SBDDZ-01电力电子及电气传动教学实验台
电力电子及电气传动教学实验台用于《电气传动控制系统》、《电力电子技术》等相关课程的实验,通过实验使学生在对各种电气控制技术、电机原理、交直流调速系统理论等有深刻了解的基础上,逐步提高,学以致用,最终达到能独立设计各种电机控制系统,实现电机的电子线路控制、各种新器件的认识和使用。
电力电子 ,电力电子及电气传动实验台为专业基础课和专业课实训室,面向对象为电气工程及 其自动化和自动化两个专业的学生,承担《电力电子技术》、《电力拖动自动控制系统》、《运动控制系统》等课程的实验教学任务。《电力电子技术》课程开设实验项目：单结晶体管触发电路实验、晶闸管认识及单相半波可控整流电路实验、绝缘栅双极型晶体管特性研究、三相桥式全控整流电路实验、直流斩波电路的性能研究、三相交流调压电路实验、单相交直交变频电路。《电力拖动自动控制系统》课程开设实验项目：晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定实验、单闭环晶闸管直流调速系统实验、双闭环三相异步电动机调压调速系统实验、基于DSP的变频调速系统。
(图1：实验设备实物外形参考图片,也可以根据学校要求定做）
(图2：实验设备教室安装布局效果图,具体以教室实际尺寸为准）
(图3：部分实验挂件及电机实物图片展示）
一、概述
"电力电子技术及电气传动实验装置"依据高等院校最新统编教材《电力电子技术》(第五版)(西安交通大学王兆安编著)、《电力拖动自动控制系统》（第三版）(上海大学陈伯时编著)等实验大纲的要求,吸收国内、外同类产品的优点,充分考虑了实验室的现状和发展趋势,精心研制而成。在同类产品中结构合理、功能完善、可靠性好、性价比高。
二、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、交流变频、电机控制、控制理论等实验项目。
2、适应性强能满足各类学校相应课程的实验教学,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验,只需添加部件即可,永不淘汰。
3、整套性强从专用电源、电机及其它实验部件到实验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验的需要进行配套。
4、直观性强各实验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,节约实验用房,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,实验噪声小,整齐美观,改善实验环境；实验内容丰富,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验。
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；控制屏还设有定时器兼报警记录仪,为学生实验技能的考核提供一个统一的标准。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验室,创造了条件。
7、先进性强本装置着重从新器件高度来考虑,在保留了晶闸管实验的基础上,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验,让学生对新器件有足够的认识和了解,紧跟时代步伐。
三、适用范围
电力电子及电气传动实验装置涵盖了各类院校等所开设的"电力电子技术(或称半导体变流技术)"、"直流调速"、"电机控制"、"电力拖动自动控制系统"及"控制理论"等专业课程所要求的实验实验项目。
四、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：＜1.5KVA
4、外形尺寸：187×70×160 cm
五、装置的基本配备
1、DK01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：
提供交流电源：直流调速档为三相交流电200V/3A
交流调速档为三相交流电240V/3A
（2）高压直流电源
励磁电源：220V（0.5A）,具有输出短路保护。
（3）指针式仪表：
交流电压表一只：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;
(4)数字式仪表
(4)数字式仪表
A.智能型真有效值交流数字电压表1只（0-5A）
B.智能型真有效值交流数字电流表1只（0-500V）
C、数字直流电压表1只（0-500V）
D、数字直流电流表1只（0-5A）
（5）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。
实验连接线及插座：强、弱电连接线及插座分开,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。
（6）控制屏其它设施
控制屏正面大凹槽内,设有两根钢管,可挂置实验部件,凹槽底部设有3芯插座,挂箱的供电由这些插座提供。控制屏两边设有单相三极220V电源插座及三相四极380V电源插座,还设有实验台照明用的40W日光灯一盏。
2、DK02实验桌
实验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,形状似长方体封闭式结构,造形美观大方；设有两个大抽屉、柜门,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。实验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,有利于实验室的布局。
