KHDD-505现代电力电子技术实验装置是依据《电力电子技术》、《半导体变流技术》教材实训大纲的要求,吸收国内、外同类产品的优点,充分考虑了实训室的现状和发展趋势,对原"电力电子技术及电机控制实训装置"在外形、功能上进行优化组合,精心研制而成。适用于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训项目。
一、现代电力电子技术实验装置特点:
1、综合性强:本装置综合了目前国内各类学校电力电子、半导体变流、交直流调速、等实训项目。
2、适应性强:能满足各类学校相应课程的实训教学,深度和广度可根据需要作灵活调整,普及与提高可根据教学的进程作有机的结合,装置采用积木式结构,更换便捷,如需要扩展功能或开发新实训,只需添加部件即可,永不淘汰。
3、整套性强:从专用电源、电机及其它实训部件到实训连接专用导线配套齐全,配套部件的性能、规格等均密切结合实训的需要进行配套。
4、直观性强:各实训挂件采用分隔结构形式,组件面板示意、图线分明,各挂件任务明确,操作、维护方便。
5、科学性强:装置占地面积少,节约实训用房,减少基建投资;配套的小电机均经特殊设计,可模拟中小型电机的特性和参数;小电机耗电省,节约能源,实训噪声小,整齐美观,改善实训环境;实训内容丰富,设计合理,除了加深理论知识外还可结合实际开设设计性实训。
6、开放性强:控制屏供电采用三相隔离变压器隔离,并设有电压型漏电保护装置和电流型漏电保护装置,确保操作者的安全;各电源输出均有监示及短路保护等功能,各测量仪表均有可靠的保护功能,使用安全可靠。由于整套装置经过精心设计,加上可靠的元器件质量及可靠的工艺作为保障,产品性能优良,所有这些均为开放性实训室,创造了条件。
7、先进性强:本装置着重从新器件高度来考虑,在保留了晶闸管实训的基础上,加入了新器件的特性、新器件的驱动以及典型的新器件应用的大量现代电力电子技术实训,让学生对新器件有足够的认识和了解,紧跟时代步伐。
二、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:1700×700×1580mm
三、现代电力电子技术实验装置基本装备:
1、DX-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(380V/5A),带有过流保护措施。三相交流电源隔离变压器(220V/1.5A),带有过流保护措施。
(2)高压直流电源直流电源: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0~500V,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0~5A,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、指示等功能,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0~300V,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0~5A,三位半数显,精度0.5级,具有短路保护等功能。
(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100mH、200mH、700mH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0~250V/0.5KVA单相交流自耦调压器,为相应的实训提供可调交流电源,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训。
(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: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。
实训连接线及插座: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)实训管理器:
具有设定实训时间、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,设有两根钢管,可挂置实训部件,凹槽底部设有3芯插座,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。
2、DX02实训桌:
实训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。实训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,有利于实训室的布局。
3、DX03三相可控整流电路(一):
提供6只5A/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训。三相触发电路由KC04、KC41、KC42、4066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。
4、DK05单相晶闸管触发电路实训:
提供单结晶体管触发电路、锯齿波同步移相触发电路、西门子TCA785集成触发电路。
5、DK07直流斩波实训:
