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2023年5月13日

現代電力電子技術(shù)實(shí)驗裝置,電力電子實(shí)驗設備

SBDD-2型現代電力電子技術(shù)實(shí)驗裝置

一、概述

現代電力電子技術(shù)實(shí)驗裝置，是依據西安交通大學(xué)王兆安編著(zhù)的《電力電子技術(shù)》（第五版）、《半導體變流技術(shù)》教材實(shí)驗大綱的要求，吸收國內、外同類(lèi)產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，充分考慮了實(shí)驗室的現狀和發(fā)展趨勢，精心研制而成。

(此圖片僅作為結構參考，具體實(shí)物要根據配置而定）

二、適用范圍

現代電力電子技術(shù)實(shí)驗裝置涵蓋了各類(lèi)院校所開(kāi)設的"電力電子技術(shù)"、"半導體變流技術(shù)"等專(zhuān)業(yè)課程所要求的實(shí)驗項目。

三、技術(shù)性能

1、輸入電源: 三相四線(xiàn)(或三相五線(xiàn) 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：1650×700×1580 mm

四、裝置的基本裝備

1、DX01電源控制屏（鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結構，鋁質(zhì)面板）

（1）交流電源（帶有過(guò)流保護措施）

提供交流電源：

①三相交流電源220V/3A, 經(jīng)過(guò)380V//220V 隔離變壓器輸出。

②提供三相同步變壓器一組，輸出電壓AC380V//3*15V。

（2）高壓直流電源：輸出220V/0.5A，具有輸出短路保護。

（3）數字式儀表

①交流數字電壓表：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(xiàn)電壓，精度1.0級；

②智能真有效值交流數字電壓表一只：測量范圍0-1000V,設置1V/10V/100V/1000V四量程，六位數碼顯示測量值。儀表采用現代化技術(shù)，數碼中文顯示，具備智能化、數字化，上位機通訊功能，通過(guò)按鍵能夠對儀表進(jìn)行設置操作,量程手動(dòng)、自動(dòng)切換模式、校準、調零、濾波級數設置、通信地址設置、超量程自動(dòng)報警提示及保護等功能。硬件部分整體性強，集成度高，采用表貼工藝制作，工業(yè)塑料外殼，面板嵌入安裝，使用穩定，容易更換和升級維護�！　�

③智能真有效值交流數字電流表一只：測量范圍：0-5A, 設置10mA/500mA/5A三檔量程，六位數碼顯示測量值。儀表采用現代化技術(shù)，數碼中文顯示，具備智能化、數字化，上位機通訊功能，通過(guò)按鍵能夠對儀表進(jìn)行設置操作,量程手動(dòng)、自動(dòng)切換模式、校準、調零、濾波級數設置、通信地址設置、超量程自動(dòng)報警提示及保護等功能。硬件部分整體性強，集成度高，采用表貼工藝制作，工業(yè)塑料外殼，面板嵌入安裝，使用穩定，容易更換和升級維護。

④直流數字電壓表一只：測量范圍0～500V，三位半數顯，輸入阻抗為10MΩ，精度0.5級；

⑤直流數字電流表一只：測量范圍0～5A，三位半數顯，精度0.5級，具有短路保護等功能。（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）直流電流表（測量范圍0～±2A，為中零式，精度為1.0級）

（5）三相可調電阻（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(xiàn)性。

（7）給定：±15V可調電壓輸出，帶數顯，指示輸出電壓。

（8）單相調壓：提供了一只0～250V/0.5KVA單相交流自耦調壓器，為相應的實(shí)驗提供可調交流電源，并帶短路保護。

（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。

（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。

（11）人身安全保護體系

① 提供三相隔離變壓器一組：三相電源首先通過(guò)三相漏電保護器，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（浮地設計），對人身安全起到一定的保護作用。

② 提供電壓型漏電保護裝置1套：控制屏若有漏電現象，漏電壓超過(guò)一定值，即切斷電源。

③ 提供電流型漏電保護裝置1套：控制屏若有漏電現象，漏電流超過(guò)一定值，即切斷電源。

④ 實(shí)驗連接線(xiàn)及插座：強、弱電連接及插座分開(kāi)，不能混插。強電連接線(xiàn)及插座采用全封閉工藝，使用安全、可靠、防觸電。

（12）控制屏其它設施 控制屏正面大凹槽內，設有兩根鋼管，可掛置實(shí)驗部件，凹槽底部設3芯插座，掛件的供電由這些插座提供�？刂破羶蓚仍O有單相三極220V電源插座及三相四極380V電源插座。

