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2024年8月5日現(xiàn)代電力電子及交直流調速實驗裝置,電力電子及交直流調速實驗平臺

SBDLZ-790E型現(xiàn)代電力電子及交直流調速實驗裝置

現(xiàn)代電力電子及交直流調速實驗裝置、電機拖動與電力電子技術實驗室承擔院校電氣工程及其自動化、能源工程及其自動化、自動化等專業(yè)的《現(xiàn)代電力電子技術》、《運動控制系統(tǒng)》（《交直流調速》）等課程的實驗救學任務，通過多層次實驗教學模式，著重培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力，提高學生的動手能力和創(chuàng)新精神，使學生通過實驗環(huán)節(jié)掌握對電力電子變換裝置與電氣傳動控制系統(tǒng)設計調試的方法。

現(xiàn)代電力電子及交直流調速實驗裝置采用模塊化設計思想，主要包含實訓桌、實訓屏、實訓模塊，能夠實現(xiàn)多種模塊的組合控制，學生可根據(jù)實驗實訓項目自由擴展及接線，主要包含電力電子實驗掛件、交直流電機調速控制掛件等。整個實訓設備分2層結構，最底層將每個實驗都會涉及使用的交流電源、直流電源、調壓器、可調負載等重型器件，使整個設備看上去簡潔；上面一層作為可自由掛接的模塊區(qū)域。

(圖1：實驗設備實物外形參考圖片，也可以根據(jù)學校要求定做）

(圖2：實驗設備教室安裝布局效果圖，具體以教室實際尺寸為準）

(圖3：部分實驗掛件及電機實物圖片展示）

一、概述

"現(xiàn)代電力電子及交直流調速實驗裝置"依據(jù)高等院校最新統(tǒng)編教材《電力拖動自動控制系統(tǒng)》（第三版）(上海大學陳伯時編著)、《電力電子技術》(第五版)(西安交通大學王兆安編著)等實驗大綱的要求，吸收國內(nèi)、外同類產(chǎn)品的優(yōu)點，充分考慮了實驗室的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，精心研制而成。在同類產(chǎn)品中結構合理、功能完善、可靠性好、性價比高。

二、特點

1、綜合性強：本裝置綜合了目前國內(nèi)各類學校電力電子、半導體變流、交直流調速、交流變頻、電機控制、控制理論等實驗項目。

2、適應性強：能滿足各類學校相應課程的實驗教學，深度和廣度可根據(jù)需要作靈活調整，普及與提高可根據(jù)教學的進程作有機的結合，裝置采用積木式結構，更換便捷，如需要擴展功能或開發(fā)新實驗，只需添加部件即可，永不淘汰。

3、整套性強：從專用電源、電機及其它實驗部件到實驗連接專用導線配套齊全，配套部件的性能、規(guī)格等均密切結合實驗的需要進行配套。

4、直觀性強：各實驗掛件采用分隔結構形式，組件面板示意、圖線分明，各掛件任務明確，操作、維護方便。

5、科學性強：裝置占地面積少，節(jié)約實驗用房，減少基建投資；配套的小電機均經(jīng)特殊設計，可模擬中小型電機的特性和參數(shù)；小電機耗電省，節(jié)約能源，實驗噪聲小，整齊美觀，改善實驗環(huán)境；實驗內(nèi)容豐富，設計合理，除了加深理論知識外還可結合實際開設設計性實驗。

6、開放性強：控制屏供電采用三相隔離變壓器隔離，并設有電壓型漏電保護裝置和電流型漏電保護裝置，確保操作者的安全；各電源輸出均有監(jiān)示及短路保護等功能，使用安全可靠；由于整套裝置經(jīng)過精心設計，加上可靠的元器件質量及可靠的工藝作為保障，產(chǎn)品性能優(yōu)良，所有這些均為開放性實驗室，創(chuàng)造了條件。

7、先進性強：本裝置著重從新器件高度來考慮，在保留了晶閘管實驗的基礎上，加入了新器件的特性、新器件的驅動以及典型的新器件應用的大量現(xiàn)代電力電子技術實驗，讓學生對新器件有足夠的認識和了解，緊跟時代步伐。