3、DQ03-1固定电机导轨、测速系统及智能数显转速表
4、DQ27三相可调电阻（每组900Ω×2/0.41A）
5、DK03晶闸管主电路
提供12只5A/1000V的晶闸管,4只二极管,每只晶闸管均设有保护装置,晶闸管可通过外加信号进行触发（留有触发脉冲输入接口）,可更好的完成设计性实验；设有带镜面精密指针式直流电压表±300V,精度1.0级带镜面直流电流表±2A,精度1.0级各一只和平波电抗器一组。
6、DK04三相晶闸管触发电路
提供三相触发电路、功放电路等,与"DK03"配套使用。
7、DK05单相晶闸管触发电路实验
提供单结晶体管、锯齿波同步移向、单相交流调压,正弦波同步移向,西门子TC785集成触发电路。
8、DK06电机调速控制实验（Ⅰ）
提供以下模块：给定（带数显）、调节器I、转速变换（FBS）、调节器II、反号器（AR）、电流变换（FBC）、电压隔离器（TVD）。其中调节器I和调节器II的比例增益由电位器调节。
9、DK06-1电机调速控制电路（II）
提供以下模块：零电平检测（DPZ）、转矩极性鉴别（DPT）、逻辑控制（DLC）。
10、DK07直流斩波实验
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（Buck Chopper）、升压斩波电路（Boost Chopper）、升降压斩波电路（Boost -Buck Chopper）、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路、Zeta斩波电路六种典型实验。
11、DK08给定及实验器件
提供给定（±15V可调电压输出）、压敏电阻（作为过压保护元件,内部已连成三角形接法）、二极管等。
12、DK10可调电阻器,电容器
提供耐压AC100V的可调电容三组,调节范围为0.1～11.37uF,0～999KΩ十进制可调电阻两组。
13、DK11单相调压与可调负载
提供了一只0～250V/0.5KVA单相交流自耦调压器,为相应的实验提供可调电源；一个整流滤波电路以及0～90Ω/1.3A（串联）或0～45Ω/2.6A（并联）瓷盘可调电阻,为相应的实验提供一个可调的阻性负载。
14、DK12变压器实验
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）,用于异步电机串级调速实验和三相桥式、单相桥式有源逆变电路实验；还设有三相不控整流电路等模块。
15、DK13功率器件驱动电路实验箱
主要是为完成新器件特性实验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 频率调节范围4KHz～10KHz。
16、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,能完成如下实验项目：1）SPWM波形成的过程；2）交直交变频电路在不同负载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。
17、DK17双闭环H桥DC/DC变换直流脉宽调速系统
通过对四个桥臂上IGBT管的触发控制,来实现对可逆直流他励电机进行调速的目的,主要由三大部分组成,即主回路部分、控制电路部分和调节部分。主回路由直流电源、四种IGBT管组成；控制回路部分由专用芯片产生PWM脉冲波,PWM波脉冲发生器产生的四路控制脉冲,分别驱动四个桥臂的IGBT管；调节部分由两个PI调节器组成,并通过速度环、电流环构成的反馈回路使电机的转速稳定运行在给定的转速下。本实验挂件可完成的实验项目有：（1）全桥DC/DC变换电路实验（2）双闭环可逆直流脉宽调速实验。
18、DK19半桥型开关稳压电源
提供了半桥型开关稳压电源的主电路和控制电路,主电路的电力电子器件为电力MOSFET管；控制电路采用专用PWM控制集成电路SG3525,采用恒频脉宽调制控制方案。可完成"开关电路在开环与闭环下负载特性的测试"以及"电源电压波动对输出的影响"等实验内容。19、DQ07-1直流发电机（DC220V,240W）
20、DQ09直流并励电动机 （DC220V,185W）
21、DQ11三相线绕式异步电动机 （220V,Y接法）
22、GDQ12线绕式异步电机转子专用箱
提供0、2、5、15、35五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。
23、SB06实验连接线：根据不同实验项目的特点,配备两种不同的实验联接线,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,这样大大提高了实验的安全及合理性。
24学生凳子2只/套。
每套设备提供2只铁质四脚方凳,凳子面板采用高强度高密度板,结实耐用,美观大方。
25、免费赠送正版3D辅助教学数字资源软件（有软件著作权,便于升级）
（1）免费赠送电工作业培训（ 用电安全与触电急救）仿真教学软件（正版3D软件,有软件著作权,便于升级）
本产品依据中华人民共和国劳动和劳动安全行业标准（LD/T81.2－2006）《"维修电工"职业技能实验和鉴定设备技术规范》与教育部有关专业教学大纲而设计研制。该软件采用二维与三维结合的虚拟画面,教导学生电工基础知识和用电的安全及急救方法。包含电工初步知识（电工基础、电工仪表使用、导线安全连接、安全用电工具、安全用电标志）,触电急救（触电的方式、安全防护措施、接地与接零保护、人工呼吸,心肺复苏等急救方法）,风险排除（灭火器类型、灭火器的使用）,电工电子基本操作（包括低压电器、电机与变电器、照明电路、电子技术）等4大模块,15个实验单元,72个实验项目。软件以技能为核心,操作步骤为主线,以学生交互训练为主体,具有三维可视化、智能化、全交互的特点,集职业性、情境性、过程性、交互性和灵活性于一身,性价比极高。为职业教育与技能实验、鉴定信息化、现代化提供了丰富的教学资源。
