SBMC-02现代电力电子技术实验装置
一、概述
电力电子技术实验装置,是依据西安交通大学王兆安编著的《电力电子技术》（第五版）、《半导体变流技术》教材实验大纲的要求,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,对原"电力电子技术及电机控制实验装置"在外形、功能上进行优化组合,精心研制而成。
(此图片仅作为结构参考,具体实物要根据配置而定）
二、适用范围：
涵盖了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验项目。
三、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：1700×700×1580 mm
四、装置的基本装备
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(220V/1.5A)
（2）高压直流电源：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、指示及切断总电源功能,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,具有超量程报警、指示、切断总电源等功能。
（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,为相应的实验提供可调交流电源,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验。
（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1：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。
实验连接线及插座：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）实验管理器
具有设定实验时间、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,设有两根方型不锈钢管,可挂置实验部件,凹槽底部设有7芯、3芯等插座, 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、DX03-1三相可控整流电路（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验。 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晶闸管触发电路
提供单结晶体管触发电路实验、单相交流调压触发电路,锯齿波同步移相触发电路实验,正弦波触发电路及TCA785集成触发电路。
5、DK05-1晶闸管触发电路（二）
提供KC08交流调功触发电路、及单相并联逆变触发电路实验等。
6、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)中相关内容而设计。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。
7、DK09新器件特性实验
提供SCR、MOSFET、IGBT、GTO、GTR新器件,可完成电力电子新器件特性实验。
8、DK13功率器件驱动与保护电路
主要是为完成新器件特性实验提供电源、驱动电路及PWM波形发生器。
（1）电源：为驱动电路提供电源,包括±5V、±15V和+20V直流电源。
（2）驱动电路：包括GTO和GTR,MOSFET和IGBT的驱动电路。其中IGBT的驱动电路采用专用芯片EXB841,其它的由运放、门电路及分立元件组成。
（3）PWM波形发生器：以SG3525为核心的PWM波形发生器主要是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；占空比可从0%调至100%。
9、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（电阻,电感）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。
10、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。
11、DX17实验元器件
提供晶闸管（均设有RC吸收和保险丝保护）、压敏电阻（作为过压保护元件,内部已连成三角形接法）二极管及灯座、RC吸收电路。
12、SB07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。
五、本装置能开设的实验项目（以上配置）
（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、单相桥式全控整流及有源逆变电路实验。
8三相半波可控整流及有源逆变电路实验。
9、三相桥式半控整流电路实验。
10、三相桥式全控整流及有源逆变电路实验。
11、单相交流调压电路实验。
12、单相交流调功电路实验。
13、三相交流调压电路实验。
14、单向晶闸管(SCR)特性实验。
（二） 电力电子技术（全控型器件特性部分）
1、可关断晶闸管(GTO)特性实验。
2、功率场效应管(MOSFET)特性实验。
3、电力晶体管(GTR)特性实验。
4、绝缘双极型晶体管(IGBT)特性实验。
5、可关断晶闸管(GTO)驱动与保护电路实验。
6、功率场效应管(MOSFET)驱动与保护电路实验。
7、电力晶体管(GTR)驱动与保护电路实验。
8、绝缘双极型晶体管(IGBT)驱动与保护电路实验。
(三)典型电力电子器件线路实验
1、直流斩波电路性能研究（IGBT,SG3525）:
(1)降压斩波电路。
(2)升压斩波电路。
(3)升降压斩波电路。
(4)Cuk斩波电路。
(5)Sepic斩波电路。
(6)Zeta斩波电路)。
2、半桥型开关稳压电源的性能研究。
3、SPWM单相交直交变频电路的性能研究。
六、实验测量仪表组件、及挂箱明细表：
序号 |
编号 |
名 称 |
数量 |
1 |
DX01 |
电源控制屏 |
1套 |
2 |
DX02 |
实验桌 |
1张 |
3 |
DX03-1 |
三相可控整流电路（一） |
1件 |
4 |
DK05 |
晶闸管触发电路 |
1件 |
5 |
DK05-1 |
晶闸管触发电路（二） |
1件 |
6 |
DK07 |
直流斩波实验（六种典型线路） |
1件 |
7 |
DK09 |
新器件特性实验 |
1件 |
8 |
DK13 |
功率器件驱动与保护电路 |
1件 |
9 |
DK14 |
单相交直交变频原理 |
1件 |
10 |
DX17 |
实验元器件 |
1件 |
11 |
DK19 |
半桥型开关稳压电源 |
1件 |
12 |
SB07 |
高可靠护套结构手枪插实验连接线及配件 |
1套 |
七、老师台增配
★（一）、基于物联网实验室安全用电智能控制系统（全室配1套）
由执行装置与网机组成,技术参数分别为：
（1）执行装置技术参数
（1）极数：3P+N
（2）脱扣特性：C（5-10）In D（10-14）In
（3）额定电流：In 6A、10A、16A、20A、25A、32A、40A、50A、63A
（4）额定电压：Ue AC 230V/400V
（5）额定频率f：50Hz
（6）额定短路分断能力：Icu10kA
（7）壳架等级额定电流：Inm63A
（8）缺相保护：设备防烧毁保护模式
（9）漏电保护：元器件损坏保护模式
（10）过载保护：电流过大防烧毁模式
（11）短路保护：碰线防烧毁模式
（12）挂锁保护：便于维修安全
（13）过温保护：可监测线路温度
（14）过欠压保护：防止造成人身事故和机械设备损坏
（15）漏电或触电时0.1秒断开
（16）故障指示灯,便于查看工作状态
★（17）挂锁功能,检修更方便
（2）网机技术参数
（1）内置STM32F103C8T6主控芯片
（2）外置8M无源晶振
（3）采用SP3485作为485通信芯片
（4）485防浪涌保护
（5）标准RS485接口,可直接串口设备
（6）智能型数据终端,便捷实现数据传输功能
★（7）提供强大的中心管理软件,方便设备管理
★（8）提供便捷的软件升级和固件更新服务
★（9）提供数据库数据备份,方便查看历史数据
（10）尺寸：89mm*67.5mm*20.5mm
（11）重量：70g
（12）电源：AC220V
（13）功耗：1.5W
（14）工作温度：-25℃ - +70℃
（15）工作湿度：95%
（16）WiFi版最大下行传输速率：64kbps
（17）WiFi版最大上行传输速率：32kbps
提供有效、权威的证明文件,证实该产品的可靠、安全、先进性。
★（二）、智慧教室综合测控系统（该系统采用一体化设计,要求所有功能集中在一块核心控制器上,不接受采用多种模块拼装,确保使用人员的人身安全及设备安全的性能指标）（全室配1套）
A、虚拟示波器所需实现的功能：
50MHz?? 2路波形测量功能；
B、2路逻辑分析仪功能；
C、1路任意波形信号发生器输出；
200MSa/s高速实时采样,50MHz带宽,波形测量完全满足教学实验要求,波形平滑不失真。
在、2路PWM脉冲信号发生器：可设置频率、占空比。
D、万用表功能
1）、万用表的电阻测量功能；
2）、万用表的直流电压测量功能；
3）、万用表的交流电压测量功能；
4）、万用表的交流电流测量功能；
E、人机界面功能
1）、人机界面显示所测量的波形,并显示相应的量测值；
2）、可通过点击界面按钮,将所测量的波形插入实验报告模板中；
3）、学生的实验报告结果可通过点击界面按钮,统一上传到指定的教师电脑文件夹下；
（三）、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。
