電力電子與電氣傳動(dòng)實(shí)訓(xùn)裝置,電力電子與電氣傳動(dòng)實(shí)訓(xùn)設(shè)備
一、產(chǎn)品概述:
電力電子與電氣傳動(dòng)實(shí)訓(xùn)裝置綜合了目前我國(guó)高等院校電機(jī)學(xué)、電機(jī)與拖動(dòng)、電力電子技術(shù)、電機(jī)控制、繼電接觸控制、工廠電氣控制等課程實(shí)驗(yàn)大綱的要求。特別適用于高等院校現(xiàn)有的電機(jī)、電氣技術(shù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的更新改造,同時(shí)也為中等專業(yè)學(xué)校、職業(yè)技術(shù)學(xué)院等新建或擴(kuò)建實(shí)驗(yàn)室,迅速開設(shè)實(shí)驗(yàn)課提供了理想的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,為教師或研究生開發(fā)新實(shí)驗(yàn)或進(jìn)行科學(xué)研究工作提供良好的實(shí)驗(yàn)條件。
二、裝置特點(diǎn):
1、綜合性強(qiáng):本裝置綜合了目前國(guó)內(nèi)各類學(xué)校電力電子、半導(dǎo)體變流、交直流調(diào)速、交流變頻、電機(jī)控制、控制理論等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。
2、適應(yīng)性強(qiáng) 能滿足各類學(xué)校相應(yīng)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué),深度和廣度可根據(jù)需要作靈活調(diào)整,普及與提高可根據(jù)教學(xué)的進(jìn)程作有機(jī)的結(jié)合,裝置采用積木式結(jié)構(gòu),更換便捷,如需要擴(kuò)展功能或開發(fā)新實(shí)驗(yàn),只需添加部件即可,永不淘汰。
3、整套性強(qiáng):從專用電源、電機(jī)及其它實(shí)驗(yàn)部件到實(shí)驗(yàn)連接專用導(dǎo)線配套齊全,配套部件的性能、規(guī)格等均密切結(jié)合實(shí)驗(yàn)的需要進(jìn)行配套。
4、直觀性強(qiáng):各實(shí)驗(yàn)掛件采用分隔結(jié)構(gòu)形式,組件面板示意、圖線分明,各掛件任務(wù)明確,操作、維護(hù)方便。
5、科學(xué)性強(qiáng):裝置占地面積少,節(jié)約實(shí)驗(yàn)用房,減少基建投資;配套的小電機(jī)均經(jīng)特殊設(shè)計(jì),可模擬中小型電機(jī)的特性和參數(shù);小電機(jī)耗電省,節(jié)約能源,實(shí)驗(yàn)噪聲小,整齊美觀,改善實(shí)驗(yàn)環(huán)境;實(shí)驗(yàn)內(nèi)容豐富,設(shè)計(jì)合理,除了加深理論知識(shí)外還可結(jié)合實(shí)際開設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。
6、開放性強(qiáng):控制屏供電采用三相隔離變壓器隔離,并設(shè)有電壓型漏電保護(hù)裝置和電流型漏電保護(hù)裝置,確保操作者的安全;各電源輸出均有監(jiān)示及短路保護(hù)等功能,各測(cè)量?jī)x表均有可靠的保護(hù)功能,使用安全可靠;控制屏還設(shè)有定時(shí)器兼報(bào)警記錄儀,為學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的考核提供一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。由于整套裝置經(jīng)過精心設(shè)計(jì),加上可靠的元器件質(zhì)量及可靠的工藝作為保障,產(chǎn)品性能優(yōu)良,所有這些均為開放性實(shí)驗(yàn)室,創(chuàng)造了條件。
7、先進(jìn)性強(qiáng):本裝置著重從新器件高度來考慮,在保留了晶閘管實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,加入了新器件的特性、新器件的驅(qū)動(dòng)以及典型的新器件應(yīng)用的大量現(xiàn)代電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生對(duì)新器件有足夠的認(rèn)識(shí)和了解,緊跟時(shí)代步伐。
三、適用范圍:
本裝置涵蓋了各類院校等所開設(shè)的“電力電子技術(shù)(或稱半導(dǎo)體變流技術(shù))”、“直流調(diào)速”、“電機(jī)控制”、“電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)”及“控制理論”等專業(yè)課程所要求的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。
四、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:<1.5KVA
4、外形尺寸:187×70×160 cm
五、基本配備:
1、DK01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:
提供交流電源:直流調(diào)速檔為三相交流電 200V/3A
交流調(diào)速檔為三相交流電 240V/3A