（2）免费赠送电机与变压器仿真教学软件（正版3D软件,有软件著作权,便于升级）
电机与变压器仿真教学软件依据《职业院校数字校园建设规范》（教职成函[2015]1号）与教育部颁布的有关专业教学大纲而设计,选取典型的电机与变压器,围绕其核心知识点和技能点展开,兼顾教师的课堂教学,力争达到软件的职业性、情境性、过程性、交互性的相互交融。
本软件包括功率电机、控制电机、信号电机和变压器4个实验单元,共18个典型的实验项目,每个实验项目下设有外形结构、工作原理、拆装过程、故障检测、常见应用、考考你等数目不等实验任务。
本软件既可支持教师的课堂演示教学,亦可支持学生进行课前预习,重点支持学生在理论课后进行的自主仿真实验,并可在此基础上实现技能考核。
（3）免费赠送电力拖动仿真教学软件（正版3D软件,有软件著作权,便于升级）
本产品依据中华人民共和国劳动和劳动安全行业标准（LD/T81.1-2006）《职业技能实验和鉴定设备通用技术规范》与教育部有关专业教学大纲而设计,内容包括三相异步机单向转动控制等30个实验项目,涵盖维修电工初级、中级、高级主要实验项目,每个项目又根据需要设有实验目的、实验器件、实验电路、电路原理、器件布局、元件检查、通电运行、通电运行、故障排除等多种训练任务。软件以技能为核心,项目为引领、任务为驱动,职场环境为背景,操作步骤为主线,学生交互训练为主体,具有三维可视化、智能化、全交互的特点,集职业性、情境性、过程性、交互性于一身,性价比极高。为职业教育与技能实验、鉴定信息化、现代化提供了不可或缺的丰富资源。
六、本装置能开设的实验项目
（一）电力电子技术（晶闸管部分）
1．单结晶体管触发电路
2．正弦波同步移相触发电路实验
3．锯齿波同步移相触发电路实验
4．西门子TCA785集成触发电路实验
5．单相半波可控整流电路实验
6．单相桥式半控整流电路实验
7．单相桥式全控整流电路实验
8．单相桥式有源逆变电路实验
9．三相半波可控整流电路的研究
10．晶闸管三相半波有源逆变电路的研究
11．三相桥式半控整流电路实验
12．三相桥式全控整流及有源逆变电路实验
13．单相交流调压电路实验
14．三相交流调压电路实验
（二） 电力电子技术（全控型器件特性部分）
1．功率场效应晶体管(MOSFET)的主要参数测量
2．功率场效应晶体管(MOSFET)的驱动电路研究
3．绝缘栅双极型晶体管(IGBT)特性及其驱动电路的研究
4.单向晶闸管（SCR）特性实验
5.双向晶闸管（SCR）特性实验
6.电力晶体管管（GTR）特性实验
（三） 电力电子技术（全控型器件典型线路部分）
1．直流斩波电路（Buck、Cuk、Boost、Sepic、Buck-Boost、Zeta等六种电路）的性能研究
2．SPWM单相交直交变频电路的性能研究
3.半桥型稳压电源的性能研究
4.全桥DC/DC变换
（四） 直流调速实验
1．晶闸管直流调速主要单元的调试
2．不可逆单闭环直流调速系统静特性的研究（电压单闭环,电流单闭环,速度单闭环）
3．带电流截止负反馈的转速单闭环不可逆直流调速系统
4．电压,电流双闭环晶闸管不可逆直流调速系统
5．转速,电流双闭环晶闸管不可逆直流调速系统
6.双闭环控制的直流脉宽调速系统（H桥、IGBT）
（五） 交流调速实验
1.双闭环三相异步电机调压调速系统实验
2.双闭环三相异步电机串级调速系统实验
七、电力电子技术及电气传动实验装置配置清单：
序号 |
编号 |
名称 |
数 量 |
1 |
DK01 |
电源控制屏 |
1件 |
2 |
DK02 |
实验桌凳 |
1张 |
3 |
DQ03-1 |
固定电机导轨、测速系统及智能数显转速表 |
1件 |
4 |
DQ27 |
三相可调电阻（每组900Ω*2/0.41A） |
1件 |
5 |
DK03 |
三相晶闸管主电路 |
1件 |
6 |
DK04 |
三相晶闸管触发电路 |
1件 |
7 |
DK05 |
单相晶闸管触发电路 |
1件 |
8 |
DK06 |
电机调速控制实验（Ⅰ） |
1件 |
9 |
DK06-1 |
电机调速控制电路（II） |
1台 |
10 |
DK07 |
直流斩波实验（六种典型线路） |
1件 |
11 |
DK08 |
给定及实验器件 |
1件 |
12 |
DK10 |
可调电阻器,电容器 |
1件 |
13 |
DK11 |
单相调压与可调负载 |
1件 |
14 |
DK12 |
变压器实验 |
1件 |
15 |
DK13 |
功率器件驱动电路实验箱（一） |
1件 |
16 |
DK14 |
单相交直交变频原理 |
1件 |
17 |
DK17 |
双闭环H桥DC/DC变换直流脉宽调速系统 |
1件 |
18 |
DK19 |
半桥型开关稳压电源 |
1件 |
19 |
DQ07-1 |
直流发电机 |
1台 |
20 |
DQ09 |
直流他（并）励电动机 |
1台 |
21 |
DQ11 |
三相线绕式异步电动机 （220V,Y接法） |
1台 |
22 |
GDQ12 |
线绕式异步电机转子专用箱 |
1台 |
23 |
SB06 |
高可靠护套结构手枪插实验连接线及配件 |
1套 |
24 |
铁质四脚方凳,高密度板凳面,结实美观耐用 |
2只/套 |
|
25 |
辅助教学数字资源 |
1）电工作业培训教学软件1套 1）电机与变压器仿真教学软件1套 2）电力拖动仿真教学软件1套 |
免费增送加密锁,具体详见附件 |
