LG-DL电力电子技术及电气传动实训装置

一、概述：

“LG-DL电力电子技术及电气传动实训装置”依据高等院校 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：

本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、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

A. 智能型真有效值交流数字电压表1只

1) 测量范围：0-500V,设置 2V/20V/200V/1000V四量程，量程自动切换,超量程报警。

2)2.7寸TFT液晶屏显示四位测量值，具有超量程自动提示功能。

2) 测量精度：±0.5%+2。

3) 抽样率：5次/秒

4) 工作温度范围：-20℃～+50℃。

5) 上位机具有实时监视及关断功能。

6) 仪表采用现代化技术，液晶中文显示，具备智能化数字化，具备人机界面，通过按键能够对仪表进行设置操作,量程自动切换模式、校准、调零、滤波级数设置、通信地址设置、超量程保护、短路保护等功能。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。

B. 智能型真有效值交流数字电流表1只

1) 测量范围：0-5A, 设置2mA/20mA/200mA/5A四档量程，具有量程自动切换,超量程自动报警功能。

2)2.7寸TFT液晶屏显示四位测量值，具有超量程提示功能。

2) 测量精度：±0.5%+4。

3) 抽样率：5次/秒

4) 工作温度范围：-20℃～+50℃。

5) 上位机具有实时监视及关断功能。

6) 仪表采用现代化技术，液晶中文显示，具备智能化数字化，具备人机界面，通过按键能够对仪表进行设置操作,量程自动切换模式、校准、调零、滤波级数设置、通信地址设置、超量程保护、短路保护等功能。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。

C、智能型直流电压表

1) 测量范围：0-1000V, 设置2V/20V/200V/1000V四档量程，具有量程自动切换,超量程自动报警功能。

2) 2.7寸TFT液晶屏显示四位测量值，具有超量程提示功能。

3) 测量精度：±0.5%+2。

4)抽样率：5次/秒

5)工作温度范围：-20℃～+50℃。

6)上位机具有实时监视及关断功能。

7)仪表采用现代化技术，液晶中文显示，具备智能化数字化，具备人机界面，通过按键能够对仪表进行设置操作,量程自动切换模式、校准、调零、滤波级数设置、通信地址设置、超量程保护、短路保护等功能。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。

D、智能型直流电流表

1)测量范围：0-5A,设置 2mA/20mA/200mA/5A四档量程，具有量程自动切换,超量程报警功能。

2)2.7寸TFT液晶屏显示四位测量值，超量程提示。

4) 测量精度：±0.5%+2。

5) 抽样率：5次/秒

6) 工作温度范围：-20℃～+50℃。

7) 上位机具有实时监视及关断功能。

8) 仪表采用现代化技术，液晶中文显示，具备智能化数字化，具备人机界面，通过按键能够对仪表进行设置操作,量程自动切换模式、校准、调零、滤波级数设置、通信地址设置、超量程保护、短路保护等功能。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。

(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、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。

18、DQ07-1直流发电机(DC220V，240W)

19、DQ09直流并励电动机 (DC220V，185W)

20、DQ11三相线绕式异步电动机 (220V，Y接法)

21、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。

22、ZL06 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。

23、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。

六、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

(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

(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