,采用4.3寸彩色触摸屏为人机交互界面,实时监控设备运行情况,提供ZigbeeCAN等多种通信模式,具备语音播报功能。能实时监测三相电压、电流、功率,功率因数、频率、电能等参数,液晶触摸屏监测数值。能监控实验室电源的故障类型和故障次数;设备时间管理包含年月日时间的显示;用户通过刷卡方式请求开启设备,PC端进行授权之后,设备可启动使用,PC端可分时预约设备的启动和停止!

2、手机APP:用电状态界面实时显示当前电压、电流、有无功功率、电能、设备温度、漏电电流值等;用电数据界面能智能查找近2年用电数据,设置界面能设置限定电能值、负载值、设备超温值、过欠压值、过欠压恢复时间值等。后台查看报警日志、操作日志、故障日志等。

3PC端软件:每个设备状态信息显示,具有多个子界面,具有故障分析,用电能效分析、集中管理、个人中心资料管理、用户报警定位跟踪与信息统计;具有管理员信息修改与权限管理等功能。可一键开启和关闭所有设备,可单独控制每台设备的开关!

4、后台系统:实时视频监控每个教室,可一键预览所有设备的在线和运行情况,分析设备使用率及运行时间!

26、学生凳子2/套。

每套设备提供2只铁质四脚方凳,凳子面板采用高强度高密度板,结实耐用,美观大方。

27、提供正版3D辅助教学数字资源软件(有软件著作权,便于升级)

1)免费赠送电工作业培训( 用电安全与触电急救)仿真教学软件(正版3D软件,有软件著作权,便于升级)

本产品依据中华人民共和国劳动和劳动安全行业标准(LD/T81.22006)《"维修电工"职业技能实验和鉴定设备技术规范》与教育部有关专业教学大纲而设计研制。该软件采用二维与三维结合的虚拟画面,教导学生电工基础知识和用电的安全及急救方法。包含电工初步知识(电工基础、电工仪表使用、导线安全连接、安全用电工具、安全用电标志),触电急救(触电的方式、安全防护措施、接地与接零保护、人工呼吸,心肺复苏等急救方法),风险排除(灭火器类型、灭火器的使用),电工电子基本操作(包括低压电器、电机与变电器、照明电路、电子技术)等4大模块,15个实验单元,72个实验项目。软件以技能为核心,操作步骤为主线,以学生交互训练为主体,具有三维可视化、智能化、全交互的特点,集职业性、情境性、过程性、交互性和灵活性于一身,性价比极高。为职业教育与技能实验、鉴定信息化、现代化提供了丰富的教学资源。

2)免费赠送电机与变压器仿真教学软件(正版3D软件,有软件著作权,便于升级)

电机与变压器仿真教学软件依据《职业院校数字校园建设规范》(教职成函[2015]1 号)与教育部颁布的有关专业教学大纲而设计,选取典型的电机与变压器,围绕其核心知识点和技能点展开,兼顾教师的课堂教学,力争达到软件的职业性、情境性、过程性、交互性的相互交融。

本软件包括功率电机、控制电机、信号电机和变压器4个实验单元,共18个典型的实验项目,每个实验项目下设有外形结构、工作原理、拆装过程、故障检测、常见应用、考考你等数目不等实验任务。

本软件既可支持教师的课堂演示教学,亦可支持学生进行课前预习,重点支持学生在理论课后进行的自主仿真实验,并可在此基础上实现技能考核。

3)免费赠送电力拖动仿真教学软件(正版3D软件,有软件著作权,便于升级)

本产品依据中华人民共和国劳动和劳动安全行业标准(LD/T81.1-2006)《职业技能实验和鉴定设备通用技术规范》与教育部有关专业教学大纲而设计,内容包括三相异步机单向转动控制等30个实验项目,涵盖维修电工初级、中级、高级主要实验项目,每个项目又根据需要设有实验目的、实验器件、实验电路、电路原理、器件布局、元件检查、通电运行、通电运行、故障排除等多种训练任务。软件以技能为核心,项目为引领、任务为驱动,职场环境为背景,操作步骤为主线,学生交互训练为主体,具有三维可视化、智能化、全交互的特点,集职业性、情境性、过程性、交互性于一身,性价比极高。为职业教育与技能实验、鉴定信息化、现代化提供了不可或缺的丰富资源。

六、本装置能开设的实验项目

(一)电力电子技术(晶闸管部分)

1.单结晶体管触发电路

2.正弦波同步移相触发电路实验

3.锯齿波同步移相触发电路实验

4.西门子TCA785集成触发电路实验

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.单相桥式全控整流电路实验

8.单相桥式有源逆变电路实验

9.三相半波可控整流电路的研究

10.晶闸管三相半波有源逆变电路的研究

11.三相桥式半控整流电路实验

12.三相桥式全控整流及有源逆变电路实验

13.单相交流调压电路实验

14.三相交流调压电路实验

(二) 电力电子技术(全控型器件特性部分)

1.功率场效应晶体管(MOSFET)的主要参数测量

2.功率场效应晶体管(MOSFET)的驱动电路研究

3.绝缘栅双极型晶体管(IGBT)特性及其驱动电路的研究

4.单向晶闸管(SCR)特性实验

5.双向晶闸管(SCR)特性实验

6.电力晶体管管(GTR)特性实验

(三) 电力电子技术(全控型器件典型线路部分)