三、適用范圍

現(xiàn)代電力電子及交直流調速實驗裝置涵蓋了各高等院校等所開設的"電力電子技術(或稱半導體變流技術)"、"直流調速"、"交流調速"、"電機控制"、"電力拖動自動控制系統(tǒng)"及"控制理論"等專業(yè)課程所要求的實驗項目。

四、技術性能

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：＜1.5KVA

4、外形尺寸：187×70×158 cm3

五、現(xiàn)代電力電子及交直流調速實驗裝置的基本裝備

1、DK01電源控制屏（鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，鋁質面板）

（1）交流電源（帶有過流保護措施）

提供交流電源：三相交流電220V/3A，采用安全隔離變壓器輸出，帶有短路保護措施。

三相同步變壓器一組，電壓AC380V//3*15V 。

（2）高壓直流電源

勵磁電源：220V（0.5A），具有輸出短路保護。

（3）指示及測量儀表

1．交流數(shù)字電壓表1只：可通過其下方的波段開關切換指示三相電網(wǎng)輸入線電壓；

2．智能交流電壓表1只:測量范圍：0-1000V,設置1V/10V/100V/1000V四量程，六位數(shù)碼顯示測量值。儀表采用現(xiàn)代化技術，數(shù)碼中文顯示，具備智能化、數(shù)字化，上位機通訊功能，通過按鍵能夠對儀表進行設置操作,量程手動、自動切換模式、校準、調零、濾波級數(shù)設置、通信地址設置、超量程自動報警提示及保護等功能。硬件部分整體性強，集成度高，采用表貼工藝制作，工業(yè)塑料外殼，面板嵌入安裝，使用穩(wěn)定，容易更換和升級維護。

3．智能交流電流表1只：測量范圍：0-5A, 設置10mA/500mA/5A三檔量程，六位數(shù)碼顯示測量值。儀表采用現(xiàn)代化技術，數(shù)碼中文顯示，具備智能化、數(shù)字化，上位機通訊功能，通過按鍵能夠對儀表進行設置操作,量程手動、自動切換模式、校準、調零、濾波級數(shù)設置、通信地址設置、超量程自動報警提示及保護等功能。硬件部分整體性強，集成度高，采用表貼工藝制作，工業(yè)塑料外殼，面板嵌入安裝，使用穩(wěn)定，容易更換和升級維護。

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，為調速系統(tǒng)提供電壓指示；

5．直流數(shù)字電流表一只：測量范圍為0～5A，三位半數(shù)顯，精度0.5級，為調速系統(tǒng)提供電流指示。

（4）人身安全保護體系

1）三相隔離變壓器一組：三相電源首先通過三相漏電保護器，然后經(jīng)鑰匙開關、接觸器到隔離變壓器，使輸出與電網(wǎng)隔離（浮地設計），對人身安全起到一定的保護作用。

2）電流型漏電保護裝置：控制屏若有漏電現(xiàn)象，漏電流超過一定值，即切斷電源。

3）實驗連接線及插座：強、弱電連接及插座分開，不能混插。

4）強電連接線及插座采用全封閉工藝，使用安全、可靠、防觸電。

（5）控制屏其它設施

控制屏正面大凹槽內(nèi)，設有兩根鋼管，可掛置實驗部件，凹槽底部設有3芯插座，掛件的供電由這些插座提供�？刂破羶蛇呍O有單相三極220V電源插座及三相四極380V電源插座，還設有實驗臺照明用的40W日光燈一盞。

（6）實驗室智慧用電安全控制系統(tǒng)

智能電源管理系統(tǒng)具有過溫、短路、過流、過壓、欠壓、失壓、功率限定；電源具有一鍵鎖定功能，處理故障時，防止漏電保護器合閘，造成觸電危險；電源具有故障鎖定功能，發(fā)生故障導致跳閘時，不能人為上電，只能通過遠程清除故障后，才能上電成功；能通過無線4G和有線以太網(wǎng)與手機APP和PC端云平臺通訊，沒有網(wǎng)絡的情況下，教室整套智能電源管理系統(tǒng)可離線獨立運行。

