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2022年12月8日

现代电力电子技术实验装置,电力电子实训台

SBMC-02现代电力电子技术实验装置

 

一、概述

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》教材实验大纲的要求,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,对原"电力电子技术及电机控制实验装置"在外形、功能上进行优化组合,精心研制而成。

 (此图片仅作为结构参考,具体实物要根据配置而定)

二、适用范围:

涵盖了各高等院校等所开设的"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:<1000W

4、外形尺寸:1700×700×1580 mm

四、装置的基本装备

1DX-01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(带有过流保护措施)提供交流电源:三相交流电源(220V/1.5A)

2)高压直流电源:输出220V/0.5A,具有输出短路保护。

3)数字式仪表

①.交流数字电压表: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级;

②.真有效值交流数字电压表一只:测量范围0500V,量程自动判断、自动切换,精度0.5级,三位半数显,为交流调速系统提供电压指示。

③.真有效值交流数字电流表一只:测量范围05A,量程自动判断、自动切换,精度0.5级,三位半数显,具有超量程告警、指示及切断总电源功能,为调速系统提供电流的指示;

④.直流数字电压表一只:测量范围0300V,三位半数显,输入阻抗为10MΩ,精度0.5级;

⑤.直流数字电流表一只:测量范围05A,三位半数显,精度0.5级,具有超量程报警、指示、切断总电源等功能。

4)带镜面的指针表:直流电压表(测量范围0±300V,为中零式,精度为1.0级)直流电流表(测量范围0±2A,为中零式,精度为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100mH200mH700mH电感,在1A下保持线性。

7)给定:±15V可调电压输出,带数显,指示输出电压。

8)单相调压: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交流电源,并带短路保护。

9)三相整流滤波电路:可对单相及三相交流电源进行整流和滤波,具有输出短路保护。

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、副边绕组的电压为127V/63.6V/31.8V),用于三相桥式、单相桥式有源逆变电路实验。

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,使主电路输出与电网隔离(浮地设计),对人身安全起到一定的保护作用。

电压型漏电保护器1:对隔离变压器前的线路出现的漏电现象进行保护,使控制屏内的接触器跳闸,切断电源。

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。

12)实验管理器

具有设定实验时间、定时报警、切断电源等功能;还可以自动记录与区分由于接线或操作错误所造成的漏电告警、仪表超量程告警等。

13)控制屏其它设施 控制屏正面大凹槽内,设有两根方型不锈钢管,可挂置实验部件,凹槽底部设有7芯、3芯等插座, 挂件的供电由这些插座提供。控制屏两侧设有单相三极220V电源插座及三相四极380V电源插座。

2DX02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,形状似长方体结构,造形美观大方;设有两个大抽屉,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。

3DX03-1三相可控整流电路(一)

提供65A/1000V的晶闸管,每只晶闸管均设有RC吸收和保险丝保护装置,晶闸管可通过外加触发信号进行触发(留有触发脉冲输入接口),可更好的完成设计性实验。 三相触发电路由KC04KC41KC424066等集成电路组成,可通过钮子开关选择双窄脉冲或宽脉冲,同时提供六路触发脉冲功放电路等。

4DK05晶闸管触发电路

提供单结晶体管触发电路实验、单相交流调压触发电路,锯齿波同步移相触发电路实验,正弦波触发电路及TCA785集成触发电路。

5DK05-1晶闸管触发电路(二)

提供KC08交流调功触发电路、及单相并联逆变触发电路实验等。

6DK07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)中相关内容而设计。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。

7DK09新器件特性实验

提供SCRMOSFETIGBTGTO GTR新器件,可完成电力电子新器件特性实验。

8DK13功率器件驱动与保护电路  

主要是为完成新器件特性实验提供电源、驱动电路及PWM波形发生器。

1)电源:为驱动电路提供电源,包括±5V±15V+20V直流电源。

2)驱动电路:包括GTO GTR MOSFETIGBT的驱动电路。其中IGBT的驱动电路采用专用芯片EXB841,其它的由运放、门电路及分立元件组成。

3PWM波形发生器:以SG3525为核心的PWM波形发生器主要是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。频率范围分为2挡,通过钮子开关切换,高频档是为MOSFETIGBT驱动电路提供PWM波形,频率调节范围4KHz10KHz;低频档是为GTRGTO驱动电路提供PWM波形,频率调节范围400Hz1KHz;占空比可从 0%调至100%

9DK14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(电阻,电感)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。

10DK19半桥型开关稳压电源

提供了半桥型开关稳压电源的主电路和控制电路,主电路的电力电子器件为电力MOSFET管;控制电路采用专用PWM控制集成电路SG3525,采用恒频脉宽调制控制方案。可完成"开关电路在开环与闭环下负载特性的测试"以及"电源电压波动对输出的影响"等实验内容。

11DX17实验元器件

提供晶闸管(均设有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吸收电路。 

12SB07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。

五、本装置能开设的实验项目(以上配置)

