电力电子与电机控制实训平台,电力电子实训柜

现代电力电子技术实训平台
　
一、概述
现代电力电子技术实训平台主要功能：进行《电机学》、《电机与电气控制》、《电力拖动技术》、《机床电气控制技术》等相关课程的实验实训。
现代电力电子技术实训平台实训项目：主要培养学生在电机与电气控制线路设计、安装、调试、电机维修等方面的专业
技能与能力；能开展电气控制实训、电动机实训、变压器实训。
现代电力电子技术实训平台面向专业：机电一体化技术、电气自动化技术、工业机器人技术专业及其他工科专业。
职业能力：培养学生的动手与交流能力，同时可以为校内外的机电设备调试、维修等提供技术支持，开展电机与控制内容的社会服务。通过实训培养学生的诚信品质、敬业精神、团队精神、责任意识。
现代电力电子技术实训平台主要用于完成《电机学》、《电机与电气控制》、《电力拖动技术》、《机床电气控制技术》等专业课程的实验、实习和实训任务，囊括了电力拖动及电气控制实验装置包括电机学、电机拖动、电力拖动、半导体变流技术、直流调速系统、交流调速系统、控制理论等几个模块。
现代电力电子技术实训平台

(图1：实验设备外形参考图片，也可以根据学校要求定做）
现代电力电子技术实训平台挂箱

(图2：部分实验挂件2图片展示）
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、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:代电力电子技术实训平台涵盖了各高等院校等所开设的"电力电子技术(或称半导体变流技术)"、"直流调速"、"交流调速"、"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：1600×800×1250cm3
五、现代电力电子技术实训装置的基本装备:训平台设备整体采用钣金结构，四周采用圆弧设计，两面开智能门，配有智能散热风扇，配有接线单元区和电力电子实验板；整体采用亮白烤漆；柜体内部设计有维修照明灯，各模块及电源安装板，维修时可直接取出模块板，采用插拔式接线，要求采用医疗自助机柜模式结构工艺设计；实验平台底部配有重型万向轮。
1、DK01电源控制屏（铁质双层亚光密纹喷塑结构，）
（1）交流电源（均带有过流保护措施）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:磁电源：220V（0.5A），具有输出短路保护。
（3）指示及测量仪表
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；
2．真有效值交流数字电压表一只：测量范围0～500V，精度0.5级，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，精度0.5级，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0～500V，三位半数显，输入阻抗为10MΩ，精度0.5级，为调速系统提供电压指示；
5．直流数字电流表一只：测量范围为0～5A，三位半数显，精度0.5级，为调速系统提供电流指示。
（4）人身安全保护体系
1）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。
2）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。
3）实验连接线及插座：强、弱电连接及插座分开，不能混插。
4）强电连接线及插座采用全封闭工艺，使用安全、可靠、防触电。
（5）智能无线电源管理系统:能无线电源管理系统具有过温、短路、过流、过压、欠压、失压、功率限定7大保护功能；电源具有一键锁定功能，处理故障时，防止漏电保护器合闸，造成触电危险；电源具有故障锁定功能，发生故障导致跳闸时，不能人为上电，只能通过远程清除故障后，才能上电成功；能通过无线4G和有线以太网与手机APP和PC端云平台通讯，没有网络的情况下，教室整套智能电源管理系统可离线独立运行。
1）智能终端：智能电源管理系统以32位ARM为核心，采用4.3寸彩色触摸屏为人机交互界面，实时监控设备运行情况，提供Zigbee、CAN等多种通信模式，具备语音播报功能。能实时监测三相电压、电流、功率，功率因数、频率、电能等参数，液晶触摸屏监测数值。能监控实验室电源的故障类型和故障次数；设备时间管理包含年月日时间的显示；用户通过刷卡方式请求开启设备，PC端进行授权之后，设备可启动使用，PC端可分时预约设备的启动和停止！
2）手机APP：用电状态界面实时显示当前电压、电流、有无功功率、电能、设备温度、漏电电流值等；用电数据界面能智能查找近2年用电数据，设置界面能设置限定电能值、负载值、设备超温值、过欠压值、过欠压恢复时间值等。后台查看报警日志、操作日志、故障日志等。控制：可在微信小程序中远程控制智能开关的通断。
3）PC端软件：每个设备状态信息显示，具有多个子界面，具有故障分析，用电能效分析、集中管理、个人中心资料管理、用户报警定位跟踪与信息统计；具有管理员信息修改与权限管理等功能。可一键开启和关闭所有设备，可单独控制每台设备的开关！
2、DQ03-1固定电机导轨、测速系统及智能数显转速表
3、DQ27三相可调电阻（每组900Ω×2/0.41A）
4、DK03晶闸管主电路:供12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。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。
5、DK04三相晶闸管触发电路提供三相触发电路、功放电路，脉冲变压器等，与"DK03"配套使用。
6、DK05晶闸管触发电路实验提供单结晶体管、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。
7、DK06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。
8、DK09新器件特性实验提供SCR、MOSFET、IGBT、GTR新器件，可完成电力电子新器件特性实验。
9、DK10可调电阻、电容箱提供耐压AC63V的可调电容三组，调节范围为0.1～11.37?F，0～999kΩ十进制可调电阻两组；供电流调节器，速度调节器反馈回路使用，可灵活改变调节器的放大倍数及积分时间。
10、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。
11、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。
12、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GTR、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。
13、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。
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。
14、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》(第五版)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。
15、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）。
16、DQ07-1直流发电机(DC220V，240W，n=1500RPM)
17、DQ09直流并励电动机 （Un=DC220V ， IN=1.1A ， PN=185W ， n=1500RPM ，绝缘等级E ）
18、DQ11三相线绕式异步电动机（AC220V，接法 Y，转速 1380RPM，功率100W ,电流0.6A，绝缘等级E）
19、GDQ12线绕式异步电机起动与调速电阻箱提供0、2、5、15的三相绕线异步电动机转子起动、调速电阻一组。
20、DQ10三相鼠笼式异步电动机 （380V，Y接法）
21、基于DSP的双闭环空间矢量交流变频调速系统(可供教师DSP学习研究或学生毕业设计使用）空间矢量脉宽调制-SVPWM，主要思想是把三相交流电机等效为直流电机，然后跟踪圆形磁场。SVPWM主要由：波形发生器，Chark变换，扇区判断，Park变换，桥臂作用时间，比较器，插入死区等模块组成。
本实验系统是基于德州仪器TI公司的28335型C2000系列DSP而设计的高性能矢量控制变频调速系统。系统由实验箱(含DSP控制板、IPM智能功率驱动模块和24V开关电源)、XDS100V2-USB2.0仿真器，三相鼠笼式异步电动机，增量式光电编码器，联轴器，固定电机导轨等组成。
本系统可实现在线编程，通过XDS100V2 USB2.0仿真器在线仿真，提供源程序，可在线烧写DSP程序。
基于DSP的双闭环空间矢量交流变频调速系统