1）智能終端：智能電源管理系統(tǒng)以32位ARM為核心，采用4.3寸彩色觸摸屏為人機交互界面，實時監(jiān)控設備運行情況，提供Zigbee、CAN等多種通信模式，具備語音播報功能。能實時監(jiān)測三相電壓、電流、功率，功率因數(shù)、頻率、電能等參數(shù)，液晶觸摸屏監(jiān)測數(shù)值。能監(jiān)控實驗室電源的故障類型和故障次數(shù)；用戶通過刷卡方式請求開啟設備，PC端進行授權之后，設備可啟動使用，PC端可分時預約設備的啟動和停止！設備時間管理包含年月日時間的顯示�？稍O備相應過溫、短路、過流、過壓、失壓、功率限定等7大保護功能數(shù)值。2、DK02實驗桌

實驗桌為鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，桌面為防火、防水、耐磨高密度板,結構堅固，形狀似長方體封閉式結構，造形美觀大方；設有兩個大抽屜、柜門，用于放置工具、存放掛件及資料等。桌面用于安裝電源控制屏并提供一個寬敞舒適的工作臺面。實驗桌還設有四個萬向輪和四個固定調節(jié)機構，便于移動和固定，有利于實驗室的布局。

3、DQ03-1固定電機導軌、測速系統(tǒng)及智能數(shù)顯轉速表

4、DQ27三相可調電阻（每組900Ω×2/0.41A）

5、DK03晶閘管主電路：提供12只5A/1000V的晶閘管，每只晶閘管均設有RC吸收和保險絲保護裝置，晶閘管可通過外加觸發(fā)信號進行觸發(fā)（留有觸發(fā)脈沖輸入接口），可更好的完成設計性實驗。設有帶鏡面精密指針式直流電壓表±300V，精度1.0級帶鏡面直流電流表±2A，精度1.0級各一只和平波電抗器一組。

6、DK04三相晶閘管觸發(fā)電路：提供三相觸發(fā)電路、功放電路，脈沖變壓器等，與"DK03"配套使用。

7、DK05晶閘管觸發(fā)電路實驗：提供單結晶體管、鋸齒波同步移向、正弦波同步移向觸發(fā)電路，KC05單相交流調壓，西門子TCA785集成觸發(fā)電路等。

8、DK06電機調速控制實驗（Ⅰ）提供以下模塊：電流反饋與過流保護（FBC+FA）、給定器（G）、轉速變換器（FBS）、速度調節(jié)器（ASR）、反號器（AR）、電流調節(jié)器（ACR）等。

9、DK06-1 電機調速控制電路（II）提供以下模塊：零電平檢測（DPZ）、轉矩極性鑒別（DPT）、邏輯控制（DLC）。

10、DK07直流斬波實驗：根據(jù)西安交通大學王兆安教授和黃俊教授主編的《電力電子技術》(第五版)中相關的直流斬波內(nèi)容而設計的；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�？赏瓿山滩闹薪祲簲夭娐罚�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驗。

11、DK09新器件特性實驗：提供SCR、MOSFET、IGBT、GTO 、GTR新器件，可完成電力電子新器件特性實驗。

12、DK10可調電阻、電容箱：提供耐壓AC63V的可調電容三組，調節(jié)范圍為0.1～11.37?F，0～999kΩ十進制可調電阻兩組；供電流調節(jié)器，速度調節(jié)器反饋回路使用，可靈活改變調節(jié)器的放大倍數(shù)及積分時間。

13、DK11單相調壓與可調負載：提供了一只0～250V/0.5KVA單相交流自耦調壓器，為相應的實驗提供可調電源；一個整流濾波電路以及0～90Ω/1.3A（串聯(lián)）或0～45Ω/2.6A（并聯(lián)）瓷盤可調電阻，為相應的實驗提供一個可調的阻性負載。

14、DK12變壓器實驗：提供三相芯式變壓器一個（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），用于異步電機串級調速實驗和三相橋式、單相橋式有源逆變電路實驗；還設有三相不控整流電路等模塊。