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)中相关的直流斩波内容而设计的;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(BuckChopper)、升压斩波电路(BoostChopper)、升降压斩波电路(Boost-BuckChopper)、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路、Zeta斩波电路六种典型实训。
6、DK09新器件特性实训:
提供SCR、MOSFET、IGBT、GTR新器件,与DK13配套使用,可完成电力电子新器件的驱动特性实训。
7、DK13功率器件驱动电路实训箱:
主要是为完成新器件特性实训提供驱动和保护电路,使学生了解电力电子新器件的驱动特性。主要包括电源、驱动电路、PWM波形发生器。
(1)电源:为驱动电路提供电源,包括±5V、+20V、±15V直流电源。
(2)驱动电路:包括MOSFET、IGBT、GTR和GTO的驱动电路。其中IGBT的驱动电路采用了专用芯片EXB841。
(3)PWM波形发生器:由SG3525为核心的PWM波形发生器主要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MOSFET和IGBT驱动电路提供PWM波形,频率调节范围4KHz~10KHz;低频档是为GTR和GTO驱动电路提供PWM波形,频率调节范围400Hz~1KHz;占空比均能从0%调至100%。
8、DK14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)的相关内容进行开发,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。能完成如下实训项目:1、SPWM波形成的过程;2、交直交变频电路在不同负载(电阻,电感和电机)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;3、IGBT管专用集成驱动芯片的工作特性。
9、DQ09直流并励电动机(185W,220V,1500r/min)
10、DQ11三相线绕式异步电动机:220V/Y、0.6A、120W、1380r/min
11、GDQ12线绕式异步电机起动与调速电阻箱:提供0、2欧、5欧、15欧、35欧五档同轴联调的三相绕线异步电动机转子起动、调速电阻一组。
12、电力电子应用创新实训模块:
采用透明有机塑料盒封装,可以构建电力电子电路实训;2.可以实现灯光调节或三相异步电机的调速控制。
提供的模块如下:三相同步信号电路、三相TC787集成脉冲输出及功率放大电路、二极管整流电路、MOSFET/IGBT功率桥电路、晶闸管整流电路、IGBT模块电路、直流电流检测与处理电路,保护电路;提供三相绕线式异步电动机1台、灯泡负载1只。
13、实训连接线:
根据不同实训项目的特点,配备两种不同的实训联接线,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,这样大大提高了实训的安全及合理性。
四、实训项目:
一)电力电子技术实训(晶闸管部分):
1.单结晶体管BT35触发电路
2.锯齿波同步移相触发电路
3.TCA785集成触发电路
4.单相半波可控整流电路
5.单相桥式半控整流电路
6.单相桥式全控整流电路及有源逆变电路
7.三相半波可控整流电路实训
8.三相半波有源逆变电路
9.三相桥式半控整流电路
10.三相桥式全控整流及有源逆变电路
11.单相交流调压电路
12.三相交流调压电路
二)电力电子器件特性实训:
1.单向晶闸管(SCR)特性实训
2.可关断晶闸管(GTO)特性实训
3.功率场效应管(MOSFET)特性实训
4.电力晶体管(GTR)特性实训
5.绝缘双极型晶体管(IGBT)特性实训
6.可关断晶闸管(GTO)驱动与保护电路实训
7.功率场效应管(MOSFET)驱动与保护电路实训
8.电力晶体管(GTR)驱动与保护电路实训
9.绝缘双极型晶体管(IGBT)驱动与保护电路实训
10.双向晶闸管特性研究
三)电力电子器件典型线路实训:
1.单相正弦波脉宽调制(SPWM)逆变电路实训
2.直流斩波电路的性能研究(降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波的电路、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路、Zeta斩波电路)
3.全桥DC/DC变换电路(IGBT)
4.调光灯电路实训
四)交直流电机调速系统实训:
1.三相异步电机调压调速系统实训(SCR)
2.直流电机的PWM调速实训(IGBT)
五、现代电力电子技术实验装置配置清单:
序号
|
名称
|
数量
|
1
|
电源控制屏
|
1件
|
2
|
实训桌凳
|
1张
|
3
|
三相晶闸管整流电路
|
1件
|
4
|
单相晶闸管触发电路
|
1件
|
5
|
直流斩波电路实训
|
1件
|
6
|
新器件特性实训
|
1件
|
7
|
功率器件驱动电路实训
|
1件
|
8
|
SPWM单相交直交变频原理
|
1件
|
9
|
直流他(并)励电动机
|
1台
|
10
|
三相绕线式异步电机
|
1台
|
11
|
线绕式异步电机起动与调速电阻箱
|
1件
|
12
|
电力电子应用创新实训模块
|
1件
|
13
|
配备两种不同的实训连接线及易损配件
|
1套
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