SBDD-01电力电子技术实验装置

一、设备概述

电力电子技术实验装置所有的实验单元采用挂箱形式，对于不同的实验可以选择相应的实验挂箱完成。故结构紧凑、使用方便、 功能齐全、综合性能好，电力电子技术实验平台能完成《电力电子技术》、《自动控制系统》、《直流调速系统》、《电机控制》及《控制理论》等课程所开设的主要实验项目。

二、设备技术性能

1.工作电源：三相 AC 380 V±10%  50 Hz

2.外形尺寸：≥1720mm×750mm×1630mm

3.整机功率：≤1.5KW

4.环境温度：－5℃～+40℃；相对湿度：≤ 90%（25℃）

5.安全保护措施：实验台桌面要求采用高绝缘、高强度、耐高温的高密度板。

6.设备具有接地保护、漏电保护功能，安全性符合相关的国标标准。采用高绝缘的安全型插座及带绝缘护套的高强度安全型实验导线。

三、设备组成要求

1.实验台

实验台采用优质钢板做骨架，外表面喷塑并经高温烘烤处理，面板采用优质钢板加工，表面表面喷塑并经高温烘烤处理，丝印图文字符。实验台右侧设置模块挂放区域。

1.1供电部分

提供三相0～450V可调交流电源，同时可得到单相0～250V可调交流电源（采用三相联轴自偶调压器功率1.5KVA、0～450V），电源输出设有过流保护装置，当相间、线间过流或短路均能自动保护，配有三只指针式交流电压表，同过开关切换，可指示三相电网电压和调压器输出电压。

1.2直流电源部分

直流电机的励磁电源220V（0.5A）；220V直流可调电源0～220(2A)，并设有数字表头监控电源输出数据。

1.3 测量仪表

（1）真有效值交流电压表一只：测量范围 0-1000V,设置1V/10V/100V/1000V四量程，六位数码显示测量值。仪表采用现代化技术，数码中文显示，具备智能化、数字化功能，通过按键能够对仪表进行设置操作,量程手动、自动切换模式、校准、调零、滤波级数设置、超量程自动报警提示及保护等功能。硬件部分整体性强，集成度高，采用表贴工艺制作，工业塑料外壳，面板嵌入安装，使用稳定，容易更换和升级维护。

（2）真有效值交流电流表一只:测量范围：0-5A, 设置10mA/500mA/5A三档量程，六位数码显示测量值。仪表采用现代化技术，数码中文显示，具备智能化、数字化功能，通过按键能够对仪表进行设置操作,量程手动、自动切换模式、校准、调零、滤波级数设置、超量程自动报警提示及保护等功能。硬件部分整体性强，集成度高，采用表贴工艺制作，工业塑料外壳，面板嵌入安装，使用稳定，容易更换和升级维护。

1.4人身安全保护体系

1）设有三相隔离变压器一组（三相电源经交流接触器后，到隔离变压器，再经三相调压器输出），使输出与电网隔离，对人身起一定的保护作用。

2）设有电流型漏电保护，隔离变压器前的线路有漏电显现，既能实施保护并切断输出电源。

3）设有电压型漏电保护，控制屏若有漏电现象，当漏电电压超过一定值时，即切断电源。

4）实验导线及导线：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。

2、实验桌

实验桌为钢质双层亚光密纹喷塑结构，桌面要求采用防火、防水、耐磨高密度板,结构坚固，造形美观大方；设有两个大抽屉、柜门，用于放置工具、存放挂箱及资料等。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。实验桌还设有四个轮子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、实验连接线

根据不同实验项目的特点，配备三种不同的实验联接线，强电部分采用高可靠护套结构插连接线，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，不能混插，大大提高了实验的安全及合理性。

4、实验挂箱构成

模块挂箱采用优质钢板做骨架，外表面喷塑并经高温烘烤处理，面板采用铝板材料，采用二种规格尺寸296*485、148*485，面板上安装相应的元器件，正面丝印有元件符号及其连线，使用直观、方便。

