SBDQ-2現(xiàn)代電力電子技術(shù)實驗裝置
一、概述
現(xiàn)代電力電子技術(shù)實驗裝置是依據(jù)西安交通大學王兆安編著的《電力電子技術(shù)》（第五版）、《半導體變流技術(shù)》教材實驗大綱的要求，吸收國內(nèi)、外同類產(chǎn)品的優(yōu)點，充分考慮了實驗室的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，精心研制而成。
二、適用范圍
現(xiàn)代電力電子技術(shù)實驗裝置涵蓋了各類院校所開設(shè)的"電力電子技術(shù)"、"半導體變流技術(shù)"等專業(yè)課程所要求的實驗項目。
參考圖
三、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、DX01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（帶有過流保護措施）提供交流電源：三相交流電源220V/1.5A,經(jīng)過380V//220V 隔離變壓器輸出)
（2）高壓直流電源：輸出220V/0.5A，具有輸出短路保護。
（3）數(shù)字式儀表
①交流數(shù)字電壓表：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；
②真有效值交流數(shù)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(shù)顯，為交流調(diào)速系統(tǒng)提供電壓指示。
③真有效值交流數(shù)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(shù)顯，為調(diào)速系統(tǒng)提供電流的指示；
④直流數(shù)字電壓表一只：測量范圍0～500V，三位半數(shù)顯，輸入阻抗為10MΩ，精度0.5級；
⑤直流數(shù)字電流表一只：測量范圍0～5A，三位半數(shù)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(diào)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(diào)電壓輸出，帶數(shù)顯，指示輸出電壓。
（8）單相調(diào)壓：提供了一只0～250V/0.5KVA單相交流自耦調(diào)壓器，為相應(yīng)的實驗提供可調(diào)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(jīng)鑰匙開關(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(shè)計），對人身安全起到一定的保護作用。
電流型漏電保護裝置：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）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，可掛置實驗部件，凹槽底部設(shè)3芯插座， 掛件的供電由這些插座提供?？刂破羶蓚?cè)設(shè)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(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)堅固，形狀似長方體結(jié)構(gòu)，造形美觀大方；設(shè)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(shè)有四個萬向輪和四個固定調(diào)節(jié)機構(gòu)，便于移動和固定，有利于實驗室的布局。
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(shè)有RC吸收和保險絲保護裝置，晶閘管可通過外加觸發(fā)信號進行觸發(fā)（留有觸發(fā)脈沖輸入接口），可更好的完成設(shè)計性實驗。 三相觸發(fā)電路由KC04、KC41、KC42、4066等集成電路組成，可通過鈕子開關(guān)選擇雙窄脈沖或?qū)捗}沖，同時提供六路觸發(fā)脈沖功放電路等。
4、DK05晶閘管觸發(fā)電路
提供單結(jié)晶體管觸發(fā)電路實驗、單相交流調(diào)壓觸發(fā)電路，鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實驗，正弦波觸發(fā)電路及TCA785集成觸發(fā)電路。
5、DK07直流斬波實驗
根據(jù)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(shù)》(第五版)中相關(guān)的直流斬波內(nèi)容而設(shè)計的；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。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，與給定模塊配套使用，可測定其特性曲線。
7、DK13功率器件驅(qū)動與保護電路
主要是為完成新器件特性實驗提供電源、驅(qū)動電路及PWM波形發(fā)生器。
（1）電源：為驅(qū)動電路提供電源，包括±5V、±15V和+20V直流電源。
（2）驅(qū)動電路：包括 MOSFET和IGBT的驅(qū)動電路。其中IGBT的驅(qū)動電路采用專用芯片EXB841，其它的由運放、門電路及分立元件組成。
（3）PWM波形發(fā)生器：以SG3525為核心的PWM波形發(fā)生器主要是為新器件驅(qū)動電路提供PWM驅(qū)動波形，可以通過頻率調(diào)節(jié)旋鈕進行頻率調(diào)節(jié)；通過占空比電位器來調(diào)節(jié)PWM波的占空比。頻率范圍分為2擋，通過鈕子開關(guān)切換，高頻檔是為MOSFET和IGBT驅(qū)動電路提供PWM波形，頻率調(diào)節(jié)范圍4KHz～10KHz；低頻檔是為GTR和GTO驅(qū)動電路提供PWM波形，頻率調(diào)節(jié)范圍400Hz～1KHz；占空比可從 0%調(diào)至100%。
8、DK14單相交直交變頻原理
根據(jù)普通高等教育"九五"國家級重點教材王兆安，黃俊主編的《電力電子技術(shù)》（第四版）的內(nèi)容進行開發(fā)。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(diào)制信號的形成方法，了解IGBT管專用集成驅(qū)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管專用集成驅(qū)動芯片的工作特性。
9、DK17雙閉環(huán)H橋DC/DC變換直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)