15、DK13功率器件驅動與保護電路：主要是為完成新器件特性實驗提供電源、驅動電路及PWM波形發(fā)生器。

（1）電源：為驅動電路提供電源，包括±5V、±15V和+20V直流電源。

（2）驅動電路：包括GTO 和 GTR， MOSFET和IGBT的驅動電路。其中IGBT的驅動電路采用專用芯片EXB841，其它的由運放、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動電路提供PWM驅動波形，可以通過頻率調節(jié)旋鈕進行頻率調節(jié)；通過占空比電位器來調節(jié)PWM波的占空比。頻率范圍分為2擋，通過鈕子開關切換，高頻檔是為MOSFET和IGBT驅動電路提供PWM波形，頻率調節(jié)范圍4KHz～10KHz；低頻檔是為GTR和GTO驅動電路提供PWM波形，頻率調節(jié)范圍400Hz～1KHz；占空比可從　0%調至100%。

16、DK14單相交直交變頻原理：根據(jù)普通高等教育"九五"國家級重點教材王兆安，黃俊主編的《電力電子技術》（第四版）的內(nèi)容進行開發(fā)。用于展示交直交變頻原理，主要讓學生了解SPWM正弦波脈寬調制信號的形成方法，了解IGBT管專用集成驅動芯片的特點及其使用。

能完成如下實驗項目：

1）SPWM波形成的過程；

2）交直交變頻電路在不同負載（電阻，電感）時的工作情況和波形，并研究工作頻率對電路工作波形的影響；

3）IGBT管專用集成驅動芯片的工作特性。

17、DQ07-1直流發(fā)電機（Un=DC200V，PN=240W，n=1500RPM，絕緣等級E）

18、DQ09直流并勵電動機（Un=DC220V ， IN=1.1A ， PN=185W ， n=1500RPM ，絕緣等級E ）

19、DQ11三相線繞式異步電動機（AC220V，接法 Y，轉速 1380RPM，功率100W ,電流0.6A，絕緣等級E）

20、GDQ12線繞式異步電機起動與調速電阻箱

提供0、2、5、15的三相繞線異步電動機轉子起動、調速電阻一組。

21、實驗連接線：根據(jù)不同實驗項目的特點，配備兩種不同的實驗聯(lián)接線，強電部分采用高可靠護套結構手槍插連接線（不存在任何觸電的可能），里面采用無氧銅抽絲而成頭發(fā)絲般細的多股線，達到超軟目的，外包丁晴聚氯乙烯絕緣層，具有柔軟、耐壓高、強度大、防硬化、韌性好等優(yōu)點，插頭采用實芯銅質件外套鈹輕銅彈片，接觸安全可靠；弱電部分采用彈性鈹輕銅裸露結構聯(lián)接線，兩種導線都只能配合相應內(nèi)孔的插座，這樣大大提高了實驗的安全及合理性。

★22、配套教學軟件資源（網(wǎng)絡版，提供正版軟件，提供30個接點）

A、輔助教學仿真軟件（網(wǎng)絡版）

（1）電機與變壓器仿真教學軟件（正版3D軟件，有軟件著作權，便于升級）

電機與變壓器仿真教學軟件依據(jù)《職業(yè)院校數(shù)字校園建設規(guī)范》（教職成函[2015]1 號）與教育部頒布的有關專業(yè)教學大綱而設計，選取典型的電機與變壓器，圍繞其核心知識點和技能點展開，兼顧教師的課堂教學，力爭達到軟件的職業(yè)性、情境性、過程性、交互性的相互交融。

本軟件包括功率電機、控制電機、信號電機和變壓器4個實驗單元，共18個典型的實驗項目，每個實驗項目下設有外形結構、工作原理、拆裝過程、故障檢測、常見應用、考考你等數(shù)目不等實驗任務。

