現代電力電子技術實驗裝置

電力電子技術實驗裝置，是依據西安交通大學王兆安編著的《電力電子技術》（第五版）、《半導體變流技術》教材實驗大綱的要求，吸收國內、外同類產品的優點，充分考慮了實驗室的現狀和發展趨勢，對原"電力電子技術及電機控制實驗裝置"在外形、功能上進行優化組合，精心研制而成。

二、適用范圍
　　現代電力電子技術實驗裝置涵蓋了各高等院校等所開設的"電力電子技術"、"半導體變流技術"等專業課程所要求的實驗項目。
三、技術性能
　　1、輸入電源: 三相四線(或三相五線 380V±10％ 50HZ)
　　2、工作環境: 溫度-10℃－+40℃　相對濕度＜85％（25℃）　海撥＜4000m 
　　3、裝置容量：＜1000W

4、外形尺寸：1700×700×1580 mm
四、裝置的基本裝備
　　1、DX-01電源控制屏（鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，鋁質面板） 
　　（1）交流電源（帶有過流保護措施）提供交流電源：三相交流電源(220V/1.5A) 
　　（2）高壓直流電源直流電源：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：可通過其下方的波段開關切換指示三相電網輸入線電壓，精度1.0級； 
　　②．真有效值交流數字電壓表一只：測量范圍0～500V，量程自動判斷、自動切換，精度0.5級，三位半數顯，為交流調速系統提供電壓指示。
　　③．真有效值交流數字電流表一只：測量范圍0～5A，量程自動判斷、自動切換，精度0.5級，三位半數顯，具有超量程告警、指示及切斷總電源功能，為調速系統提供電流的指示； 
　　④．直流數字電壓表一只：測量范圍0～300V，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，具有超量程報警、指示等功能。 
　　（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 、900Ω×2/0.41A兩個） 
　　（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（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驗。 
　　（11）人身安全保護體系 三相隔離變壓器一組：三相電源首先通過三相漏電保護器，然后經鑰匙開關、接觸器到隔離變壓器，使主電路輸出與電網隔離（浮地設計），對人身安全起到一定的保護作用。
　　漏電保護裝置：控制屏若有漏電現象，漏電流超過一定值，即切斷電源。
實驗連接線及插座：強、弱電連接及插座分開，不能混插。強電連接線及插座采用全封閉工藝，使用安全、可靠、防觸電。 
　　（12）實驗管理器
　　具有設定實驗時間、定時報警、切斷電源等功能；還可以自動記錄與區分由于接線或操作錯誤所造成的漏電告警、儀表超量程告警等。
　　（13）控制屏其它設施 控制屏正面大凹槽內，設有兩根圓型鋼管，可掛置實驗部件，凹槽底部設有3芯等插座， 掛件的供電由這些插座提供。控制屏兩側設有單相三極220V電源插座及三相四極380V電源插座。
　　2、DX02實驗桌
　　實驗桌為鐵質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，形狀似長方體結構，造形美觀大方；設有兩個大抽屜，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寬敞舒適的工作臺面。實驗桌還設有四個萬向輪和四個固定調節機構，便于移動和固定，有利于實驗室的布局。
　　3、DX03-1三相可控整流電路（一）
　　提供6只5A/1000V的晶閘管，每只晶閘管均設有RC吸收和保險絲保護裝置，晶閘管可通過外加觸發信號進行觸發（留有觸發脈沖輸入接口），可更好的完成設計性實驗。 三相觸發電路由KC04、KC41、KC42、4066等集成電路組成，可通過鈕子開關選擇雙窄脈沖或寬脈沖，同時提供六路觸發脈沖功放電路等。 
　  4、DK05晶閘管觸發電路 
　　提供單結晶體管觸發電路實驗、單相交流調壓觸發電路，鋸齒波同步移相觸發電路實驗，正弦波觸發電路及TCA785集成觸發電路。

5、DK07直流斬波實驗
　　根據西安交通大學王兆安教授和黃俊教授主編的《電力電子技術》(第四版)中相關內容而設計。提供組成直流斬波電路所需的元器件和采用的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驗。

6、DK09新器件特性實驗

提供SCR、MOSFET、IGBT、GTO 、GTR新器件，可完成電力電子新器件特性實驗。

　 7、DK13功率器件驅動與保護電路　　

主要是為完成新器件特性實驗提供電源、驅動電路及PWM波形發生器。
　　（1）電源：為驅動電路提供電源，包括±5V、±15V和+20V直流電源。
　　（2）驅動電路：包括GTO 和 GTR， MOSFET和IGBT的驅動電路。其中IGBT的驅動電路采用芯片EXB841，其它的由運放、門電路及分立元件組成。
　　（3）PWM波形發生器：以SG3525為核心的PWM波形發生器主要是為新器件驅動電路提供PWM驅動波形，可以通過頻率調節旋鈕進行頻率調節；通過占空比電位器來調節PWM波的占空比。頻率范圍分為2擋，通過鈕子開關切換，高頻檔是為MOSFET和IGBT驅動電路提供PWM波形，頻率調節范圍4KHz～10KHz；低頻檔是為GTR和GTO驅動電路提供PWM波形，頻率調節范圍400Hz～1KHz；占空比可從　0%調至100%。