4.1晶闸管主电路

提供12只5A/1000V的晶闸管，分成正、反桥两组，每只晶闸管均设有保护装置，正、反桥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；设有指针式直流电压表±300V，精度1.0级、直流电流表±2A，精度1.0级各一只和平波电抗器一组。能完成单相、三相全控整流等实验。

4.2三相晶闸管触发电路

提供三相同步触发信号、KC04（KC09）等专用的集成触发电路构成的三相触发电路及相应的功放电路（正反桥驱动）等。能完成给定输出、12路触发脉冲控制、三相全控桥整流等实验。

4.3晶闸管触发电路

提供单结晶体管、锯齿波同步移向、正弦波同步移向触发电路，KC05单相交流调压，西门子TCA785集成触发电路等。

4.4 斩控式交流调压电路

交流调压采用全控型器件IGBT管实现"斩控式交流调压实验"。

4.5单相并联逆变电路

单相并联逆变电路选用555时基电路作为逆变触发电路，工作频率可以从45Hz~55Hz之间调节，功率主回路采用GTR功率三极管作为开关器件，完成单相并联逆变电路实验。

4.6三相可调电阻

实验面板内有三个单元，均是互相独立的可调电阻，每个单元又有两个独立的可调电阻（0-900Ω），可承受0.4A电流。并联可承受0.8A电流。

4.7功率器件驱动电路

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+20V、+15V直流电源。

（2）驱动电路：包括MOSFET、IGBT、GTR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%。

4.8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，主电路中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。

4.9直流斩波电路

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和升、降压与复合斩波电路。

4.10单相交流调压及调功电路

根据西安交通大学王兆安教授和黄俊教授主编的相关内容而设计的，实现单相交流调压和交流调功的实验内容。采用的电力电子器件为双向晶闸管，在交流调压实验中采用由双向触发二极管构成触发控制电路；在交流调功实验中采用由555时基电路组成触发控制电路。

4.11新器件特性试验

提供SCR、MOSFET、IGBT、GTR新器件，与DK08配套使用,可测定其特性曲线；与DK13配套使用，可完成电力电子新器件的驱动特性实验。

4.12三相芯式变压器

带隔离变压器的三相芯式变压器原理框图及各种测量端口，电路板安装在挂箱内，挂箱内集成有三相不控整流桥电路板，能完成三相整流桥的整流输出。

4.13电机调速控制实验（Ⅰ）

提供以下模块：电流反馈与过流保护（FBC+FA）、给定器（G）、转速变换器（FBS）、速度调节器（ASR）、反号器（AR）、电流调节器（ACR）等

4.14直流他励电动机

（Un=DC220V，IN=1.1A ，PN=185W，n=1500RPM ，绝缘等级E ）

4.15校正直流测功机

（Un=DC220V，IN=2.2A ，PN=355W，n=1500RPM ，绝缘等级E ）

4.16 电机导轨，稀土永磁直流测速系统及转速表

5、示波器

100MHz带宽 ，1GSa/s实时采样率，双通道； 7英寸TFT（真彩色）液晶屏幕，65535色，分辨率不低于800 × 480 像素 ；存储波形不少于16组；具备U盘存储功能。

四、电力电子技术实验实训项目

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.KC05单相交流调压触发电路实验

5.TCA785集成触发电路实验；

6.三相集成触发电路的研究；

7.单相半波可控整流电路实验；

8.单相桥式半控整流电路实验；

9.单相桥式全控整流；

10.三相半波可控整流电路实验；

11.三相桥式全控整流；

12.单相交流调压电路实验；

13.单相交流调功电路实验；

14.单相正弦波脉宽调制（SPWM）逆变电路实验（IGBT）；

15.半桥型开关稳压电源的性能研究（MOSFET）；

16.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斩波电路六种典型线路）（IGBT）；

17.单相斩控式交流调压电路实验（MOSFET）；

18.单相并联逆变电路实验（GTR）；

19.晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定实验

20.单闭环直流调速系统

21.双闭环直流调速系统

五、电力电子技术实验设备配置清单