本軟件既可支持教師的課堂演示教學，亦可支持學生進行課前預習，重點支持學生在理論課后進行的自主仿真實驗，并可在此基礎上實現(xiàn)技能考核。

（2）電力拖動仿真教學軟件（正版3D軟件，有軟件著作權，便于升級）

本產(chǎn)品依據(jù)中華人民共和國勞動和勞動安全行業(yè)標準（LD/T81.1-2006）《職業(yè)技能實驗和鑒定設備通用技術規(guī)范》與教育部有關專業(yè)教學大綱而設計，內(nèi)容包括三相異步機單向轉動控制等30個實驗項目，涵蓋維修電工初級、中級、高級主要實驗項目，每個項目又根據(jù)需要設有實驗目的、實驗器件、實驗電路、電路原理、器件布局、元件檢查、通電運行、通電運行、故障排除等多種訓練任務。軟件以技能為核心，項目為引領、任務為驅動，職場環(huán)境為背景，操作步驟為主線，學生交互訓練為主體，具有三維可視化、智能化、全交互的特點，集職業(yè)性、情境性、過程性、交互性于一身，性價比極高。為職業(yè)教育與技能實驗、鑒定信息化、現(xiàn)代化提供了不可或缺的豐富資源。

（3）低壓電工作業(yè)培訓（用電安全與觸電急救）仿真教學軟件（正版3D軟件，有軟件著作權，便于升級）

本產(chǎn)品依據(jù)中華人民共和國勞動和勞動安全行業(yè)標準（LD/T81.2－2006）《"維修電工"職業(yè)技能實驗和鑒定設備技術規(guī)范》與教育部有關專業(yè)教學大綱而設計研制。該軟件采用二維與三維結合的虛擬畫面，教導學生電工基礎知識和用電的安全及急救方法。包含電工初步知識（電工基礎、電工儀表使用、導線安全連接、安全用電工具、安全用電標志），觸電急救（觸電的方式、安全防護措施、接地與接零保護、人工呼吸，心肺復蘇等急救方法），風險排除（滅火器類型、滅火器的使用），電工電子基本操作（包括低壓電器、電機與變電器、照明電路、電子技術）等4大模塊，15個實驗單元，72個實驗項目。軟件以技能為核心，操作步驟為主線，以學生交互訓練為主體，具有三維可視化、智能化、全交互的特點，集職業(yè)性、情境性、過程性、交互性和靈活性于一身，性價比極高。為職業(yè)教育與技能實驗、鑒定信息化、現(xiàn)代化提供了豐富的教學資源。

序號	編號	名稱	數(shù)量	備注
1	DK01	電源控制屏	1件
2	DK02	實驗桌	1張
3	DQ03-1	電機導軌、測速系統(tǒng)及數(shù)顯轉速表	1件
4	DQ27	三相可調電阻（每組900Ω*2/0.41A）	1件
5	DK03	晶閘管主電路	1件
6	DK04	三相晶閘管觸發(fā)電路	1件
7	DK05	晶閘管觸發(fā)電路	1件
8	DK06	電機調速控制實驗（Ⅰ）	1件
9	DK06-1	電機調速控制系統(tǒng)（Ⅱ）	1件
10	DK07	直流斬波實驗	1件
11	DK09	新器件特性實驗	1件
12	DK10	可調電阻、電容器	1件
13	DK11	單相調壓與可調負載	1件
14	DK12	變壓器實驗	1件
15	DK14	單相交直交變頻原理	1件
16	DQ07-1	直流發(fā)電機（240W）	1臺
17	DQ09	直流他（并)勵電動機（185W）	1臺
18	DQ11	三相線繞式異步電動機（220V，Y接法）	1臺
19	GDQ12	線繞式異步電機轉子啟動調速電阻箱	1件
20	實驗導線	高可靠護套結構手槍插實驗連接線及配件	1套
21	學生凳子	提供鐵質四腳方凳	2只
22	配套教學數(shù)字資源	1.輔助教學仿真3D正版軟件 1）電機與變壓器仿真教學軟件（正版3D軟件，有軟件著作權，便于升級） 2）電力拖動仿真教學軟件（正版3D軟件，有軟件著作權，便于升級） 3）低壓電工作業(yè)培訓（包含用電安全與觸電急救）仿真教學軟件（正版3D軟件，有軟件著作權，便于升級）	提供網(wǎng)絡版	實訓仿真軟件提供30個結點
23	指導書	實驗指導書	1套

2024年8月5日 現(xiàn)代電力電子及交直流調速實驗裝置,電力電子及交直流調速實驗平臺

2024年8月5日現(xiàn)代電力電子及交直流調速實驗裝置,電力電子及交直流調速實驗平臺