(2)高壓直流電源
勵(lì)磁電源:220V(0.5A),具有輸出短路保護(hù)。
(3)指針式儀表:
交流電壓表一只: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);
(4)數(shù)字式儀表
A.智能型真有效值交流數(shù)字電壓表1只,量程0-5A,四位數(shù)字顯示。
B.智能型真有效值交流數(shù)字電流表1只,量程0-500V,四位數(shù)字顯示。
C、數(shù)字直流電壓表1只(0-500V),三位半數(shù)字顯示,精度0.5級(jí)。
D、數(shù)字直流電流表1只(0-5A),三位半數(shù)字顯示,精度0.5級(jí)。
(5)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)、弱電連接線及插座分開,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。
(6)控制屏其它設(shè)施
控制屏正面大凹槽內(nèi),設(shè)有兩根鋼管,可掛置實(shí)驗(yàn)部件,凹槽底部設(shè)有3芯插座,掛箱的供電由這些插座提供?刂破羶蛇呍O(shè)有單相三極220V電源插座及三相四極380V電源插座,還設(shè)有實(shí)驗(yàn)臺(tái)照明用的40W日光燈一盞。
2、DK02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)方體封閉式結(jié)構(gòu),造形美觀大方;設(shè)有兩個(gè)大抽屜、柜門,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、DQ03-1固定電機(jī)導(dǎo)軌、測(cè)速系統(tǒng)及智能數(shù)顯轉(zhuǎn)速表
4、DQ27三相可調(diào)電阻(每組900Ω×2/0.41A)
5、DK03晶閘管主電路
提供12只5A/1000V的晶閘管,4只二極管,每只晶閘管均設(shè)有保護(hù)裝置,晶閘管可通過外加信號(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);設(shè)有帶鏡面精密指針式直流電壓表±300V,精度1.0級(jí)帶鏡面直流電流表±2A,精度1.0級(jí)各一只和平波電抗器一組。
6、DK04三相晶閘管觸發(fā)電路
提供三相觸發(fā)電路、功放電路等,與“DK03”配套使用。
7、DK05 單相晶閘管觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)
提供單結(jié)晶體管、鋸齒波同步移向、單相交流調(diào)壓,正弦波同步移向,西門子TC785集成觸發(fā)電路。
8、DK06電機(jī)調(diào)速控制實(shí)驗(yàn)(Ⅰ)
提供以下模塊:給定(帶數(shù)顯)、調(diào)節(jié)器I、轉(zhuǎn)速變換(FBS)、調(diào)節(jié)器II、反號(hào)器(AR)、電流變換(FBC)、電壓隔離器(TVD)。其中調(diào)節(jié)器I和調(diào)節(jié)器II的比例增益由電位器調(diào)節(jié)。
9、DK06-1電機(jī)調(diào)速控制電路(II)
提供以下模塊:零電平檢測(cè)(DPZ)、轉(zhuǎn)矩極性鑒別(DPT)、邏輯控制(DLC)。
10、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)的直流斬波內(nèi)容而設(shè)計(jì)的;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˙uck 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)。
11、DK08給定及實(shí)驗(yàn)器件
提供給定(±15V可調(diào)電壓輸出)、壓敏電阻(作為過壓保護(hù)元件,內(nèi)部已連成三角形接法)、二極管等。
12、DK10可調(diào)電阻器,電容器
提供耐壓AC100V的可調(diào)電容三組,調(diào)節(jié)范圍為0.1~11.37uF,0~999KΩ十進(jìn)制可調(diào)電阻兩組。
13、DK11單相調(diào)壓與可調(diào)負(fù)載
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)電源;一個(gè)整流濾波電路以及0~90Ω/1.3A(串聯(lián))或0~45Ω/2.6A(并聯(lián))瓷盤可調(diào)電阻,為相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)提供一個(gè)可調(diào)的阻性負(fù)載。
14、DK12變壓器實(shí)驗(yàn)
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),用于異步電機(jī)串級(jí)調(diào)速實(shí)驗(yàn)和三相橋式、單相橋式有源逆變電路實(shí)驗(yàn);還設(shè)有三相不控整流電路等模塊。
15、DK13功率器件驅(qū)動(dòng)電路實(shí)驗(yàn)箱
主要是為完成新器件特性實(shí)驗(yàn)提供驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路,使學(xué)生了解電力電子新器件的驅(qū)動(dòng)特性。主要包括電源、驅(qū)動(dòng)電路、PWM波形發(fā)生器。