2、DX02實(shí)驗桌：實(shí)驗桌為鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結構，桌面為防火、防水、耐磨高密度板,結構堅固，形狀似長(cháng)方體結構，造形美觀(guān)大方；設有兩個(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)寬敞舒適的工作臺面。實(shí)驗桌還設有四個(gè)萬(wàn)向輪和四個(gè)固定調節機構，便于移動(dòng)和固定，有利于實(shí)驗室的布局。

3、DX03 三相可控整流電路（一）

提供6只5A/1000V的晶閘管，每只晶閘管均設有RC吸收和保險絲保護裝置，晶閘管可通過(guò)外加觸發(fā)信號進(jìn)行觸發(fā)（留有觸發(fā)脈沖輸入接口），可更好的完成設計性實(shí)驗。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)選擇雙窄脈沖或寬脈沖，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：提供單結晶體管觸發(fā)電路實(shí)驗、單相交流調壓觸發(fā)電路，鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實(shí)驗，正弦波觸發(fā)電路及TCA785集成觸發(fā)電路。

5、DK07直流斬波實(shí)驗：根據西安交通大學(xué)王兆安教授和黃俊教授主編的《電力電子技術(shù)》(第五版)中相關(guān)的直流斬波內容而設計的；提供組成直流斬波電路所需的元器件和采用專(zhuān)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。

6、DK13功率器件驅動(dòng)與保護電路：主要是為完成新器件特性實(shí)驗提供電源、驅動(dòng)電路及PWM波形發(fā)生器。

（1）電源：為驅動(dòng)電路提供電源，包括±5V、±15V和+20V直流電源。

（2）驅動(dòng)電路：包括 MOSFET和IGBT的驅動(dòng)電路。其中IGBT的驅動(dòng)電路采用專(zhuān)用芯片EXB841，其它的由運放、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動(dòng)電路提供PWM驅動(dòng)波形，可以通過(guò)頻率調節旋鈕進(jìn)行頻率調節；通過(guò)占空比電位器來(lái)調節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驅動(dòng)電路提供PWM波形，頻率調節范圍4KHz～10KHz；低頻檔是為GTR和GTO驅動(dòng)電路提供PWM波形，頻率調節范圍400Hz～1KHz；占空比可從0%調至100%。

7、DK14單相交直交變頻原理：根據普通高等教育"九五"國家級重點(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正弦波脈寬調制信號的形成方法，了解IGBT管專(zhuān)用集成驅動(dòng)芯片的特點(diǎn)及其使用，能完成如下實(shí)驗項目：

1）SPWM波形成的過(guò)程；

2）交直交變頻電路在不同負載（電阻，電感）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(zhuān)用集成驅動(dòng)芯片的工作特性。

8、DK17全橋DC/DC變換電路

通過(guò)對四個(gè)橋臂上IGBT管的觸發(fā)控制，來(lái)實(shí)現全橋DC-DC變換電路實(shí)驗，主要由兩大部分組成，即主回路部分、控制電路部分。主回路由直流電源、四種IGBT管組成；控制回路部分由專(zhuān)用芯片SG3525產(chǎn)生PWM脈沖波，PWM脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的四路控制脈沖，分別驅動(dòng)四個(gè)橋臂的IGBT管，設有LEM電流傳感器，可對電流進(jìn)行保護，帶有告警和復位功能。

9、DX17實(shí)驗元器件：提供晶閘管（均設有RC吸收和保險絲保護）、壓敏電阻（作為過(guò)壓保護元件，內部已連成三角形接法）二極管及燈座、RC吸收電路。

10、實(shí)驗連接線(xiàn)：根據不同實(shí)驗項目的特點(diǎn)，配備兩種不同的實(shí)驗聯(lián)接線(xiàn)，強電部分采用高可靠護套結構手槍插連接線(xiàn)（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)絲般細的多股線(xiàn)，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(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構聯(lián)接線(xiàn)，兩種導線(xiàn)都只能配合相應內孔的插座，這樣大大提高了實(shí)驗的安全及合理性。