22、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。
六、现代电力电子技术实训装置能开设的实验项目
（一）电力电子技术实验项目(晶闸管)
1．单结晶体管触发电路
2．锯齿波同步移相触发电路实验
3．正弦波触发电路实验
4.TCA785集成触发电路
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电路实验
9．三相桥式半控整流电路实验
10．三相半波有源逆变电路实验
11．三相桥式全控整流及有源逆变电路实验
12．单相交流调压电路实验
13．三相交流调压电路实验
（二）现代电力电子器件部分
1.单向晶闸管(SCR)特性实验
2.电力晶体管(GTR)特性实验
3.电力晶体管(GTR)驱动与保护电路
4.功率场效应管(MOSFET)特性实验
5.功率场效应管(MOSFET)的驱动与保护电路
6.绝缘双极型晶体管(IGBT)特性实验
7.绝缘双极型晶体管(IGBT)的驱动与保护电路
(三）典型电力电子器件线路实验
1．单相正弦波脉宽调制（SPWM）逆变电路原理实验
2.直流斩波电路的性能研究(降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、Cuｋ斩波电路、Sepic斩波电路、Zeta斩波电路) (IGBT)
（四）直流电机调速实验（直流电机运动控制系统）
1．晶闸管直流调速系统主要单元的调试
2．单闭环直流调速系统实验
3．带电流截止负反馈的转速单闭环直流调速系统实验
4．转速、电流双闭环直流调速系统实验
5．逻辑无环流可逆直流调速系统实验
（五）交流电机调速系统实验（交流电机运动控制系统）
1．双闭环三相绕线异步电机调压调速系统实验
2．双闭环三相绕线异步电机串极调速系统实验
（六）基于DSP的三相异步电机变频调速系统
七、现代电力电子技术实训平台清单

序号	编号	名称	数量
1	DK01	电源控制屏	1件
2	DQ03-1	电机导轨、测速系统及数显转速表	1件
3	DQ27	三相可调电阻（每组900Ω*2/0.41A）	1件
4	DK03	晶闸管主电路	1件
5	DK04	三相晶闸管触发电路	1件
6	DK05	晶闸管触发电路	1件
7	DK06	电机调速控制实验（Ⅰ）	1件
8	DK07	直流斩波实验	1件
9	DK09	新器件特性实验	1件
10	DK10	可调电阻、电容箱	1件
11	DK11	单相调压与可调负载	1件
12	DK12	变压器实验	1件
13	DK13	功率器件驱动电路实验箱	1件
14	DK14	单相交直交变频原理	1件
15	DK06-1	电机调速控制系统（Ⅱ）	1件
16	DQ07-1	直流发电机（240W）	1台
17	DQ09	直流他（并)励电动机（185W）	1台
18	DQ10	三相鼠笼式异步电动机	1台
19	DQ11	三相线绕式异步电动机	1台
20	GDQ12	线绕式异步电机转子专用箱	1件
21	DSP-1	基于DSP的双闭环空间矢量交流变频调速系统	1套
22	实验连接线	高可靠护套结构手枪插实验连接线及配件	1套
23	配套教学数字资源	1.在线教育课程开放平台 2.辅助教学仿真3D正版软件 1）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） 2）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） 3）低压电工作业培训（包含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）	（共1套）
24	指导书	实验指导书	1套
25	学生凳子	提供铁质四脚方凳	2只

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