(1)電源:為驅(qū)動(dòng)電路提供電源,包括±5V、+20V、±15V直流電源。
(2)驅(qū)動(dòng)電路:包括MOSFET、IGBT的驅(qū)動(dòng)電路。其中IGBT的驅(qū)動(dòng)電路采用了專用芯片EXB841。
(3)PWM波形發(fā)生器:由SG3525為核心的PWM波形發(fā)生器主要為新器件驅(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 頻率調(diào)節(jié)范圍4KHz~10KHz。
16、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。
17、DK17雙閉環(huán)H橋DC/DC變換直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)
通過對(duì)四個(gè)橋臂上IGBT管的觸發(fā)控制,來實(shí)現(xiàn)對(duì)可逆直流他勵(lì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速的目的,主要由三大部分組成,即主回路部分、控制電路部分和調(diào)節(jié)部分。主回路由直流電源、四種IGBT管組成;控制回路部分由專用芯片產(chǎn)生PWM脈沖波,PWM波脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的四路控制脈沖,分別驅(qū)動(dòng)四個(gè)橋臂的IGBT管;調(diào)節(jié)部分由兩個(gè)PI調(diào)節(jié)器組成,并通過速度環(huán)、電流環(huán)構(gòu)成的反饋回路使電機(jī)的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行在給定的轉(zhuǎn)速下。本實(shí)驗(yàn)掛件可完成的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有:(1)全橋DC/DC 變換電路實(shí)驗(yàn)(2)雙閉環(huán)可逆直流脈寬調(diào)速實(shí)驗(yàn)。
18、GDK28變頻器
提供DSP+IPM的矢量控制變頻器1臺(tái),功率0.4KW,(帶BOP操作控制面板)、1K電位器一個(gè)。
19、DQ07-1直流發(fā)電機(jī)(DC220V,240W)
20、DQ09直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī) (DC220V,185W)
21、DQ11三相線繞式異步電動(dòng)機(jī) (220V,Y接法)
22、GDQ12線繞式異步電機(jī)轉(zhuǎn)子專用箱
提供0、2、5、15、35五檔同軸聯(lián)調(diào)的三相繞線異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子起動(dòng)、調(diào)速電阻一組。
23、MY06 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。
24、透明型電力電子應(yīng)用創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)模塊:(全室配1套,便于學(xué)生對(duì)電力電子器件及電路的直觀認(rèn)識(shí))
電力電子應(yīng)用創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)模塊底盒使用190mm×145mm,124mm×145mm兩種開模有機(jī)透明封閉塑料底盒,模塊面板采用藍(lán)色印制電路板PCB工藝,可以直觀看到器件的實(shí)物及相關(guān)的原理圖。對(duì)于高壓電路安裝在面板背面,或者通過雙圈接線柱引出接口,透過透明底盒能夠看到器件實(shí)物,方便感性認(rèn)識(shí)。
包含三相同步信號(hào)電路單元模塊、TC787AP三相集成脈沖觸發(fā)電路模塊(設(shè)有單雙脈沖切換開關(guān),封鎖及輸出開關(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(cè)電路、三相晶閘管整流電路、基于DSP的三相異步電機(jī)IPM逆變調(diào)速模塊電路(矢量控制)、變頻調(diào)速按鍵與LED顯示電路模塊,交流電壓檢測(cè)儀表、交流電流檢測(cè)儀表、直流電壓和電流檢測(cè)儀表等。
本套件可完成單相半波不控整流電路實(shí)訓(xùn),單相全橋不控整流電路實(shí)訓(xùn),三相晶閘管觸發(fā)電路實(shí)訓(xùn),三相半波整流電路實(shí)訓(xùn),三相半控橋式整流電路實(shí)訓(xùn),三相橋式整流電路實(shí)訓(xùn),三相交流調(diào)壓電路實(shí)訓(xùn),DC/DC 全橋IGBT整流電路實(shí)訓(xùn),直流電機(jī)H橋IGBT可逆調(diào)速電路實(shí)訓(xùn),交流電機(jī)矢量變頻調(diào)速電路實(shí)訓(xùn)等。
25、基于DSP的雙閉環(huán)空間矢量交流變頻調(diào)速系統(tǒng)(全室配1套,可供教師DSP學(xué)習(xí)或?qū)W生畢業(yè)設(shè)計(jì)使用)
空間矢量脈寬調(diào)制-SVPWM,主要思想是把三相交流電機(jī)等效為直流電機(jī),然后跟蹤圓形磁場(chǎng)。SVPWM主要由:波形發(fā)生器,Chark變換,扇區(qū)判斷,Park變換,橋臂作用時(shí)間,比較器,插入死區(qū)等模塊組成。