8、DK14單相交直交變頻原理
　　根據普通高等教育"九五"重點教材王兆安，黃俊主編的《電力電子技術》（第四版）的內容進行開發。用于展示交直交變頻原理，主要讓學生了解SPWM正弦波脈寬調制信號的形成方法，了解IGBT管集成驅動芯片的特點及其使用，能完成如下實驗項目： 
　　1）SPWM波形成的過程；
　　2）交直交變頻電路在不同負載（電阻，電感）時的工作情況和波形，并研究工作頻率對電路工作波形的影響；
　　3）IGBT管集成驅動芯片的工作特性。 
    9、DK17雙閉環H橋DC/DC變換直流調速系統

   通過對四個橋臂上IGBT管的觸發控制，來實現對可逆直流他勵電機進行調速的目的，主要由三大部分組成，即主回路部分、控制電路部分和調節部分。主回路由 直流電源、四種IGBT管組成；控制回路部分由芯片產生PWM脈沖波，PWM波脈沖發生器產生的四路控制脈沖，分別驅動四個橋臂的IGBT管；調節部 分由兩個PI調節器組成，并通過速度環、電流環構成的反饋回路使電機的轉速穩定運行在給定的轉速下。

10、DK19半橋型開關穩壓電源
　　提供了半橋型開關穩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PWM控制集成電路SG3525，采用恒頻脈寬調制控制方案。可完成"開關電路在開環與閉環下負載特性的測試"以及"電源電壓波動對輸出的影響"等實驗內容。
  11、DX17實驗元器件
　　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。　

12、DX12 斬控式交流調壓電路 
根據西安交通大學王兆安教授和黃俊教授主編的《電力電子技術》（第四版）中相關內容而設計，采用全控型器件 IGBT 管實現 “ 斬控式交流調壓實驗 ”。

13、DQ09 直流并勵電動機（ 220V/185W ）

14、SY07實驗連接線

根據不同實驗項目的特點，配備兩種不同的實驗聯接線，強電部分采用高可靠護套結構插連接線（不存在任何觸電的可能），里面采用無氧銅抽絲而
成頭發絲般細的多股線，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、韌性好等優點，插頭采用實芯銅質件外套鈹輕銅彈片，接觸安全可靠；弱電部分采用彈性鈹輕銅裸露結構聯接線，兩種導線都只能配合相應內孔的插座，這樣大大提高了實驗的安全及合理性。

五、本裝置能開設的實驗項目（以上配置）
（一）晶閘管觸發電路實驗項目

1）單結晶體管觸發電路 
2）正弦波同步移相觸發電路實驗 
3）鋸齒波同步移相觸發電路實驗 
4）單相集成鋸齒波觸發電路實驗（由 Tca785 組成） 
5）三相集成鋸齒波觸發電路實驗（由 KC04/KC09 等組成） 

（二）晶閘管線路實驗項目

1）單相半波可控整流電路實驗 
2）單相橋式半控整流電路實驗 
3）單相橋式全控整流及有源逆變電路實驗 
4）三相半波可控整流電路實驗 
5）三相橋式半控整流電路實驗 
6）三相半波有源逆變電路實驗 
7）三相橋式全控整流及有源逆變電路實驗 
8）單相交流調壓電路實驗 
9）三相交流調壓電路實驗

（三）新器件特性及驅動保護實驗項目 

1）單向晶閘管（ SCR ）特性實驗

2）可關斷晶閘管（ GTO ）特性實驗

3）功率場效應管（ MOSFET ）特性實驗 
4）功率晶體管（ GTR ）特性實驗 
5）絕緣雙極性晶體管（ IGBT ）特性實驗 
6）可關斷晶閘管（ GTO ）驅動與保護電路實驗 
7）功率晶體管（ GTR ）驅動與保護電路實驗 

8）功率場效應管（ MOSFET ）驅動與保護電路實驗

9）絕緣雙極性晶體管（ IGBT ）驅動與保護電路實驗 

（四）典型新器件線路實驗 
1）單相正弦波脈寬調制（ SPWM ）逆變電路實驗 
2）全橋 DC/DC 變換電路實驗 
3）半橋型開關穩壓電源的性能研究 
4）直流斬波電路的性能研究（降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓復合斬波的電路、 Cuｋ斬波電路、 Sepic 斬波電路、 Zeta 斬波電路） 
5）單相斬控式交流調壓電路實驗 

（五）直流電機調速實驗

   （1）三相晶閘管全控橋式整流的開環調速系統（SCR）

   （2）基于H橋的PWM可逆直流脈寬調速系統（IGBT）

六、實驗測量儀表組件、電機及掛箱明細表：