1.直流斩波电路(BuckCukBoostSepicBuck-BoostZeta等六种电路)的性能研究

2SPWM单相交直交变频电路的性能研究

(四) 直流调速实验

1.晶闸管直流调速主要单元的调试

2.不可逆单闭环直流调速系统静特性的研究(电压单闭环,电流单闭环,速度单闭环)

3.带电流截止负反馈的转速单闭环不可逆直流调速系统

4.电压,电流双闭环晶闸管不可逆直流调速系统

5.转速,电流双闭环晶闸管不可逆直流调速系统

(五) 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

3.三相异步电机变频调速实验

(六)电力电子透明元件盒创新实训

本套件可完成单相半波不控整流电路实训,单相全桥不控整流电路实训,三相晶闸管触发电路实训,三相半波整流电路实训,三相半控桥式整流电路实训,三相桥式整流电路实训,三相交流调压电路实训,DC/DC 全桥IGBT整流电路实训,直流电机HIGBT可逆调速电路实训,交流电机矢量变频调速电路实训等。

七、装置的配置清单:

序号

编号

              

数 量

1

DK01

电源控制屏

1

2

DK02

实验桌凳

1

3

DQ03-1

固定电机导轨、测速系统及智能数显转速表

1

4

DQ27

三相可调电阻(每组900Ω*2/0.41A

1

5

DK03

三相晶闸管主电路

1

6

DK04

三相晶闸管触发电路

1

7

DK05

单相晶闸管触发电路

1

8

DK06

电机调速控制实验(Ⅰ)

1

9

DK06-1

电机调速控制电路(II

1

10

DK07

直流斩波实验(六种典型线路)

1

11

DK08

给定及实验器件

1

12

DK10

可调电阻器,电容器

1

13

DK11

单相调压与可调负载

1

14

DK12

变压器实验

1

15

DK13

功率器件驱动电路实验箱(一)

1

16

DK14

单相交直交变频原理

1

17

GDK28

三相异步电机变频调速组件

1

18

DQ07-1

直流发电机

1

19

DQ09

直流他(并)励电动机

1

20

DQ11

三相线绕式异步电动机 (220VY接法)

1

21

GDQ12

线绕式异步电机转子专用箱

1

22

SB06

高可靠护套结构手枪插实验连接线及配件

1

23

 

透明型电力电子应用创新实训模块(便于学生对电力电子器件及电路的直观认识)

全室配1

24

 

基于DSP的双闭环空间矢量交流变频调速系统(全室配1套,可供教师DSP学习或学生毕业设计使用)

全室配1

25

 

实训室安全用电智能控制系统

全室配1

26

 

铁质四脚方凳,高密度板凳面,结实美观耐用

2/

27

辅助教学数字资源

1)电工作业培训教学软件1

1电机与变压器仿真教学软件 1

2电力拖动仿真教学软件 1

免费增送加密锁,具体详见附件

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电子技术综合实训考核装置,电工电子技术实训考核装置,电工电子技术·电力拖动实训考核装置 

电力拖动·PLC技能实训装置、电力拖动技能实训考核装置 

电路分析基础课程设计实验室设备

电路原理与模拟电路综合实验箱

SAE数电/摸电/EDA综合实验系统

三相电路的实验箱

电工电路技术实验箱

太阳能教学实验箱

8086KB微机原理与接口实验箱

自控原理及计算机控制技术教学实验箱

新型计算机组成原理实验箱

计算机组成原理基础实验箱

计算机设计综合技能试验箱 

A865微机原理与单片机实验箱 

微机控制与仿真实验实训室 

嵌入式实验开发系统 

模拟电子技术实验箱 

数字电子技术实验箱,设计型(基础型) 

自控原理及计算机控制技术实验平台 

创新单片机实训箱 

EDA实训室、EDA实验开发箱 

电路实验室介绍、电路实验室设备 

DSP实验开发系统 

E216SOPC系统综合开发平台 

超强型计算机组成原理与系统结构实验箱 

高频电路实验箱 

电路原理实训室设备 

51单片机实验箱 

STM32单片机实验箱 

单片机与组态综合实验系统 

单片机与MCGS组态综合实验系统 

单片机、微机原理及接口技术二合一实验箱 

自控原理实验箱 

自控原理与计算机控制实验箱 

超强型计算机组成原理实验箱

八位、十六位计算机组成原理与系统结构实验箱 

微机原理与接口技术实验室 

模拟电路实验箱 

数字电路实验箱 

数字模拟电路实验箱 

模数电二合一试验箱 

电工技术实验箱 

电子技术实验箱 

电路原理实验箱、数字电路实验箱 

模拟电路技术实验箱、数字电路技术实验箱、电工技术实验箱 

电路分析基础实验 

电路分析实验箱、电路原理实验箱 

运动控制实训平台、CPTH超强型计算机组成原理与系统结构实验仪 

移动通信系统

现代交换系统方案

数字通信技术实验系统方案

通信原理实验系统方案

通信与信号处理实验箱

通信系统创新实验平台 

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