(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、单相桥式全控整流及有源逆变电路实验。

8 三相半波可控整流及有源逆变电路实验。

9、三相桥式半控整流电路实验。

10、三相桥式全控整流及有源逆变电路实验。

11、单相交流调压电路实验。

12、单相交流调功电路实验。

13、三相交流调压电路实验。

14、单向晶闸管(SCR)特性实验。

(二) 电力电子技术(全控型器件特性部分)

1、可关断晶闸管(GTO)特性实验。

2、功率场效应管(MOSFET)特性实验。

3、电力晶体管(GTR)特性实验。

4、绝缘双极型晶体管(IGBT)特性实验。

5、可关断晶闸管(GTO)驱动与保护电路实验。

6、功率场效应管(MOSFET)驱动与保护电路实验。

7、电力晶体管(GTR)驱动与保护电路实验。

8、绝缘双极型晶体管(IGBT)驱动与保护电路实验。

()典型电力电子器件线路实验

1、直流斩波电路性能研究(IGBTSG3525:

(1) 降压斩波电路。

(2)升压斩波电路。

(3)升降压斩波电路。

(4)Cuk斩波电路。

(5)Sepic斩波电路。

(6)Zeta斩波电路)

2、半桥型开关稳压电源的性能研究。

3SPWM单相交直交变频电路的性能研究。

六、实验测量仪表组件、及挂箱明细表:

序号

编号

名 称

数量

1

DX01

电源控制屏

1

2

DX02

实验桌

1

3

DX03-1

三相可控整流电路(一)

1

4

DK05

晶闸管触发电路

1

5

DK05-1

晶闸管触发电路(二)

1

6

DK07

直流斩波实验(六种典型线路)

1

7

DK09

新器件特性实验

1

8

DK13

功率器件驱动与保护电路

1

9

DK14

单相交直交变频原理

1

10

DX17

实验元器件

1

11

DK19

半桥型开关稳压电源

1

12

SB07

高可靠护套结构手枪插实验连接线及配件

1

七、老师台增配

★(一)、基于物联网实验室安全用电智能控制系统(全室配1套)

由执行装置与网机组成,技术参数分别为:

1)执行装置技术参数

1)极数:3P+N

2)脱扣特性:C5-10In D10-14In

3)额定电流:In 6A10A16A20A25A32A40A50A63A

4)额定电压:Ue AC 230V/400V

5)额定频率f50Hz

6)额定短路分断能力:Icu10kA

7)壳架等级额定电流:Inm63A

8)缺相保护:设备防烧毁保护模式

9)漏电保护:元器件损坏保护模式

10)过载保护:电流过大防烧毁模式

11)短路保护:碰线防烧毁模式

12)挂锁保护:便于维修安全

13)过温保护:可监测线路温度

14)过欠压保护:防止造成人身事故和机械设备损坏

15)漏电或触电时0.1秒断开

16)故障指示灯,便于查看工作状态

★(17)挂锁功能,检修更方便

2)网机技术参数

1)内置STM32F103C8T6主控芯片

2)外置8M无源晶振

3)采用SP3485作为485通信芯片

4485防浪涌保护

5)标准RS485接口,可直接串口设备

6)智能型数据终端,便捷实现数据传输功能

★(7)提供强大的中心管理软件,方便设备管理

★(8)提供便捷的软件升级和固件更新服务

★(9)提供数据库数据备份,方便查看历史数据

10)尺寸:89mm*67.5mm*20.5mm

11)重量:70g

12)电源:AC220V

13)功耗:1.5W

14)工作温度:-25℃ - +70℃

15)工作湿度:95%

16WiFi版最大下行传输速率:64kbps

17WiFi版最大上行传输速率:32kbps

提供有效、权威的证明文件,证实该产品的可靠、安全、先进性。

★(二)、智慧教室综合测控系统(该系统采用一体化设计,要求所有功能集中在一块核心控制器上,不接受采用多种模块拼装,确保使用人员的人身安全及设备安全的性能指标)(全室配1套)

A、虚拟示波器所需实现的功能:

50MHz   2路波形测量功能;

B2路逻辑分析仪功能;

C1路任意波形信号发生器输出;

200MSa/s高速实时采样,50MHz带宽,波形测量完全满足教学实验要求,波形平滑不失真。

在、2PWM脉冲信号发生器:可设置频率、占空比。

D、万用表功能

1)、万用表的电阻测量功能;

2)、万用表的直流电压测量功能;

3)、万用表的交流电压测量功能;

4)、万用表的交流电流测量功能;

E、人机界面功能

1)、人机界面显示所测量的波形,并显示相应的量测值;

2)、可通过点击界面按钮,将所测量的波形插入实验报告模板中;

3)、学生的实验报告结果可通过点击界面按钮,统一上传到指定的教师电脑文件夹下;

(三)、免费赠送正版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。

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