★11、透明型電力電子應用創(chuàng )新實(shí)訓模塊：(全室配1套，便于學(xué)生對電力電子器件及電路的直觀(guān)認識）

電力電子應用創(chuàng )新實(shí)訓模塊底盒使用190mm×145mm，124mm×145mm兩種開(kāi)模有機透明封閉塑料底盒，模塊面板采用藍色印制電路板PCB工藝，可以直觀(guān)看到器件的實(shí)物及相關(guān)的原理圖。對于高壓電路安裝在面板背面，或者通過(guò)雙圈接線(xiàn)柱引出接口，透過(guò)透明底盒能夠看到器件實(shí)物，方便感性認識。

包含三相同步信號電路單元模塊、TC787AP三相集成脈沖觸發(fā)電路模塊（設有單雙脈沖切換開(kāi)關(guān)，封鎖及輸出開(kāi)關(guān)，移相電位器等）、六路功率三極管BU406及灌封脈沖變壓器隔離的脈沖輸出電路，PWM脈沖發(fā)生器及四路功率橋功率輸出電路、二極管整流電路、四路IGBT功率橋電路及LEM電流傳感器檢測電路、三相晶閘管整流電路、基于DSP的三相異步電機IPM逆變調速模塊電路（矢量控制）、變頻調速按鍵與LED顯示電路模塊，交流電壓檢測儀表、交流電流檢測儀表、直流電壓和電流檢測儀表等。

本套件可完成單相半波不控整流電路實(shí)訓，單相全橋不控整流電路實(shí)訓，三相晶閘管觸發(fā)電路實(shí)訓，三相半波整流電路實(shí)訓，三相半控橋式整流電路實(shí)訓，三相橋式整流電路實(shí)訓，三相交流調壓電路實(shí)訓，DC/DC 全橋IGBT整流電路實(shí)訓，直流電機H橋IGBT可逆調速電路實(shí)訓，交流電機矢量變頻調速電路實(shí)訓等。

五、本裝置能開(kāi)設的實(shí)驗項目

（一）晶閘管觸發(fā)電路實(shí)驗項目

1）單結晶體管觸發(fā)電路

2）正弦波同步移相觸發(fā)電路實(shí)驗

3）鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實(shí)驗

4）單相集成鋸齒波觸發(fā)電路實(shí)驗（由 Tca785 組成）

5）三相集成鋸齒波觸發(fā)電路實(shí)驗

（二）晶閘管線(xiàn)路實(shí)驗項目

1）單相半波可控整流電路實(shí)驗

2）單相橋式半控整流電路實(shí)驗

3）單相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗

4）三相半波可控整流電路實(shí)驗

5）三相橋式半控整流電路實(shí)驗

6）三相半波有源逆變電路實(shí)驗

7）三相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗

8）單相交流調壓電路實(shí)驗

9）三相交流調壓電路實(shí)驗

（三）電力電子器件特性及驅動(dòng)保護實(shí)驗項目

1）單向晶閘管（ SCR ）特性實(shí)驗

2）功率場(chǎng)效應管（MOSFET）特性實(shí)驗

3）絕緣雙極性晶體管（IGBT）特性實(shí)驗

4）功率場(chǎng)效應管（MOSFET）驅動(dòng)與保護電路實(shí)驗

5）絕緣雙極性晶體管（IGBT）驅動(dòng)與保護電路實(shí)驗

（四）典型新器件線(xiàn)路實(shí)驗

1）單相正弦波脈寬調制（ SPWM ）逆變電路實(shí)驗

2）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、 Cuｋ斬波電路、 Sepic 斬波電路、 Zeta 斬波電路）

序號	編號	名稱(chēng)	數量
1	DX01	電源控制屏	1套
2	DX02	實(shí)驗桌	1張
3	DX03	三相可控整流電路（一）	1件
4	DK05	晶閘管觸發(fā)電路	1件
5	DK07	直流斬波實(shí)驗	1件
6	DK13	功率器件驅動(dòng)與保護電路	1件
7	DK14	單相交直交變頻原理	1件
8	DX17	實(shí)驗元器件	1件
9	DK17	全橋DC/DC變換電路	1件
10	連接線(xiàn)	高可靠護套結構手槍插實(shí)驗連接線(xiàn)及配件	1套
11	透明型電力電子應用創(chuàng )新實(shí)訓模塊	透明型電力電子應用創(chuàng )新實(shí)訓模塊：(全室配1套，便于學(xué)生對電力電子器件及電路的直觀(guān)認識）	共配1套
12	學(xué)生凳子	四腳方凳	2只/套