本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是基于德州儀器TI公司的28335型C2000系列DSP而設(shè)計(jì)的高性能矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)。系統(tǒng)由實(shí)驗(yàn)箱(含DSP控制板、IPM智能功率驅(qū)動(dòng)模塊和24V開關(guān)電源)、XDS100V2-USB2.0仿真器,三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī),增量式光電編碼器,聯(lián)軸器,固定電機(jī)導(dǎo)軌等組成。
本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)在線編程,通過XDS100V2 USB2.0仿真器在線仿真,提供源程序,可在線燒寫DSP程序。
26、學(xué)生凳子2只/套。
每套設(shè)備提供2只鐵質(zhì)四腳方凳,凳子面板采用高強(qiáng)度高密度板,結(jié)實(shí)耐用,美觀大方。
六、能開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目:
(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.單相橋式全控整流電路實(shí)驗(yàn)
8.單相橋式有源逆變電路實(shí)驗(yàn)
9.三相半波可控整流電路的研究
10.晶閘管三相半波有源逆變電路的研究
11.三相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)
12.三相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn)
13.單相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)
14.三相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)
(二) 電力電子技術(shù)(全控型器件特性部分)
1.功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)的主要參數(shù)測(cè)量
2.功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)的驅(qū)動(dòng)電路研究
3.絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)特性及其驅(qū)動(dòng)電路的研究
4.單向晶閘管(SCR)特性實(shí)驗(yàn)
5.雙向晶閘管(SCR)特性實(shí)驗(yàn)
6.電力晶體管管(GTR)特性實(shí)驗(yàn)
(三) 電力電子技術(shù)(全控型器件典型線路部分)
1.直流斬波電路(Buck、Cuk、Boost、Sepic、Buck-Boost、Zeta等六種電路)的性能研究
2.SPWM單相交直交變頻電路的性能研究
3.全橋DC/DC變換
(四) 直流調(diào)速實(shí)驗(yàn)
1.晶閘管直流調(diào)速主要單元的調(diào)試
2.不可逆單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)靜特性的研究(電壓?jiǎn)伍]環(huán),電流單閉環(huán),速度單閉環(huán))
3.帶電流截止負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)
4.電壓,電流雙閉環(huán)晶閘管不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)
5.轉(zhuǎn)速,電流雙閉環(huán)晶閘管不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)
6.雙閉環(huán)控制的直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)(H橋、IGBT)
(五) 交流調(diào)速實(shí)驗(yàn)
1.雙閉環(huán)三相異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
2.雙閉環(huán)三相異步電機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
3.三相異步電機(jī)變頻調(diào)速實(shí)驗(yàn)
(六)電力電子透明元件盒創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)
本套件可完成單相半波不控整流電路實(shí)訓(xùn),單相全橋不控整流電路實(shí)訓(xùn),三相晶閘管觸發(fā)電路實(shí)訓(xùn),三相半波整流電路實(shí)訓(xùn),三相半控橋式整流電路實(shí)訓(xùn),三相橋式整流電路實(shí)訓(xùn),三相交流調(diào)壓電路實(shí)訓(xùn),DC/DC 全橋IGBT整流電路實(shí)訓(xùn),直流電機(jī)H橋IGBT可逆調(diào)速電路實(shí)訓(xùn),交流電機(jī)矢量變頻調(diào)速電路實(shí)訓(xùn)等。