通過對四個橋臂上IGBT管的觸發(fā)控制，來實現(xiàn)對可逆直流他勵電機進行調(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)動四個橋臂的IGBT管；調(diào)節(jié)部分由兩個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的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運行在給定的轉(zhuǎn)速下。本實驗掛件可完成的實驗項目有：
（1）全橋DC/DC 變換電路實驗
2）雙閉環(huán)可逆直流脈寬調(diào)速實驗。
10、DK19半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源
提供了半橋型開關(guān)穩(wěn)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；控制電路采用專用PWM控制集成電路SG3525，采用恒頻脈寬調(diào)制控制方案?？赏瓿?quot;開關(guān)電路在開環(huán)與閉環(huán)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(nèi)容。
11、DX17實驗元器件
提供晶閘管（均設(shè)有RC吸收和保險絲保護）、壓敏電阻（作為過壓保護元件，內(nèi)部已連成三角形接法）二極管及燈座、RC吸收電路。
12、DK21斬控式交流調(diào)壓電路
根據(jù)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(shù)》（第五版）相關(guān)內(nèi)容而設(shè)計，采用全控型器件 IGBT 管實現(xiàn) " 斬控式交流調(diào)壓實驗 " 。
13、DX03-1 三相可控整流電路（二）
提供6只5A/1000V的晶閘管，每只晶閘管均設(shè)有RC吸收和保險絲保護裝置，晶閘管可通過外加觸發(fā)信號進行觸發(fā)（留有觸發(fā)脈沖輸入接口），可更好的完成設(shè)計性實驗。 三相觸發(fā)電路由專用晶閘管新型集成觸發(fā)電路Tc787組成，體現(xiàn)了現(xiàn)代晶閘管觸發(fā)技術(shù)的最新應(yīng)用；同時提供六路觸發(fā)脈沖功放電路等。
14、DQ07-1直流發(fā)電機（DC220V，240W）
15、DQ09直流并勵電動機 （DC220V，185W）
16、DQ03-1 固定電機導軌、測速系統(tǒng)及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表
17、實驗連接線：
根據(jù)不同實驗項目的特點，配備兩種不同的實驗聯(lián)接線，強電部分采用高可靠護套結(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(yōu)點，插頭采用實芯銅質(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，兩種導線都只能配合相應(yīng)內(nèi)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(shè)的實驗項目（以上配置）
（一）晶閘管觸發(fā)電路實驗項目
1）單結(jié)晶體管觸發(fā)電路
2）正弦波同步移相觸發(fā)電路實驗
3）鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實驗
4）單相集成鋸齒波觸發(fā)電路實驗（由 Tca785 組成）
5）三相集成鋸齒波觸發(fā)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(diào)壓電路實驗
9）三相交流調(diào)壓電路實驗
（三）電力電子器件特性及驅(qū)動保護實驗項目
1）單向晶閘管（ SCR ）特性實驗
2）可關(guān)斷晶閘管（GTO）特性實驗
3）功率場效應(yīng)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(guān)斷晶閘管（GTO）驅(qū)動與保護電路實驗
7）功率場效應(yīng)管（MOSFET）驅(qū)動與保護電路實驗
8）功率晶體管（GTR）驅(qū)動與保護電路實驗
9）絕緣雙極性晶體管（IGBT）驅(qū)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(diào)制（ SPWM ）逆變電路實驗
2）半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源的性能研究
3）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）
4）斬控式交流調(diào)壓電路
5）DC/DC變換電路
（五）直流電機的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)
1）直流電機的開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)（三相全控橋SCR）
2）直流電機的雙閉環(huán)可逆脈寬調(diào)速系統(tǒng)（PWM/IGBT）
六、實驗測量儀表組件及掛箱明細表：
序號 | 編號 | 名 稱 | 數(shù)量 |
1 | DX01 | 電源控制屏 | 1套 |
2 | DX02 | 實驗桌 | 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 | 直流斬波實驗（六種典型線路） | 1件 |
6 | DK09 | 新器件特性實驗 | 1件 |
7 | DK13 | 功率器件驅(qū)動與保護電路 | 1件 |
8 | DK14 | 單相交直交變頻原理 | 1件 |
9 | DK17 | 雙閉環(huán)H橋DC/DC變換直流脈寬調(diào)速系統(tǒng) | 1件 |
10 | DK19 | 半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源 | 1件 |
11 | DK21 | 斬控式交流調(diào)壓電路 | 1件 |
12 | DX17 | 實驗元器件 | 1件 |
13 | DX03-1 | 三相可控整流電路（二） | 1件 |
14 | DQ07-1 | 直流發(fā)電機（DC220V，240W） | 1件 |
15 | DQ09 | 直流并勵電動機 （DC220V，185W） | 1件 |
16 | DQ03-1 | 固定電機導軌、測速系統(tǒng)及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表 | 1件 |
17 | 連接線 | 高可靠護套結(jié)構(gòu)手槍插實驗連接線及配件 | 1套 |
