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SBDD-2A型電力電子綜合實(shí)訓(xùn)平臺

電力電子綜合實(shí)訓(xùn)平臺、教學(xué)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的主要目標(biāo)是建設(shè)集電源模塊、儀表模塊、電力電子實(shí)驗(yàn)配套模塊于一體的實(shí)驗(yàn)裝置，能在裝置上完成典型電力電子實(shí)驗(yàn)，適合本科院校的電氣工程及其自動化、新能源科學(xué)與工程、自動化等專業(yè)的《電力電子技術(shù)》等課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。平臺主體要求采用型材結(jié)構(gòu)，所有單元模塊需采用模塊化設(shè)計(jì)，方便維修及拓展實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，交直流電源均需具有保護(hù)功能，儀表精度高方便學(xué)生記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，同時(shí)配有數(shù)字化電力電子模塊、線上電力電子仿真軟件用以輔助教學(xué)。

   (此圖片僅作為結(jié)構(gòu)參考，具體實(shí)物要根據(jù)配置而定）

一、概述

電力電子綜合實(shí)訓(xùn)平臺是依據(jù)西安交通大學(xué)王兆安編著的《電力電子技術(shù)》（第五版）、《半導(dǎo)體變流技術(shù)》教材實(shí)驗(yàn)大綱的要求，吸收國內(nèi)、外同類產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，充分考慮了實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)裝置涵蓋了各類院校所開設(shè)的"電力電子技術(shù)"、"半導(dǎo)體變流技術(shù)"等專業(yè)課程所要求的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

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：1650×700×1600 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(hù)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(hù)。

（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；

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。

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；

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(hù)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(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(shí)驗(yàn)提供可調(diào)交流電源，并帶短路保護(hù)。

（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(hù)。

（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(yàn)。

（11）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，使主電路輸出與電網(wǎng)隔離（浮地設(shè)計(jì)），對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。

（12）控制屏其它設(shè)施 控制屏正面大凹槽內(nèi)，可掛置實(shí)驗(yàn)部件，凹槽底部設(shè)3芯插座， 掛件的供電由這些插座提供。控制屏右側(cè)設(shè)有單相三極220V電源插座。

2、DX02實(shí)驗(yàn)桌:外形尺寸為1600（長）*700（寬）*1600（高），實(shí)驗(yàn)桌主體結(jié)構(gòu)全部采用高性能表面氧化的鋁型材及一次成型鋁壓鑄框架連接構(gòu)件，連接構(gòu)件采用壓鑄成型工藝（非焊接工藝），經(jīng)機(jī)加工、拋丸、噴砂，表面靜電噴涂工藝，安裝方便、快捷，用戶可自行DIY組裝。桌體立柱采用工業(yè)鋁型材成型工藝，表面氧化處理，截面尺寸：70×70mm，四面帶槽，槽寬約8mm，端部配套塑料堵頭。

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(xiǎn)絲保護(hù)裝置，晶閘管可通過外加觸發(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(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。 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(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(jié)晶體管觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)、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(shí)驗(yàn)，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(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)》(第五版)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。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(shí)驗(yàn)。

6、DK09新器件特性實(shí)驗(yàn):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(hù)電路:主要是為完成新器件特性實(shí)驗(yàn)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(yùn)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(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SPWM交直交變頻原理:根據(jù)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(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)制信號的形成方法，了解IGBT管專用集成驅(qū)動芯片的特點(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（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管專用集成驅(qū)動芯片的工作特性。

9、DK17 全橋DC/DC變換電路: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(gè)橋臂的IGBT管；

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。可完成"開關(guān)電路在開環(huán)與閉環(huán)下負(fù)載特性的測試"以及"電源電壓波動對輸出的影響"等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

11、DX17實(shí)驗(yàn)元器件:提供晶閘管（均設(shè)有RC吸收和保險(xiǎn)絲保護(hù)）、壓敏電阻（作為過壓保護(hù)元件，內(nèi)部已連成三角形接法）二極管及燈座、RC吸收電路。

12、DK22單相交流調(diào)壓/調(diào)功電路:單相交流調(diào)壓/調(diào)功電路根據(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)內(nèi)容而設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)單相交流調(diào)壓和交流調(diào)功的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。采用的電力電子器件為雙向晶閘管，在交流調(diào)壓實(shí)驗(yàn)中采用由雙向觸發(fā)二極管構(gòu)成觸發(fā)控制電路；在交流調(diào)功實(shí)驗(yàn)中采用由555時(shí)基電路組成觸發(fā)控制電路。

13、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。

五、本裝置能開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（以上配置）

（一）晶閘管觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)項(xiàng)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(shí)驗(yàn)

3）鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)

4）單相集成鋸齒波觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)（由 Tca785 組成）

5）三相集成鋸齒波觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)（由 KC04/KC09 等組成）

（二）晶閘管線路實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

1）單相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn)

2）單相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)

3）單相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn)

4）三相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn)

5）三相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)

6）三相半波有源逆變電路實(shí)驗(yàn)

7）三相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn)

8）單相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)

9）單相交流調(diào)功電路實(shí)驗(yàn)

10）三相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)

（三）電力電子器件特性及驅(qū)動保護(hù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

1）單向晶閘管（ SCR ）特性實(shí)驗(yàn)

2）可關(guān)斷晶閘管（GTO）特性實(shí)驗(yàn)

3）功率場效應(yīng)管（MOSFET）特性實(shí)驗(yàn)

4）功率晶體管（GTR ）特性實(shí)驗(yàn)

5）絕緣雙極性晶體管（IGBT）特性實(shí)驗(yàn)

6）可關(guān)斷晶閘管（GTO）驅(qū)動與保護(hù)電路實(shí)驗(yàn)

7）功率場效應(yīng)管（MOSFET）驅(qū)動與保護(hù)電路實(shí)驗(yàn)

8）功率晶體管（GTR）驅(qū)動與保護(hù)電路實(shí)驗(yàn)

9）絕緣雙極性晶體管（IGBT）驅(qū)動與保護(hù)電路實(shí)驗(yàn)

（四）典型新器件線路實(shí)驗(yàn)

1）單相正弦波脈寬調(diào)制（ SPWM ）電源逆變電路實(shí)驗(yàn)

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）

5）全橋DC/DC電源變換電路

六、實(shí)驗(yàn)測量儀表組件及掛箱明細(xì)表：